ANSYS沥青混凝土路面结构力学分析

时小梅

【摘要】通过运用ANSYS软件对路面结构进行了数值模拟,在标准轴载作用下,分析了模量参数对路面结构应力及位移的影响.通过分析得出,提高基层模量可以减小

最大位移,减小最大应力,有较大的经济效益,但也应考虑基层的抗拉性能.所以基层模量应该在一定的范围内取值.

【期刊名称】《低温建筑技术》

【年(卷),期】2009(031)008

【总页数】2页(P66-67)

【关键词】路面结构;面层模量;基层模量;应力;位移

【作者】时小梅

【作者单位】兰州交通大学土木工程系,甘肃,兰州,730070

【正文语种】中文

【中图分类】工业技术

低温建筑技术2009 年第 8 期（总第 134 期） ANSYS沥青混凝土路面

结构力学分析时小梅 (兰州交通大学土木工程系，甘肃兰州 730070)【摘要】通过运用 ANSYS 软件对路面结构进行了数值模拟，在标准轴载作用下，分析了

模量参数对路面结构应力及位移的影响。通过分析得出，提高基层模量可以减小

最大位移，减小最大应力，有较大的经济效益，但也应考虑基层的抗拉性能。

所以基层模量应该在一定的范围内取值。【关键词】路面结构；面层模量；基

重载非均布荷载下沥青路面力学响应分析

第23卷第1期长　沙　交　通　学　院　学　报 Vol .23No .1 2007年3月 J O URNAL O F CHANGSHA COMM UN I CAT I O NS UN I VERS I T Y Mar .2007 文章编号:1000-9779(2007)01-0056-07 重载非均布荷载下沥青路面力学响应分析谢　军 1,2 ,郭忠印 2 (1.长沙理工大学公路工程学院,湖南长沙　410076;2.同济大学教育部道路与交通工程重点实验室,上海　200092) 摘　要:选取不同的典型沥青路面结构,采用动态参数,进行了6个等级的非均布荷载作用下的8种路面结构有限元力学响应计算.结果表明:面层是沥青路面结构受力的最不利位置;在双矩形荷载作用下,沥青层底水平横向拉应力和拉应变最大值位于单轮底部中心偏外的位置;路表轮隙中心的应力状态主要和沥青面层厚度和交通荷载有关,随荷载增大,路表应力最大值作用点主要在轮缘外缘附近位置出现;路表最大剪应力随基层类型和沥青层厚度的不同而不同,路表最大剪应力出现在双轮及双轮之间的范围.所得结论可为重载条件下沥青路面设计指标的提出提供理论依据. 关键词:重载;非均布;动态模量;力学响应中图分类号:U416.217 文献标识码:A 收稿日期:2006-11-14 作者简介:谢　军(1975-),男,长沙理工大学讲师,博士. 目前,在国内重载现象普遍存在.重载不仅表现为交通量的增大,更表现为运输车辆普遍超载、超限, 交通量大和汽车普遍超载是重载交通的主要特征[1] .在重载交通条件下,沥青路面在使用过程中产生早期破坏的现象日益严重,路面使用寿命大大缩短、使用性能衰减加快,严重影响了道路的使用功能和服务质量.在本研究中,针对不同沥青路面典型结构,考虑不同荷载作用条件,进行了路面结构力学响应分析,以了解重载条件下路面结构的应力、应变规律,并为重载条件下沥青路面设计指标提供理论依据. 1　沥青路面的典型结构选取在沥青路面修建过程中,由于土基条件、交通量、轴载及气候环境条件的不同,在各地区采用了不同的沥青路面结构,同时,根据具体实际情况,相应地制定了本地区的沥青路面典型结构.在不同地区的沥青路面典型结构中,考虑到结构层组合、结构层厚度等因素,选取其中8种典型路面结构进行力学计算分析(见表1). 表1　8种路面结构组合 c m 路面结构沥青面层基层沥青碎石级配碎石上基层6%水稳碎石透水性水稳碎石贫混凝土下基层5%水稳碎石底基层水稳粒料稳定土垫层级配粒料4#106/24 ///24/2024#10/ / 20/ / / / 40/ 41#5//18///1820/58#15//18//1820//59#15///16/2020//60#16////201620//61#15/916//1616//62 # 12 / / 20 / / 20 20 / /

结构力学几何构造分析

1.图示体系是几何不变体系。 ( ) 2.有多余约束的体系一定是几何不变体系。 ( ) 3.图示体系是： A ．几何瞬变有多余约束； B ．几何不变； C ．几何常变； D ．几何瞬变无多余约束。 ( ) 4.在不考虑材料的条件下，体系的位置和形状不能改变的体系称为几何体系。 ( ) 5几何组成分析中，在平面内固定一个点，需要。 6图示体系是体系，因为。 7联结两个刚片的任意两根链杆的延线交点称为，它的位置是定的。 8试对图示体系进行几何组成分析。 A C D B 9对图示体系进行几何组成分析。 A C D B E 10对图示体系进行几何组成分析。 A C D B 11对图示体系进行几何组成分析。 A B C D E F 12对图示体系进行几何组成分析。 A C D E F 13对图示体系进行几何组成分析。 B C D E F A G 14对图示体系进行几何组成分析。 A B C D E 15对图示体系进行几何组成分析。

A B C D E 16对图示体系进行几何组成分析。 A B C D G E F 17对图示体系进行几何组成分析。 A B C D E F G H K 18对图示体系进行几何构造分析。 19对图示体系进行几何构造分析。 20对图示体系进行几何构造分析。 21对图示体系作几何构造分析。 22对图示体系进行几何组成分析。( 图中未编号的结点为交叉点。) A C B D E F 23对图示体系进行几何组成分析。 A B C D E F 24三个刚片用三个铰两两相联时的瞬变原因是_________________________。 25图示体系按三刚片法则分析，三铰共线，故为几何瞬变体系。 ( ) 26图示体系为几何不变有多余约束。 ( ) 27图示体系为几何瞬变。 ( ) 28图示对称体系为几何瞬变。 ( )

道路结构力学计算

水泥混凝土路面力学性能研究综述摘要:水泥混凝土路面的力学性能分析是路面结构设计的基本依据.系统地介绍了水泥混凝土路面结构的弹性地基板、弹性层状体系等各种力学模型,分析了各种力学模型的优缺点,并给出了其解算方法的发展历程.在此基础上,展望了路面力学性能研究的发展趋势. 建立水泥混凝土路面结构在荷载和环境因素作用下,力学响应的定量模型,是路面结构设计理论的基本依据 [1].近代发展的弹性地基板理论,采用板体理论的简化模型,解算路面的应力、位移并验算其路面结构的强度,已广泛应用到各国路面结构设计中.由于计算机计算能力的不断提高,以及弹性力学和数值计算方面的发展,弹性多层体系、层状体系地基上板的解算已逐步完善及混凝土的强度理论进一步发展,利用计算机模拟路面对静动态荷载的响应,并用优化算法对路面的结构可靠度和经济性进行分析,已成为各国路面设计的发展趋势. 作者介绍了路面结构的弹性地基板、弹性层状体系的力学模型,分析各种力学模型的优缺点,并给出了其解算方法的发展历程以及近年的发展动向,在此基础上,展望了路面力学研究的发展趋势. 1 弹性地基板的力学模型弹性地基板理论[8]把刚度大的水泥混凝土面层看作是支承于弹性地基上的小挠度弹性板.水泥混凝土路面层的厚度不到其平面尺寸的十分之一,且混凝土是脆性的,面板的挠度远小于其厚度,因此其完全符合薄板小挠度理论.对于面板通常作了如下的假设:1)板为具有弹性常数E(弹性模量)和(泊松比)的等厚度弹性体;2)作用于板上的荷载,其施压面的最小边长或直径大于板厚时,利用薄板弯曲理论进行计算分析,忽略竖向压缩应变和剪应变的影响;当施压面尺寸小于板厚时,需采用厚板理论计算,或依据厚板理论对薄板理论的计算结果进行修正.3)弹性地基仅在接触面对板作用有竖向反力,即地基和板之间无摩

结构力学第二章结构的几何组成分析

第二章结构的几何组成分析李亚智航空学院·航空结构工程系

2.1 概述结构要能承受各种可能的载荷，其几何组成要稳固。即受力结构各元件之间不发生相对刚体移动，以维持原来的几何形状。在任意载荷作用下，若不考虑元件变形，结构保持其原有几何形状不变的特性称为几何不变性。在载荷作用下的系统可分为三类。 2.1.1 几何可变系统特点：不能承载，只能称作“机构”。 2 1 3 4 P 2’3’

2.1.2 几何不变系统特点：能承载，元件变形引起几何形状的微小变化，可以称为结构。 2.1.3 瞬时几何可变系统特点：先发生明显的几何变形，而后几何不变。 P 213 4 2’ 3’ 2’3’ P 2 1 34 5 ∞ →=2321N N 1 2 3 P 内力巨大，不能作为结构。 N 21 N 23 P 2

由以上分析可见，只有几何不变的系统才能承力和传力，作为“结构”。系统几何组成分析的目的：（1）判断系统是否几何不变，以决定是否能作为结构使用；（2）掌握几何不变结构的组成规律，便于设计出合理的结构；（3）区分静定结构和静不定结构，以确定不同的计算方法。

2.2 几何不变性的判断 2.2.1 运动学方法将结构中的某些元件看成自由体，拥有一定数量的自由度；将结构中的另一些元件看成约束。如果没有足够多的约束去消除自由度，系统就无法保持原有形状。所谓运动学方法，就是指这种引用“约束”和“自由度”的概念来判断系统几何不变性的方法。

1、自由度与约束（1）自由度的定义决定一物体在某一坐标系中的位置所需要的独立变量的数目称为自由度，用n 表示。平面一个点有2个独立坐标，故n =2空间一个点有3个独立坐标，故n =3 x y y ?x ?A A ' x y A y A x A z A z A ' O

ANSYS分析指南精华：子结构

第四章子结构什么是子结构？子结构就是将一组单元用矩阵凝聚为一个单元的过程。这个单一的矩阵单元称为超单元。在ANSYS分析中，超单元可以象其他单元类型一样使用。唯一的区别就是必须先进行结构生成分析以生成超单元。子结构可以在ANSYS/Mutiphysics，ANSYS/Mechanical和ANSYS/Structural中使用。使用子结构主要是为了节省机时，并且允许在比较有限的计算机设备资源的基础上求解超大规模的问题。原因之一如a)非线性分析和带有大量重复几何结构的分析。在非线性分析中，可以将模型线性部分作成子结构，这样这部分的单元矩阵就不用在非线性迭代过程中重复计算。在有重复几何结构的模型中（如有四条腿的桌子），可以对于重复的部分生成超单元，然后将它拷贝到不同的位置，这样做可以节省大量的机时。子结构还用于模型有大转动的情况下。对于这些模型，ANSYS假定每个结构都是围绕其质心转动的。在三维情况下，子结构有三个转动自由度和三个平动自由度。在大转动模型中，用户在使用部分之前无须对子结构施加约束，因为每个子结构都是作为一个单元进行处理，是允许刚体位移的。另外一个原因b)一个问题就波前大小和需用磁盘空间来说相对于一个计算 1

机系统太庞大了。这样，用户可以通过子结构将问题分块进行分析，每一块对于计算机系统来说都是可以计算的。如何使用子结构子结构分析有以下三个步骤： ●生成部分 ●使用部分 ●扩展部分生成部分就是将普通的有限元单元凝聚为一个超单元。凝聚是通过定义一组主自由度来实现的。主自由度用于定义超单元与模型中其他单元的边界，提取模型的动力学特性。图4-1是一个板状构件用接触单元分析的示意。由于接触单元需要迭代计算，将板状构件形成子结构将显著地节省机时。本例中，主自由度是板与接触单元相连的自由度。图4-1 子结构使用示例 2

路面结构力学设计参数取值

沥青路面车辆参数参考表 -------------------------------------------------------------------------------- 单后轴货车（车型大类编码 01） -------------------------------------------------------------------------------- 车型序号车型名称前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数后轴轮组数后轴距(m) -------------------------------------------------------------------------------- 01 标准轴载BZZ-100 00.00 100.00 1 2 0 02 北京BJ130 13.55 27.20 1 2 0 03 成都CD130 13.60 27.20 1 2 0 04 金杯SY132 12.80 27.60 1 2 0 05 金杯SY450 11.80 28.00 1 2 0 06 菲亚特50NC-A 21.80 35.00 1 2 0 07 跃进NJ131 20.20 38.20 1 2 0 08 江淮HF140A 18.90 41.80 1 2 0 09 跃进NJ134A 13.30 43.10 1 2 0 10 奔驰LPK709 22.00 44.00 1 2 0 11 五十铃NPR595G 23.50 44.00 1 2 0 12 切贝尔D350 24.00 48.00 1 2 0 13 三菱T653B 29.30 48.00 1 2 0 14 喀什布阡131 18.00 50.25 1 2 0 15 三菱FR415 30.00 51.00 1 2 0 16 切贝尔D420 28.20 54.80 1 2 0 17 交通SH141 25.55 55.10 1 2 0 18 五十铃FSR113N 36.00 55.50 1 2 0 19 依维柯7913 29.00 56.50 1 2 0 20 解放CA340 22.10 56.60 1 2 0 21 雷诺JN75 30.50 58.50 1 2 0 22 吉尔130 25.75 59.50 1 2 0 23 解放CA10B 19.40 60.85 1 2 0 24 解放DD341 21.80 61.00 1 2 0 25 扶桑T653ZD 31.00 63.00 1 2 0 26 东风LZ341 29.50 64.50 1 2 0 27 东风LZ340 27.00 64.60 1 2 0 28 奔驰LPK913 27.00 66.00 1 2 0 29 解放SP3101 26.00 67.10 1 2 0 30 东风KM340 24.60 67.80 1 2 0 31 布切奇5BR2N 24.55 67.95 1 2 0 32 东风SP3090 24.50 68.00 1 2 0 33 东风DD347 24.00 68.10 1 2 0 34 解放DD349 26.00 68.20 1 2 0 35 解放CA50 28.70 68.20 1 2 0 36 东风AS141DL 25.00 68.30 1 2 0

ANSYS-结构稳态(静力)分析之经典实例-命令流格式

ANSYS 结构稳态(静力)分析之经典实例-命令流格式.txt两人之间的感情就像织毛衣，建立的时候一针一线，小心而漫长，拆除的时候只要轻轻一拉。。。。/FILNAME,Allen-wrench,1 ! Jobname to use for all subsequent files /TITLE,Static analysis of an Allen wrench /UNITS,SI ! Reminder that the SI system of units is used /SHOW ! Specify graphics driver for interactive run; for batch ! run plots are written to pm02.grph ! Define parameters for future use EXX=2.07E11 ! Young's modulus (2.07E11 Pa = 30E6 psi) W_HEX=.01 ! Width of hex across flats (.01m=.39in) *AFUN,DEG ! Units for angular parametric functions定义弧度单位 W_FLAT=W_HEX*TAN(30) ! Width of flat L_SHANK=.075 ! Length of shank (short end) (.075m=3.0in) L_HANDLE=.2 ! Length of handle (long end) (.2m=7.9 in) BENDRAD=.01 ! Bend radius of Allen wrench (.01m=.39 in) L_ELEM=.0075 ! Element length (.0075 m = .30 in) NO_D_HEX=2 ! Number of divisions on hex flat TOL=25E-6 ! Tolerance for selecting nodes (25e-6 m = .001 in) /PREP7 ET,1,SOLID45 ! 3维实体结构单元；Eight-node brick element ET,2,PLANE42 ! 2维平面结构；Four-node quadrilateral (for area mesh) MP,EX,1,EXX ! Young's modulus for material 1；杨氏模量 MP,PRXY,1,0.3 ! Poisson's ratio for material 1；泊松比 RPOLY,6,W_FLAT ! Hexagonal area创建规则的多边形 K,7 ! Keypoint at (0,0,0) K,8,,,-L_SHANK ! Keypoint at shank-handle intersection K,9,,L_HANDLE,-L_SHANK ! Keypoint at end of handle L,4,1 ! Line through middle of hex shape L,7,8 ! Line along middle of shank L,8,9 ! Line along handle LFILLT,8,9,BENDRAD ! Line along bend radius between shank and handle! 产生一个倒角圆，并生成三个点 /VIEW,,1,1,1 ! Isometric view in window 1 /ANGLE,,90,XM ! Rotates model 90 degrees about X! 不用累积的旋转 /TRIAD,ltop /PNUM,LINE,1 ! Line numbers turned on LPLOT

车辆静荷载作用下沥青路面力学响应分析

车辆静荷载作用下沥青路面力学响应分析发表时间：2019-05-22T16:56:02.993Z 来源：《防护工程》2019年第3期作者：林井权 [导读] 半刚性基层沥青路面是现在沥青路面的主要形式之一。我国现行路面设计方法采用竖向静荷载下弹性多层体系理论，本文采用Ansys10.0建立静载模型的形式，来探讨在竖向静载作用下路面的受力变形特性。核工业西南勘察设计研究院有限公司摘要：半刚性基层沥青路面是现在沥青路面的主要形式之一。我国现行路面设计方法采用竖向静荷载下弹性多层体系理论，本文采用Ansys10.0建立静载模型的形式，来探讨在竖向静载作用下路面的受力变形特性。结论表明：路面结构的变形主要由上面层承担，其余各层竖向位移较小。底基层层底为该类结构最不利受力层位。摘要：刚性基层，静载，有限元 Analysis of Asphalt Pavement Response under Static Loading NUCLEAR INDUSTRY SOUTHWEST SURVEY&DESIGN INSTITUTE CO., LTD LIN Jing-quan Abstract:Semi-rigid asphalt pavement is one of the main structure forms of asphalt pavement at present. Nowadays layered elastic theory with vertical dead load applied to elastic multi-layer system is used. The large-scale finite element analysis software Ansys10.0 is used to build the static load pavement model, in order to discuss the stress of the pavement under vertical static load characteristics. The results showed that: Deformation of the pavement structure is mainly composed of upper slab that the rest of the each layer of the vertical displacement is smaller. The bottom of subgrade is the largest stress location. Key words: semi-rigid base; vertical static load; finite element 引言：随着我国国民经济的迅速发展，公路修建里程也在不断增加，加之车辆的不断增多，路面因行车荷载的作用而引起的破坏已是路面破坏的主要形式之一。虽然目前越来越多的研究开始偏重于行驶中的车辆即动载对路面的影响。但我国现行路面设计方法仍采用竖向静荷载下弹性多层体系理论，且在收费站、停车场、飞机场路面主要承受静载的作用。研究静载对路面的影响仍然具有很大的意义。鉴于此，本文采用大型有限元分析软件Ansys10.0建立静载路面模型，研究路面受力变形特性。 1弹性理论体系基本假设由不同材料组成的路面结构受荷载的作用，结构将产生变形。虽然应力随时间变化而变化，且卸载后有部分变形不能恢复。但是变形量小，且对于厚度较大、高强度的高等级路面来说，将路面视作线性弹性体，应用弹性层状体系理论分析是合适的。假设如下：（1）路面材料是均匀的，各项同性的。完全连续的线弹性材料。（2）土基在水平方向与向下的深度方向均无限大，其上面各层厚度有限，水平方向无限大。（3）各层在水平方向无限远处及最下一层无限深处，应力、变形和位移均为零。（4）层间接触应力和位移连续，或层间仅竖向应力和位移连续，无摩阻力。（5）不计自重。 2行车荷载的选择实际轮胎作用在路面上的形状和垂直压力是很复杂，并非多层弹性理论体系中的圆形均布荷载。据大量实验，轮胎形状接近矩形。为便于建立模型，对其进行简化，简化为矩形。按照面积等效的原理将轮胎作用于地面形状进一步简化为正方形即车轮与路面接触面为189mm189mm的正方形，接触面积为35633。计算荷载采用沥青路面现行设计中的标准双轮轴载100KN，轮胎压强0.7MPa。双轮中心距为28.9cm，荷载作用于路面中心。 3静力学有限元模型建立通常路面结构可视为半无限弹性多层体系，但在有限元的计算中，土基只能取为有限尺寸。路面模型的尺寸（X、Y、Z）为8m7.5m6m。有限元模型单元采用八节点的SOLID 45 单元，模型采用布尔命令保证层间完全连续。网格划分时采用映射网格划分方式，具体划分格网后的路面静载模型见图1。

于玲玲结构力学第二章__静定结构的受力分析(精)

第二节静定平面桁架一、桁架的内力计算中采用的假定 (1桁架的结点都是光滑的铰结点; (2各杆的轴线都是直线并通过铰的中心; (3荷载和支座反力都作用在结点上。二、桁架的分类 (1简单桁架:由基础或一基本三角形开始,依次增加二元体形成。 (2联合桁架:由几个简单桁架按几何不变体系的组成规则形成。 (3复杂桁架:不属于前两类的桁架。三、桁架的内力计算方法 1、结点法取结点为隔离体,建立平衡方程求解的方法,每个结点最多只能含有两个未知力。该法最适用于计算简单桁架。根据结点法,可以得出一些结点平衡的特殊情况,能使计算简化: (1两杆交于一点,若结点无荷载,则两杆的内力都为零(图2-2-1a 。 (2三杆交于一点,其中两杆共线,若结点无荷载,则第三杆是零杆,而共线的两杆内力大小相等,且性质相同(同为拉力或压力(图2-2-1b。 (3四杆交于一点,其中两两共线,若结点无荷载,则在同一直线上的两杆内力大小相等,且性质相同(图2-2-1c 。推论,若将其中一杆换成力F P ,则与F P 在同一直线上的杆的内力大小为F P ,性质与F P 相同(图2-2-1d 。 F N3

F N3=0 F N1=F N2=0 F N3=F N4(a (b(cF N4 (dF N3=F P F P N1F F N2 F N1 F N2 F N1 F N2 F N1 F N2 F N3 F N3 F N1=F N2,F N1=F N2, F N1=F N2, 图2-2-1

(4对称结构在正对称荷载作用下,对称轴处的“K ”型结点若无外荷载作用,则斜杆为零杆。例如图2-2-2所示对称轴处与A 点相连的斜杆1、2都是零杆。 1A 2 F P F P A F P F P B F P F P B A (b(a X =0 图2-2-2 图2-2-3

ansys子结构分析实例解析

ANSYS中的超单元从8.0版开始，ANSYS中增加了超单元功能，本文通过一些实际例子，探讨了ANSYS 中超单元的具体使用。 1 使用超单元进行静力分析根据ANSYS帮助文件，使用超单元的过程可以划分为三个阶段(称为Pass)： (1) 生成超单元模型(Generation Pass) (2) 使用超单元数据(Use Pass) (3) 扩展模型(Expansion Pass) 以下摘自htbbzzg邹老师博客，请勿乱传! 下面以一个例子加以说明：一块板，尺寸为20×40×2，材料为钢，一端固支，另一端承受法向载荷。首先生成原始模型se_all.db，即按照整个结构进行分析，以便后面与超单元结果进行比较：首先生成两个矩形，尺寸各为20×2。然后定义单元类型shell63；定义实常数1为： 2 (板厚度)。材料性能：弹性模量E=201000；波松比μ=0.3；密度ρ=7.8e-9；单位为mm-s-N-MPa。采用边长1划分单元；一端设置位移约束all，另一端所有(21个)节点各承受Z向力5。计算模型如下图：

静力分析的计算结果如下：

为了后面比较的方便，分别给出两个area上的结果：

超单元部分，按照上述步骤操作如下： (1) 生成超单元选择后半段作为超单元，前半段作为非超单元(主单元)。按照ANSYS使用超单元的要求，超单元与非超单元部分的界面节点必须一致(重合)，且最好分别的节点编号也相同，否则需要分别对各节点对建立耦合方程，操作比较麻烦。实际上，利用ANSYS中提供的mesh200单元，对超单元和非超单元的界面实体，按照同一顺序，先于所有其它实体划分单元，很容易满足界面节点编号相同的要求。对于多级超单元的情况，则还要结合其它操作(如偏移节点号等)以满足这一要求。对于本例，采用另一办法，即先建立整个模型，然后再划分超单元和非超单元。即：将上述模型分别存为se_1.db (超单元部分)和se_main.db (非超单元部分)两个文件，然后分别处理。对于se_1.db模型，按照超单元方式进行处理。由于模型及边界条件已建立，只需删除前半段上的划分，结果就是超单元所需的模型。然后直接进入创建超单元矩阵的操作，首先说明一下创建超单元矩阵的一般步骤： A进入求解模块：命令：/Solu GUI：Main menu -> Solution B设置分析类型为“子结构或部件模态综合“

ANSYS分析实例详解

ANSYS分析实例详解姓名：XXX 学号：XXX 专业：XXX 内容：空调支架的有限元分析本次作业为对一空调支架的有限元分析，其主要内容包括空调支架的建模、有限元分析、强度校核以及结构优化等。下图为空调支架一侧的实物图片： 1、空调支架的特点分析由于空调支架为一个完全对称结构，空调的重量均匀分部在两侧对称支架上，因此只要对空调支架的一侧进行分析即可达到对整体空调支架的分析，同时也达到了简化空调支架分析的目的。本次作业可以分三部分来完成：一，空调支架一侧的建模；二，利用商业化有限元分析软件对建好的空调支架模型进行有限元分析；三，根据空调支架模型有限元分析的结果对支架进行强度校核以及结构优化。 2、空调支架的建模空调支架的具体尺寸图如下图所示：

考虑到空调支架模型结构简单，故在此没有利用三维软件建模而是直接在有限元分析软件中进行建模，本次作业采用的有限元分析软件为美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件ANSYS10.0。建立模型包括设定分析作业名和标题，定义单元类型、定义材料属性、建立三维模型、划分有限元网格。 2.1设定分析作业名和标题打开ANSYS软件进入ANSYS操作界面，首先从主菜单中选择【Preferences】命令，勾选Structural。然后从实用菜单中选择【Change Jobname】命令，将文件名修改为Ktiao2，从实用菜单中选择【Change Title】命令，将标题修改为Ktiao2。如下图所示： 2.2定义单元类型在进行有限元分析时，首先应根据分析问题的几何结构、分析类型和所分析的问题精度要求等，选定适合具体分析的单元类型。本文中选用8节点六面体单元Solid185。如下图所示：

ANSYS结构力分析实例

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P1 ，P2 和P3 ，其中P1= P3=5000 N, P2=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→OK 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: -5000 →Apply →选取底梁上卡车中部关键点（X坐标为16）→OK →select Lab: FY，Value: -10000 →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))

工字钢-ANSYS实例分析72道(含结果)

2.3 工字钢-ANSYS 实例分析 (三维实体结构) 介绍三维实体结构的有限元分析。一、问题描述图1所示为一工字钢梁，两端均为固定端，其截面尺寸为 1.0,0.16,0.2,0.02,0.02l m a m b m c m d m =====。试建立该工字钢梁的三维实体模型，并在考虑重力的情况下对其进行结构静力分析。图1 工字钢结构示意图其他已知参数如下：弹性模量（也称杨式模量） E= 206GPa ；泊松比3.0=u ；材料密度3 /7800m kg =ρ；重力加速度2/8.9s m g =；作用力F y 作用于梁的上表面沿长度方向中线处，为分布力，其大小F y =-5000N 。二、实训步骤 (一) ANSYS10.0的启动与设置 1、启动。点击：开始>所有程序> ANSYS10.0> ANSYS ，即可进入ANSYS 图形用户主界面。 2、功能设置(过滤)。点击主菜单中的“Preference”菜单(Main Menu > Preferences)，弹出“参数设置”对话框，选中“Structural”复选框，点击“OK”按钮，关闭对话框，如图2所示。本步骤的目的是过滤不必要的菜单，仅使用该软件的结构分析功能，以简化主菜单中各级子菜单的结构。

图2 Preference参数设置对话框 3、系统单位设置。由于ANSYS软件系统默认的单位为英制，因此，在分析之前，应将其设置成国际公制单位。在命令输入栏中键入“/UNITS，SI”，然后回车即可(系统一般看不出反应，但可以在Output Window 中查看到结果，如图3所示)。（注：SI表示国际公制单位）设置完成后按主菜单中前处理器(在ANSYS中称为PREP7)设定的先后顺序进行，具体如图4所示。

ansys子模型介绍与应用实例

第五章子模型何为子模型？子模型是得到模型部分区域中更加精确解的有限单元技术。在有限元分析中往往出现这种情况，即对于用户关心的区域，如应力集中区域，网格太疏不能得到满意的结果，而对于这些区域之外的部分，网格密度已经足够了。见图5-1。图5-1 轮毂和轮辐的子模型 a)粗糙模型，b)叠加的子模型要得到这些区域的较精确的解，可以采取两种办法：(a)用较细的网格重新划分并分析整个模型，或(b)只在关心的区域细化网格并对其分析。显而易见，方法a太耗费机时，方法b即为子模型技术。子模型方法又称为切割边界位移法或特定边界位移法。切割边界就是子模型从整个较粗糙的模型分割开的边界。整体模型切割边界的计算位移值即为子模型的边界条件。子模型基于圣维南原理，即如果实际分布载荷被等效载荷代替以后，应力和应变只在载荷施加的位置附近有改变。这说明只有在载荷集中位置才有应力集中效应，如果子模型的位置远离应力集中位置，则子模型内就可以得到较精确的结果。 ANSYS程序并不限制子模型分析必须为结构（应力）分析。子模型也可以有效地应用于其他分析中。如在电磁分析中，可以用子模型计算感兴趣区域的电磁力。除了能求得模型某部分的精确解以外，子模型技术还有几个优点：它减少甚至取消了有限元实体模型中所需的复杂的传递区域。它使得用户可以在感兴趣的区域就不同的设计（如不同的圆角半径）进行分析。它帮助用户证明网格划分是否足够细。使用子模型的一些限制如下：只对体单元和壳单元有效。子模型的原理要求切割边界应远离应力集中区域。用户必须验证是否满足这

个要求。如何作子模型分析子模型分析的过程包括以下步骤： 1. 生成并分析较粗糙的模型。 2. 生成子模型。 3. 提供切割边界插值。 4. 分析子模型。 5. 验证切割边界和应力集中区域的距离应足够远。第一步：生成并分析较粗糙的模型第一个步骤是对整体建模并分析。（注－为了方便区分这个原始模型，我们将其称为粗糙模型。这并不表示模型的网格划分必须是粗糙的，而是说模型的网格划分相对子模型的网格是较粗糙的。）分析类型可以是静态或瞬态的，其操作与各分析的步骤相同。下面列出了其他的一些要记住的方面。文件名——粗糙模型和子模型应该使用不同的文件名。这样就可以保证文件不被覆盖。而且在切割边界插值时可以方便地指出粗糙模型的文件。用下列方法指定文件名： Command: /FILNAME GUI: Utility Menu>File>Change Jobname 单元类型——子模型技术只能使用块单元和壳单元。分析模型中可以有其他单元类型（如梁单元作为加强筋），但切割边界只能经过块和壳单元。一种特殊的子模型技术，称为壳到体子模型技术，允许用户用壳单元建立粗糙模型而用三维块单元建立子模型。本技术在后面还要讨论。建模——在很多情况下，粗糙模型不需要包含局部的细节如圆角等，见下图。但是，有限元网格必须细化到足以得到较合理的位移解。这一点很重要，因为子模型的结果是根据切割边界的位移解插值得到的。图5-2 粗糙模型可以不包括一些细节部分文件——结果文件（Jobname.RST,Jobname.RMG等）和数据库文件（Jobname.DB,包含几何模型）在粗糙模型分析中是需要的。在生成子模型前应

(完整版)ANSYS模态分析实例和详细过程

均匀直杆的子空间法模态分析 1.模态分析的定义及其应用模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性(固有频率和振型)，即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。 ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。 ANSYS提供的模态提取方法有:子空间法(subspace)、分块法(block lancets),缩减法(reduced/householder)、动态提取法(power dynamics)、非对称法(unsymmetric),阻尼法(damped), QR阻尼法(QR damped)等，大多数分析都可使用子空间法、分块法、缩减法。 ANSYS的模态分析是线形分析，任何非线性特性，例如塑性、接触单元等，即使被定义了也将被忽略。 2.模态分析操作过程一个典型的模态分析过程主要包括建模、模态求解、扩展模态以及观察结果四个步骤。 (1).建模模态分析的建模过程与其他分析类型的建模过程是类似的，主要包括定义单元类型、单元实常数、材料性质、建立几何模型以及划分有限元网格等基本步骤。 (2).施加载荷和求解包括指定分析类型、指定分析选项、施加约束、设置载荷选项，并进行固有频率的求解等。指定分析类型，Main Menu- Solution-Analysis Type-New Analysis,选择Modal。指定分析选项，Main Menu-Solution-Analysis Type-Analysis Options，选择MODOPT(模态提取方法〕，设置模态提取数量MXPAND. 定义主自由度，仅缩减法使用。施加约束，Main Menu-Solution-Define Loads-Apply-Structural-Displacement。求解，Main Menu-Solution-Solve-Current LS。 (3).扩展模态如果要在POSTI中观察结果，必须先扩展模态，即将振型写入结果文件。过程包括重新进入求解器、激话扩展处理及其选项、指定载荷步选项、扩展处理等。激活扩展处理及其选项，Main Menu-Solution-Load Step Opts-Expansionpass-Single Expand-Expand modes。指定载荷步选项。扩展处理，Main Menu-solution-Solve-Current LS。注意:扩展模态可以如前述办法单独进行，也可以在施加载荷和求解阶段同时进行。本例即采用了后面的方法 (4).查看结果模态分析的结果包括结构的频率、振型、相对应力和力等