Ansys桥梁计算.doc

桥梁计算（常用的计算方法） 在Ansys单元库中，有近200种单元类型，在本章中将讨论一些在桥梁工程中常用到的单元，包括一些单元的输人参数，如单元名称、节点、自由度、实常数、材料特性、表面荷载、体荷载、专用特性、关键选项KEYOPl等。＊＊＊ 关于单元选择问题这是一个大问题，方方面面很多，主要是掌握有限元的理论知识。首先当然是由问题类型选择不同单元，二维还是三维，梁，板壳，体，细梁，粗梁，薄壳，厚壳，膜等等，再定义你的材料：各向同性或各向异性，混凝土的各项’参数，粘弹性等等。接下来是单元的划分与网格、精度与求解时间的要求等选择，要对各种单元的专有特性有个大概了解。使用Ansys，还要了解Ansys的一个特点是笼统与通用，因此很多东西被掩盖到背后去了。比如单元类型，在Solid里面看到十几种选择，Solid45，Solidl85，Solid95等，看来区别只是节点数目上。但是实际上每种类型里还有Keyopt分成多种类型，比如最常用的线性单元Solid45，其Keyopt(1)：in●cludeorexclude extradisplacement shapes，就分为非协调元和协调元，Keyopt(2)：fullintegration。rreducedintegration其实又是两种不同的单元，这样不同组合一下这个Solid45实际上是包含了6种不同单元，各有各的不同特点和用处。因此使用Ansys要注意各单元的Keyopt选项。不同的选项会产生不同的结果。 ·举例来说：对线性元例如Solid45，要想把弯曲问题计算得比较精确，必须要采用非协调模式。采用完全积分会产生剪切锁死，减缩积分又会产生零能模式(ZEM)，非协调的线性元可以达到很高的精度，并且计算量比高阶刷、很多，在变形较大时，用Enhanced Strain比非协调位移模式(EnhacedDisplacement)更好(Solidl85)。但是这些非协调元都要求网格比较规则才行，网格不规则的话，精度会大大下降，所以如何划分网格也是一门实践性很强的学问。采用高阶单元是提高精度的好办法，拿不定主意时采用高阶元是个比较保险的选择，但是高阶单元在某些情况下也会出现剪切锁死，并且很难发现，因此用减缩积分的高阶元通常是最保险的选择，但是在大位移时，网格扭曲较大，减缩积分就不适用。不同结构形式的桥梁具有不同的力学行为，必须针对性地创建其模型， ’选择维数最低的单元去获得预期的效果(尽量做到能选择点而不选择线，能选择线而不选择平面，能选择平面而不选择壳，能选择壳而不选择三维实体)。下面的几节介绍一下桥梁工程计算中经常会用到的单元。＊＊＊ 桥梁仿真单元类型一、建议选用的单元类型在桥梁用Ansys建立模型时，可参照以下建议用的单元进行桥梁模型的建立。． 1．梁(配筋)单元：桥墩、箱梁、纵横梁。2．板壳(配筋)单元：桥面系统。3．实体(配筋)单元：桥墩系统、基础结构。4．拉杆单元：拱桥的系杆、吊杆。5．拉索单元：斜拉桥的索、悬索桥的钢丝绳。6．预紧单元：索力控制、螺栓铆钉连接。7．连接单元：支座、地基。二、常见桥梁连接部位在桥梁建立模型时要准确模拟边界条件，因此要准确分析连接部位的固有特性。(一)常见桥梁连接部位1．固定支座、铰支、可滑移支座等空间支座系统。2．带减振和隔振措施的减振支座系统。3．地基—主体之间桩-基系统。4．刚构之间的螺栓连接、铆接等。5．梁管之间的球接和铰接等。(二)连接部分解决方法Ansys在解决桥梁不同的连接部位时可选用如下的方法：1．Combin7、Combin40、Linkll、Contact52、Combine38弹簧(阻尼、间隙元)：可用来模拟支座、绳索、拉杆等桥梁部件。2．预紧单元可解决螺栓、铆钉连接的问题。 ，3．二力杆拉杆、索可解决拉索问题。4．耦合与约束方程可解决梁与塔横梁的边界约束关系。5．接触单元如Contact52可模拟滑动支座、销接等部件的真实情况。(三)常见桥梁接触问题桥梁各个部分之间可能存在如下三种接触方式。1．滑移连接：点点接触。2．绑定连接：点面接触。3．转动连接：面面接触。用接触单元可模拟如：滑移支座接触、挡块与其他部件的接触、振动时不同构件的碰撞等问题，这里不再一一赘述。 ．三、桥梁基础的处理方式为了真实的模拟桥梁的实际情况，需要真实模拟桥梁的基础受力、变形及约束情况，建议建立模型时采用如下方案。1．基础平台与桩基：用实体模型、预应力配筋。 ’2．基础与岩土系统：有限区域实体模型、预应力配筋。＊＊＊ 桥梁常见模型处理一、桥梁中常用的模型可以用相应的单元1．刚构桥、拱桥：梁与杆单元组合