大跨桥梁的ANSYS模拟常用哪些单元

数值模拟 2年前 (2015-09-04) 12 人围观 0

作为一款商业通用有限元分析软件,ANSYS为用户提供了种类丰富的单元库。但我们用于桥梁结构分析建模时,常用的只有其中一部分单元,而且根据其使用功能相对固定,下面做一些介绍:

杆单元

杆单元的特点:只承受轴向拉力、压力,不承受弯矩和剪力,节点只有平动自由度。

适用于模拟的结构包括:桁架、拉索、吊杆、系杆、弹簧、钢筋(普通与预应力钢筋)

最常用的是Link10三维单向受力杆单元

Link1-2D杆单元描述(点击查看文档)

可用于模拟桁架、钢筋

Link8-3D杆单元描述(点击查看文档)

可用于模拟桁架、普通钢筋和预应力钢筋等

Link10-3D杆单元描述(点击查看文档)

可用于模拟桁架、普通钢筋与预应力钢筋、斜拉索、悬索桥及吊杆、揽风索、拱桥的系杆等

Link11-3D杆单元描述(点击查看文档)

无面积参数。

Link180-3D大应变杆单元描述(点击查看文档)

可用于模拟桁架、钢筋、斜拉索、吊杆、揽风索、系杆等

 

梁单元

梁单元是可以承受弯矩的杆系单元,其单元面积和长度不能为零,2D梁单元必须位于XY平面内。

当梁的高度相对于跨度较大时,需引入剪切变形系数(支持单元:Beam3/4/23/44/54),或用Timoshenko单元(Beam188/189)进行模拟

需要进行自由度释放时候,Beam44单元支持通过Keyopt设置自由度释放,Beam188/189支持用Endrelease命令设置自由度释放

梁截面设置,支持梁截面特性的单元包括Beam44、Beam188/189,后两者还可以考虑截面翘曲刚度

综上,桥梁工程中使用最多的是Beam4和Beam189单元

Beam4单元描述(点击查看文档)

Beam189单元描述(点击查看文档)

实体单元

桥梁工程中,整桥采用实体单元的情况较少。多为关键构件的局部分析,常用单元为Solid45、Solid65单元,其中后者又称为“钢筋混凝土单元”,即可以通过单元参数设置, 实现普通钢筋在混凝土内部的弥散。

有一些特殊情况,比如实体几何形状过于复杂,或为了模拟预应力钢筋而对实体进行大量切割操作,导致实体形状复杂,可用高阶单元Solid92代替Solid45,效果较好。

Solid45单元描述(点击查看文档)

Solid65单元描述(点击查看文档)