ANSYS桥梁工程应用实例分析

1、第6章 ANSYS桥梁工程应用实例分析1第6章 桥梁工程分析内容提要本章介绍桥梁结构的模拟分析。桥梁是一种重要的工程结构，精确分析桥梁结构在各种受力方式下的响应有较大的工程价值。模拟不同类型的桥梁需要不同的建模方法，分析内容包括静力分析、动荷载响应分析、施工过程分析等等。在本章中着重介绍桁架桥、刚架桥和斜拉桥三种类型桥梁。拜第稗6办章捌 挨ANSYS疤桥梁工程按应用熬实例佰分析本章重点把 结构分析具体步骤霸 扒 俺结构静力疤分析芭 阿桁架结构建模方法稗 癌 柏 案结构模态分析本章典型效果图6.1 引言百ANSY稗S矮通用有限元软件在岸土木工程应用分析埃中可发挥巨大的作靶用。我们用它来分半析桥梁

2、工程结构，坝可以很好的模拟各氨种类型扮桥梁挨的受力、施工工况斑、般动荷载的耦合等。啊ANSY俺S啊程序有丰富的单元啊库和材料库，几乎绊可以仿真模拟出任哀何形式的桥梁。静岸力分析中，可以较扒精确的反应出结构稗的变形、应力分布芭、内力情况等；动稗力分析中，也可精扒确的表达结构的自稗振频率、振型、笆荷载耦合、澳时程响应等特性。靶利用有限元软件对办桥梁结构进行全桥哎模拟分析，可以得挨出较准确的分析结吧果。摆本章介绍桥梁结构蔼的模拟分析。作为跋一种重要的工程结啊构，凹桥梁的白精确分析吧具有较大的工程价昂值。桥梁的种类繁笆多，如梁桥、拱桥拜、钢构桥、悬索桥俺、斜拉桥等等，不巴同类型的桥梁可以叭采用不同的建

3、模方办法。桥梁的百分析内容癌又胺包括静力分析、摆施工过程模拟、隘动荷载响应分啊析等。般可以看出桥梁的整般体分析过程比较复罢杂氨。靶总体上来说，主要伴的模拟分析过程如伴下：班（稗1拌）暗 埃根据计算数据，选霸择合适的单元和材板料，建立准确的桥熬梁有限元模型。吧（把2拜）胺 板施加静力或者动力芭荷载，选择适当的靶边界条件。斑（疤3哎）敖 叭根据分析问题的不拜同，选择合适的求跋解器进行求解。安（吧4伴）扒 按在后处理器中观察摆计算结果笆。碍（捌5癌）疤 耙如有需要，调整模跋型或者荷载条件，巴重新分析计算。桥梁的种类和分析百内容众多，拜不同类型桥梁的的捌分析过程有所不同翱，分析侧重点也不癌一样。拌在这

4、里仅仅给出大艾致的分析过程，具办体内容还要看具氨体阿实柏例的情况疤。哎6.2 俺典型桥笆梁靶分析模拟癌过程 凹6.2.1靶 隘创建物理环境艾建立桥梁模型之前霸必须对工作环境进败行一系列的设置。俺进版入挨ANSY跋S暗前处理器，按照以背下稗6斑个步骤来建立物理瓣环境：蔼1艾、设捌置唉GU挨T敖菜单过滤佰2斑、定义分析标题（盎奥TITL扮E傲）扒3袄、说明单元类型及唉其选项邦（蔼KEYOP吧T氨选项）扳4扮、设置实常数和单半位制5、定义材料属性拔1白设安置暗GU伴I耙菜单过滤碍如果你希望通疤过肮GU阿I澳路径来运唉行板ANSY霸S耙，哎当隘ANSY鞍S埃被激活后第一件要般做的事情就是选择澳菜单路径

5、瓣：安Main Men碍uPrefer懊ence疤s暗，执行上述命令后摆，弹出一个如图暗6般-搬1唉所示的对话框出现芭后，选择拜Structur斑al挨。这啊样跋ANSY瓣S百会根据你所选择的斑参数来半对哀GU哎I笆图形界面进行过滤哎，选择霸Structur拔al蔼以便在进行佰结构碍分析时过滤掉一些俺不必要的菜单及相板应图形界面。氨图伴6埃-1 GU拌I隘图形界面过滤2定义分析标题办在进行分析前，可叭以给你所要进行的爱分析起一个能够代般表所分析内容的标敖题，比耙如癌“肮truss br袄idge捌”昂，以便能够从标题懊上与其他模型区别斑。用下面的癌GUI瓣方法定义分析标题澳。傲命令：佰白TIT

6、LE巴GU百I八：斑U耙ti袄li拌ty 艾MenuFil懊eChange绊 Title啊图暗6傲-2 GU霸I哀定义标题跋3版定义单元类型及稗其选项按（佰KEYOP笆T扒选项）肮与斑ANSY捌S跋的其他分析一样，凹结构分析罢也要进行相应的单袄元选择把。八ANSY办S碍软件提供扳了安10熬0八种以上的单元类型邦，可以用来模拟工澳程中的各种结构和氨材料，各种不同的背单元组合在一起，柏成为具体的物理问般题的抽象模型。皑在桥梁结构模拟分安析中，最常用的单捌元是梁单元，俺例如，般梁单元可模拟不同拜截面的钢梁、混泥斑土梁等；壳单元和霸杆单元也很常用，爱壳单元可以模拟摆桥面板埃箱梁等薄壁结构，肮杆单元可以

7、模拟预稗应力钢筋和桁架等办。耙定义好不同的单元爱及其选项叭（氨KEYOPT哎S艾）隘后，就可以皑建立有限元澳模型。败可以采用线性或者盎非线性的结构单元安。啊表叭6爱-1 按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，用来模拟索单元。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

8、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。哀设置单元以及其关蔼键选项的方式如下哀：命令：ET翱 般KEYOPT跋GU皑I氨：哎Main啊 哀Menu Pr澳eprocess敖or Element Type俺 胺Add/Edit皑/Delete稗图扮6-3(a) G扒UI巴添加单元类型癌图袄6-3(b) G挨UI坝选择单元类型4霸设置实常数和单扒位制耙单元实常数和单元

9、柏类型密切相关，柏用佰R柏族命令（岸如八R凹，跋RMODI办F暗等）或其相疤应摆GU版I摆菜单路径来说明。颁例如疤在芭结构颁分析中，你可以熬用实常数氨定义扒梁单元的横截面积笆、惯性矩以及高度跋等。当定义实常数斑时，要遵守如下二懊个规则：澳必须按次序输入实俺常数。班对于多单元类型模靶型，每种单元采用半独立的实常数组（稗即不同氨的班REA胺L澳参考号）。但是，拌一个单元类型也可佰同时白注明几个实常数组哀。命令：R癌GU矮I笆：芭Main Men斑u皑 哎Preproce啊ssor拜 摆Real Con挨stants坝 Add/Ed熬it/Delet柏e 般图拌6-4(a) G哎U败I佰定义实常数稗

10、图拜6-4(b) G瓣U邦I版定义实常数凹在结构分析中，系拜统没有设置单位制氨，我们可以根据自俺己的需要选用各种案单位制。在本章敖的实例隘中，所有算例都采把用国际单位制，半即邦m白、哎N伴、颁k巴g、阿s扒、凹P瓣a跋、岸H办z搬等。5创建截面艾在桥梁结构分析中奥，采用梁单元一般叭都需要定义梁单元稗的截面。俺在版ANSY把S稗中，既可以建立一般般的截面（即标准摆的几何形状和单一癌的材料），也可以版建立自定义截面（艾即截面形状任意也哎可以是多种材料）巴。肮命令：败SECTYPE八 SE澳CDATA暗 SE跋COFFSET岸GU伴I耙：鞍Main版 埃Menu Pr半eprocess隘or 把Se

11、ctions疤芭 巴Beam斑暗 C伴omm瓣o熬n Sectio柏ns般。把也可以通过用户定挨义网格建立自定义鞍截面，此时必须建澳立用户网个文件。氨首先要建立一芭个隘2案D哀实体模型，然后保摆存班命令：SECWRITE跋GU坝I盎：碍Main氨 挨Menu Pr捌eprocess氨or 办Sections稗敖 Beam佰哀 Write S爱ec Mesh白。6定义材料属性疤桥梁隘几何模型中可以有版一种或多种材料：岸包括各种性质的八钢、混凝土柏、地基土和刚臂等巴等岸。每种材料区都要袄输入相应巴的材料特性。扮ANSY耙S般程序材料库中有一板些已定义好材料特艾性的材料，可以直版接使用它们，也可爸以

12、修改成需要的形班式再使用。百在桥梁工程分析中爸，使用的材料比较奥简单，吧基于线形分析得的肮桥梁结构，板基本选择线弹性材啊料半（拜Linea捌r绊线性败、哎Isotropi芭c摆各向同性）瓣。定义材料属性方吧式如下：命令：MP捌GU扳I阿：矮Main稗 哀Menu Pr柏eprocess跋or Mate百rial Pro拔ps Mate白rial Mod暗els肮傲 败Structur俺al板板 鞍Linear拌肮 傲Isotropi暗c肮，如图哎6-5(a稗)搬。澳在材料属性中，我拔们需要输入的数据霸有：弹性模蔼量邦(EX百)笆、泊松叭比碍(PRXY伴)背、密暗度拔(Density癌)皑、材料

13、阻霸尼袄(Damping昂)鞍等等。挨对于非线性材料，矮可以选案择芭Nonlinea把r熬，如图翱6-5(b)邦：班注拔：癌1办）必须按照形式定澳义刚度（如弹性模胺量瓣EX摆，超弹性系数等）鞍。鞍 哀2笆）对于惯性荷载（敖重力），必须定义昂质量计算所需的数碍据，如密爱度蔼DEN稗S安。皑 颁3跋）对于温度荷载，拔必须定义热膨胀系蔼数邦ALP佰X版。邦图敖6-5(a) G办U百I般设置材料属性选项背图背6-5(b) G疤U翱I唉设置材料属性选项靶6.2.2跋 哎建模、指定特性、扮分网版在岸ANSY板S靶结构分析中，柏有两种建立有限元凹原模型的方式。第扮一种方法为直接建败立节点单元，形成芭有限元模

14、型，可自爱己控制每一个单元办，不需要程序划分氨单元，这种方法可半以用来建立结构比暗较简单形式单一的挨桥梁结构；第二种俺方法是先建立几何搬体模型，然后再利昂用软件将几何模型班划分单元而形成有懊限元模型，这种方昂法适用于结构复杂袄的桥梁。版（）颁第一种方法：命令：N柏GU罢I凹：胺Main把 阿Menu Pr霸eprocess熬or M盎odeling把 斑Create哎搬Nodes命令：E癌GU班I半：拌Main阿 艾Menu Pr阿eprocess芭or M斑odeling板 挨Create岸斑Elements鞍（）坝第二种方法：命令：K盎GU隘I胺：扮Main百 耙Menu Pr阿eproc

15、ess暗o背r M拔odeling扒 笆Create昂摆Keypoint捌s命令：L斑GU摆I般：奥Main叭 Menu Pr疤eprocess懊or M拔odeling隘 皑Create癌拌lines命令：A班GU矮I隘：扳Main绊 拌Menu Pr巴eprocess芭or M败odeling俺 扳Create板爱Areas命令：V哎GU瓣I百：扳Main啊 柏Menu Pr绊eprocess佰or M拔odeling哀 俺Create阿啊Volumes几何模型操作：搬GU爱I皑：氨Main颁 霸Menu Pr癌eprocess般or M佰odeling瓣拜Operate坝般Extrud艾

16、e扒：拉伸哎瓣Extend L案in半e澳：延长线稗八Boolean奥s斑：布尔操作碍哀 Inters稗ec皑t颁：傲相交截取交集Add：相加肮癌Subtract埃：相减霸柏Divide白：分割Glue：粘贴百蔼Overlap碍：搭接瓣跋Partitio胺n八：分成多个小区域靶奥Scale板：梯度凹合理的利用以上操胺作版，可以建立出非常班精确的结构体几何笆模型。然后就可以唉对几何模型进行网暗格划分，形成有限盎元模型。伴划分单元具体操作懊如下：巴命令：岸LSE奥L绊（选择要划分的线袄单元）半 蔼TYPE哀（选择单元类型）爱 MA柏T矮（选择材料属性）胺 RE背A矮L芭（选择实常数）稗 ES袄Y跋

17、S搬（单元坐标系）凹 MS爸HAP吧E鞍（选择单元形状）扳 MS懊HKE鞍Y奥（选择单元划分方搬式）傲 LM懊ES昂H吧（开始划分线单元哀）佰GU摆I背：捌Main氨 背Menu Pr澳eprocess百or 鞍Meshing暗 Mesh敖Tool霸在划分单元之前，敖首先要对单元大小板形状等进行适当的把控制，否则可能出耙现意想不到的划分摆结果。现在以般Mesh哀Too癌l袄工具条为例，办说明划分单元时方岸法。背如凹图稗6-邦6懊。摆Element 斑Attribut哎e败s熬：选择单元类型、耙材料属性、实常数颁、单元坐标系、截肮面号。巴Smart Si奥z矮e癌：控制模型细部单哀元精细度皑Si

18、ze Con懊trol澳s翱：通过给定几何体耙分段的大小或者数绊量控制各个几何体八上面单元数量与大佰小。皑Mes矮h碍：划分单元（点、巴线、面、体）。单耙元形状分为：三角靶形或四面皑体跋(Tet疤)八、四边形或六面盎体盎(Hex瓣)拔；划分方式分为：扳自由划分、影射划般分、扫掠划分。背注搬：碍1伴）应力或应变急剧耙变化的区域（通常背是我们感兴趣的区伴域），需要比应力白或应变近乎常数的敖区域较密的网格。捌 巴2瓣）在考虑非线性的傲影响时，要用足够俺的网格来得到非线啊性效应。如塑性分拜析需要相当的积分肮点密度，因而在高凹塑性变形梯度区需疤要较密的网格。暗图佰6-傲6 MeshTo芭o哎l埃工具条疤

19、6.2.3阿 吧施加边界条件和载隘荷斑在施加边界条件和半载荷时，既可以给拜实体模型（关键点爸、线、面）也可以半给有限元模型（节捌点和单元）施加边澳界条件和载荷。在八求解时柏，暗ANSY板S袄程序会自动将加到拔实体模型上的边界条件和载荷转递到班有限元模型上。癌在柏GU啊I柏方式中，可以通过隘一系列级联菜单，板实现所有的加载操拔作。斑GU安I路径如下：稗GU疤I鞍：岸Main矮 袄Menu So澳lution 佰Define L隘oads Ap胺ply 伴Structur挨al耙这笆时案，敖ANSY八S皑程序将列出扒结构分析中版所有的边界条件和八载荷类型。然后败根据实际情况伴选择合理的边界条伴件或

20、载荷。例如，要施加皑均布荷载到桥面板敖单元上碍，半 傲GU埃I败路径如下：安 GU昂I盎：扳Main版 昂Menu Pr安eprocess按or Defi败ne Loads叭 Apply八 八Structur埃al摆 敖 奥Pressure敖 On Ele搬ments案/On Area扮s罢也可以通翱过败ANSYS败命令来输入载荷，爱几种常见的结构分瓣析荷载如下：翱位移稗（班U扳X，唉U拜Y笆，癌U翱Z皑，把ROT扮X巴，癌ROT伴Y背，捌ROT埃Z百）澳：扒这些自由度约束往俺往版施加艾到模型边界上，用敖以定义刚性支撑点吧。也可以用于指定对半称边界条件以及已胺知运动的点。耙例如：一个有三个办自

21、由度的二维简支半梁单元，边界条件爱即为板：芭i搬端点约安束澳U稗X百、盎U柏Y霸方向位移靶，巴j唉端点约束啊U伴Y稗方向位移。桥梁结邦构分析中，位移约哎束一般加载于桥墩疤基础处、主梁支座百处、梁端等处。哀位移约束可以施加版在点、线、面、节挨点上，最终都会转般化为施加在节点上癌面的约束。八由标号指定的方向百是按照节点坐标系笆定义的。凹图傲6-埃7唉 隘施加荷载菜单命令：D俺GU把I爸：拜Main Menu Prepr隘ocessor柏 Define 矮Loa氨ds Appl岸y Struc瓣tural D哀isplacem拜ent or P把otential傲GU摆I扒：啊Main Men背u

22、Solut叭ion Def敖ine Load癌s Apply耙 Struct疤ural Di安splaceme傲nt暗力扳（坝F八X白，败F啊Y拜，靶F扒Z败）罢/按力斑矩百（氨M版X埃，佰M霸Y碍，安M傲Z摆）败 霸这些集中力通常在阿模型的外边界上指敖定，其方向是按节阿点坐标系定义的。捌集中力或弯矩可以摆模拟桥梁上的集中叭力荷载。板例如：氨当车辆行驶于桥梁靶上面时，败轴重简化为一组集耙中力作用于梁上，板来计算梁的受力情哎况。瓣集中力或弯矩只能澳施加在关键点或者霸节点上面。命令：F跋GU皑I版：埃Main Men败u Prepr啊ocessor俺 Define 伴Loads A扮pply 熬S

23、tructur绊al案 澳 百Force/Mo埃ment佰GU蔼I拜：按Main Men搬u Solut挨ion Def隘ine Load邦s Apply跋 阿Structur背al扳 鞍 笆Force/Mo邦ment把压力荷载班（挨PRE摆S霸）按 岸这是表面荷载，通败常作用于模型外部澳。正压力为指向单摆元面（起到压缩的爸效果）。氨均布荷载和梯度荷碍载都属于压力荷载叭，在桥梁结构分析吧中会经常施加压力艾荷载。傲例如在桥面板上施背加均布的人群荷载爱，就需要选择桥面板板单元，然后在选佰择的单元或者面上袄面施加压力。值得绊注意的是，在三维隘的面上施加压力时巴，要注意面的方向扒与压力的方向。压凹力荷

24、载可以施加在搬线、面、节点、单蔼元、梁上。命令：SF暗GU百I爱：碍Main Men捌u Prepr扒ocessor哀 Define Loads A阿pply敖 叭Structur斑al蔼 蔼 碍Pressure熬GU笆I叭：按Main Men把u Solut耙ion Def颁ine Load扳s Apply扮 盎Structur俺al鞍 哎 班Pressure疤惯性力荷载（用来翱加载重力碍、旋转等唉）吧 ANSY暗S爸结构分析中，一般版通过施加惯性力来办施加结构的重力。澳同时也可以用来施昂加加速度。用来加凹载重力的惯性力与爸重力加速的方向相瓣反。伴定义惯性荷载之前爱必须定义密度。颁例如：重力

25、方向熬为拌Y爱轴的负方向，则加哎的惯性力应该懊为盎Y癌轴的正方向。命令：ACEL翱GU唉I耙：哀Main Men昂u Prepr啊ocessor耙 Define 叭Loads A版pply暗 隘Structur吧al胺 凹Inertia熬半Gravity傲GU吧I拔：挨Main Men瓣u Solut暗ion Def办ine Load半s Apply瓣 百Structur叭a板l案 拌Inertia败般Gravity把6.2.4版 伴求解疤 凹 叭结构分析的求解种霸类比较多，应巴根据不同的需要选艾择不同的求解方式背。基本的求解过程佰过程如下：1.定义分析类型癌在定义分析类型和唉分析将用的方程求

26、按解器前，要先进佰入跋SOULUTIO靶N伴求解器。澳图罢6-绊8 GU斑I蔼选择分析类型命令：SOLU般GU盎I瓣：巴Main凹 懊Menu So罢lution选择分析类型。蔼命令：半ANTYPE八GU熬I盎：啊Main爱 碍Menu So敖lution罢 Anslysi拌s Type隘柏 New Ana袄lysi盎s阿，如安图奥6-8靶。芭桥梁结构常用的分背析类型有爸：（1）静力分析哀静力分析啊是桥梁结构分析中搬的重要环节，静力巴分析结果必须要满哀足设计要求。通过碍静力计算，可以求氨解出结构的位移、绊内力、应力分布、坝变形形状、稳定性翱等。肮命令： HYPERLINK mk:MSITSto

27、re:C:Program%20FilesAnsys%20Incv100commonfileshelpen-usansyshelp.chm:/Hlp_C_ANTYPE.html懊ANTYPE傲,ST爸ATIC肮,NEW叭GU案I案：案Main扮 办Menu So奥lution 爸Analysis瓣 Type N百ew Analy熬sis隘 邦然后选择佰“捌static板”罢选项，点击翱“鞍OK啊”奥。澳如果是需要重启动挨一个分析（施加了肮另外的激励），拜先前分析的结果文般件Jobname碍.EMAT柏，佰 败Jobname柏.ESAV敖和搬Jobname隘.DB拌还可用，颁使用命令 HYPERL

28、INK mk:MSITStore:C:Program%20FilesAnsys%20Incv100commonfileshelpen-usansyshelp.chm:/Hlp_C_ANTYPE.html暗ANTYPE板,STATIC,啊REST芭。（2）模态分析百在模态分析中，我搬们可以求解出结构班的自振频率以及各艾阶振型，同时也可跋求出每阶频率的参版与质量等等。伴而在谱分析之前，爸必须进行模态分析败。凹命令： HYPERLINK mk:MSITStore:C:Program%20FilesAnsys%20Incv100commonfileshelpen-usansyshelp.chm:/Hl

29、p_C_ANTYPE.html柏ANTYPE半,搬MODAL,NE霸W拜GU疤I把：办Main唉 拜Menu So八lution 般Analysis罢 Type N颁ew Analy敖sis摆 安然后选择案“懊Modal疤”伴选项，点击巴“鞍OK板”摆。爸模态分析由皑4班个主要步骤组成：建模。扒加载及求解。皑除了零位移约束之背外的其他类型的的霸荷澳载敖挨搬力、压力、加速度扮等可以在模态分析百中指定，但是在模癌态提取时将被忽略翱；求解输出内容主皑要有固有频率、参柏与系数表等。碍扩展模态。指将振耙型写入结果文件，半得到完整的振型奥；在扩展处理前必般须明确的离开求解昂器肮（摆FINIS爸H柏）并且重

30、新进入求吧解器。观察结果。板末态分析结果包括暗：固有频率、扩展瓣振型、相对应力和矮力分布。袄在吧POST岸1败中观察结果。半注意：在模态分析哎中只有线性行为是搬有效的，如果指定拔了非线性单元，它巴将被看作是线性的奥；在模态分析中必熬须指定杨氏模摆量败E佰X按和密邦度翱DEN懊S矮。（3）瞬态分析笆瞬态分析经常用于俺分级计算结构受到霸突然加载的荷载时肮的响应情况。例如耙在桥梁结构分析中绊，桥梁受到地震激绊励的时程作用，或拜者计算桥墩受到突爱然撞击的情况，都胺可以选择使用瞬态颁分析来计算结构响爸应。班具体介绍见唉第疤7把章。唉命令： HYPERLINK mk:MSITStore:C:Program

31、%20FilesAnsys%20Incv100commonfileshelpen-usansyshelp.chm:/Hlp_C_ANTYPE.html敖ANTYPE皑,矮 TRANS翱,NEW氨GU半I跋：唉Main笆 哎Menu So癌lution 跋Analysis跋 Type N扒ew Analy百sis昂 爱然后选择拌“矮Transien唉t懊”癌选项，点击胺“啊OK耙”岸。板弹出如图碍6-9隘对话框。选择适当捌的求解方式，点击颁“跋OK班”跋。案图板6-百9百 懊瞬态分析选项谱分析柏谱分析是一种将模柏态分析结果与一个搬已知的谱联系起来吧计算模型的位移和办应力的分析技术。绊谱分析替代时

32、瓣间爸-罢历程分析，主要用颁于确定结构对随机佰荷载或随时间变化傲荷载（如地震、风阿载、波浪等等）的熬动力响应情况。在柏结构分析中，谱分霸析常用在计算结构安受到震动激励情况佰下的响应。最常用皑的就是地震反应谱安。注意在谱分析之靶前要先进行模态分颁析。瓣命令： HYPERLINK mk:MSITStore:C:Program%20FilesAnsys%20Incv100commonfileshelpen-usansyshelp.chm:/Hlp_C_ANTYPE.html埃ANTYPE艾,捌 SPECTR氨,NEW懊GU哀I按：暗Main佰 吧Menu So摆lution 叭Analysis安 T

33、ype N艾ew Analy拌sis坝 扒然后选择俺“百Spectrum柏”暗选项，点击坝“半OK坝”坝。暗谱分析的全过程包安括以下几步：建立模型。俺模态分析。注意只班有阿Bloc案k柏法办、拜Subspac翱e艾法靶和哎Reduce氨d稗法才对谱分析有效扒。版谱分析。输入反应爸谱，有加速的反应傲谱瓣、凹位移反应谱啊、速度反应谱、力瓣反应谱等班。爱扩展模态。扩展振版型之后才能在后处笆理器中观察结果。霸合并模态。模态的傲组合方式在桥梁结澳构设计规范中规定搬选澳择稗SRS办S唉方式，即先求平方稗和再求平方根。观察结果。2.定义分析选项靶定义好分析类型之伴后，就好设置分析爸选项。案每种分析的分析选芭

34、项对话框各不相同爸。静力分析命令：EQSLV扮GU柏I斑：芭 傲Main矮 耙Menu So盎lution 佰Analysis艾 Type A叭nalysis 扮Options暗在求解选项中，可耙以看看到如图跋6-扳10拔的菜单。背图澳6-哀10 GU般I扮静力分析求解选项盎卡Basic：拔Small Di艾splaceme把nt Stati板c扮（小位移静力分析吧）八Large Di盎splaceme懊nt Stati凹c坝（大位移静力分析凹）罢Small Di坝splaceme巴nt Trans八ien斑t佰（小位移瞬态分析爱）唉Large Di靶splaceme版nt Trans半ien

35、败t背（大位移瞬态分析扒）澳Calculat笆e prestr哀ess effe班c绊t氨（计算预应力效应挨）背Time at 啊end of l捌oadste颁p坝（最后一个荷载步笆的时间）按Number o芭f subste敖p碍s蔼（通过荷载子步控颁制）班Time inc捌remen扮t奥（通过时间增量控胺制）绊Write It拜ems to Results F绊il奥e氨（结果文件输出设昂置）巴在唉Basi半c皑中的设置，提供了罢分析中所需的最少皑数据。一搬旦敖Basi疤c爸标签中的设置满足矮以后，就不需要设笆置其他标签中的选哀项，除非因为要进阿行高级控制而修改背其他缺省设置。哀注笆：

36、袄1敖）在设懊置百ANTYP敖E扒和熬NLGEO爱M跋时，如进行一个新靶的分析并忽略大变巴形效应（如大挠度稗、大转角、大应变佰）时，请选八择斑“拜Small Di鞍splaceme懊nt Stati皑c搬”扒项。如预期有大挠背度（如弯曲的长细盎杆）或大应变，则伴选择扒“拌Large Di扮splaceme笆nt Stati叭c癌”扮项。如果想重启动捌一个失败的非线性碍分析，或者用户已败经进行了完整的静爱力分析，而想指定霸其他荷载，则选肮择坝“捌Restart 翱Current 般Analysi熬s扳”霸项。翱 拌2蔼）在设氨置翱TIM跋E敖时，翱记住这个荷载步选叭项指定该荷载步结败束的时间，缺

37、省值拔为跋1挨。对于后继的荷载安步，缺省值艾为把1百加上前一个荷载步扒指定的时间。鞍 碍3扒）在设拔置把OUTER跋S摆时，记住：缺省时耙只佰有绊100靶0邦个结果集记录到结捌果文件中，如果超案过这一数目，程序矮将出错停机。可以傲通吧过凹/CONFI伴G吧，昂NRE百S奥命令来增大这一限氨值。模态分析命令：EQSLV霸GU摆I搬：柏 氨Main碍 熬Menu So癌lution 隘Analysis邦 Type A疤nalysis 跋Options艾，弹出对话框模态癌分析选项设置对话班框，如扳图鞍6-11(a癌)搬。啊模态分析方法半一共百有背7案种百（字空间法、分八块百Lanczo傲s吧法吧、岸

38、PowerDyn佰amic扳s胺法、缩减法、非对疤称法、阻尼法扒、拜Q颁R袄阻尼法）班，前笆四胺种方法胺是最常用的模态提澳取方法。百桥梁结构分析计算颁中颁一般搬采用扮分笆块捌Lanczos熬法和子空间法。板常用选项意义如下傲：罢No. of m敖odes to 绊extract懊（提取模态数）傲：除缩减法以外的跋其他模态提取该选八项都是必须设置的瓣。凹Expand m阿ode shap胺es（是否扩展模态）班：如果准备在谱分霸析之后进行模态扩板展，该选项应该设颁置芭为碍N暗O挨。案No. of m扒odes to 疤expand袄（扩展模态数）笆：该选项只在采用敖缩减法、非对称法拔和阻尼法时要

39、求设芭置。跋Calculat巴e elem r扮esults邦（计算单元结果）扒：如果想得到单元罢求解结果，需要打邦开此项。吧Incl pre阿stress 绊effect颁s爸（是否包括预应力爸效应）盎：该项用于确定是办否考虑预应力对结败构震动的影响。缺皑省分析过程不包括肮预应力效应，即结扳构处于无预应力状背态。吧图般6-八11(a) GU拌I摆模态分析求解选项扳卡袄岸 隘当选择白分邦块爸Lanczos岸法时，点胺击拔O隘K斑后弹出如图袄6-柏11(b)唉对话框扒，在对话框中输入拌起始频率和截止频啊率。也就是给出一唉定的频率范围，程隘序最后计算出的自敖振频率结果在所给按频率范围之内。笆图澳6

40、-爸11(b) GU白I伴模态分析求解选项矮卡佰分翱块爸Lanczo拌s胺法用于提取大模型坝的多阶模态版（岸4氨0案阶以上），模型中拜包含形状较差的实班体和壳单元时建议俺采用此法，最适合昂用于由壳或壳与实翱体组成的模型艾，速度快办。内存要求拜中按，捌存贮要求低邦。埃般 坝当选择子空间澳Subspace把法时，点笆击熬O拔K傲后弹出如图叭6-芭11(c)癌对话框癌。巴 敖点安击败OK碍按完成设置。翱图安6-版11(c) GU挨I邦模态分析求解选项隘卡班图耙6-叭12 GU八I瞬态分析求解选项邦卡佰 敖子空肮间斑Subspac氨e胺法用于提取大型模靶型的少数阶模态靶（疤4叭0肮阶以下），适合于佰较

41、好的实体及壳单班元组成的模型，内哎存要求低，存贮要求高。瞬态分析命令：EQSLV般GU八I案：氨 稗Main鞍 霸Menu So哎lution 霸Analysis鞍 Type A岸nalysis 拜Opti颁ons把具体介绍见跋第巴7袄章。吧出现的对话框如图傲6-12百，选项设置与静力般分析相同。谱分析命令：EQSLV板GU巴I岸：拜 伴Main澳 按Menu So皑lution 办Analysis案 Type A班nalysis 跋Options邦选择谱类型肮，如图暗6-按13蔼：罢 阿笆Single-p阿t res版p敖（单点响应谱分析败）办 Multi-靶 百pt respo埃n氨s百（

42、多点响应谱分析邦）安 D.D.A.办M把（动力设计分析）按 P.S.背D邦（功率谱密度分析岸）佰结构分析常采用第半一种单点响应谱分啊析。案具体介绍见鞍第搬7巴章。昂图昂6-岸13 GU隘I爸谱分析求解选项巴在谱分析中，必须霸进行模态扩展，哎模态扩展要重新回绊到模态分析中进行板模态扩展。肮执行以下命令。挨命令： HYPERLINK mk:MSITStore:C:Program%20FilesAnsys%20Incv100commonfileshelpen-usansyshelp.chm:/Hlp_C_ANTYPE.html翱ANTYPE背,胺MODAL,NE岸W奥GU唉I岸：胺Main板 懊Me

43、nu So伴lution 绊Analysi昂s Type 爱New Anal氨ysis傲 半然后选择八“案Modal胺”跋选项，点击阿“跋OK碍”半。3.备份数据库斑用工具条中的拜“隘SAVE DB岸”柏按钮来备份数据库百，如果计算过程中摆出现差错，可以方跋便地恢复需要的模拌型数据。恢复模型霸时重新进哀入案ANSY翱S百，用下面的命令：颁命令：哀RESUME俺GU挨I挨：傲Utility 拜Menu Fi稗le Resu斑me Jobna耙me.db4.开始求解柏对于简单的静力分啊析，一次加载求解白可以计算出结果。八例如计算在自重作唉用下，钢梁的挠度拌变形，施加于属于埃荷载之后只需要求澳解一次

44、便得结果。八对于动荷载来说，吧加载方式比较复杂邦，而且要经过多次爱求解才能得出最终叭结果。例如，计算熬钢梁在一段地震波隘作用下的响应，就俺需要将地震波加速班度按时间分成小段跋，一次一次的加载拔到结构上面并且每艾加载一次都要求解板一次，最终才能得啊到钢梁在地震波作肮用下的时程响应。俺对于施加版复杂扳动荷载，百往往采用命令流输癌入方式，菜单方式颁输入比较繁琐。耙用下面霸GUI哎方式盎进行爸静力八求解斑：命令： HYPERLINK mk:MSITStore:C:Program%20FilesAnsys%20Incv100commonfileshelpen-usansyshelp.chm:/Hlp_C

45、_MAGSOLV.htmlSOLVE哀GU霸I盎：拔MainMen柏u Solut埃ion Sol隘ve吧Current 啊LS氨检查弹出的求解信澳息文档，确认没有捌错误之后，单击如捌图岸6-伴14拜对话框中的捌“翱OK背”岸。百图熬6-跋14笆 颁确认求解对话框.完成求解爱命令：叭FINISH柏GU靶I搬：叭Main埃 跋Menu Fi唉nish疤6.2.5邦 凹后处理（查看计算啊结果）埃ANSY靶S鞍程序将计算结果贮俺存到结果文件胺Jobnam八e.拌rm俺g扮中去，其中包括：基本解：爱节点稗位移哎（唉UX岸，傲U鞍Y昂，扳U半Z扒，稗ROT懊X耙，板ROT氨Y岸，扮ROTZ稗）导出解：节

46、点和单元应力节点和单元应变单元力节点反力等等昂可以在一般氨后处理器靶POST1瓣或者时程后处器肮POST巴2败6稗其斑中观看处理结果。敖命令：按昂POST1隘GU坝I般：昂 鞍Main袄 芭Menu Ge蔼neral Po爱stproc八命令：瓣碍POST26阿GU芭I俺：捌 坝Main般 白Menu俺 TimeHis碍t Postpr傲oc安注意：败若希望哀在啊POST1败和氨POST霸26跋后处理器中查看结按果，芭在数据库中必须包蔼括与求解相同的模奥型岸。同时，结果文件胺Jobname.绊R昂ST埃也岸必须搬存在。检查结果数据，艾方式如下：安1颁、从数据库文件中耙读入数据艾命令：艾RESU

47、ME艾GU伴I啊：颁Utility白 Menu F翱ile Res伴ume 柏from吧2般、读入适当的结果案集。用荷载步、子捌步或时间来区分结挨果数据库集。若指稗定的时间值不存在熬相应的结果巴，敖ANSY版S敖会将全部数据通过鞍线性插值得到该时肮间点上的结果。命令：SET埃GU敖I跋：搬Main爱 Menu扳General 奥Postproc隘 Result埃s 昂Read Res啊ult摆疤By扳 办Loa埃d Step稗如果模型不在数据爸库中，需翱用氨RESUM霸E疤命令后再拌用吧SE白T俺命令或其等效路径把读入需要的数据集懊。拔要观察结果文件中邦的解，可使爸用霸LIS昂T半选项。可以分

48、别看翱不同加载步及子步跋或者不同时间的结俺果数据集。典型的矮POST1艾后处理操作：1.显示变形图矮命令：蔼PL跋DISP袄GU矮I啊：碍Main哎 Menu 版General 把Postproc佰 啊邦Plot疤 Results百 疤Deformed斑 Shape拌PLDIS埃P靶命令搬的疤KUN凹D盎参数使用户可以在凹原始图上迭加变形爱图。爱2.板列出反力和反力矩案命令：捌P袄RE瓣SOL版 G笆U邦I叭：稗 柏Main颁 Menu 吧General 癌Postproc稗 拜List翱 Results皑按 Reactio扒n Solu坝列出约束节点的反肮力和力矩。为了显稗示反力，霸执叭行颁

49、/PB唉C坝，翱RFO耙R唉，扳，翱1昂，然后显示所需节暗点或单元把（挨NPLO翱Y板或罢者败EPLOY八T肮）。如果要显示反挨力矩，罢用班RMO班M袄代拔替八RFO霸R碍。阿3.笆列出节点力和力矩唉命令：挨P跋RESO柏L叭，哀F般（袄或八M百）半GU碍I阿：哀Main哎 Menu 矮General 罢Postproc俺 爱 罢List芭 Results罢澳 Element阿 Solutio俺n也可以列出所选择岸的节点集的所有节啊点的力和力矩。首案先选择节点，然后绊列出作用于这些节昂点上的所有力。命令：FSUM霸命令：俺Total Fo伴rce Sum艾也可以在选择的节疤点上检查所有力和阿力

50、矩。对于处于平俺和状态的实体，除柏荷载作用点和存在般反力的节点以外的隘所有点上，其荷载斑总合罢为板0碍：袄GU八I拜：拌Main俺 吧Menu Ge耙neral Po绊stproc 翱Nodal Ca背lcs哀 把Sum 埃隘 耙Each Nod把e袄 Main把 吧Menu Ge搬neral Po班stproc昂Options 唉for Outp稗t跋，指明检查方向：全部（缺省）静力分量阻尼峰量惯性力分量柏对于处于平衡状态昂地实体，除荷载作啊用点或者存在反力扒荷载的节点外，其哎他所有节点的总载扳荷澳为般0哎。4.线单元结果颁对于半线单元，可以得到瓣应力、应变等导出爸数据，结果数据用阿一个标号

51、和一个序暗列号组合，或用元稗件名来区别。凹命令：八ETABLE白 安GU啊I懊：白Main扳 扳Menu Ge般neral Po捌stproc 暗Element罢 案Table案 奥Define扮 奥Table俺定义好单元数据表埃之后，可以显示线巴单元结果，即艾可以办显示碍弯矩图、剪力图、埃轴力图等。命令：PLLS艾GU八I坝：吧Main拔 暗Menu Ge邦neral Po矮stproc 办Plot Res袄ul碍ts癌 拔Contour 艾Plot拜哎Line Ele拔m5.误差评估疤在实体和壳单元的伴线性静力分析中，斑通过拌误差评估列出网格芭离散误差的评估值啊。这个命令按结构般能量模皑（

52、扮SEP吧C隘）计算和列出误差啊百分比，代表一个搬特定的网格离散的爱相对误差。鞍命令：昂PRERR背 懊GU爱I摆：柏Main扮 懊Menu Ge昂neral Po艾stproc 皑List Res碍ults八 熬Percent 昂Error6.等值线显示 般几乎所有的结果项版都可以显示为等值鞍线，如应力按（艾S案X俺，拔S皑Y碍，叭S败Z跋等）、应变罢（熬EPEL鞍X坝、败EPEL柏Y罢、哀EPELZ等）和位移暗（鞍U熬X办，U靶Y挨，耙U岸Z霸等）巴。昂PLNSO爸L爱和唉PLESO哎L阿命令败的邦KUN搬D耙域使我们可以在原傲始结构上迭加显示百。叭命令：八PLNSOLPLESOL 澳GU

53、肮I盎：哀Main扮 搬Menu Ge耙neral Po艾stproc 笆Plot Res哎ults俺 佰Contour 癌Plot 般扳Nadal So哎lu 碍GU矮I唉：办Main俺 霸Menu Ge拜neral Po阿stproc 办Plot Res芭ults稗 伴Contour 邦Plot 爸肮Element 背Solu爱显示单元表数据和疤线单元数据：瓣命令：坝PLETABPLLS 安GU搬I般：绊Main艾 柏Menu案 General八 Postpro凹c 俺Element 笆Table懊 霸Plot Ele皑ment Tab班le 凹GU霸I叭：哀Main拔 般Menu Ge跋

54、neral Po邦stproc 哀Plot Res拌ults熬 胺Contour 靶Plot 拔爱Line Ele拔m Res7.矢量显示敖对于观察矢量如位拔移背（DIS拔P颁）、转角艾（袄RO柏T耙）、主应力盎（罢S瓣1懊，爸S芭2俺，罢S扮3罢），矢量显示（不翱要与矢量模态混淆百）是一种有效的办瓣法。显示矢量：啊命令：伴PLVECT巴 癌GU半I伴：盎Main碍 澳Menu Ge暗neral Po安stproc 敖Plot Re霸sults挨 岸Vector P爸lot白颁 Predefi爸ned矢量列表：拜命令：俺P澳R板VECT瓣 GU扮I败：扳Main凹 敖Menu Ge敖neral

55、 Po罢stproc半Lis俺t Result奥s懊 拌Vector 敖Data8.表格列示稗在列表之前，要进袄行数据排列：命令：NSORTESORT蔼GU吧I霸：扮Main哎 爸Menu Ge笆neral Postproc办List Res懊ults袄邦 Sorted 阿Listing扮碍 Sort No啊des瓣GU芭I傲：坝Main伴 版Menu General Po背stproc蔼List 埃Results按按 Sorted 绊Listing昂按 Sort El爸ems表格列示：伴命令：盎PRNSOL疤（节点结果）斑安PRESOL巴（单元单元之间柏结果）扒 PR芭RSOL绊（反力）等笆

56、GU懊I爸：坝Main哀 百Menu Ge颁neral Po百stproc扒List Res靶ults岸百 solutio懊n option稗9矮.稗列表显示所有频率笆在模态分析中，可背以列表结构的所有埃频率。败命令：唉SE靶T昂，笆LIST袄GU颁I昂：搬Main稗 叭Menu Ge熬neral Po捌stproc澳List Res巴ults扳佰 Results疤 笆Shape唉10爱.笆列表显示主自由度扳在模态分析中，可昂以列表结构的主自瓣由度。巴命令：艾MIS搬T癌，按ALL阿GU邦I半：哀Main笆 霸Menu 颁Solution爱半 Master 懊DOFs搬鞍 List AL班L瓣

57、搬.3绊 拜实办例肮1爱钢桁架桥霸静力艾受力分析吧按本节对一架钢桁架岸桥进行具体静力受傲力澳分析，分别采用敖GUI芭方式和命令流方式霸。暗6靶.3.1佰奥问题描述 把图巴6半-1罢5暗 稗钢桁架桥简图熬已知氨下承式罢简支阿钢桁架桥桥长袄7拔2稗米叭，每个节段哀1凹2疤米版，桥宽拜1隘0哎米碍，高办1罢6白米斑。哎设桥面板为氨0.跋3昂米盎厚的混凝土板。桁白架杆件规格有三种邦，见下表：袄表熬6吧-翱2翱 稗钢桁架桥杆件规格杆件截面号形状规格端斜杆1工字形4004001616上下弦2工字形4004001212横向连接梁2工字形4004001212其他腹杆3工字形4003001212所用材料属性如下

58、碍表：袄表碍6扮-盎3靶 矮材料属性参数钢材混凝土弹性模量EX2.110113.51010泊松比PRXY0.30.1667密度DENS78502500奥6白.3.暗2巴跋GU靶I耙操作方法1.创建物理环境拌1吧）过滤图形界面：皑GU瓣I捌：安Main Men胺u Prefe坝rences鞍，弹拌出稗“跋Preferen碍ces案 for GUI袄 Filteri案n般g翱”罢对话框，选昂中胺“傲Structur颁al唉”板来对后面的分析进肮行菜单及相应的图百形界面过滤。邦2艾）定义工作标题：半GU般I扒：把Utility 版Menu Fi安le 班Change T扒itl背e懊，在弹出的对话框

59、案中输俺入癌“昂Truss Br叭idge 爸Static A岸nalysi颁s跋”昂，单昂击吧“氨O白K叭”暗。如图绊6-16笆（傲a芭）搬。指定工作名：埃GU伴I扒：爸Utility 盎Menu Fi哀le 澳Change J坝obnam懊e奥，弹出一个对话框翱，碍在耙“凹Enter ne跋w Nam熬e鞍”拌后面输袄入佰“摆Structur半al扒”翱，白“伴New log and erro把r file背s疤”阿选斑择把ye拔s芭，唉单绊击耙“伴O埃K扮”版。按如图板6-16捌（懊b柏）背。盎图颁6-16办（跋a皑）把 安定义工作标题艾图昂6-16熬（皑b败）斑 指定工作名啊3霸）定义

60、单元类型和艾选项：肮GU昂I挨：袄Main Men捌u Prepr扒ocessor碍 Element埃 Type A败dd/Edit/翱Delete摆，弹哎出奥“奥Element 罢Type安s绊”半单元类型对话框，把单肮击耙“扳Ad懊d巴”皑按钮，弹爱出碍“鞍Library 颁of Eleme哎nt Type把s癌”岸单元类型库对话框颁。在该对话框左面百滚动栏中选按择哀“爸Structur霸al Beam胺”哀，在右边的滚动栏埃中选懊择昂“耙3D elast邦ic 安4”艾，单背击斑“岸O捌k版”版，定义啊了巴“ HYPERLINK mk:MSITStore:C:Program%20File