【免费】ANSYS命令流实例分析75道.doc_ansys命令流实例

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【ANSYS 算例】3.4.2(1) 基于图形界面的桁架桥梁结构分析(step by

step)

下面以一个简单桁架桥梁为例，以展示有限元分析的全过程。背景素材选自位于密执安

的"Old North Park Bridge" (1904 - 1988)，见图 3-22。该桁架桥由型钢组成，顶梁及侧梁，

桥身弦杆，底梁分别采用 3 种不同型号的型钢，结构参数见表 3-6。桥长 L=32m,桥高

H=5.5m。桥身由 8 段桁架组成，每段长 4m。该桥梁可以通行卡车，若这里仅考虑卡车位

于桥梁中间位置，假设卡车的质量为 4000kg，若取一半的模型，可以将卡车对桥梁的作用

力简化为 P

，P

和 P

，其中 P

= P

=5000 N, P

=10000N，见图 3-23。

图 3-22 位于密执安的"Old North Park Bridge" (1904 - 1988)

图 3-23 桥梁的简化平面模型(取桥梁的一半)

表 3-6 桥梁结构中各种构件的几何性能参数

构件惯性矩 m

横截面积 m

顶梁及侧梁(Beam1)

桥身弦梁(Beam2)

底梁(Beam3)

解答以下为基于 ANSYS 图形界面(Graphic User Interface , GUI)的菜单操作流程。

(1) 进入 ANSYS（设定工作目录和工作文件）

 程序 → ANSYS → ANSYS Interactive → Working directory（设置工作目录）→ Initial jobname（设

置工作文件名）:TrussBridge → Run → OK

(2) 设置计算类型

ANSYS Main Menu：Preferences… → Structural → OK

(3) 定义单元类型

ANSYS Main Menu：Preprocessor → Element Type → Add/Edit/Delete... → Add…→ Beam: 2d elastic 3

→ OK（返回到 Element Types 窗口）→ Close

(4) 定义实常数以确定梁单元的截面参数

ANSYS Main Menu: Preprocessor → Real Constants…→ Add/Edit/Delete → Add…→ select Type 1

Beam 3 → OK → input Real Constants Set No. : 1 , AREA: 2.19E-3，Izz: 3.83e-6(1 号实常数用于顶梁和侧

梁) → Apply → input Real Constants Set No. : 2 , AREA: 1.185E-3，Izz: 1.87E-6 (2 号实常数用于弦杆) →

Apply → input Real Constants Set No. : 3, AREA: 3.031E-3，Izz: 8.47E-6 (3 号实常数用于底梁 ) → OK

(back to Real Constants window)  Close (the Real Constants window)

(5) 定义材料参数

ANSYS Main Menu: Preprocessor → Material Props → Material Models → Structural → Linear →

Elastic → Isotropic → input EX: 2.1e11, PRXY: 0.3(定义泊松比及弹性模量) → OK → Density (定义材料密

度)  input DENS: 7800, → OK → Close（关闭材料定义窗口）

(6) 构造桁架桥模型

生成桥体几何模型

ANSYS Main Menu ： Preprocessor → Modeling → Create → Keypoints → In Active CS → NPT

Keypoint number：1，X，Y，Z Location in active CS：0，0 → Apply → 同样输入其余 15 个特征点坐标

（最左端为起始点，坐标分别为 (4,0), (8,0), (12,0), (16,0), (20,0), (24,0), (28,0), (32,0), (4,5.5), (8,5.5),

(12,5.5), (16.5.5), (20,5.5), (24,5.5), (28,5.5)）→ Lines  Lines → Straight Line → 依次分别连接特征点 →

网格划分

ANSYS Main Menu: Preprocessor → Meshing → Mesh Attributes → Picked Lines → 选择桥顶梁及侧梁

→ OK → select REAL: 1, TYPE: 1 → Apply → 选择桥体弦杆 → OK → select REAL: 2, TYPE: 1 → Apply →

选择桥底梁 → OK → select REAL: 3, TYPE:1 → OK → ANSYS Main Menu：Preprocessor → Meshing →

MeshTool → 位于 Size Controls 下的 Lines：Set → Element Size on Picked → Pick all → Apply → NDIV：1

→ OK → Mesh → Lines → Pick all → OK (划分网格)

(7) 模型加约束

ANSYS Main Menu: Solution → Define Loads → Apply → Structural→ Displacement → On Nodes → 选

取桥身左端节点 → OK → select Lab2: All DOF(施加全部约束) → Apply → 选取桥身右端节点 → OK →

select Lab2: UY(施加 Y 方向约束) → OK

(8) 施加载荷

ANSYS Main Menu: Solution → Define Loads → Apply → Structural → Force/Moment → On Keypoints

→ 选取底梁上卡车两侧关键点（X 坐标为 12 及 20） → OK → select Lab: FY，Value: - 5 000 → Apply → 选

取底梁上卡车中部关键点（X 坐标为 16）→ OK → select Lab: FY，Value: - 1 0000 → OK

→ ANSYS Utility Menu：→ Select → Everything

(9) 计算分析

ANSYS Main Menu：Solution → Solve → Current LS → OK

(10) 结果显示

ANSYS Main Menu：General Postproc → Plot Results → Deformed shape → Def shape only → OK（返

回到 Plot Results） → Contour Plot → Nodal Solu → DOF Solution, Y-Component of Displacement → OK

（显示 Y 方向位移 UY）(见图 3-24(a))

定义线性单元 I 节点的轴力

图 3-8 所示的结构，各杆的弹性模量和横截面积都为 

，基于  平台，求解该结构的节点位移、单元应力以及支反力。

图 3-8 四杆桁架结构

解答对该问题进行有限元分析的过程如下。

以下为基于 ANSYS 图形界面( graphic user interface，GUI)的菜单操作流程；注意：符

号“→”表示针对菜单中选项的鼠标点击操作。关于 ANSYS 的操作方式见附录 B。

1．基于图形界面的交互式操作(step by step)

(1)进入 ANSYS(设定工作目录和工作文件)

程序 →ANSYS → ANSYS Interactive →Working directory (设置工作目录) →Initial jobname(设置工作

文件名): planetruss→Run → OK

(2) 设置计算类型

ANSYS Main Menu: Preferences… → Structural → OK

(3) 选择单元类型

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete… →Add… →Link ： 2D spar 1

→OK (返回到 Element Types 窗口) →Close

(4)

定义材料参数

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models→Structural →Linear →Elastic→

Isotropic: EX:2 .95 e 11 (弹性模量)，PRXY: 0 (泊松比) → OK → 鼠标点击该窗口右上角的“”来关闭该窗口

(5) 定义实常数以确定单元的截面积

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants… →Add/Edit/Delete →Add →Type 1→ OK→Real

Constant Set No: 1 (第 1 号实常数), AREA: 1e-4 (单元的截面积) →OK→Close

(6) 生成单元

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →CreatNodes→ In Active CS→Node number 1 

X:0,Y:0,Z:0 →ApplyNode number 2  X:0.4,Y:0,Z:0 →ApplyNode number 3 

X:0.4,Y:0.3,Z:0→ApplyNode number 4  X:0,Y:0.3,Z:0→OK

ANSYS Main Menu: Preprocessor  Modeling → Create  ElementsElem Attributes （接受默认值）

→User numbered→Thru nodes→ OK→选择节点 1，2→ Apply→选择节点 2，3→ Apply→选择节点 1，3→

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冯唐F

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