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1、钢桁架桥静力受力分析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。A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，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。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所用材料属性如下表：表6-3 材料属性参数钢材混凝土弹性模量EX2.110113.
2、51010泊松比PRXY0.30.1667密度DENS78502500BGUI操作方法1.创建物理环境1）过滤图形界面：GUI：Main Menu Preferences，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 Static Analysis”，单击“OK”。如图6-16（a）。指定工作名：GUI：Utility Menu File Change Jobn
3、ame，弹出一个对话框，在“Enter 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（b） 指定工作名3）定义单元类型和选项：GUI：Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete，弹出“Element Types”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
4、栏中选择“3D 188”，单击“Ok”，定义了“BEAM188”单元，如图6-17。继续单击“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 Shell”，在右边的滚动栏中选择“Elastic 4node 181”，单击“OK”，定义了“SHELL181”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 Menu Preprocessor SectionsBeam Common Sec
5、tions，弹出“Beam Tool”工具条，如图6-19填写。然后单击“Apply”，如图6-19填写；然后单击“Apply”，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：图6-20 三种截面图及截面特性5）定义材料属性：GUI：Main Menu Preprocessor Material Props Material Models，弹出“Define Material Model Behavior”对话框，在右边的栏中连续双击“Structural Linear El
6、astic Isotropic”后，弹出“Linear Isotropic Properties for Material Number 1”对话框，如图6-23所示，在该对话框中“EX”后面的输入栏输入“2.1e11”，“PRXY”后面的输入栏输入“0.3”，单击“OK”。 图6-23 设置弹性模量和泊松比 图6-24 设置密度继续在“Define Material Model Behavior”对话框，在右边的栏中连续双击“Structural Density”，弹出“Density for Material Number 1”对话框，如图6-24所示，在该对话框中“DENS”后面的输入栏
7、输入“7850”，单击“OK”。设置好第一种钢材材料之后，还要设置第二种混凝土桥面板材料。“Define Material Model Behavior”对话框的Material菜单中选择“New model”，按照默认的材料编号，点击“OK”。这时“Define Material Model Behavior”对话框左边出现“Material Model Number 2”，同第一种材料的设置方法一样，“Linear Isotropic”中“EX”输入“3.5e10”，“PRXY”输入 “0.1667”，“DENS”输入“2500”，单击“OK”结束。如图6-25。最后关闭“Define M
8、aterial Model Behavior”对话框。图6-25 定义材料属性2.建立有限元模型1）生成半跨桥的节点：GUI：Utility Menu Modeling Create Nodes In Active CS，弹出“Create Nodes in Active CS”对话框，在“X，Y，Z”输入行输入：“0，0，-5”，单击“OK”。如图6-26（a）然后GUI：Utility Menu Modeling Copy Nodes Cop，在“Copy nodes”对话框中单击“Pick All”，在弹出的对话框中，如图6-26（b）填写。继续执行GUI：Utility Menu Mo
9、deling Copy Nodes Cop，在“Copy nodes”对话框中单击“Pick All”，在弹出的对话框中，如图6-26（c）填写。 图6-26（a） 建立节点 图6-26（b） 复制节点 图6-26（c） 复制节点 图6-27 半桥模型的节点继续执行GUI：Utility Menu Modeling Copy Nodes Cop，弹出“Copy nodes”对话框，在ANSYS主窗口中用箭头选择2、6、10号节点，单击“OK”，在弹出的对话框中，“ITIME”输入“2”，“DY”输入“16”，“INC”输入“1”， “RATIO”输入“1”，其他项不填写。单击“OK”。继续执行
10、GUI：Utility Menu Modeling Copy Nodes Cop，弹出“Copy nodes”对话框，在ANSYS主窗口拾取3、7、11号节点，单击“OK”，在弹出的对话框中，“ITIME”输入“2”，“DZ”输入“-10”，“INC”输入“1”， “RATIO”输入“1”，其他项不填写。单击“OK”。最终ANSYS主窗口中出现画面如图6-27。2）生成半桥跨单元：选择第一种单元属性：GUI：Utility Menu Modeling Create Elements Elem Attributes，弹出“Element Attributes”对话框，如图6-28所示。单击“OK
11、”关闭窗口。 图6-28 选择单元属性 图6-29建立端斜杆梁单元建立端斜杆梁单元：GUI：Utility Menu Modeling Create Elements Auto Numbered Thru Nodes，弹出“Elem from Nodes”拾取节点对话框，分别拾取11和14号节点，单击“apply”。再选择12和13号节点。单击“OK”。如图6-29。选择第二种单元属性：GUI：Utility Menu Modeling Create Elements Elem Attributes，弹出“Element Attributes”对话框，“SECNUM”项中选择“2 XIANHE
12、NG”，其他选项不变。单击“OK”关闭窗口。建立上下弦杆和横梁杆梁单元：GUI：Utility Menu Modeling Create Elements Auto Numbered Thru Nodes，弹出“Elem from Nodes”选择对话框，分别在2和6号节点、6和10号节点、10和14号节点、1和5号节点、5和9号节点、9和13号节点、3和7号节点、7和11号节点、4和8号节点、8和12号节点、1和2号节点、3和4号节点、5和6号节点、7和8号节点、9和10号节点、11和12号节点、13和14号节点建立单元。单击“OK”关闭窗口。选择第三种单元属性：GUI：Utility Me
13、nu Modeling Create Elements Elem Attributes，弹出“Element Attributes”对话框，“SECNUM”项中选择“3 FU”，其他选项不变。单击“OK”关闭窗口。建立上下弦杆和横梁杆梁单元：Utility Menu Modeling Create Elements Auto Numbered Thru Nodes，弹出“Elem from Nodes”选择对话框，分别在3和6号节点、6和11号节点、4和5号节点、5和12号节点、2和3号节点、1和4号节点、6和7号节点、5和8号节点、10和11号节点、9和12号节点建立单元。单击“OK”关闭窗
14、口。3）定义梁单元截面：GUI：Main Menu Preprocessor SectionsShell Lay-upAdd/Edit，弹出Create and Modify Shell Sections”工具条,在“name”后输入“ban”，“ID”后输入“4”，“Thickness”后输入“0.3”，单击“OK”。4）选择第四种单元属性：GUI：Utility Menu Modeling Create Elements Elem Attributes，弹出“Element Attributes”对话框，“TYPE”项选择“2 SHELL181”，“MAT”项选择“2”，“SECNUM”项
15、中选择“No Section”，“TSHAP”项选择“4 node quad”，其他选项不变。单击“OK”关闭窗口。建立桥面板单元：GUI：Utility Menu Modeling Create Elements Auto Numbered Thru Nodes，弹出“Elem from Nodes”选择对话框，依次选择1、2、6、5号节点、5、6、10、9号节点、9、10、14、13号节点建立三个壳单元。单击“OK”关闭窗口。如图6-30。图6-30 半桥单元5）生成全桥有限元模型：生成对称节点：GUI：Main Menu Preprocessor Modeling Reflect Nodes，弹出“Reflect Nodes”选择对话框，单击“Pick All”。在第二个对话框中，选择“Y-Z plane”，“INC”项填写“14”。单击
