《ANSYS工程软件分析》课程结业报告
699gog6ooz Icso^-RliHiw 分析题目:三角形衍架受力分析
1. 背景素材选自位于密执安的H01d North Park Bridge- (1904 - 1988)o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。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R ,巳和 P—见图1
图1桥梁的简化平面模型(取桥梁的一半)
Beam!:顶梁及侧梁
2、 (1)桥长L=32m,桥高H=5.5mo桥身由8段桁架组成,每段长
(2) P|= P3=5OOO N, P2=10000NO
(3) 顶梁及侧梁(Beaml)：惯性矩3.83x10\"m4,横截而积2.19xl0-3m2
桥身弦梁(Beam2)：惯性矩1.87x10\横截面积1.185X1O-3 底梁(Beam3)：惯性矩&47x10\横截而积3.031x10\"
(4) 基本参数：弹性模量E二2. 1E11 Pa 泊松比v二0.3 3、 3.1、设置解题类型
启动ANSYSt单击Preference,在界而对话框，选中Structural♦来对后而的分析进行菜单及相应 的图形界面过滤，单击0K按钮。
3.2、 添加单元类型
依次单击Main Menu , Preprocessor! Element Type » Add/Edit/ De 1 ete♦弹出对话框,单击Add, 依次选择
structural beam, 2D elastic3» 单击OK。 3.3、 添加实常数
依秒〔单击 Moin Menu, Preprocessor, Real Constants-**, Add/Edit/Delete ♦ Add・・・, select Type 1
Beam 3, OK,输入 input Real Constants Set No. : 1 , AREA: 2. 19E-3, Izz： 3. 83e-6(l 号实 常数用于顶梁和
侧梁)，单击 Apply ,再输入 input Real Constants Set No. : 2 , AREA: 1・ 185E-3, Izz： 1. 87E-6 (2 号实常数用于弦杆)，单击 Apply,再输入 input Real Constants Set No. : 3, AREA: 3. 031E-3, Izz： 8. 47E-6 (3号实常数用于底梁)，单击0K,单击Close
3.4、 添加材料属性
依次单击Main Menu ,Preprocessor> Material Props, Material Model在对话框依次点击 Structural,
Lingar, Elastic, Isotropic^在弹出对话框添加弹性模量2・lelL泊松比0. 3,单击0K“ 单击Density,在惮出
对话框添加材料密度7800.单击0K ,单击Close
3.5、 构造桁架桥模型 3.5.1、生成桥体几何模型
依次单击 Main Menu, Preprocessor* Modeling, Create> Keypoints♦ In Active CS> 在弹出对话框中
输入 NPT Keypoint number：丄，X, Y» Z Location in active CS： 0> 0 o 单击 Apply,同样输入其余 15 个 特征点坐标(最左端为起始点，坐标分別为(4,0), (8, 0), (12, 0), (16,0), (20, 0), (24,0), (2&0), (32,0), (4, 5. 5), (8, 5.
5), (12, 5. 5), (16. 5. 5), (20, 5. 5), (24, 5. 5), (28, 5. 5))。再依次单击 Main Menu • Preprocessor, Modelings Create> Lines , Lines, Straight Line,依次分别连接特征点，单击 0K°
3.5.2、网格划分
依次单击 Main Menu, Preprocessor* Meshing, Mesh Attributes, Picked Lines,选择桥顶梁及侧 梁,单击0K,在
弹出对话框中输入select REAL: 1, TYPE: 19单击Applyo再选择桥体弦杆，单击0K,在 弹出对话框中输入select REAL:
2, TYPE: 1,单击Apply。选牡桥底梁，单击0K,在弹岀对话框中输入select REAL: 3, TYPE:],单击 0K。依次单击 Main Menu： Preprocessor, Meshing> MeshToolt 单击位于 Size Controls 卜的 Lines： Set» 弹出 Element Size on Picked^ 单
击 Pick all» 单击 Apply。单击 Mesh,弹出 Mesh Lines> 单击Pick all,单击0K°
3.6、 模型加约束
依次单击 Main Menu: Solution, Define Loadst Apply, Structural, Displacement, On Nodes, 选 取桥身左端节点，
单击0K,在弹出对话框中输入select Lab2: All DOF(施加全部约束)，单击Apply,再选 取桥身右端节点，单击0K,在弹出对话框中输入select Lab2:翌(施加Y方向约束)，单击0K。
3.7、 施加载荷
依次单击 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),单击0K,在弹出对话框中输入Lab: FY, Value: -5000, 单击Applyo再选取底梁上卡车中部关键点(X坐标为16),单击0K,在弹出对话框中输入select Lab: FY, Value: -10000,单击 0K*
U ROT
bTCAZ 1 2.012. 10:4&:0丄 PLQT
NO. 1
/kN
3.8. 求解及后处理 3.8. 1、静力求解
依次单击 Main Menu, Solution, Slove, Current LS 单击 0K・等待至 Solution is done 求 解结朿。
3. 8.2>后处理
1、绘制变形图：依次单击 Hain Menu, General Postproc, Plot Results, Defomed Shap.选中 Def+undeform
2、Y 方向位移图：依次单击 Main Menu, General Postproc, Piot Results, Contour Plot, Nodal solu. 再依次点击
Nodal Solution, DOF Solution , Y-Component of displacement.如卜图
3、剪力图为
LINE STRE^
STEB-1 SUB -1
TIMET 01 0J MIN =-101.634 ELE143
MAN -45.377 ELEM75
AN
RKV 1 2012 12:18:26 PLOT
NO. 1
-101.634 -68.965
—52.63
-36.296
-19.961
-3.626
12・708
29.043
4B.377
4 、弯矩图为:
LINE ^ESS
5TEP-1 SUB =1
TIME-1 MI 卜口 MIN —321.471 ELEZM
MAX -180.455 ELEZM3
AN
IW 1 2012 12:18:45 PLOT M3. 1
3.9、结论
1、 衍架在中间处变形最大，最易拉断。
一曲 47L255 肌严 09.932 -98.393 13.147 124W6
2、 衍架在左端受到最大的剪力，最易断裂。
3、 衍架在左端受到最大的弯矩，最易扭断。 4、 可加强左端的钢筋，避免断裂。
附LOG文件：
/BATCH
K, 16, 2& 5. 5, t FLST, 5, & 4, ORDE, 8 /input, menust, tmp, \\ 1
WPSTYLE,,,,,,,, 0 /NOPR
/PMETH, OFF, 0 KEYW, PRESET, 1 KEYW, PR_STRUC, 1 KEYW, PR_THERM, 0 KEYW, PR_FLUID, 0 KEYW, PR_ELMAG, 0 KEYW, MAGNOD, 0 KEYW, MAGEDG, 0 KEYW, MAGHFE, 0 KEYW, MAGELC, 0 KEYW, PRJIULTI, 0 KEYW, PR_CFD, 0 /GO /PREP7 ET, 1, BEAM3
R, 1, 2. 19e-3, 3. 83e-6,.,,,
R, 2,1. 185e-3, 1. 87e-6, 0, 0, 0, 0, R, 3, 3. 031e-3, 8・ 47e-6, 0, 0, 0, 0, MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP, 1, 0
MPDATA, EX, 1,,2. lell MPDATA, PRXY, l,,0. 3 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP, 1, 0
MPDATA, DENS, 1,, 7800 K, 1,0,0,, K, 2,4,0,, K, 3, & 0,, K, 4,12, 0,, K, 5,16, 0,, K, 6, 20, 0,, K, 7, 24, 0,, K, & 2& 0,, K, 9, 32, 0,, K, 10, 4, 5. 5,, K, 11, & 5. 5,, K, 12, 12, 5. 5,, K, 13,16, 5. 5,, K, 14, 20, 5. 5,. K, 15, 24,5. 5,,
FITEH, 5, 9 FITEM, 5, 11 FITEM, 5, 15 FITEM, 5, 17 FITEM, 5, 20 FITEM, 5, 23 FITEM, 5, 26 FITEM, 5, 29 CM, _Y, LINE LSEL, , , ,P51X CM, .Yl, LINE CMSEL, S, _Y CMSEL, S,_Y1 LATT, 1, 1, 1, t ,, CMSEL, S, _Y CMDELE, _Y CMDELE, _Y1
FLST, 5, 13,4,0RDE, 12 FITEM, 5, 10 FITEM, 5, 12 FITEM, 5,-14 FITEM, 5, 16 FITEM, 5, 18 FITEM, 5,-19 FITEM, 5,21 FITEM, 5, -22 FITEM, 5, 24 FITEH, 5, -25 FITEH, 5, 27 FITEM, 5, -28 CM, _Y, LINE LSEL, , , ,P51X CM, .Yl, LINE CMSEL, S, _Y CMSEL, S,_Y1 LATT, 1,2, 1,,,, CMSEL, S, _Y CMDELE, _Y CMDELE, _Y1
FLST, 5, & 4, ORDE, 2 FITEH, 5, 1 FITEH, 5, -8 CM」LINE
LSEL, , , ,P51X CM, ^Yl, LINE CMSEL, S,_Y CMSEL, S, _Y1 LATT, 1,3, 1,,,, CMSEL, S, _Y CMDELE, _Y CMDELE, _Y1
FK, P51X, FY, -10000 SOLVE FINISH /P0ST1 AVPRIN,0,,
ETABLE, MI, SHISC, 6 AVPRIN,0,,
ETABLE, MJ, SMISC, 12 FLST, 5, 29, 4. ORDE, 2 FITEM, 5, 1 FITEM, 5, -29 CM」LINE LSEL, , , ,P51X CM, _Y1, LINE CMSEL, ,_Y
LESIZE,_Y1, ,,,,,, ,1 FLST, 2, 29, 4, ORDE, 2 FITEM, 2, 1 FITEM, 2,-29 LMESH, P51X /UI. MESH, OFF FINISH /POST1 FINISH /SOL
FLST, 2, 1,3, ORDE, 1 FITEM, 2, 1 FLST, 2, HORDE, 1 FITEM, 2, 1
FLST, 2, 1,1,ORDE, 1 FITEM, 2, 1 /GO
D, P51X, , > > , , ALL,,, > > FLST, 2, 1,1,ORDE, 1 FITEM, 2, 23 /GO
D, P51X, , t t , ,UY,,,,, FLST, 2, 2, 3, ORDE, 2 FITEM, 2, 4 FITEM, 2, 6 /GO
AVPRIN,0,,
ETABLE, QI, SHISC, 2 AVPRIN, 0,,
ETABLE, QJ, SHISC, 8 PLLS, MI, MJ, 1,0 PLLS, MI, MJ, 1,0 SAVE FINISH
FK, P51X, FY, -5000 FLST, 2, 1,3, ORDE, 1 FITEM, 2, 5 /GO