基于ANSYS钢桁架桥的静动力分析
ansys课程设计报告-平面桁架静力学分析
辽宁工程技术大学课程设计课程大型工程分析软件及应用题目平面桁架的静力分析院系力学与工程学院专业班级学生姓名学生学号2018年01月07 日力学与工程学院课程设计任务书课程 大型工程分析软件及应用课程设计题目 平面桁架的静力分析专业 姓名主要内容：1、 小型铁路桥由横截面积为3250mm 2的钢制杆件组装而成。
一辆火车停在桥上，EX=2.1×105MPa ，μ=0.3，ρ=7.8×103kg/m 3。
试计算位置R 处由于载荷作用而沿水平方向移动的距离以及支反力，同时，分析各个节点的位移和单元应力。
2、 试件的几何参数设计报告目录a=1ma=1m a=1m b=1mRF2=280KNF1=210KN第1章概述................................................................................................................... - 3 -1.1 课程设计的意义、目的..................................................................................................... - 3 - 第2章 ANSYS详细设计步骤........................................................................................ - 3 -2.1问题分析.............................................................................................................................. - 3 -2.2基于ANSYS分析的步骤................................................................................................... - 3 -2.2.1启动ANSYS，进入ANSYS界面........................................................................... - 4 -2.2.2定义工作文件名和分析标题.................................................................................... - 4 -2.2.3设定分析类型............................................................................................................ - 4 -2.2.4选择单元类型............................................................................................................ - 4 -2.2.5定义实常数................................................................................................................ - 5 -2.2.6定义力学参数............................................................................................................ - 5 -2.2.7存盘............................................................................................................................ - 6 -2.2.8创立关键点先、线.................................................................................................... - 6 -2.2.9设置、划分网格........................................................................................................ - 8 -2.2.10施加荷载并求解.................................................................................................... - 10 - 第3章设计结果及分析............................................................................................. - 13 -3.1显示桁架变形图................................................................................................................. - 13 -3.2列表显示节点解................................................................................................................. - 14 -3.3上述分析对应的命令流如下：......................................................................................... - 15 - 结论............................................................................................................................... - 17 - 心得体会....................................................................................................................... - 17 - 参考文献....................................................................................................................... - 18 -设计报告第1章概述1.1 课程设计的意义、目的1〕ANSYS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的重要参数，也可作为其他动力学分析的起点，是进行谱分析或模态叠加法普响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。
基于ansys的钢桁架桥的分析和计算
基于ansys的钢桁架桥的分析和计算姓名: 马彦学院：建筑与环境专业：工程力学学号：1043055033指导老师：朱哲明2013/6/151.问题简述钢桁架桥简图如下，尺寸如图，单元长12m，高16m。
设桥面板为0.3m厚的混凝土板。
杆件截面号形状规格端斜杆 1 工字梁400*400*16*16上下弦 2 工字梁400*400*12*12横向连接梁 2 工字梁400*400*12*12其他腹杆 3 工字梁400*300*12*12参数钢材混凝土EX 2.1x1011 3.5x1010PRXY 0.3 0.1667DENS 7850 25002.材料实常数3.半横架桥模型镜面对称，生成整体模型3.施加约束及受力4.计算及分析结果◆整体位移云图◆结点总位移矢量图◆单元第一主应力云图◆单元第二主应力云图◆单元第三主应力云图◆节点位移结果PRINT U NODAL SOLUTION PER NODE***** POST1 NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING *****LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS ARE IN THE GLOBAL COORDINATESYSTEMNODE UX UY UZ USUM1 0.18808E-02-0.20919E-01 0.70316E-03 0.21015E-012 0.11411E-02-0.21354E-01 0.59772E-03 0.21393E-013 0.14813E-02-0.20809E-01 0.11202E-02 0.20892E-014 0.15919E-02-0.20373E-01 0.11392E-02 0.20467E-015 0.22549E-02-0.18918E-01 0.10528E-02 0.19081E-016 0.23458E-02-0.18310E-01 0.10055E-02 0.18487E-017 -0.10050E-02-0.18459E-01-0.38731E-02 0.18887E-018 -0.11376E-02-0.19066E-01-0.38598E-02 0.19486E-019 0.24977E-02-0.12074E-01 0.72603E-03 0.12351E-0110 0.29237E-02-0.11079E-01 0.68719E-03 0.11479E-0111 -0.35033E-02-0.10438E-01-0.84626E-02 0.13887E-0112 -0.38537E-02-0.10965E-01-0.84226E-02 0.14353E-0113 0.27521E-02 0.0000 0.0000 0.27521E-0214 0.34768E-02 0.0000 0.0000 0.34768E-0215 0.82671E-03-0.17947E-01 0.14911E-03 0.17967E-0116 0.67748E-03-0.19250E-01 0.10648E-03 0.19262E-0117 0.42077E-02-0.19398E-01 0.59595E-02 0.20725E-0118 0.40812E-02-0.18095E-01 0.59727E-02 0.19488E-0119 0.40101E-03-0.10784E-01 0.34385E-04 0.10791E-0120 0.34470E-03-0.12307E-01 0.25523E-06 0.12312E-0121 0.69212E-02-0.11199E-01 0.10204E-01 0.16656E-0122 0.65820E-02-0.10142E-01 0.10244E-01 0.15847E-0123 0.0000 0.0000 0.0000 0.000024 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000MAXIMUM ABSOLUTE VALUESNODE 21 2 22 2VALUE 0.69212E-02-0.21354E-01 0.10244E-01 0.21393E-01◆单元受力结果PRINT ELEMENT TABLE ITEMS PER ELEMENT***** POST1 ELEMENT TABLE LISTING *****STAT CURRENT CURRENTELEM ZHOU_I ZHOU_J1 -49659. 7936.32 -42695. -3502.73 -9873.9 -28642.4 9567.9 -51440.5 -15016. 23374.6 -22120. -5510.47 -26981. -11385.8 -33355. 18549.9 -17656. -15556.10 -16095. -16301.11 -16203. -16943.12 -12683. -20132.13 4836.6 5157.114 -17901. -18351.15 -2331.6 23001.16 -18331. -20015.17 -6067.9 50464.18 -19568. -26493.19 -5052.8 51411.20 -26836. -34142.21 -23626. -29919.22 -32522. -21349.23 -35649. -25215.24 -699.47 1061.525 690.13 -1048.326 5802.4 -1462.327 -9677.8 5182.928 16212. -4765.129 -4310.8 3979.130 -25.038 0.000031 -9.3064 0.000032 23.898 0.000033 -3569.2 -42609.34 8110.9 -49823.35 -5544.6 -22051.36 -11343. -27005.37 18453. -33238.38 -28592. -9977.139 -51593. 9648.540 23614. -15193.41 -16998. -16116.***** POST1 ELEMENT TABLE LISTING *****STAT CURRENT CURRENTELEM ZHOU_I ZHOU_J42 -20120. -12682.43 -15489. -17761.44 -16350. -16082.45 5157.1 4836.646 -18351. -17901.47 -2225.2 22850.48 -18463. -19869.49 -6087.5 50530.50 -19228. -26843.51 -5332.4 51796.52 -21374. -32473.53 -25205. -35655.54 -34114. -26894.55 -29953. -23607.56 -1061.5 699.4757 1048.3 -690.1358 5171.8 -9672.159 -1448.6 5796.560 3928.8 -4269.361 -4732.8 16215.62 -20.844 0.000063 -5.2944 0.000064 36.585 0.0000MINIMUM VALUESELEM 39 4VALUE -51593. -51440.MAXIMUM VALUESELEM 40 51VALUE 23614. 51796.5.命令流文件/FILNAM,Structural/TITLE,Truss Bridge Static Analysis/COM,Structural/prep7et,1,beam4et,2,shell63sectype,1,beam,i,,0 !定义工字型截面secoffset,cent !截面至心不偏移secdata,0.4,0.4,0.4,0.016,0.016,0.016,0,0,0,0 !定义工字型截面参数sectype,2,beam,i,,0secoffset,centsecdata,0.4,0.4,0.4,0.012,0.012,0.012,0,0,0,0sectype,3,beam,i,,0secoffset,centsecdata,0.3,0.3,0.4,0.012,0.012,0.012,0,0,0,0r,1,0.0187,0.00017,0.00054,0.4,0.4,0, !定义单元实常数r,2,0.0141,0.128e-3,0.415e-3,0.4,0.4,,r,3,0.0117,0.541e-4,0.324e-3,0.3,0.4,,r,4,0.3,,,,,,MP,EX,1,2.1E11MP,PRXY,1,0.3MP,DENS,1,7850MP,EX,2,3.5E10MP,PRXY,2,0.1667MP,DENS,2,2500N,,0,0,-5,,,, !创建节点，复制结点NGEN,4,4,ALL,,,12,,,1,NGEN,2,1,ALL,,,,,10,1,NGEN,2,1,2,10,4,,16,,1,NGEN,2,1,3,11,4,,,-10,1,TYPE,1MAT,1REAL,1ESYS,0 !单元坐标系SECNUM,1TSHAP,LINEE,11,14 !建立单元TYPE,1 MAT,1 REAL,1 ESYS,0 SECNUM,2 TSHAP,LINE E,2,6E,6,10E,10,14 E,1,5E,5,9E,9,13E,3,7E,7,11E,4,8E,8,12E,1,2E,3,4E,5,6E,7,8E,9,10E,13,14 TYPE,1 MAT,1 REAL,1 ESYS,0 SECNUM,3 TSHAP,LINE E,3,6E,6,11E,4,5E,5,12E,2,3E,1,4E,6,7E,5,8E,10,11 E,9,12 TYPE,2 MAT,2 REAL,1 ESYS,0TSHAP,QUADE,1,2,6,5E,5,6,10,9E,9,10,14,13NSYM,X,14,ALL ESYM,,14,ALLNUMMRG,ALL,,,,LOW NUMCMP,ALL FINISH/SOLNSEL,S,,,23,24D,ALL,,,,,,UX,UY,UZ,,, NSEL,S,,,13,14D,ALL,,,,,,UY,UZ,,, NSEL,S,,,1,2F,ALL,FY,-100000 ALLSEL,ALL ACEL,0,10,0, ANTYPE,0SOLVEFINISH/POST1PLDISP,2PLNSOL,U,SUM,0,1PLVECT,U,,,,VECT,NODE,ON,0ETABLE,zhou_i,SMISC,1ETABLE,zhou_j,SMISC,7ETABLE,zhou_i,SMISC,2ETABLE,zhou_j,SMISC,8ETABLE,zhou_i,SMISC,6ETABLE,zhou_j,SMISC,12PRETAB,ZHOU_I,ZHOU_J,JIAN_I,JIAN_J,WAN_I,WAN_J PLLS,ZHOU_I,ZHOU_J,1,0PRNSOL,U,COMPFINISH/EXIT。
ANSYS结构静力学分析应用实例解析--钢桁架桥的受力分析
ANSYS结构静⼒学分析应⽤实例解析--钢桁架桥的受⼒分析1. 问题描述钢桁架桥简图如下，已知下承式简⽀钢桁架桥长72m，每个节段为12m，桥宽10m，⾼16m。
设桥⾯板为0.3m厚的混凝⼟板。
2. 求解步骤2.1 建⽴⼯作⽂件名和⼯作标题/FILNAME,Structural/TITLE,Truss Bridge Static Analysis2.2 过滤图形界⾯/COM, Structural ! 指定分析类型为结构分析2.3 定义单元类型/PREP7ET,1,BEAM4ET,2,SHELL632.4 定义梁单元截⾯Main Menu>Preprocessor>Sections>Beam>Common SectionsSECTYPE,1,BEAM,I, , 0 ! 定义⼯字型截⾯ SECOFFSET, CENT ！截⾯质⼼不偏移SECDATA,0.4,0.4,0.4,0.016,0.016,0.016,0,0,0,0 ！定义⼯字型截⾯参数SECTYPE,2,BEAM,I, , 0 ! 定义⼯字型截⾯SECOFFSET, CENT ！截⾯质⼼不偏移SECDATA,0.4,0.4,0.4,0.012,0.012,0.012,0,0,0,0 ！定义⼯字型截⾯参数SECTYPE,3,BEAM,I, , 0 ! 定义⼯字型截⾯SECOFFSET, CENT ！截⾯质⼼不偏移SECDATA,0.3,0.3,0.4,0.012,0.012,0.012,0,0,0,0 ！定义⼯字型截⾯参数2.5 定义实常数Main Menu>Preprocessor>Real Constants>Add/Edit/DeleteR,2,0.0141,0.128E-3,0.415E-3,0.4,0.4R,3,0.0117,0.541E-4,0.324E-3,0.3,0.4R,4,0.32.6 定义材料属性MP,EX,1,2.1E11 ! 定义钢材的材料属性MP,PRXY,1,0.3MP,DENS,1,7800MP,EX,2,3.5E10 ! 定义混凝⼟的材料属性MP,PRXY,2,0.1667 MP,DENS,2,25002.7 创建有限元模型2.7.1 ⽣成半跨桥的节点N,,0,0,-5NGEN,4,4,ALL,,,12,,,1NGEN,2,1,ALL,,,,,10,1NGEN,2,1,2,10,4,,16,,1NGEN,2,1,3,11,4,,,-10,12.7.2 ⽣成半跨桥单元TYPE,1MAT,1REAL,1ESYS,0SECNUM,1 ！选择截⾯编号TSHAP,LINE !选择线性单元E,11,14 E,12,13TYPE,1MAT,1REAL,2ESYS,0SECNUM,2 ！选择截⾯编号TSHAP,LINE !选择线性单元E,2,6 E,6,10E,10,14E,1,5E,5,9E,3,7E,7,11E,4,8E,8,12E,1,2E,3,4E,5,6E,7,8E,9,10E,11,12E,13,14TYPE,1MAT,1REAL,3ESYS,0SECNUM,3 ！选择截⾯编号TSHAP,LINE !选择线性单元E,3,6E,6,11E,4,5E,5,12E,2,3E,1,4E,6,7E,5,8E,10,11E,9,12TYPE,2MAT,2REAL,4ESYS,0SECNUM,3 ！选择截⾯编号TSHAP,QUAD !选择四边形单元E,1,2,6,5 E,5,6,10,9E,9,10,14,13Main Menu>Preprocessor>Modeling>Reflect>NodesNSYM,X,14,ALL ! 所有节点以YOZ 平⾯对称ESYM,,14,ALL ！所有单元以YOZ 平⾯对称2.7.4 合并重合节点和单元NUMMRG,ALL,,,,LOW ! 合并重复节点单元，编号取较⼩者NUMCMP,ALL ! 压缩节点单元等编号2.7.5 保存模型并退出前处理器SA VE,’mo_xing’,’db’FINISH2.8 施加位移约束/SOL2.8.1 施加位移约束NSEL,S,,,23,24 ! 选择左端节点D,ALL,,,,,,UX,UY,UZ ! 对左端节点施加位移约束NSEL,S,,,13,14 ! 选择右端节点D,ALL,,,,,,UY,UZ ! 对右端节点施加位移约束2.8.2 施加集中⼒NSEL,S,,,1,2 ! 选择中间节点F,ALL,FY,-100000 ! 对中间节点施加竖向集中⼒荷载2.8.3 施加重⼒ALLSEL,ALLACEL,0,10,0 ! 施加重⼒2.9 求解计算ANTYPE,0SOLVEFINISH2.10 查看计算结果2.10.1 查看结构变形图/POST1PLDISP,2 ! 显⽰结构变形图2.10.2 云图显⽰位移PLNSOL,U,SUM,0,1 ! 显⽰总位移云图Main Menu>General Postproc>Plot Results>Vector Plot>PredefinedPLVECT,U,,,,VECT,NODE,ON,0 ! 显⽰节点总位移⽮量图2.10.4 显⽰结构内⼒图2.10.4.1 定义单元表Main Menu>General Postproc>Element Table>Define TableETABLE,zhouli_i,SMISC,1 ! 定义单元表轴⼒ETABLE,zhouli_j,SMISC,7ETABLE,jianli_i,SMISC,2 ! 定义单元表剪⼒ETABLE,jianli_j,SMISC,8ETABLE,wanju_i,SMISC,6 ! 定义单元表弯矩ETABLE,wanju_j,SMISC,122.10.4.2 列表单元表结果PRETAB, zhouli_i, zhouli_j, jianli_i, jianli_j, wanju_i, wanju_j ! 列表显⽰单元表结果Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Line Elem ResPLLS, zhouli_i, zhouli_j,1,0 ! 显⽰轴⼒图。
基于ansys的铁路钢桁架桥受力分析1
第一章工程简介1.1工程概况一、结构设计本工程为单线铁路刚桁架桥，铁路线穿过山区桁架桥跨越峡谷，设计桥梁为简支栓焊桁架桥。
整座桥梁主要由桁架构成的桥跨结构和桥墩、桥台组成，为下承式桥。
该桥的跨度为64m，两侧桥台为重力式，其桥跨的的布置及各种杆件的尺寸如图1所示：图1 桥跨的布置以及各种杆件的基本尺寸注：桥跨的单位为m，各种杆件的截面尺寸单位为mm；所有杆件皆为H型截面，所用钢材为16Mnq;图中1为上下弦杆，2为端斜杆，3为直腹杆，4为斜腹杆。
桁架由上弦、下弦、腹杆组成；腹杆的形式又分为斜腹杆、直腹杆；本设计中上下弦杆，端斜杆，直腹杆杆，斜腹杆分别采用不同同的工字钢。
由于杆件本身长细比较大，虽然杆件之间的连接可能是“固接”，但是实际杆端弯矩一般都很小，因此，设计分析时可以简化为“铰接”。
简化计算时，杆件都是“二力杆”，只承受压力或者拉力，而不产生弯矩和剪力。
由于桥梁跨度较大，而单榀的桁架“平面外”的刚度较弱，因此，“平面外”需要设置支撑，设计桥梁时，“平面外”一般也是设计成桁架形式，这样，桥梁就形成双向都有很好刚度的整体。
有些桥梁桥面设置在上弦，因此力主要通过上弦传递；也有的桥面设置在下弦，由于平面外刚度的要求，上弦之间仍需要连接以减少上弦平面外计算长度。
桁架的弦杆在跨中部分受力比较大，向支座方向逐步减小；而腹杆的受力主要在支座附件最大，在跨中部分腹杆的受力比较小，甚至有理论上的“零杆”。
二、施工方法设计采用拖拉法架设简支栓焊桁架桥，其施工步骤为：1.在桥头路基上布置滑道，其滑道的数量要进行计算确定；2.在滑道上拼装钢梁；3.按照牵引设备进行技术检查，合格后开始拖拉钢梁只预定的桥孔位置；4.钢梁降落就位。
技术检查内容包括:钢梁的拼装质量、钢梁的拱度是否满足设计要求；加固杆件的数量、位置和质量是否满足要求；钢梁的中心位置和标高、滑道的设置、牵引动力的配置情况、落梁的设备、信号和照明、施工流程及人身设备安全。
钢桁架桥梁结构的ANSYS分析
钢桁架桥梁结构的ANSYS分析摘要本文中采用有限元分析法，在大型有限元分析软件ANSYS平台上分析桥梁工程结构，很好地模拟桥梁的受力、应力情况等。
在静力分析中，通过加载各种载荷，得出结构变形图，找出桥梁的危险区域。
1、问题描述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。
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1-1。
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1。
1图1桥梁的简化平面模型(取桥梁的一半)2、模型建立在桥梁结构模拟分析中，最常用的是梁单元和壳单元，鉴于桥梁的模型简化，采用普通梁单元beam3。
实体模型的建立过程为先生成关键点，再形成线，从而得到桁架桥梁的简化模型。
3、有限元模型3.1单元属性整个桥梁分成三部分，分别为顶梁及侧梁、弦杆梁、底梁，三者所使用的单元都为beam3单元，因其横截面积和惯性矩不同，所以设置3个实常数。
此外，他们材料都为型钢，材料属性视为相同，取为弹性模量EX为2.1e11 ，泊松比prxy为0.3，材料密度dens为7800。
3.2网格划分线单元尺寸大小为2，即每条线段的1/2。
4、计算4.1约束根据问题描述的要求，该桁架桥梁在x=0处的边界条件为全约束，x=32处的边界条件为y方向位移为0（即UY=0）。
如下图所示。
4.2载荷卡车对桥梁的压力视为3个集中载荷，因为模型只取桥梁的一般，所以3个集中载荷的力之和为20000N，分别为p1=5000N,p2=10000N,p3=5000N。
并将载荷施加在底梁的关键点4,5,6上。
如下图所示。
5、静力分析的计算结果5.1查看结构变形图显示y方向位移显示x方向位移5.2结论从加载后的结构变形图中可以看出，在载荷作用下，桁架桥的中间位置向下发生弯曲变形最为明显而两侧的侧梁变形最小，载荷引起的位移最大处在桥中间位置，随跨中间向两侧递减。
基于ANSYS的悬索桥梁的静载和动载的分析
基于ANSYS的悬索桥梁的静载和动载的分析基于ANSYS的悬索桥梁的静载和动载的分析摘要运⽤ANSYS软件进⾏悬索桥桥梁的静载和动⼒分析，本⽂中的有悬索桥限元模型结构形式⽐较复杂，桥的每⼀个部分都有不同的属性和作⽤，因此在有模型中，使⽤了三种单元类型对悬索桥的桥塔、纵梁、加劲桁架、缆索、桥⾯板进⾏建模。
它们分别是三维弹性梁单元（BEAM4）、三维杆单元（LINK10）、板壳单元（SHELL63）。
然后再模型的基础上在进⾏了只有重⼒的静载分析和简单的模态分析。
键词：ＡＮＳＹＳ悬索桥静载分析模态分析AbstractBy using ANSYS software of suspension bridge static load and dynamic analysis, this paper, the suspension bridge limit yuan model structure form is more complicated, the bridge every part has a different attribute and function, so the model, the use of three kinds of unit type on the suspension bridge tower, girder, stiffening truss, cable, bridge deck model. They were three dimensional elastic beam element (BEAM4), the three dimensional bar unit (LINK10), plate and shell elements (SHELL63). Then on the basis of the model in the only gravity static load analysis and simple modal analysis.引⾔悬索桥也叫吊桥，是跨越能⼒最⼤的⼀种桥型。
基于ANSYS对大型钢桁桥的模态分析
k, 6, ( b+ t w ) /2, tf k, 11, b, h a , 9 , 10 , 11, 12 am esh, a ll
k, 7, ( b + tw ) /2, h tf$
k , 8, ( b tw ) /2, h tf a , 5 , 6, 7 , 8$ sm rts ize , 8$
为检验 AN SY S模态分析结果, 使用 M idas / civ il桥 梁分析专用软件, 建立该桥的三维有限元模型 (图 7) , 进行模态分析, 将对比结果列于表 1。
表 1
阶次 AN SY S M idas
AN SY S 和 M idas 4阶 5阶 6阶 7阶 8阶
secwrite , d iaogan24, sect , , 1$ secoffset , cen t ,, , $ ase,l all$ aclear , all$
sectype , 24, beam, m esh,
secread, d iaogan24, sect , , m esh adele , al, l,, 1
所谓的模态分析就是确定结构系统 的振动特性, 得到结构的固有频率和 振型, 它们 是结构 承受 动力荷 载中的重要参数, 同时也 是结构其 它各类 型动 力学分 析的基础
[ 1]
( 4 ) 式称 为结构 振动的特 征方程, 模态 分析计 算 的是特征值
基于ANSYS?WORKBENCH的桁架结构的分析
基于ANSYS WORKBENCH的桁架结构的分析有不少朋友经常问到在WB中的桁架分析问题。
例如下面的桁架，有两个端点被固定，而在C处施加一个向下的集中力，如何计算该问题？在ANSYS APDL中，计算该问题非常简单。
但是在WB中，则比较麻烦。
对于线体模型，WB中默认的单元类型是BEAM188，如果直接使用默认单元会带来一些出乎意料的结果。
本文使用LINK180建模，这样就需要插入命令流。
下面说明使用LINK180的建模方法。
1. 创建静力学结构分析系统。
2. 创建几何模型（1）创建草图（2）根据草图生成线体模型创建圆形截面，其半径为10mm（该尺寸随便设置，后面会被覆盖）将截面属性赋予给线体模型3. 设置杆的单元类型在线体模型下添加命令在命令文件编辑窗口输入下列命令、上述命令的含义是：第1行，设置单元类型是LINK180第2-3行，设置截面类型是实心圆，且其横截面积是10mm24. 划分网格在MESH下添加一个单元尺寸控制，设置给所有边划分1等份。
网格划分结果如下图5. 施加边界条件该下面两个关键点施加固定支撑，给上面点施加数值向下的力100N,结果如下图6. 求解并进行后处理进行求解。
然后进行后处理。
可以发现应力，应变，能量等按钮均不可使用。
使用BEAM TOOL。
但是ANSYS表明，该梁工具不能使用。
添加BEAM RESULTS但是ANSYS表明，该梁工具也不能使用。
使用WORKSHEET所提供的自定义数据类型，选择其中的总位移结果、得到位移如下图读者可尝试使用WORKSHEET中的其它用户自定义结果，【评论】1. 通过在几何体模型后面添加命令，并编辑命令文本，可以设定单元为杆单元LINK180.2. 可以在MESH后添加尺寸控制，而对各根杆件设置网格划分份数。
3. 在后处理时，WB所提供的大多数后处理按钮均不可使用，此时只能使用WORKSHEET中提供的用户自定义变量。
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基于ANSYS钢桁架桥的静动力分析
黎波含
华北科技学院
摘要：本文采用ANSYS分析程序，对下承式钢桁架桥进行了空间有限元建模;对桁架桥进行了静力分析和动力分析（模态分析），作出了桁架桥在静载下的结构变形图、位移云图、以及各个节点处的结构内力图（轴力图、弯矩图、剪切力图），找出了结构的危险截面，在对桁架桥进行模态分析时，主要绘制出了桁架桥的八阶模态振型图，得出一些结论，这些都为桥梁的设计、维护、检测提供了一些技术参数。
关键词：ANSYS；钢桁架桥；模态分析；动力特性
引言：随着现代交通运输的快速发展，桥梁兴建的规模在不断的扩大，尤其是现代铁路行业的快速发展更加促进了铁路桥梁的建设，一些新建的高速铁路桥梁可以达到四线甚至是六线，由于桥面和桥身的材料不同导致其受力情况变得复杂，这就需要桥梁需要有足够的承载力，足够的竖向侧向和扭转刚度，同时还应具有良好的稳定性以及较高的减震降噪性，因此对其进行静动力学分析了解其受力特性具有重要的意义。
基于此文中对某下承式钢桁梁桥进行了静动力学分析，初步得到了该桥的一些静动力学结果该结果对桥梁的设计、维护、检测具有一定的指导意义。
1工程简介
某一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。
桥面板为0.3米厚的混凝土板，桁架桥的杆件均使用的是工字型截面但型号有所不同，钢桥的形式见图1，其结构简图见
图2
图1
图2 刚桁架桥简图
所用的桁架杆件有三种规格，见表1
表1 钢桁架杆件规格
杆件截面号形状规格
端斜杆1工字形400X400X16X16
上下弦2工字形400X400X12X12横向连接梁3工字形400X400X12X12
其他腹杆4工字形400X300X12X12
所用的材料属性见表2
表2 材料属性
参数钢材混凝土弹性模量EX 2.1×1011 3.5×10
泊松比PRXY0.30.1667
密度DENS785022500
2 模型构建
将下承式钢桁梁桥的各部分杆件，包括上弦杆、下弦杆、腹杆、
横梁均采用BEAM188单元，此空间梁单元既可以考虑所模拟杆件的轴向变形，又可以考虑所模杆件在两个平面内的弯曲及绕杆件自身轴的扭转; 钢桥面板采用SHELL181，该空间板单元可以考虑在荷载作用下桥面板内所产生的各种应力; 定义了两套材料属性，桥面为混凝土，各类杆件为钢材，其对应的参数如表2所示；根据表1中的杆件规格定义了三种梁单元截面，根据表1分别定义在相应的梁上；建模时直接建立节点和单元，在后续按照先建节点在建杆最后建桥面板的次序一次建模。
构建的桁架桥有限元分析模型如图3所示。
边界条件为在梁的支座处即节点24、25施加xyz三个方向的位移约束；在节点13、14处施加yz两个方向的约束；在梁中间两点处即1、2节点处施加集中载荷；最后对全局施加重力。
图3 桁架桥有限分析模型
3 求解分析
（1）静力分析：从桁架桥总位移云图图4中可以看到在集中力作用下桥面位移量中间处最大一次向两侧减小，可知桥的中央处变形最大，为危险的地方；从轴力图图5中可以看出两边靠近支座处四根竖直和四根斜腹杆所受轴力大，其上下弦杆和端斜杆的轴力比较小，所以在静载状态下，可以看出两边靠近支座处四根竖直和四根斜腹杆容易产生疲劳破坏，在对该桁架桥进行强度校核时此处也是重点校核对象；从弯矩图图7中可以看到其上下横向连接梁具有一定的弯矩值，说明在外力的作用下桁架出现扭转与其在静载时的状态有一定的联系；从图6和图7中可以发现桁架杆系结构中杆件的剪力和弯矩相对轴力来说都很小，说以在静载条件下，桁架桥主要受轴力的影响。
图4 桁架桥在集中应下的总位移云图
图5轴力图
图6 剪力图
图7 弯矩图
（2）动力分析：本文采用ANSYS有限元软件对下承式钢桁架桥进行了模态分析，即对其结构系统的振动特性进行了分析，得出了结构的振型见图8和固有频率见表3，这些参数都为结构在承受动载荷作用下的重要参数。
可以看出钢桁架桥的主要振动形式有：桁架上部的摆动、弯曲，桥面的扭转、波动起伏。
①从表3可以知道前七阶模态中均未产生明显的扭转，说明桁
架桥的抗扭强度高；
②前三阶比较重要的模态中发现桥面均未产生明显的振动，说
明主要振动表现为桁架上部分的振动，说明动力特性主要依靠上部分桁架，也说明桁架桥面稳定性好，抗振能力强；
③随着阶数的提高，从四阶以后桥面发生了上下起伏、波动、
扭转等一系列的振型并且上部结构的振动与桥面的振动基本是同步的，这说明四阶以后的桁架桥的振动特性主要由桥面振动主导；
④从三阶振型图可以看出桥体发生了横向的弯曲，从四阶振型
图可以看出桥体发生竖直方向的弯曲摆动，这说明该桁架桥的横向刚度不如竖向刚度好。
表3 桁架桥前八阶振动特性计算结果
阶数自振频率振型特征
后摆动
3 2.0860桁架上部水平对称弯曲摆动
4 2.6104竖直方向上整体起伏摆动
5 2.8782桁架部分左右摆动桥面波动
起伏
6 2.8792桁架部分反对称左右摆动桥
面波动起伏
7 2.9969竖直方向上呈左右对称式波
动起伏
8 2.9973桁架反对称式左右摆动加扭
转桥面产生扭转
第一阶
第二阶第三阶
第四阶
第五阶
第六阶
第七阶
第八阶
图8 前八阶模态振型云图
4 结语
采用有限元分析方法，利用ANSYS有限元软件进行了下沉式钢桁架梁进行了静力分析和动力分析得出了静载下总体位移情况，受力特点及其振型和自振频率，根据静力分析得到的结果为桥梁的设计、维护、检测提供技术参数，根据动力特性分析的结果可以比较好的了解桥梁的振动特性，以便更好的利用和减少振动。
参考文献
［1］晏致涛，李正良．大跨度钢拱桥的仿真与模态分析［D］．重庆:重庆大学，2006: 4．［2］李军．斜拉桥 ANSYS 结构动力特性分析［D］兰州: 兰州交通大学，2011:5．［3］郭聪．高速铁路下承式结合桥面钢桁梁桥静动力计算分析研究［D］．成都: 西南交通大学，2009: 11．
［4］占智贵．基于 ANSYS 对大型钢桁桥的模态分析［D］．华南理工大学，2011．［5］孙正华，李兆霞．润扬斜拉桥有限元模拟及模态分析［D］．东南大学 2006: 4．。