1. 问题描述
- 已知：
- 结构：小箱梁简支桥，铰缝横向连接；
- 荷载：盖梁下的桥墩发生沉降位移。
- 求解：沉降引起的箱梁扭转效应（内力、位移）；
预期建模效果如下：
image_1b0c1voao1k7u13dr12277s01bjtl.png-26.5kB
2. 技术背景
ANSYS建模的技术要点：
- 箱梁与铰缝精细化分析，采用的solid185实体单元；
- 盖梁不是关键，采用Beam188三维梁单元；
- 通过强制位移模拟沉降效应；
3. 解决方案
基本的建模步骤为：
- 基本参数设定
- 单元，ET
- 材料，MP
- 截面，SECTYPE
- 盖梁建模
- Node坐标设定
- 建立一侧盖梁
- 通过复制命令简历另一侧盖梁
- 箱梁与铰缝建模
- 绘制箱梁截面的关键点，形成“面”；
- “面”拉伸成为“体积”，网格划分，形成4号梁；
- 复制命令形成其他主梁；
- 生成铰缝单元；
- 节点耦合
- 找出制作处的结点编号
- 通过坐标查询结点号，编组；
- 结点耦合；
- 边界条件
- 盖梁约束
- 强制位移
- 结构分析
- 后处理，提取结果
需要注意的是，
- 箱梁铰缝结构复杂，采用几何建模，先建立几何模型，再划分有限单元；
- 盖梁简单，坐标数量少，直接有限元建模，通过node生成模型；
4. 实施示例
4.1 基本参数设定
单元类型
- Solid185
- Mesh200
- Beam188
材料：
- 混凝土
- 砂浆
截面：矩形截面。
! 混凝土材料
MP,EX,1,3.0E10
MP,PRXY,1,0.33
MP,DENS,1,2500
! 砂浆材料
MP,EX,2,3.0E9
MP,PRXY,2,0.33
MP,DENS,2,1500
! MESH ASSISTANT，网格划分相关
ET,1,SOLID185
ET,2,MESH200,6
ET,3,BEAM188 ! Beam188单元，两结点，建模简单
! KEYOPT,3,3,3 ! 三次形函数
SECTYPE,1,BEAM,RECT ! 矩形截面
SECDATA,1.6,1.2
单元类型和材料查询：
- ETLIST
- MPLIST
image_1b0c44oef1kud10hg14aihrq106l12.png-36.9kB
4.2 盖梁建模
- Node坐标设定
N,,0.28,0,-0.675
image_1b0c487gp238cahm8u133ks6a1s.png-4.1kB - 建立一侧盖梁
TYPE,3
MAT,1
SECNUM,1 ! 分支段
*DO,ILOOP,1,8
E,ILOOP,ILOOP+1
*ENDDO
E,1,11
由于梁单元只能逐个建立，故采用循环语句。
image_1b0c4a6qeo5t1cjs1cv46s0ju9.png-4.4kB
- 通过复制命令简历另一侧盖梁
ESEL,ALL ! 选择一侧盖梁单元
EGEN,2,20,1,17 ,1 , , , , , , ,19.6, , ! 复制生成另一侧单元
image_1b0c4djk6s0hb9d1lha1l761o1c16.png-21.8kB
4.3 箱梁与铰缝建模
- 绘制箱梁截面的关键点，形成“面”；
K,,-0.62,,0.000
image_1b0c4ha509um1jp5sa91n2q1c231j.png-13kB
A,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10
image_1b0c4jcdvaqo1st01g8pm1i1hkr20.png-11.7kB - “面”拉伸成为“体积”，网格划分，形成4号梁；
VOFFST,3,-19.6,
image_1b0c4lino1ee41ef51cc11fkh1vsg2d.png-20.9kB - 复制命令形成其他主梁；
VGEN,3,1,,,1.25,,-0.025
image_1b0c4mtqt1ov7fqq4qvnhv16k2q.png-16.8kB -
生成铰缝单元；
image_1b0c4o88e6kv6k3fctrm0rf137.png-23.5kB -
有限元网格划分；
image_1b0c4qiuj8i114ua3561uvsu1g3k.png-71.6kB
4.4 节点耦合
- 找出制作处的结点编号
- 通过坐标查询结点号，编组；
CP,NEXT,ALL,NODE(0.28 ,0,-0.675),NODE(0.28 ,0,0) -
结点耦合；
image_1b0c4s4roq1osg4u6itcq1hb84h.png-57.2kB
4.5 边界条件
- 盖梁约束
注意约束的定义
D,N1,UZ,,,,,UX,UY,ROTZ,ROTX ! 1、2结点固定UY，ROTZ出平面固定
D,N2,UZ,,,,,UX,UY,ROTZ,ROTX
D,N3,ALL
D,N4,ALL
image_1b0c4t8i4b8r1t3t13kb1irb1k9g4u.png-112.5kB
- 强制位移
D,N1, ,-0.1, , , ,UZ, , , , ,
4.6 结构分析
/solu
solve
image_1b0c4vp0q1ue21bim1u0nmi6cil5b.png-24.3kB
4.7 后处理，提取结果
-
求解成功后，可以在后处理模块提取结果
image_1b0c53kl1bv91ab0mmro901mpc5o.png-39.5kB -
变形
image_1b0c54appfvoqj8ei97l44k165.png-54.7kB
image_1b0c59ksh1qa71s4otvb2pb1bro7p.png-160kB -
应力
image_1b0c56lr21pj2h6v1k9jbqa1hqp6v.png-129kB
image_1b0c58qmot416btq93btihr87c.png-103.6kB
5. 常见问题
可能存在的问题：
支座的约束设置意义不够不明确，可能不体现实际边界；
没有建立墩柱模型；
