第6章ANSYS桥梁工程应用实例分析报告

1、第6章ANSYS桥梁工程应用实例分析结构分析具体步骤桁架结构建模方法结构静力分析心结构模态分析本章典型效果图专业资料精心整理6.1引言ANSYS通用有限元软件在土木工程应用分析中可发挥巨大的作用。我们用它来分析桥梁工程结构，可以很好的模拟各种类型桥梁的受力、施工工况、动荷载的耦合等。ANSYS程序有丰富的单元库和材料库，几乎可以仿真模拟出任何形式的桥梁。静力分析中, 可以较精确的反应出结构的变形、应力分布、内力情况等；动力分析中，也可精确的表达结构 的自振频率、振型、荷载耦合、时程响应等特性。利用有限元软件对桥梁结构进行全桥模拟分 析，可以得出较准确的分析结果。本章介绍桥梁结构的模拟分析。作为

2、一种重要的工程结构，桥梁的精确分析具有较大的工 程价值。桥梁的种类繁多，如梁桥、拱桥、钢构桥、悬索桥、斜拉桥等等，不同类型的桥梁可 以采用不同的建模方法。 桥梁的分析内容又包括静力分析、施工过程模拟、动荷载响应分析等。可以看出桥梁的整体分析过程比较复杂。总体上来说，主要的模拟分析过程如下：（1）根据计算数据，选择合适的单元和材料，建立准确的桥梁有限元模型。（2）施加静力或者动力荷载，选择适当的边界条件。（3）根据分析问题的不同，选择合适的求解器进行求解。（4）在后处理器中观察计算结果。（5）如有需要，调整模型或者荷载条件，重新分析计算。桥梁的种类和分析内容众多， 不同类型桥梁的的分析过程有所不

3、同，分析侧重点也不一样。在这里仅仅给出大致的分析过程，具体内容还要看具体实例的情况。6.2典型桥梁分析模拟过程6.2.1 创建物理环境建立桥梁模型之前必须对工作环境进行一系列的设置。进入ANSYS前处理器，按照以下6个步骤来建立物理环境：1、设置GUT菜单过滤2、定义分析标题（/ TITLE3、说明单元类型及其选项（KEYOPT选项）4、设置实常数和单位制5、定义材料属性1 .设置GUI菜单过滤如果你希望通过 GUI路径来运行ANSYS,当ANSYS被激活后第一件要做的事情就是选择 菜单路径：Main Me nu>Prefere nces，执行上述命令后，弹出一个如图6-1所示的对话框出

4、现后，选择Structural o这样ANSYS会根据你所选择的参数来对 GUI图形界面进行过滤，选择 Structural以便在进行结构分析时过滤掉一些不必要的菜单及相应图形界面。图6-1 GUI图形界面过滤2 .定义分析标题在进行分析前，可以给你所要进行的分析起一个能够代表所分析内容的标题，比如“trussbridge ”，以便能够从标题上与其他模型区别。用下面的GUI方法定义分析标题。命令：/ TITLEGUI: Utility Menu>File>Change Title图6-2 GUI定义标题3 .定义单元类型及其选项（KEYOPT选项）与ANSYS的其他分析一样，结构分

5、析也要进行相应的单元选择。ANSYS软件提供了 100种以上的单元类型，可以用来模拟工程中的各种结构和材料，各种不同的单元组合在一起，成为具体的物理问题的抽象模型。在桥梁结构模拟分析中，最常用的单元是梁单元，例如，梁单 元可模拟不同截面的钢梁、混泥土梁等；壳单元和杆单元也很常用，壳单元可以模拟桥面板箱 梁等薄壁结构，杆单元可以模拟预应力钢筋和桁架等。定义好不同的单元及其选项 (KEYOPTS后，就可以建立有限元模型。可以采用线性或者非线性的结构单元。表6-1桥梁分析常见单元单元维数形状和自由度特性LINK83-D线形，2节点，3自由度刚性杆，可承受拉力和压力，用来定义桁架等。 可定义其截面积和

6、初始应变。和初始应变。LINK103-D线形，2节点，3自由度只能承受拉力的柔性杆，用来模拟索单兀。可定 义其截面积和初始应变。BEAM32-D线形，2节点，3自由度二维弹性梁，可定义其截面积、惯性矩、初始应 变、截面高度等。BEAM43-D线形，2节点，6自由度三维弹性梁，可定义其截面积、截面形状、三向 惯性矩、初始应变、截面高宽等。BEAM443-D变截面不对称，2节点，6自由度三维弹性梁，可定义多个截面的截面积、截面形 状、三向惯性矩、初始应变、截面高宽等。SHELL633-D四边形或三角形，4节点，6自由度三维弹性壳，可定义其节点处厚度、刚度、初始 弯曲曲率等。设置单元以及其关键选项的

7、方式如下：命令：ETKEYOPTGUI: Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete图6-3（a） GUI添加单元类型El AmAnt typa r«fAt* arc* riun'brQKt Af：'AiT4d M f i ni sltf Ain3Dplastic 2< tar-ered. 44el uli c匚 lUTicel2筑A- EJ JvQ 0Mtlp图6-3（b） GUI选择单元类型4 设置实常数和单位制单元实常数和单元类型密切相关，用R族命令（如R, RMODIF等）或其相应GUI菜单路径来说明

8、。例如在结构分析中，你可以用实常数定义梁单元的横截面积、惯性矩以及高度等。当定义实常数时，要遵守如下二个规则：1）必须按次序输入实常数。2） 对于多单元类型模型，每种单元采用独立的实常数组 （即不同的REAL参考号）。但是, 一个单元类型也可同时注明几个实常数组。命令：RGUI: Main MenuPreprocessorReal Constants> Add/Edit/DeleteChoozoi A14n&nt type：Qi1 BEAM4图6-4(a) GUI定义实常数图6-4(b) GUI定义实常数在结构分析中，系统没有设置单位制，我们可以根据自己的需要选用各种单位制。在本

9、章 的实例中，所有算例都采用国际单位制，即m、N、kg、s、Pa、Hz等。5 创建截面在桥梁结构分析中，采用梁单元一般都需要定义梁单元的截面。在ANSYS中，既可以建立一般的截面(即标准的几何形状和单一的材料)，也可以建立自定义截面 (即截面形状任意也 可以是多种材料)。命令：SECTYPESECDATASECOFFSETGUI: Main MenuPreprocessorSectionsBeamCommon Sections。也可以通过用户定义网格建立自定义截面，此时必须建立用户网个文件。首先要建立一个 2D实体模型，然后保存命令：SECWRITEGUI: Main Menu> Pre

10、processorSections> Beam> Write Sec Mesh。6 .定义材料属性桥梁几何模型中可以有一种或多种材料：包括各种性质的钢、混凝土、地基土和刚臂等等。每种材料区都要输入相应的材料特性。ANSYS程序材料库中有一些已定义好材料特性的材料，可以直接使用它们，也可以修改成需要的形式再使用。在桥梁工程分析中，使用的材料比较简单，基于线形分析得的桥梁结构，基本选择线弹性材料(Lin ear线性、Isotropic各向同性)。定义材料属性方式如下：命令：MPGUI: Main Menu> Preprocessor Material Props> Mate

11、rial Models Structural Linear> Isotropic ，如图 6-5(a)。在材料属性中，我们需要输入的数据有：弹性模量(EX)、泊松比(PRXY)、密度(Density)、材料阻尼(Damping)等等。对于非线性材料，可以选择Nonlinear，如图6-5(b):注：1)必须按照形式定义刚度(如弹性模量EX,超弹性系数等)。2) 对于惯性荷载(重力)，必须定义质量计算所需的数据，如密度 DENS。3) 对于温度荷载，必须定义热膨胀系数ALPX。图6-5(a) GUI设置材料属性选项atv-ra hl He-e!i1 Qf'iab-ir 】君 ST-

12、DCt-DO- llMl Lim-iur矗 JiixnlLM-uf 盘 Zltslicwd'il La 11 u 21Q0®ImI JT13 E图6-5(b) GUI设置材料属性选项622建模、指定特性、分网在ANSYS结构分析中，有两种建立有限元原模型的方式。第一种方法为直接建立节点单元, 形成有限元模型，可自己控制每一个单元，不需要程序划分单元，这种方法可以用来建立结构 比较简单形式单一的桥梁结构；第二种方法是先建立几何体模型，然后再利用软件将几何模型 划分单元而形成有限元模型，这种方法适用于结构复杂的桥梁。(1) 第一种方法：命令：NGUI: Main MenuPrep

13、rocessorModeling> Create>Nodes命令：EGUI: Main MenuPreprocessorModeling> Create>Elements(2) 第二种方法：命令：KGUI: Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create>Keypoints命令：LGUI: Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create>lines命令：AGUI: Main Menu> Preprocessor> Modeling>

14、Create>Areas命令：VGUI: Main MenuPreprocessorModeling> Create>Volumes 几何模型操作：GUI: Main Menu> PreprocessorModel in g>OperateExtrude :拉伸Extend Line :延长线Booleans :布尔操作In tersect :相交截取交集Add :相加Subtract :相减Divide :分害9Glue :粘贴Overlap :搭接Partition :分成多个小区域Scale :梯度合理的利用以上操作，可以建立出非常精确的结构体几何模型。然后

15、就可以对几何模型进 行网格划分，形成有限元模型。划分单元具体操作如下：命令：LSEL（选择要划分的线单元）TYPE （选择单元类型）MAT （选择材料属性）Mesh!口口丄Emer'il Alhbdlet.上丨| Gimbal7厂 Smart Size-JjJFinsSiEfi'Ccrilrok.旦詁1Linesg丨上_S*I IShspuTel 广 HskREAL （选择实常数）ESYS（单元坐标系）MSHAPE （选择单元形状）MSHKEY （选择单元划分方式） LMESH （开始划分线单元）GUI: Main Menu> Preprocessor> Meshi

16、ng> MeshTool在划分单元之前，首先要对单元大小形状等进行适当的控制，否 则可能出现意想不到的划分结果。现在以MeshTool工具条为例，说明划分单元时方法。如图 6-6。Eleme nt Attributes :选择单元类型、材料属性、实常数、单元 坐标系、截面号。Smart Size :控制模型细部单元精细度Size Controls :通过给定几何体分段的大小或者数量控制各个几 何体上面单元数量与大小。I ObReline合理的边界条件或载荷。AIEYS 也in 恥rrnH Prefiex'eiiEes'S Frepr曰vaB iaLftJ-jnEis Ty

17、pe曰 Vcfin-e L«<4e3 £et.t ioLg.5B ApplyEl S trac Ihj-alO卫詞 On Line Bi詞 Du lew 1 Dts 詞 On. HadesH SjTBMclrT- C_S Anti syaai . C 0 Ferce/lMeatQ tx-C55Ul-C 田 Teaperature H Lnerti aS Gen Pluic Strain!E iDtlLAr0 FiLd V«l» I>tr Q Im ti U Condi Vn田 L*ad VectiF3 Ftuk匚丄人”皿弓国H Opc-r a

18、t eB Lc*.ii. Si«p Optsi+i“赵包应丘啊Mesh :划分单元（点、线、面、体）。单元形状分为：三角形或四面体 （Tet）、四边形或六 面体（Hex）;划分方式分为：自由划分、影射划分、扫掠划分。注：1）应力或应变急剧变化的区域（通常是我们感兴趣的区域），需要比应力或应变近乎常数的区域较密的网格。2）在考虑非线性的影响时，要用足够的网格来得到非线性效应。如塑性分析需要相当的积分点密度，因而在高塑性变形梯度区需要较密的网格。图6-6 MeshTool工具条623施加边界条件和载荷在施加边界条件和载荷时， 既可以给实体模型（关键点、线、面）也可以给有限元模型（节 点和

19、单元）施加边界条件和载荷。在求解时，ANSYS程序会自动将加到实体模型上的边界条件和载荷转递到有限元模型上。在GUI方式中，可以通过一系列级联菜单，实现所有的加载操作。GUI路径如下：GUI: Main Menu> Solution> Define LoadsApplyStructural这时，ANSYS程序将列出结构分析中所有的边界条件和载荷类型。然后根据实际情况选择例如，要施加均布荷载到桥面板单元上，GUI路径如下：GUI: Main MenuPreprocessorDefine Loads> Apply> Structural > Pressure>

20、On Eleme nts/O n Areas也可以通过ANSYS命令来输入载荷，几种常见的结 构分析荷载如下：（1）位移（UX，UY，UZ, ROTX, ROTY，ROTZ）: 这些自由度约束往往施加到模型边界上，用以定义 刚性支撑点。也可以用于指定对称边界条件以及已知运 动的点。例如：一个有三个自由度的二维简支梁单元， 边界条件即为：i端点约束UX、UY方向位移，j端点约束UY方向位移。桥梁结构分析中，位移约束一般加载于桥墩基础处、主梁支座处、梁端 等处。位移约束可以施加在点、线、面、节点上，最终都会转化为施加在节点上面的约束。 由标号指定的方向是按照节点坐标系定义的。图6-7施加荷载菜单命

21、令：DGUI: Main MenuPreprocessorDefine LoadsApplyStructuralDisplacement or Pote ntialGUI: Main Menu> Solution> Define Loads> Apply> Structural> Displacement（2）力（FX, FY, FZ） /力矩（MX，MY，MZ）这些集中力通常在模型的外边界上指定，其方向是按节点坐标系定义的。集中力或弯 矩可以模拟桥梁上的集中力荷载。例如：当车辆行驶于桥梁上面时，轴重简化为一组集中 力作用于梁上，来计算梁的受力情况。集中力或弯矩只

22、能施加在关键点或者节点上面。 命令：FGUI : Main Menu Preprocessor> Define Loads> Apply> Structural Force/Mome ntGUI: Main MenuSolutionDefine Loads> Apply> StructuralForce/Moment（3）压力荷载（PRES这是表面荷载，通常作用于模型外部。正压力为指向单元面（起到压缩的效果）。均布荷载和梯度荷载都属于压力荷载，在桥梁结构分析中会经常施加压力荷载。例如在桥面板 上施加均布的人群荷载，就需要选择桥面板单元，然后在选择的单元或者面上面施

23、加压力。值得注意的是，在三维的面上施加压力时，要注意面的方向与压力的方向。压力荷载可以 施加在线、面、节点、单元、梁上。命令：SFGUI: Main MenuPreprocessor> Define Loads> Apply> StructuralPressureGUI: Main MenuSolutionDefine Loads> Apply> StructuralPressure（4）惯性力荷载（用来加载重力、旋转等）ANSYS结构分析中，一般通过施加惯性力来施加结构的重力。同时也可以用来施加加速度。用来加载重力的惯性力与重力加速的方向相反。定义惯性荷载之前必

24、须定义密度。 例如：重力方向为 Y轴的负方向，则加的惯性力应该为Y轴的正方向。命令：ACELGUI: Main MenuPreprocessor> Define Loads> Apply> Structural> Inertia>GravityGUI: Main MenuSolutionDefine Loads> Apply> Structural> Inertia>Gravity624 求解结构分析的求解种类比较多，应根据不同的需要选择不同的求解方式。基本的求解过程过 程如下：1.定义分析类型在定义分析类型和分析将用的方程求解器前，要先进

25、入SOULUTION求解器。图6-8 GUI选择分析类型命令：/ SOLUGUI: Main MenuSolution选择分析类型。命令：ANTYPEGUI: Main MenuSolution> Anslysis Type> New Analysis ，如图 6-8。桥梁结构常用的分析类型有：(1 )静力分析静力分析是桥梁结构分析中的重要环节，静力分析结果必须要满足设计要求。通过静力计 算，可以求解出结构的位移、内力、应力分布、变形形状、稳定性等。命令：ANTYPE,STATIC,NEWGUI: Main Menu> Solution> Analysis Type&g

26、t; New Analysis然后选择"static ”选项，点击"OK”。如果是需要重启动一个分析(施加了另外的激励)，先前分析的结果文件 Job name .EMAT , Job name .ESAV 和 Job name .DB 还可用，使用命令 ANTYPE,STATIC,REST(2 )模态分析在模态分析中，我们可以求解出结构的自振频率以及各阶振型，同时也可求出每阶频率的 参与质量等等。而在谱分析之前，必须进行模态分析。命令：ANTYPE,MODAL,NEWGUI: Main Menu> Solution> Analysis TypeNew Analy

27、sis然后选择“ Modal ”选项，点击“ OK”。模态分析由4个主要步骤组成：建模。加载及求解。除了零位移约束之外的其他类型的的荷载一一力、压力、加速度等可以 在模态分析中指定，但是在模态提取时将被忽略；求解输出内容主要有固有频率、参 与系数表等。扩展模态。指将振型写入结果文件，得到完整的振型；在扩展处理前必须明确的离开 求解器（FINISH）并且重新进入求解器。观察结果。末态分析结果包括：固有频率、扩展振型、相对应力和力分布。在POST1中观察结果。注意：在模态分析中只有线性行为是有效的，如果指定了非线性单元，它将被看作是线性 的；在模态分析中必须指定杨氏模量EX和密度DENS。（3 ）

28、瞬态分析瞬态分析经常用于分级计算结构受到突然加载的荷载时的响应情况。例如在桥梁结构分析中，桥梁受到地震激励的时程作用，或者计算桥墩受到突然撞击的情况，都可以选择使用瞬态 分析来计算结构响应。具体介绍见第7章。命令：ANTYPE, TRANS,NEWGUI: Main Menu> Solution> Analysis Type> New Analysis然后选择“ Transient ”选项，点击“ OK”。弹出如图6-9对话框。选择适当的求解方式， 点击“OK ”。图6-9瞬态分析选项（4） 谱分析谱分析是一种将模态分析结果与一个已知的谱联系起来计算模型的位移和应力的分析技术

29、。谱分析替代时间-历程分析，主要用于确定结构对随机荷载或随时间变化荷载（如地震、风载、波浪等等）的动力响应情况。在结构分析中，谱分析常用在计算结构受到震动激励情况下 的响应。最常用的就是地震反应谱。注意在谱分析之前要先进行模态分析。命令：ANTYPE, SPECTR,NEWGUI: Main Menu> Solution> Analysis TypeNew Analysis然后选择"Spectrum ”选项，点击"OK”。谱分析的全过程包括以下几步：建立模型。模态分析。注意只有 Block法、Subspace 法和Reduced 法才对谱分析有效。 谱分析。输入

30、反应谱，有加速的反应谱、位移反应谱、速度反应谱、力反应谱等。扩展模态。扩展振型之后才能在后处理器中观察结果。合并模态。模态的组合方式在桥梁结构设计规范中规定选择SRSS方式，即先求平方和再求平方根。观察结果。2.定义分析选项定义好分析类型之后，就好设置分析选项。每种分析的分析选项对话框各不相同。（1） 静力分析命令：EQSLVGUI: Main MenuSolution> Analysis Type> Analysis Options在求解选项中，可以看看到如图6-10的菜单。图6-10 GUI静力分析求解选项卡Basic :Small Displaceme nt Static（小

31、位移静力分析）Large Displaceme nt Static（大位移静力分析）Small Displaceme nt Tran sie nt（小位移瞬态分析）Large Displaceme nt Tran sie nt（大位移瞬态分析）Calculate prestress effect（计算预应力效应）Time at end of loadstep（最后一个荷载步的时间）Number of substeps（通过荷载子步控制）Time in creme nt（通过时间增量控制）Write Items to Results File（结果文件输出设置）在Basic中的设置，提供了分析中

32、所需的最少数据。一旦Basic标签中的设置满足以后，就不需要设置其他标签中的选项，除非因为要进行高级控制而修改其他缺省设置。注：1）在设置ANTYPE和NLGEOM时，如进行一个新的分析并忽略大变形效应（如大 挠度、大转角、大应变）时，请选择"Small Displaceme nt Static”项。如预期有大挠度（如弯曲的长细杆）或大应变，则选择"Large DisplacementStatic ”项。如果想重启动一个失败的非线性分析，或者用户已经进行了完整的静力分析，而想指定其他荷载，则选择“RestartCurre nt An alysis ”项。2） 在设置TIME

33、时，记住这个荷载步选项指定该荷载步结束的时间，缺省值为1。对于后继的荷载步，缺省值为1加上前一个荷载步指定的时间。3） 在设置OUTERS时，记住：缺省时只有1000个结果集记录到结果文件中，如果超过这一数目，程序将出错停机。可以通过/CONFIG ，NRES命令来增大这一限值。（2）模态分析命令：EQSLVGUI: Main Menu> Solution> Analysis Type> Analysis Options，弹出对话框模态分析选项设置对话框，如图 6-11（a）。模态分析方法一共有 7种（字空间法、分块 Lanczos法、PowerDynamics法、缩减法、非

34、对称法、阻尼法、QR阻尼法），前四种方法是最常用的模态提取方法。No. of modes to extract 设置的。Expa nd mode shapes 应该设置为NO。No. of modes to expa nd 要求设置。Calculate elem results桥梁结构分析计算中一般采用分块Lanczos法和子空间法。常用选项意义如下：（提取模态数）：除缩减法以外的其他模态提取该选项都是必须（是否扩展模态）：如果准备在谱分析之后进行模态扩展，该选项（扩展模态数）：该选项只在采用缩减法、非对称法和阻尼法时（计算单元结果）：如果想得到单元求解结果，需要打开此项。Incl prest

35、ress effects(是否包括预应力效应)：该项用于确定是否考虑预应力对结构震动的影响。缺省分析过程不包括预应力效应，即结构处于无预应力状态。图6-11(a) GUI模态分析求解选项卡当选择分块Lanczos法时，点击OK后弹出如图6-11(b)对话框，在对话框中输入起 始频率和截止频率。也就是给出一定的频率范围，程序最后计算出的自振频率结果在所给频率 范围之内。图6-11(b) GUI模态分析求解选项卡分块Lanczos法用于提取大模型的多阶模态(40阶以上)，模型中包含形状较差的实体和壳单元时建议采用此法，最适合用于由壳或壳与实体组成的模型，速度快。内存要求中，存贮 要求低。RIGID

36、 Kno*n. ricid. body nadesIFullnUT蟲跚SUTOFT SubqxcQ LtralioiL DfitioiiESUBSXZ Sul>5p-AC4 vosrking： x.ii«HP All险”屛磧科時*HPEBK Ko of raodes/Hrorr blockKuil'tlf Of EUb£p<C« L l«if All OUHUN5SI Maxine nuibarKiarr Min,thiEStrnck Sturidu-ck|At shLft+eDid ptsDKC-UIC41点击OK完成当选择子空间S

37、ubspace法时，点击0K后弹出如图6-11(c)对话框。设置。Subspace Iodal JlnalFsiffHOIOPT Ho 血 Extr kctioxi Dpt ladleFREQB 弘世iarntia rUEOIqFK£QE End rreguenc?0|丁0 »4.55 n«.trkKNi>TTbliEA titrd/t shbp#s图6-11(c) GUI模态分析求解选项卡图6-12 GUI瞬态分析求解选项卡子空间Subspace 法用于提取大型模型的少数阶模态（40阶以下），适合于较好的实体 及壳单元组成的模型，内存要求低，存贮要求高。（

38、3）瞬态分析命令：EQSLVGUI: Main MenuSolution> Analysis TypeAnalysis Options具体介绍见第7章。出现的对话框如图6-12，选项设置与静力分析相同。（4）谱分析命令：EQSLVGUI: Main MenuSolution> Analysis Type> Analysis Options选择谱类型，如图6-13 :Sin gle-pt resp（单点响应谱分析）Multi- pt respo ns（多点响应谱分析）D. D.A.M （动力设计分析）P.S.D （功率谱密度分析）结构分析常采用第一种单点响应谱分析。具体介绍见第

39、7章。图6-13 GUI谱分析求解选项在谱分析中，必须进行模态扩展，模态扩展要重新回到模态分析中进行模态扩展。执行以 下命令。命令：ANTYPE,MODAL,NEWGUI: Main Menu> Solution> Analysis TypeNew Analysis然后选择“ Modal ”选项，点击“ OK”。3备份数据库用工具条中的“ SAVE DB”按钮来备份数据库，如果计算过程中出现差错，可以方便地恢 复需要的模型数据。恢复模型时重新进入ANSYS，用下面的命令：命令：RESUMEGUI: Utility MenuFile> Resume Jobname.db4. 开

40、始求解对于简单的静力分析，一次加载求解可以计算出结果。例如计算在自重作用下，钢梁的挠 度变形，施加于属于荷载之后只需要求解一次便得结果。对于动荷载来说，加载方式比较复杂，而且要经过多次求解才能得出最终结果。例如，计 算钢梁在一段地震波作用下的响应，就需要将地震波加速度按时间分成小段，一次一次的加载 到结构上面并且每加载一次都要求解一次，最终才能得到钢梁在地震波作用下的时程响应。对 于施加复杂动荷载，往往采用命令流输入方式，菜单方式输入比较繁琐。用下面GUI方式进行静力求解：命令：SOLVEGUI: Main MenuSolution> Solve>Current LS检查弹出的求解

41、信息文档，确认没有错误之后，单击如图6-14对话框中的“ OK ”。图6-14确认求解对话框5 完成求解命令：FINISHGUI: Main MenuFinish625后处理(查看计算结果)ANSYS程序将计算结果贮存到结果文件 Jobname.rmg中去，其中包括:基本解：节点位移(UX, UY，UZ, ROTX, ROTY, ROTZ)导出解：节点和单元应力节点和单元应变单元力节点反力可以在一般后处理器POST1或者时程后处器POST26其中观看处理结果。命令：/ POST1GUI: Main MenuGeneral Postproc命令：/ POST26GUI: Main MenuTim

42、eHist Postproc注意：若希望在POST1和POST26后处理器中查看结果，在数据库中必须包括与求解相同 的模型。同时，结果文件 Jobname.RST也必须存在。检查结果数据，方式如下：1、从数据库文件中读入数据命令：RESUMEGUI: Utility MenuFile> Resume from2、读入适当的结果集。用荷载步、子步或时间来区分结果数据库集。若指定的时间值不 存在相应的结果，ANSYS会将全部数据通过线性插值得到该时间点上的结果。命令：SETGUI: Main Menu>General Postproc> ResultsRead Result>

43、;By Load Step如果模型不在数据库中，需用RESUME命令后再用SET命令或其等效路径读入需要的数据 集。要观察结果文件中的解，可使用LIST选项。可以分别看不同加载步及子步或者不同时间的结果数据集。典型的POST1后处理操作：1. 显示变形图命令：PLDISPGUI: Main Me nu> Ge neral Postproc >Plot Results> Deformed ShapePLDISP命令的KUND参数使用户可以在原始图上迭加变形图。2. 列出反力和反力矩命令：PRESOLGUI: Main Menu> General Postproc >

44、List Results> Reaction Solu列出约束节点的反力和力矩。为了显示反力，执行/PBC，RFOR, 1，然后显示所需节点或单元（NPLOY或者EPLOYT）。如果要显示反力矩，用RMOM 代替RFOR。3. 列出节点力和力矩命令：PRESOL，F （或 M）GUI: Main MenuGeneral Postproc > List Results> Element Solution也可以列出所选择的节点集的所有节点的力和力矩。首先选择节点，然后列出作用于这些 节点上的所有力。命令：FSUM命令：Total Force Sum也可以在选择的节点上检查所有力和

45、力矩。对于处于平和状态的实体，除荷载作用点和存 在反力的节点以外的所有点上，其荷载总合为0:GUI: Main Menu> General Postproc> Nodal Calcs> Sum Each NodeMain MenuGe neral Postproc>Opti ons for Outpt，指明检查方向：全部（缺省） 静力分量 阻尼峰量 惯性力分量对于处于平衡状态地实体，除荷载作用点或者存在反力荷载的节点外，其他所有节点的总 载荷为0。4. 线单元结果对于线单元，可以得到应力、应变等导出数据，结果数据用一个标号和一个序列号组合， 或用元件名来区别。命令：ET

46、ABLEGUI: Main MenuGeneral Postproc> Element TableDefine Table定义好单元数据表之后，可以显示线单元结果，即可以显示弯矩图、剪力图、轴力图等。命令：PLLSGUI: Main MenuGeneral Postproc> Plot Results> Con tour Plot- Line Elem5. 误差评估在实体和壳单元的线性静力分析中，通过误差评估列出网格离散误差的评估值。这个命令 按结构能量模（SEPC）计算和列出误差百分比，代表一个特定的网格离散的相对误差。命令：PRERRGUI: Main MenuGe ne

47、ral Postproc> List Results> Perce nt Error6. 等值线显示几乎所有的结果项都可以显示为等值线，如应力（SX, SY, SZ等）、应变（EPELX EPELYEPELZ等）和位移（UX, UY, UZ等）。PLNSOL和PLESOL命令的KUND域使我们可以在原始 结构上迭加显示。命令：PLNSOLPLESOLGUI: Main Menu> General Postproc> Plot Results> Contour Plot- Nadal SoluGUI: Mai n Me nu> Ge neral Postpro

48、c> Plot Results> Con tour Plot- Eleme nt Solu显示单元表数据和线单元数据：命令：PLETABPLLSGUI: Main Menu> General Postproc> Element Table> Plot Element TableGUI: Main Me nu> General Postproc> Plot Results> Con tour Plot- Line Elem Res7. 矢量显示对于观察矢量如位移（DISP）、转角（ROT）、主应力（S1, S2, S3）,矢量显示（不要与 矢量模态

49、混淆）是一种有效的办法。显示矢量：命令：PLVECTGUI: Mai n Me nu> Ge neral Postproc> Plot Results> Vector Plot> Predefi ned矢量歹u表：命令：PRVECTGUI: Main Menu> General Postproc>List Results> Vector Data8.表格列示在列表之前，要进行数据排列:命令：NSORTESORTGUI :Main MenuGeneral Postproc>List Results> Sorted List in g>

50、Sort NodesGUI :Main Menu> Gen eral Postproc>List Results> Sorted Listi ng> Sort Elems表格列示:命令：PRNSOL （节点结果）PRESOL （单元单元之间结果）PRRSOL （反力）等GUI :Main Menu> General Postproc>List Results> solution option9. 列表显示所有频率在模态分析中，可以列表结构的所有频率。命令：SET LISTGUI: Main MenuGe neral Postproc>List R

51、esultsResults Shape10. 列表显示主自由度在模态分析中，可以列表结构的主自由度。命令：MIST, ALLGUI :Main Menu> Solutio n> Master DOFs> List ALL6 .3实例1钢桁架桥静力受力分析本节对一架钢桁架桥进行具体静力受力分析，分别采用GUI方式和命令流方式。631问题描述图6-15钢桁架桥简图已知下承式简支钢桁架桥桥长72米，每个节段12米，桥宽10米，高16米。设桥面板为0.3米厚的混凝土板。桁架杆件规格有三种，见下表：表6-2钢桁架桥杆件规格杆件截面号形状规格端斜杆1工字形400 X 400 X 16 X

52、 16上下弦2工字形400 X 400 X 12 X 12横向连接梁2工字形400 X 400 X 12 X 12其他腹杆3工字形400 X 300 X 12 X 12所用材料属性如下表:表6-3材料属性参数钢材混凝土弹性模量EX2.1 X 10113.5 X 1010泊松比PRXY0.30.1667密度DENS785025006.3.2 GUI操作方法1.创建物理环境1 ）过滤图形界面：GUI: Main MenuPreferences，弹出"Preferences for GUI Filtering” 对话框，选中“Structural ”来对后面的分析进行菜单及相应的图形界面过

53、滤。2 ）定义工作标题：GUI: Utility Menu> File> Change Title，在弹出的对话框中输入“ Truss Bridge StaticAnalysis ”，单击“ 0K”。如图 6-16 (a )。指定工作名：GUI: Utility MenuFile> Cha nge Job name,弹出一个对话框，在 “ En ter new Name ”后面输入"Structural ”，“ New log and error files”选择 yes，单击"OK ”。如图 6-16 ( b )。图6-16（ a）定义工作标题图6-16

54、（ b） 指定工作名3 ）定义单元类型和选项：GUI: Main MenuPreprocessorElement Type> Add/Edit/Delete，弹出 “ElementTypes ”单元类型对话框，单击"Add ”按钮，弹出"Library of Element Types”单元类型库对话框。在该对话框左面滚动栏中选择"Structural Beam "，在右边的滚动栏中选择“ 3D elastic4 ”，单击“ Ok”，定义了“ BEAM4 ”单元，如图6-17。继续单击“ Add ”按钮，弹出“ Library of Element

55、 Types ”单元类型库对话框。 在该对话框左面滚动栏中选择“Structural Shell ”，在右边的滚动栏中选择“ Elastic 4node 63 ”，单击“ 0K”，定义了“ SHELL63'单元。得到如图 6-18所示的结果。最后单击“ Close ”，关闭单元类型对话框。图6-17单元类型库对话框图6-18单元类型对话框4）定义梁单元截面：GUI: Main MenuPreprocessorSectionsBeam> Common Sections，弹出 “BeamTool”工具条，如图6-19填写。然后单击“ Apply ”，如图6-19填写；然后单击“ Ap

56、ply ”, 如图6-19填写，最后单击“ OK”。图6-19定义三种截面每次定义好截面之后，点击“Preview ”可以观察截面特性。在本模型中三种工字钢截面特性如下图6-20 :x Ctnwi T -.124E-L3 £ CtfiU-x EE Cdec. V¥ .ddnE rE :QEE. YH僅 COEITr 3S * .anosw Eaid .oiac&s iyy . J35FE-S3 -.IQW-JIQ lEE 171Z-& i«6E-G5 Tnr<upn ZccuuniE ,1551-M Centcaid I -.31K-JI4 CmtmlA ZSECTTOB PREF 即 <m 5OTULFTVI4113 -.JjIKK-13'IlE.mE»D3 piB EonMtanh-WDE-D5 a-on Conctant EGDC CenXEGld