ANSYS桥梁工程应用实例清楚明了

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 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。第6章ANSYS桥梁工程应用实例分析本章重点结构分析具体步骤结构静力分析桁架结构建模方法结构模态分析本章典型效果图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。狱（滋2懒）瓜柱施加静力或者虾动力荷载，选啊择适当的边界瞒条件。脖（仙3裙）播旨根据分析问题导的不同，选择际合适的求解器满进行求解。甜（随4县）公植在后处理器中申观察计算结果衬。民（畅5从）三准如有需要，调叛整模型或者荷书载条件，重新含分析计算。房桥梁的种类和郊分析内容众多撞，洁不同类型桥梁列的的分析过程币有所不同，分爱析侧重点也不酒一样。掠在这里仅仅给贴出大致的分析秧过程，具体内翁容还要看具黑体代实香例的情况岁。忠6.2颠典型桥违梁蜜分析模拟南过程李6.2.1胡洞创建物理环境升建立桥梁模型蒜之前必须对工掩作环境进行一父系列的设置。论进宫入残ANSY游S垄前处理器，按栽照以底下运6腹个步骤来建立阵物理环境：肃1臣、设府置膏GU皮T厚菜单过滤充2议、定义分析标袜题（拆／闯TITL候E她）摊3气、说明单元类倒型及其选项寄（肤KEYOP慌T队选项）炕4望、设置实常数钻和单位制妙5矛、定义材料属仗性敏1粱．设枕置致GU壶I辉菜单过滤聪如果你希望通已过至GU悟I典路径来运将行匹ANSY匹S鲁，上当攻ANSY裂S态被激活后第一兽件要做的事情框就是选择菜单趁路径退：蕉MainM详enu>Pr屡eferen云ce舰s脏，执行上述命然令后，弹出一疗个如图裙6崇-领1终所示的对话框三出现后，选择部Struct姑ural挎。这传样胸ANSY散S血会根据你所选树择的参数来凑对躲GU略I壶图形界面进行切过滤，选择切Struct单ural僻以便在进行仁结构甩分析时过滤掉虾一些不必要的宝菜单及相应图骄形界面。骄图平6映-1GU滤I项图形界面过滤贫2窑．定义分析标缴题冲在进行分析前座，可以给你所坛要进行的分析涝起一个能够代筐表所分析内容躲的标题，比寻如盲“截truss椒bridge皆”概，以便能够从娃标题上与其他注模型区别。用炕下面的壶GUI教方法定义分析收标题。导命令：梳／炒TITLE棍GU糠I暗：播U趟ti校li预ty称Menu>F掏ile>Ch射angeT炭itle离图宁6吃-2GU明I粪定义标题婆3挽．定义单元类仓型及其选项舟（界KEYOP宝T恩选项）猴与课ANSY首S吵的其他分析一勉样，掉结构分析策也要进行相应梁的单元选择仍。贯ANSY杀S搁软件提供红了贿10帮0推种以上的单元副类型，可以用嘱来模拟工程中债的各种结构和紫材料，各种不熊同的单元组合跳在一起，成为碧具体的物理问吊题的抽象模型炮。箩在桥梁结构模维拟分析中，最少常用的单元是埋梁单元，神例如，读梁单元可模拟洪不同截面的钢贩梁、混泥土梁笔等；壳单元和蜡杆单元也很常碧用，壳单元可帝以模拟酸桥面板潮箱梁等薄壁结痒构，杆单元可雅以模拟预应力酱钢筋和桁架等书。梨定义好不同的守单元及其选项心（获KEYOPT乳S封）伴后，就可以吵建立有限元翁模型。以可以采用线性禽或者非线性的淋结构单元。常表艘6烂-1柏桥梁分析常见芝单元佳单元胶维数译形状附和自由度仙特性风LINK8烘3拳-D事线形论，低2奶节点，化3臭自由度茅刚性杆，可承漫受拉力和压力淋，用来定义桁处架等。可定义胞其截面积和初虚始应变。和初苍始应变。锈LINK10仇3殊-D却线形缠，粘2钞节点，算3石自由度榜只能承受拉力岭的柔性杆，用缝来模拟索单元麻。可定义其截帽面积和初始应躺变。塑BEAM3午2惑-D蝇线形遮，遗2债节点，驶3荐自由度转二维弹性梁，惕可定义其截面扇积、惯性矩、荒初始应变、截涉面高度等。璃BEAM割4奥3错-D住线形午，艳2给节点，些6筐自由度缺三维弹性梁，鱼可定义其截面即积、池截面形状、哲三向惯性矩、该初始应变、截尘面高宽等。继BEAM笨44锁3驴-D光变截面不对称签，卷2轨节点芒，予6船自由度叹三维弹性梁，脚可定义多个截畏面的截面积、助截面形状、三泛向惯性矩、初游始应变、截面乘高宽等。蜘SHELL6火3妻3慕-D典四边形或三角爬形哑，接4器节点恋，置6蜓自由度旋三维弹性壳，仅可定义其节点仇处厚度、刚度岂、初始弯曲曲盗率等。臭设置单元以及沫其关键选项的菊方式如下：命令：ET总润KEYOPT帜GU逐I泼：规Main哄割Menu>坑Prepro久cessor纠>Elem灌entTy樱pe>池Add/Ed链it/Del仇ete坑图然6-3(a)盾GUI劳添加单元类型倍图序6-3(b)宜GUI目选择单元类型筋4匀．设置实常数盯和单位制男单元实常数和歼单元类型密切突相关，羊用碌R如族命令（康如舟R碑，敏RMODI胖F那等）或其相著应太GU俭I珠菜单路径来说筋明。喊例如摊在脏结构耳分析中，你可呆以退用实常数鞠定义屯梁单元的横截鞭面积、惯性矩颤以及高度等。蹲当定义实常数叨时，要遵守如茅下二个规则：耗必须按次序输录入实常数。兼对于多单元类晃型模型，每种医单元采用独立斩的实常数组（楼即不同范的赴REA登L花参考号）。但已是，一个单元牙类型也可袜同时灰注明几个实常灰数组。命令：R缎GU扩I喷：伯MainM需enu点>外Prepro穿cessor分>遮RealC针onstan遭ts弯>Add/泪Edit/D区elete巧图眼6-4(a)嚼GU驳I挡定义实常数咬图派6-4(b)屿GU宴I售定义实常数些在结构分析中姥，系统没有设腥置单位制，我殊们可以根据自盒己的需要选用驶各种单位制。屠在本章出的实例阵中，所有算例毛都采用国际单顾位制，亭即拜m攀、顶N不、惹k割g娃、存s馒、度P摆a冲、密H窗z喂等。5．创建截面左在桥梁结构分汪析中，采用梁时单元一般都需共要定义梁单元臂的截面。飘在呆ANSY制S启中，既可以建仪立一般的截面荡（即标准的几贯何形状和单一激的材料），也兵可以建立自定牧义截面（即截鼻面形状任意也派可以是多种材洞料）。寸命令：赢SECTYP宗E共昼SECDAT抄A居霉SECOFF躬SET围GU最I芹：壳Main盲室Menu>像Prepro从cessor疮>是Sectio拿ns鸭>废后Beam迟>汽Comm延o母nSect秆ions脸。液也可以通过用喂户定义网格建藏立自定义截面拢，此时必须建转立用户网个文班件。映首先要建立一帝个封2宅D胳实体模型，然托后保存略命令：结SECWRI妙TE羡GU滥I坡：集Main厘主Menu>和Prepro姥cessor筋>借Sectio前ns套>惑Beam慧>目Write而SecM器esh只。犯6尾．定义材料属略性钟桥梁扯几何模型中可脚以有一种或多馋种材料：笋包括各种性质叶的储钢、混凝土盗、地基土和刚等臂等等疲。每种材料区堵都要输入相应次的材料特性。誓ANSY贸S潜程序材料库中戒有一些已定义妥好材料特性的便材料，可以直启接使用它们，福也可以修改成造需要的形式再何使用。监在桥梁工程分遭析中，使用的滨材料比较简单悄，皇基于线形分析简得的桥梁结构耐，宁基本选择线弹懂性材料舰（损Linea半r剃线性要、魂Isotro吊pi丘c孟各向同性）相。定义材料属次性方式如下：命令：MP殊GU再I娃：赶Main芳借Menu>鹅Prepro锻cessor墨>Mate荷rialP瘦rops>龟Materi跃alMod恳els计>钱瓣Struct搜ural困>凝寄Linear还>饰上Isotro嗽pic矮，如图或6-5(a禾)悲。络在材料属性中馋，我们需要输还入的数据有：君弹性模笋量钩(EX非)慢、泊松帆比诞(PRXY必)罩、密客度护(Densi脂ty洲)椒、材料阻许尼飞(Dampi种ng竞)罩等等。些对于非线性材流料，可以选斜择疗Nonlin碗ea题r遮，如图日6-5(b)漫：仇注姿：鲁1黑）必须按照形窑式定义刚度（逮如弹性模板量愚E拳X低，超弹性系数荣等）。我瞎2粒）对于惯性荷希载（重力），鉴必须定义质量期计算所需的数恼据，如密是度火DEN够S罚。私榜3励）对于温度荷另载，必须定义柿热膨胀系眼数担ALP堤X酱。斯图絮6-5(a)限GU论I栽设置材料属性辟选项映图等6-5(b)章GU顿I恩设置材料属性状选项运6.2.2卡棍建模、指定特偶性、分网丈在陵ANSY妥S保结构分析中，堪有两种建立有舱限元颂原模型的方式洲。第一种方法遭为直接建立节达点单元，形成伴有限元模型，缠可自己控制每素一个单元，不祥需要程序划分诉单元，这种方留法可以用来建姻立结构比较简蛾单形式单一的和桥梁结构；第阴二种方法是先郊建立几何体模暮型，然后再利栋用软件将几何泡模型划分单元仔而形成有限元宝模型，这种方威法适用于结构燃复杂的桥梁。棒（１）尖第一种方法：命令：N煤GU虹I芳：喷Main浴革Menu>缓Prepro猾cessor脾>M航odelin蚁g复>吴Create藏>各Nodes命令：E棉GU毕I较：涛Main愤尚Menu>娱Prepro优cessor烤>M标odelin盏g吨>甘Create灵>薪Elemen船ts告（２）撇第二种方法：命令：K零GU吊I放：剪Main伴掘Menu>学Prepro只cessor淹>M化odelin储g死>纺Create痰>导Keypoi衬nts命令：L蛇GU劳I旬：裂Main地舒Menu>只Prepro构cessor偶>M址odelin慈g熄>侧Create译>欺lines命令：A煎GU黎I什：咬Main待太Menu>咽Prepro渴cessor波>M下odelin冶g稀>宣Create混>袜Areas命令：V帐GU械I规：苍Main架界Menu>红Prepro典cessor器>M泥odelin谢g惩>椅Create勒>影Volume瘦s携几何模型操作起：继GU凑I饲：碧Main韵耐Menu>凯Prepro酬cessor碑>M逗odelin好g疫>夫Operat距e伞躲Extrud兴e欣：拉伸乱碑Extend泥Lin狐e包：延长线甚销Boolea铁n问s搜：布尔操作胸辣Inte期rsec厦t亮：闯相交截取交集的滴Add茅：相加酿鲁Subtra知ct麻：相减亭往Divide枯：分割眨熟Glue打：粘贴驾仁Overla庆p蛙：搭接遍拾Partit次ion年：分成多个小差区域飞悼Scale趋：梯度等合理的利用以城上操作奇，可以建立出兰非常精确的结要构体几何模型存。然后就可以让对几何模型进聪行网格划分，决形成有限元模定型。以划分单元具体澡操作如下：影命令：哄LSE言L黑（选择要划分迁的线单元）抓悬TYPE盖（选择单元类钟型）失劣MA免T上（选择材料属匠性）香灯REA谋L臭（选择实常数身）琴肿ESY笨S颂（单元坐标系创）膏泻MSHAP组E迎（选择单元形追状）苍望MSHKE药Y季（选择单元划叙分方式）缸距LMES遣H售（开始划分线条单元）酷GU啄I怨：谦Main蒙手Menu>早Prepro斗cessor疏>喂Meshin爪g>Mes区h具Tool淘在划分单元之语前，首先要对筝单元大小形状模等进行适当的派控制，否则可孩能出现意想不搭到的划分结果银。现在以握Mesh取Too户l描工具条为例，薪说明划分单元急时方法。衬如挠图米6-岔6摸。昂Elemen唱tAttr室ibute暮s株：选择单元类尖型、材料属性夹、实常数、单桶元坐标系、截分面号。遗Smart询Siz蚕e捏：控制模型细医部单元精细度毯SizeC商ontrol凯s忌：通过给定几湿何体分段的大仅小或者数量控战制各个几何体唤上面单元数量荡与大小。秧Mes铺h遣：划分单元（前点、线、面、蚊体）。单元形芒状分为：三角梨形或四面坊体宽(Tet提)尿、四边形或六父面执体乘(Hex盾)甲；划分方式分失为：龟自由划分、影聋射划分、扫掠君划分。呈注壁：睬1打）应力或应变蕉急剧变化的区纽域（通常是我慕们感兴趣的区具域），需要比斑应力或应变近贱乎常数的区域拴较密的网格。返类2边）在考虑非线渗性的影响时，驰要用足够的网要格来得到非线蛮性效应。如塑纽性分析需要相拾当的积分点密窝度，因而在高像塑性变形梯度纷区需要较密的金网格。挡图枣6-腰6Mesh杠Too划l涉工具条圾6.2.3绕陕施加边界条件努和载荷房在施加边界条辅件和载荷时，沈既可以给实体掀模型（关键点盟、线、面）也茅可以给有限元软模型（节点和胀单元）施加边引界条件和载荷刊。在求解时吧，祖ANSY娇S提程序会自动将各加到实体模型遭上的边界条件歉和载荷转递到策有限元模型上图。艰在悉GU孔I叮方式中，可以期通过一系列级常联菜单，实现修所有的加载操稻作。其GU碑I晒路径如下：厘GU概I羽：酒Main菠消Menu>府Soluti胖on>De太fineL施oads>池Apply>释牌Struct难ural挂这摆时水，体ANSY箱S川程序将列出贿结构分析中丢所有的边界条悔件和载荷类型子。然后满根据实际情况辈选择合理的边彻界条件或载荷戒。呈例如，要施加肥均布荷载到桥番面板单元上舒，便探GU育I抄路径如下：膊GU献I锐：古Main系巧Menu>币Prepro关cessor藏>Defi毒neLoa怀ds>Ap贷ply>残Struct朗ural增悉>仓Pressu痰re多>OnE疏lement等s华/OnAr班eas迁也可以通上过帐ANSYS决命令来输入载术荷，几种常见各的结构分析荷贴载如下：故位移俊（宝U葡X吗，明U捎Y毙，门U灿Z柔，佣ROT哪X肌，叫ROT脆Y辅，糊ROT灭Z仇）命：歉这些自由度约吊束往往纽施加坊到模型边界上顽，用以定义刚绵性支撑点屋。彼也可以用于指俗定对称边界条婶件以及已知运享动的点。爆例如：一个有浊三个自由度的蛋二维简支梁单俩元，边界条件爹即为堂：盾i愧端点约炕束蜡U焦X蔑、茎U絮Y阀方向位移怨，之j档端点约睡束处U昌Y族方向位移。桥抵梁结构分析中隶，位移约束一屈般加载于桥墩忘基础处、主梁敞支座处、梁端偿等处。喇位移约束可以铜施加在点、线头、面、节点上弱，最终都会转招化为施加在节杨点上面的约束悬。贯由标号指定的拣方向是按照节神点坐标系定义谜的。桂图炉6-孔7仆装施加荷载菜单命令：D紫GU袜I魄：浸MainM仙enu>P坝reproc镇essor>纱Defin闭eLoad摇s>App治ly>St溜ructur蓝al>Di摘splace锄mento浇rPote杂ntial岩GU句I键：超MainM丰enu>S航olutio踪n>Def惊ineLo牵ads>A红pply>使Struct画ural>篇Displa兽cement扶力末（册F尿X中，肚F坟Y悟，西F些Z铸）旱/阳力瓶矩轰（重M死X俯，飘M熟Y南，扛M冬Z葱）声小这些集中力通象常在模型的外鹰边界上指定，背其方向是按节唉点坐标系定义朵的。犁集中力或弯矩僵可以模拟桥梁妈上的集中力荷薯载。台例如：次当车辆行驶于撞桥梁上面时，另轴重简化为一嘴组集中力作用瓶于梁上，来计锡算梁的受力情杏况。踩集中力或弯矩订只能施加在关巧键点或者节点额上面。命令：F秘GU殿I读：塑MainM滤enu>P贴reproc撇essor>中Defin捷eLoad双s>App劝ly>租Struct说ural帜重>圆Force/撞Moment躺GU哈I可：胳MainM桶enu>S概olutio勇n>Def估ineLo柄ads>A伤pply>束Struct舰ural启出>屑Force/常Moment亮压力荷载盖（齿PRE议S裕）心阁这是表面荷载姐，通常作用于德模型外部。正勾压力为指向单钓元面（起到压阶缩的效果）。忆均布荷载和梯忧度荷载都属于缝压力荷载，在茄桥梁结构分析季中会经常施加抵压力荷载。裹例如在桥面板粮上施加均布的计人群荷载，就宋需要选择桥面摆板单元，然后聋在选择的单元胜或者面上面施储加压力。值得刊注意的是，在符三维的面上施以加压力时，要叮注意面的方向促与压力的方向签。压力荷载可扎以施加在线、呢面、节点、单册元、梁上。命令：SF棒GU联I嚷：昌MainM盖enu>P迅reproc断essor>饥Defin先eLoad场s>App泻ly>四纷Struct圆ural册行>奉Pressu硬re小GU讽I饿：丝MainM拼enu>S疯olutio就n>Def努ineLo短ads>A特pply>泄Struct澡ural逼誓>扔Pressu限re随惯性力荷载（洞用来加载重力那、旋转等巨）捧AN腾SY伯S丈结构分析中，景一般通过施加钥惯性力来施加骑结构的重力。直同时也可以用干来施加加速度曲。用来加载重标力的惯性力与干重力加速的方问向相反。状定义惯性荷载乖之前必须定义裤密度。规例如：重力方甩向舟为村Y赤轴的负方向，阳则加的惯性力音应该短为液Y控轴的正方向。背命令：冈ACEL熄GU众I岂：藏MainM臂enu>P甜reproc挺essor>负Defin替eLoad配s>App兔ly>作掩Struct用ural习>牵Inerti华a蛇>兴Gravit垦y描GU缺I叠：俱MainM堪enu>S妄olutio庭n>Def脑ineLo说ads>A剪pply>遥Struct邻ural裁>想Inerti友a蒸>旋Gravit逢y失6.2.4估塞求解粒言尸结构分析的求央解种类比较多父，哥应捕根据不同的需怖要选择不同的敢求解方式。基导本的求解过程拐过程如下：溉1鸟.狮定义分析类型银在定义分析类察型和分析将用巡的方程求解器惕前，要先进械入迟SOULUT球IO择N稀求解器。鲁图泡6-档8GU术I绩选择分析类型附命令：命／锅SOLU良GU倚I汉：突Main纺缎Menu>誓Soluti男on块选择分析类型米。脖命令：销ANTYPE坊GU刘I蹈：枣Main耀咬Menu>所Soluti锯on>胞Ansly扶sisTy径pe馒>莲NewA智nalysi膀s号，如千图腾6-8免。颠桥梁结构常用桨的分析类型有床：吼（晒1香）静力分析幻静力分析输是桥梁结构分政析中的重要环扯节，静力分析郑结果必须要满迷足设计要求。脉通过静力计算巾，可以求解出劝结构的位移、扭内力、应力分含布、变形形状美、稳定性等。茧命令：HYPERLINK"mk:@MSITStore:C:\\Program%20Files\\Ansys%20Inc\\v100\\commonfiles\\help\\en-us\\ansyshelp.chm::/Hlp_C_ANTYPE.html"芹ANTYPE己,STATI品C信,NEW尿GU他I前：工Main上鸡Menu>饮Soluti议on>An队alysis膏Type>毅NewA炕nalysi牛s稳虚然后选择例“雾static昆”觉选项，点击浅“焰OK泻”盲。考如果是需要重照启动一个分析美（施加了另外俊的激励），雪先前分析的结逼果文件发Jobnam违e烈.EMAT弟，导标Jobnam分e问.ESAV匀和巡Jobnam聋e贴.DB疗还可用，芒使用命令HYPERLINK"mk:@MSITStore:C:\\Program%20Files\\Ansys%20Inc\\v100\\commonfiles\\help\\en-us\\ansyshelp.chm::/Hlp_C_ANTYPE.html"化ANTYPE行,STATI哗C,REST壁。涂（削2贞）模态分析女在模态分析中搭，我们可以求罚解出结构的自录振频率以及各板阶振型，同时险也可求出每阶档频率的参与质鄙量等等。畏而在谱分析之灭前，必须进行谈模态分析。喊命令：HYPERLINK"mk:@MSITStore:C:\\Program%20Files\\Ansys%20Inc\\v100\\commonfiles\\help\\en-us\\ansyshelp.chm::/Hlp_C_ANTYPE.html"劲ANTYPE释,躁MODAL,懒NEW钻GU柳I阴：陶Main田旱Menu>茂Soluti筑on>An神alysis址Type>缩NewA财nalysi嘉s趴鸭然后选择交“馅Modal舰”堡选项，点击途“涨OK溜”介。童模态分析喂由揉4式个主要步骤组复成：建模。信加载及求解。狸除了零位移约吓束之外的其他住类型的的荷巩载项—逆—微力、压力、加技速度等可以在盲模态分析中指象定，但是在模异态提取时将被嗓忽略；求解输暂出内容主要有有固有频率、参许与系数表等。诊扩展模态。指正将振型写入结掀果文件，得到万完整的振型侍；在扩展处理拌前必须明确的母离开求解器停（嗓FINIS艘H夹）并且重新进罩入求解器。喷观察结果。灾末态分析结果训包括：固有频邪率、扩展振型霜、相对应力和液力分布。挠在然POST婶1纵中观察结果。礼注意：在模态蝇分析中只有线稍性行为是有效燃的，如果指定笑了非线性单元务，它将被看作垦是线性的；在核模态分析中必岸须指定杨氏模营量江E机X么和密滑度戒DEN馅S土。话（锐3龙）瞬态分析宁瞬态分析经常催用于分级计算谊结构受到突然李加载的荷载时夸的响应情况。兄例如在桥梁结形构分析中，桥差梁受到地震激上励的时程作用亩，或者计算桥欣墩受到突然撞灌击的情况，都匙可以选择使用权瞬态分析来计滨算结构响应。立具体介绍见窄第怨7暖章。骂命令：HYPERLINK"mk:@MSITStore:C:\\Program%20Files\\Ansys%20Inc\\v100\\commonfiles\\help\\en-us\\ansyshelp.chm::/Hlp_C_ANTYPE.html"顶ANTYPE驴,米TRANS阵,NEW让GU甘I矩：蝇Main暗迟Menu>击Soluti蜂on>An腔alysis脑Type>屡NewA当nalysi坛s惭军然后选择给“杨Transi乘ent慰”坑选项，点击帐“恐OK强”洁。解弹出如图艺6-9荷对话框。选择央适当的求解方责式，点击兴“降OK辞”腐。幕图瞧6-菌9贤产瞬态分析选项谱分析岩谱分析是一种唐将模态分析结萌果与一个已知乐的谱联系起来涌计算模型的位盐移和应力的分火析技术。谱分霸析替代时称间坦-鸽历程分析，主滨要用于确定结励构对随机荷载嚼或随时间变化躁荷载（如地震煮、风载、波浪护等等）的动力瞎响应情况。在统结构分析中，血谱分析常用在粉计算结构受到仰震动激励情况茎下的响应。最壳常用的就是地蜜震反应谱。注闸意在谱分析之娇前要先进行模物态分析。匪命令：HYPERLINK"mk:@MSITStore:C:\\Program%20Files\\Ansys%20Inc\\v100\\commonfiles\\help\\en-us\\ansyshelp.chm::/Hlp_C_ANTYPE.html"煌ANTYPE呈,谎SPECT微R即,NEW励GU富I梁：余Main萝治Menu>如Soluti物on>An绒alysis帽Type>效NewA教nalysi骑s循淹然后选择鞠“武Spectr蓬um例”使选项，点击胳“应OK题”耗。械谱分析的全过洗程包括以下几强步：建立模型。竞模态分析。注喝意只围有续Bloc蜻k住法姥、两Subspa冰c红e拉法银和毯Reduce言d妻法才对谱分析喘有效。氧谱分析。输入欧反应谱，有加跑速的反应谱炒、瑞位移反应谱软、速度反应谱兔、力反应谱等锣。累扩展模态。扩叛展振型之后才龄能在后处理器地中观察结果。姻合并模态。模锦态的组合方式夺在桥梁结构设鼓计规范中规定匪选碍择岔SRS最S谱方式，即先求葬平方和再求平逃方根。观察结果。予2准.隶定义分析选项孔定义好分析类芒型之后，就好租设置分析选项略。也每种分析的分闸析选项对话框拨各不相同。静力分析汇命令：陵EQSLV积GU树I剧：段喝Main裙授Menu>谁Soluti于on>An土alysis宏Type>推Analy便sisOp贤tions逃在求解选项中撤，可以看看到球如图数6-浩10战的菜单。削图枣6-址10GU魄I溉静力分析求解蠢选项卡Basic：渴Small烟Displa盲cement体Stati衬c套（小位移静力趟分析）搏Large泰Displa哲cement根Stati灵c栗（大位移静力陷分析）雁Small雾Displa鱼cement至Trans射ien铲t阶（小位移瞬态点分析）亮Large宁Displa舟cement奶Trans某ien敏t订（大位移瞬态屋分析）桥Calcul余atepr轧estres订seffe洞c横t临（计算预应力振效应）正Timea爷tend专ofloa厨dste愧p隙（最后一个荷单载步的时间）扩Number喉ofsu午bstep令s边（通过荷载子拍步控制）仍Timei休ncreme恩n醋t布（通过时间增妖量控制）猫Write可Items捕toRes课ultsF津il槽e突（结果文件输帖出设置）权在女Basi茅c庙中的设置，提糠供了分析中所彼需的最少数据替。一电旦院Basi启c投标签中的设置朽满足以后，就豪不需要设置其变他标签中的选践项，除非因为比要进行高级控般制而修改其他母缺省设置。贴注偏：吼1袭）在设什置寨ANTYP筐E概和斧NLGEO霜M提时，如进行一另个新的分析并厅忽略大变形效咏应（如大挠度滔、大转角、大立应变）时，请爱选盘择殃“球Small近Displa恒cement疫Stati债c团”侄项。如预期有朗大挠度（如弯变曲的长细杆）亲或大应变，则刻选朝择叫“壤Large龄Displa阅cement词Stati田c桶”蕉项。如果想重城启动一个失败霉的非线性分析抢，或者用户已创经进行了完整纲的静力分析，荒而想指定其他仇荷载，则选群择切“满Restar馒tCurr籍entAn夜alysi身s饲”阿项。间净2澡）在设古置花TIM器E岛时，瞒记住这个荷载恋步选项指定该雅荷载步结束的愤时间，缺省值塑为浇1和。对于后继的很荷载步，缺省泻值眠为笋1刘加上前一个荷郊载步指定的时绍间。迅膏3安）在设段置鞭OUTER庙S菠时，记住：缺犬省时只让有没100辛0港个结果集记录凤到结果文件中蛙，如果超过这贩一数目，程序按将出错停机。直可以通鸽过桂/CONFI涌G女，喷NRE拔S嘉命令来增大这谦一限值。模态分析摧命令：惜EQSLV鹰GU托I真：覆是Main革防Menu>料Soluti蜡on>An宿alysis恶Type>舒Analy献sisOp钢tions夏，弹出对话框观模态分析选项抵设置对话框，龟如脏图答6-11(a颜)津。态模态分析方法哑一共察有按7沙种姑（字空间法、最分盯块缘Lanczo胃s丛法傍、疯PowerD婚ynamic介s婆法、缩减法、岔非对称法、阻晃尼法肢、停Q斩R究阻尼法）土，前沈四化种方法扛是最常用的模控态提取方法。拖桥梁结构分析缴计算中逗一般梢采用应分语块殖Lanczo全s买法和子空间法要。兽常用选项意义诉如下：狼No.of堵modes像toex遣tract万（提取模态数纺）抗：除缩减法以昨外的其他模态超提取该选项都时是必须设置的嘉。箩Expand辨mode凤shapes撤（是否扩展模炮态）斩：如果准备在顿谱分析之后进滑行模态扩展，何该选项应该设奸置锣为毫N将O欣。霸No.of寨modes伟toex民pand劳（扩展模态数然）思：该选项只在皇采用缩减法、镇非对称法和阻兰尼法时要求设剂置。号Calcul永ateel值emres柳ults桌（计算单元结精果）匠：如果想得到打单元求解结果震，需要打开此不项。乏Inclp运restre鲁ss屋effect殖s安（是否包括预德应力效应）紫：该项用于确衰定是否考虑预鹰应力对结构震蒸动的影响。缺王省分析过程不态包括预应力效缠应，即结构处奏于无预应力状基态。掌图咐6-希11(a)单GU摇I注模态分析求解的选项卡呈◆炕还当选择鹅分篮块贩Lanczo贵s丽法时，点熟击柏O迁K丹后弹出如图谁6-唱11(b)谦对话框输，在对话框中春输入起始频率缸和截止频率。瘦也就是给出一怕定的频率范围要，程序最后计博算出的自振频努率结果在所给杂频率范围之内锦。傅图蛇6-绵11(b)勿GU坟I像模态分析求解箩选项卡左分集块颤Lanczo辈s似法用于提取大腹模型的多阶模飘态坑（嚼4突0孕阶以上），模啦型中包含形状愿较差的实体和逮壳单元时建议映采用此法，最墓适合用于由壳坊或壳与实体组洗成的模型仔，速度快笨。内存要求负中厅，竞存贮要求低抬。鬼◆食乱当选择子空间睁Subspa暖ce淹法时，点壁击云O木K所后弹出如图犬6-价11(c)陷对话框挎。甜类点染击首OK誉辣完成设置。蠢图腾6-乳11(c)共GU票I抽模态分析求解为选项卡馋图林6-木12GU窃I鄙瞬态分析求解处选项卡研也子空进间歼Subspa餐c亭e鹿法用于提取大继型模型的少数隐阶模态电（中4虫0梳阶以下），适灌合于较好的实班体及壳单元组筐成的模型，内步存要求低，存瞎贮要求高。瞬态分析钩命令：济EQSLV好GU今I工：倘喉Main枣犁Menu>席Soluti刚on>An闹alysis驰Type>秘Analy飞sisOp现tions驱具体介绍见膏第添7古章。骆出现的对话框醒如图鸦6-12呢，选项设置与绕静力分析相同悬。谱分析狗命令：马EQSLV登GU血I钱：拿熔Main狭隔Menu>怎Soluti申on>An摇alysis腹Type>续Analy酿sisOp碌tions难选择谱类型划，如图这6-械13织：以蛋患Single冻-ptre顺s誉p表（单点响应谱勒分析）灶Mult川i-污文ptres从pon编s亚（多点响应谱赞分析）恒D.D.撞A.茧M瞒（动力设计分袋析）存P.S.菌D好（功率谱密度贸分析）握结构分析常采膀用第一种单点俗响应谱分析。鹊具体介绍见光第拦7对章。尸图眉6-匙13GU奔I隶谱分析求解选菊项都在谱分析中，腹必须进行模态宾扩展，偶模态扩展要重弯新回到模态分抱析中进行模态虫扩展。秘执行以下命令伴。思命令：HYPERLINK"mk:@MSITStore:C:\\Program%20Files\\Ansys%20Inc\\v100\\commonfiles\\help\\en-us\\ansyshelp.chm::/Hlp_C_ANTYPE.html"矿ANTYPE耗,伟MODAL,详NEW轧GU阴I胃：滔Main蚕飘Menu>金Soluti喜on>An航alysis卸Type>伙NewA哭nalysi茅s时喘然后选择惰“萝Modal匙”痕选项，点击妨“裤OK脑”具。咱3嚷.批备份数据库荷用工具条中的请“矮SAVED围B管”址按钮来备份数产据库，如果计循算过程中出现典差错，可以方浇便地恢复需要带的模型数据。传恢复模型时．启重新进辫入殿ANSY穿S县，用下面的命匹令：毛命令：承RESUME法GU裂I资：道Utilit瑞yMenu恭>File骡>Resu浑meJob样name.d亲b4.开始求解抽对于简单的静贿力分析，一次耽加载求解可以凶计算出结果。割例如计算在自迷重作用下，钢致梁的挠度变形巾，施加于属于行荷载之后只需胁要求解一次便测得结果。麦对于动荷载来之说，加载方式细比较复杂，而馋且要经过多次耳求解才能得出容最终结果。例亭如，计算钢梁面在一段地震波死作用下的响应招，就需要将地晓震波加速度按距时间分成小段拾，一次一次的箭加载到结构上靠面并且每加载雄一次都要求解坑一次，最终才名能得到钢梁在锐地震波作用下查的时程响应。锐对于施加仔复杂窄动荷载，稀往往采用命令耀流输入方式，语菜单方式输入惜比较繁琐。偷用下面街GUI亏方式借进行斤静力偷求解若：宣命令：HYPERLINK"mk:@MSITStore:C:\\Program%20Files\\Ansys%20Inc\\v100\\commonfiles\\help\\en-us\\ansyshelp.chm::/Hlp_C_MAGSOLV.html"仇SOLV搂E麦GU鸭I纺：杆Main

M激enu>S闯olutio天n>Sol婚ve>遭Curren厌tLS彼检查弹出的求创解信息文档，衫确认没有错误叹之后，单击如赔图师6-挠14售对话框中的来“御OK肉”今。垒图替6-率14界签确认求解对话兼框５.完成求解薯命令：抛FINISH彼GU泻I皆：舟Main卷守Menu>步Finish数6.2.5域茅后处理（查看赴计算结果）榜ANSY绣S络程序将计算结煤果贮存到结果铺文件滔Jobnam刘e.价rm锐g湖中去，其中包蚀括：基本解：予节点纵位移搁（涂UX惊，鹊U遵Y胳，他U陷Z抓，指ROT神X歇，肚ROT窑Y和，舱ROTZ控）导出解：河·览节点辆和单元应力诵·悟节点阀和单元应变·单元力·节点反力·等等董可以在一般俊后处理器抱POST1灾或者时程后处悦器窄POST黎2割6即其盒中观看处理结寒果。划命令：笨／景POST1始GU阻I窝：观录Main护砌Menu>遥Genera塑lPost逃proc根命令：互／足POST26足GU岁I细：纪银Main立冷Menu>挖TimeH衡istPo俘stproc询注意：灌若希望态在两POST1尾和骡POST获26链后处理器中查架看结果，肌在数据库中必尺须包括与求解摊相同的模型餐。同时，结果果文件旅Jobnam松e.R绍ST夕也兵必须钱存在。魄检查结果数据套，鉴方式如下：规1优、从数据库文灭件中读入数据志命令：蜂RESUME辫GU抚I驰：闲Utilit烟y昌Menu>累File>勉Resum兄e预from馅2终、读入适当的蒸结果集。用荷胃载步、子步或喉时间来区分结枪果数据库集。碰若指定的时间杂值不存在相应撕的结果宗，默ANSY兔S柄会将全部数据横通过线性插值收得到该时间点碎上的结果。命令：SET仗GU旋I译：乔Main如Menu>厚Genera退lPost裁proc诉>Resu压lts>塔ReadR丰esult迎>漂By若之Loa的dStep舅如果模型不在及数据库中，需早用走RESUM宽E霉命令后再戏用学SE竖T喉命令或其等效虽路径读入需要吵的数据集。疏要观察结果文梨件中的解，可卵使跪用含LIS删T途选项。可以分系别看不同加载烟步及子步或者铅不同时间的结照果数据集。伐典型的储POST1织后处理操作：限1.俱显示变形图已命令：淘PL震DISP伙GU居I呀：祸Main路Menu>办亩Genera欣lPost策proc篇伶>狸Plot金Resul苍ts>铲Deform晃edSha振pe桨PLDIS济P牌命令想的友KUN辞D都参数使用户可池以在原始图上滔迭加变形图。乱2.消列出反力和反秆力矩竖命令：距P迷RE桐SOL标G旋U捉I验：劈涂Main耀Menu>保枯Genera纸lPost购proc瓶>妥List舍Resul仰ts>汪React挺ionSo朽lu庭列出约束节点目的反力和力矩萄。为了显示反扇力，键执御行凯/PB都C捉，远RFO突R狼，棵，作1稼，然后显示所纺需节点或单元惜（夏NPLO盐Y摄或克者距EPLOY缺T你）。如果要显梁示反力矩，营用塑RMO着M举代百替肌RFO塔R前。嫩3.露列出节点力和芝力矩峰命令：弹P受RESO帝L职，余F说（誉或瓣M灵）税GU北I凭：颜Main络Menu>躺扭Genera煎lPost陵proc虹>租钓List坊Resul玉ts>陕Eleme益ntSol却ution牢也可以列出所胳选择的节点集摸的所有节点的兰力和力矩。首宇先选择节点，炸然后列出作用捎于这些节点上田的所有力。注命令：谋FSUM司命令：印Total警Force性Sum汉也可以在选择标的节点上检查片所有力和力矩战。对于处于平拌和状态的实体括，除荷载作用街点和存在反力享的节点以外的悠所有点上，其轮荷载总合潮为荡0伐：防GU蝶I战：援Main喊量Menu>巩Genera定lPost芬proc>筑Nodal持Calcs跟>安Sum旬漫@绍板EachN悠ode允旷Main离翻Menu>掉Genera涌lPost倾proc>顾Option狭sfor末Outp惠t壶，指明检查方炭向：全部（缺省）静力分量阻尼峰量惯性力分量均对于处于平衡黑状态地实体，步除荷载作用点是或者存在反力抽荷载的节点外踏，其他所有节誓点的总载荷渗为烤0因。顷4.屑线单元结果岔对于刮线单元，可以镜得到应力、应乏变等导出数据党，结果数据用赚一个标号和一报个序列号组合险，或用元件名报来区别。押命令：嗓ETABLE勇贱GU吸I牌：简Main分趴Menu>谷Genera全lPost匪proc>蛛Elemen筹t胞哀Table拐>窜Define就浴Table廊定义好单元数饰据表之后，可化以显示线单元灿结果，即袋可以召显示典弯矩图、剪力域图、轴力图等靠。趣命令：央PLLS灶GU丑I辜：愚Main枝社Menu>鸽Genera则lPost虽proc>权PlotR估esults始>喜Contou原rPlot辉–跟LineE读lem5.误差评估屈在实体和壳单椒元的线性静力膜分析中，通过遗误差评估列出突网格离散误差熔的评估值。这驰个命令按结构姿能量模路（纵SEP稠C痛）计算和列出杜误差百分比，甜代表一个特定路的网格离散的惧相对误差。菌命令：匠PRERR慢蛋GU花I漫：盯Main元肤Menu>更Genera茅lPost谅proc>据ListR爱esults俱>距Percen桑tErro货r愧6犁.供等值线显鹊示旁缎几乎所有的结很果项都可以显翁示为等值线，急如应力启（司S繁X务，妖S府Y柏，箱S粮Z戚等）、应变译（报EPEL勾X箩、弟EPEL仆Y责、蠢EPEL膝Z顺等）和位移选（东U昼X伍，扁U另Y兵，仍U铅Z堆等）付。旋PLNSO府L鄙和谱PLESO块L捷命令哥的顶KUN壳D员域使我们可以笛在原始结构上哗迭加显示鹰。屿命令：语PLNSOL晃PLESOL晃雁GU狗I垮：创Main循己Menu>漏Genera资lPost犹proc>抵PlotR何esults宿>声Contou泄rPlot括捧–企Nadal汪Solu户GU趋I拌：掠Main酱援Menu>岂Genera要lPost输proc>凝PlotR森esults挎>创Contou垫rPlot棒楚–校Elemen烤tSolu拜显示单元表数我据和线单元数俱据：野命令：族PLETABPLLS胖GU鸽I须：着Main尸追Menu>弹Genera相lPost击proc>相Elemen营tTabl床e朵>顷PlotE阔lement避Table死跑GU鸽I锡：嘉Main即达Menu>舒Genera发lPost六proc>萌PlotR针esults情>泉Contou杂rPlot蛙辞–吨LineE舰lemRe寸s7.矢量显示酿对于观察矢量鸭如位移招（稀DIS枕P禽）、转角牲（碍RO吼T司）、主应力范（住S哥1恳，兔S尸2梢，店S怖3弟），矢量显示待（不要与矢量妥模态混淆）是腔一种有效的办倾法。显示矢量：卖命令：资PLVECT配昂GU骨I虾：炉Main削箱Menu>寺Genera盗lPost掠proc>写PlotR啄esults尸>匠Vector套Plot查>拐Prede呆fined矢量列表：崭命令：椅P悲R兰VECT株跑GU柔I凭：回Main节拳Menu>模Genera肯lPost块proc>宋Lis辫tResu肤lts引>诞Vector绍毁Data8.表格列示贺在列表之前，捆要进行数据排洋列：孤命令：却NSORT淘哀ESORT傅GU偶I脏：占Main旬专Menu>贯Genera派lPost骄proc>骗ListR骨esults林>呈Sorte窗dList茄ing精>些Sort剃Nodes啄GU腰I勒：秆Main汪怠Menu>更Genera洁lPost仓proc>骄ListR膊esults汁>针Sorte郑dList表ing驰>贫Sort歪Elems表格列示：带命令：润PRNSOL带（节点结果）喇参PRESOL已（单元－单元避之间结果）赛值PRRSOL狮（反力）等掉GU摔I劳：排Main橡址Menu>恨Genera西lPost膝proc>泥ListR惰esults骡>柱solut途ionop派tion才9透.踏列表显示所有汽频率闷在模态分析中杯，可以列表结打构的所有频率吵。思命令：图SE示T交，委LIST帆GU励I者：同Main净哥Menu>辱Genera旗lPost享proc>伪ListR脊esults腾>姿Resul葬tsSha刮pe孤10揭.屠列表显示主自能由度哑在模态分析中猛，可以列表结迟构的主自由度恢。奸命令：照MIS刮T胆，妄ALL情GU庭I打：介Main办梢Menu>绸Soluti绿on贱>介Maste搅rDOFs斑>禾List雨ALL透６缺.3州阔实鼻例蒜1赤－钢桁架桥刮静力救受力分析忧妥本节对一架钢贪桁架桥进行具枕体静力受力阿分析，分别采疲用刘GUI阔方式和命令流效方式沸。腔6鬼.3.1逐导问题描述激图朋6星-1愤5闪般钢桁架桥简图祖已知尽下承式迁简支拥钢桁架桥桥长惹7葛2桑米国，每个节段栏1扫2劲米抓，桥宽而1尚0冒米廊，高门1凶6赵米涝。熟设桥面板为汉0.止3院米马厚的混凝土板咐。桁架杆件规鸽格有三种，见梯下表：磁表颂6跑-贤2们谜钢桁架桥杆件套规格穗杆件挂截面号突形状台规格缎端斜杆窑1堵工字形撒40滔0示×衡400消×新16捧×伐16缓上下弦饥2围工字形绪40涂0佩×惭400杂×绍1置2乖×梅1鸦2斤横向连接梁帆2鹰工字形巡40薯0并×牛400秀×费12辉×1振2爷其他腹杆杨3汤工字形狭40贯0哲×臭300嚷×懒12霜×1寺2应所用材料属性探如下表：痕表侦6防-圆3途短材料属性衰参数障钢材捡混凝土议弹性模刮量轮EX物2.1委×10大11圣3.5弊×鸟10哄10滚泊松比剃PRXY史0.3灯0.1667叠密畜度饺DENS袜7850再2500怎6竖.3.犬2幕妄GU助I就操作方法肯1烂.签创建物理环境马1途）过滤图形界膜面：东GU全I诊：此MainM洗enu>P橡refere缩nces避，弹伯出疫“捷Prefer泻ences摇forG课UIFil架terin讨g贡”械对话框，选齿中塑“侄Struct结ural割”废来对后面的分副析进行菜单及株相应的图形界撤面过滤。骆2龄）定义工作标市题：暂GU支I犹：哪Utilit屑yMenu饥>File盈>风Change躁Titl北e畜，在弹出的对调话框中输焰入缎“昨Truss准Bridge赔哄Static宿Analy毅si屋s畏”惰，单三击唐“趁O芳K尼”梯。如图粘6-16滤（士a龄）土。指定工作名：技GU衡I盈：命Utilit扑yMenu帝>File薯>窄Change分Jobna归m庙e冲，弹出一个对贵话框，跪在堡“烦Enter倍newNa幕m接e稀”够后面输伟入甩“芝Struct娇ural粉”淹，腊“固Newlo观gand朵error梨file店s残”角选梅择扁ye争s擦，畏单讨击壁“倦O窑K荡”灵。优如图貌6-16烫（汉b欧）菜。滑图淡6-16光（疤a北）狼锈定义工作标题告图耐6-16悄（拉b混）饶米指定工作名扬3暂）定义单元类初型和选项：纺GU开I傍：旷MainM晒enu>P咬reproc演essor>俱Eleme攻ntTyp狭e>Add辈/Edit/裹Delete锻，弹躁出膨“数Elemen迈tType翅s照”取单元类型对话叔框，单严击周“疫Ad裙d扭”诊按钮，弹哄出铸“隐Librar宗yofE谜lement狠Type翁s敞”讯单元类型库对观话框。在该对被话框左面滚动惭栏中选竹择除“绒Struct平uralB玉eam键”抹，在右边的滚想动栏中选尤择猜“干3Dela携stic缸4摘”肆，单越击汇“再O乡k誓”顷，定义疾了矩“HYPERLINK"mk:@MSITStore:C:\\Program%20Files\\Ansys%20Inc\\v100\\commonfiles\\help\\en-us\\ansyshelp.chm::/Hlp_E_PLANE13.html"庆BEAM4完”捐单元弱，如男图逼6-17五。啦继续塑单攀击旧“厨Ad衣d对”直按钮，弹疤出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