abaqus橋梁案例的案例
【iSolver案例分享29】彈塑性鋼架橋梁的模態分析案例
引言：
結構有限元軟件iSolver已發展到一定階段，現采用結構有限元軟件iSolver進行結構分析，iSolver可使用Abaqus作為前后處理工具，本文以橋梁結構的模態分析為例，將iSolver和Abaqus計算結果進行對比，計算實例采用《Abaqus Tutorial：Natural Frequency Extraction of a Bridge》中的經典案例“橋梁結構的模態分析”，比對兩種有限元軟件的計算結果。之前采用線彈性實體單元提取了拱橋的模態。這次采用非線性的彈塑性材料，分別用殼單元模擬橋面，用梁單元模擬支柱，提取橋梁模態。
2. 建模：
下面以一個橋梁為例，對其進行模態分析，分析其固有頻率和振型模態，對拱橋的設計具有重要意義。在計算過程中，采用國際單位制：長度（米，m）、質量（千克，kg）、力（牛頓，N）、應力（帕，Pa）、時間（秒，s），橋模型如圖所示。
圖1 橋梁有限元模型
操作：
模型為密度=8000kg/m、彈性模量E=210×10^9Pa，泊松比v=0.3的彈塑性各向同性材料。橋面采用殼單元模擬，支柱采用梁單元模擬，需定義梁截面方向。設定好材料參數后，建立分析步，求解前10階固有頻率和振型。
圖2 材料參數
圖3 分析步
創建邊界條件，約束橋梁底部的6個自由度。
圖4 設置邊界條件
劃分網格，網格數量為272。
圖5 劃分網格
分別采用Abaqus和iSolver求解器進行計算。
3. 結果對比
1) 頻率
對比兩者的計算結果。以下是前10階固有頻率的對比。
展開 橋梁結構的振動測試及案例解析
橋梁結構振動測試是橋梁結構測試的重要內容。與橋梁靜載荷試驗相比，試驗難度較大。一些從事測試的人對振動測試技術的掌握相對較差。在日常的工作中，許多檢查員在振動測試結果的分析中可能存在偏差甚至錯誤。本文總結了振動測試的一些概念和方法，希望對檢查人員有所幫助。
橋梁振動測試簡介
1.橋梁振動的因素
汽車發動機抖動，路面不平，人群載荷，風載荷，地震等。車輛數量的增加，負載能力的增加和速度的增加，都增加了橋梁的振動。對于大跨度和超跨度橋梁，地震和風荷載通常是控制因素。因此，車輛振動和其他動載荷已成為橋梁設計，施工，管理，維護和修理的重要因素之一。
橋梁結構的振動問題大多采用理論分析與現場試驗相結合的研究方法。因此，振動試驗是解決工程結構的重要手段。
2.橋梁振動測試技術的發展
振動測試技術的發展：一方面，它已廣泛應用于風洞測試，模擬地震振動臺測試和擬動力測試中；另一方面，它是在地震荷載，風荷載和車輛動態荷載作用下的工程結構中顯示的。動態響應的現場測試方法有了很大的改進。
展開 橋梁結構的優化案例。
作者：王朗 劉欽 吳辰 陳仲 陳彪
指導老師：
【1】 技術背景
本次設計針對橋梁結構，應用背景為橋梁工程。結構應用過程中承受橋梁使用過程中承受豎向均布荷載，橋墩在水中收到的水流沖擊集中力作用，車輛在橋面上分布不均勻的彎矩，橋梁側面受到的均布風荷載，橋墩底面與橋面兩側的固定約束。橋面總體會受到壓彎作用與扭轉變形。常規設計會根據既有規范對結構進行設計，但是這種設計往往不考慮結構用料，會造成一定程度的浪費。為了更好的優化結構受力及結構傳力性能，本案例對橋面與墩柱的承接部分結構進行優化設計。
【2】 模型資料
本次分析模型針對結構的橋面與墩柱的承接部分，其模型尺寸見圖1，
圖1橋梁整體結構及其尺寸
模型使用中承受橋梁使用過程中承受豎向均布荷載，橋墩在水中收到的水流沖擊作用，車輛在橋面上分布不均勻的彎矩，橋梁側面受到的均布風荷載，橋墩底面與橋面兩側的固定約束。荷載作用承受橋梁使用過程中承受豎向均布荷載，橋墩在水中收到的水流沖擊的集中力作用，車輛在橋面上分布不均勻的彎矩，橋梁側面受到的均布風荷載。它們分別作用在結構的各橋面表面，墩柱位置，橋面兩端，橋面兩側。
【3】 建模及分析過程
1. 模型
2.荷載及邊界條件
橋梁使用過程中承受豎向均布荷載，橋墩在水中收到的水流沖擊作用，車輛在橋面上分布不均勻的彎矩，橋梁側面受到的均布風荷載，橋墩底面與橋面兩側的固定約束。荷載作用承受橋梁使用過程中承受豎向均布荷載，橋墩在水中收到的水流沖擊的集中力作用，車輛在橋面上分布不均勻的彎矩，橋梁側面受到的均布風荷載。
3.
展開 橋梁結構中橋板與墩柱連接部分的優化案例。
【1】 技術背景：
本次設計的結構是橋板與墩柱的連接部分，應用背景為橋梁工程。在應用過程中，橋梁整體會承受車輛荷載，自重荷載以及風荷載，還會受到溫度濕度，人為因素的影響。在本次設計中，主要考慮車輛荷載和自重荷載，的作用，所以橋會因為水平荷載和豎向荷載產生壓彎現象，墩柱會產生輕微的彎曲。常規設計根據既有規范對結構進行設計，但是這種設計往往不考慮結構用料，造成一定程度的浪費。為了更好的優化結構受力及結構傳力性能，本案例對結構進行優化設計。
【2】 模型資料：
本次分析模型針對橋梁結構的橋墩其中的一部分，即橋板與墩柱的連接部分，其模型尺寸見下圖
模型使用中承受車輛荷載，自重荷載，風荷載荷載作用，分別作用在結構橋板和墩柱的位置。
【3】 建模及分析過程：
1.模型建立：
比例為1:10，單位m。
首先打開軟件,點擊幾何下的矩形選項，建立長0.1m，寬0.01m的矩形四個，同時以四個矩形的三條交線為中心，使用點/線建立三個上底長0.04m,高0.03m，下底長0.02m的矩形。然后使用推拉，整體拉出0.03m，形成橋板和連接部分，再使用分割將四塊橋板與三個連接部分分別分割，再次使用推拉，將橋板兩側各拉出0.01m。使用以中心和點繪制圓，在三個連接部分底部分別畫出兩個直徑0.08m的圓，使用推拉，拉出0.05m的墩柱，在使用分割，分割墩柱與連接部分。右擊連接部分，設置為設計空間。
2. 荷載及邊界條件
在橋板上面添加20000Pa的均布荷載，右側添加1900N的集中荷載，同時左右兩側加上0.001m的位移約束。墩柱也受到1900N的集中荷載，同時在墩柱底面加上固定約束。
3.
展開 
ABAQUS橋梁建模
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橋梁橫向分部系數ABAQUS模擬
橋梁橫向分部系數計算方法有：杠桿法、剛性橫梁法、修正剛性橫梁法，鉸接板梁法、剛接板法和比擬正交法，其中剛性橫梁法用的較多，且重慶交院王老師編制了專門的計算程序，我采用ABAQUS模擬T梁，橫膈板采用剛性梁，用3D空間模擬，效果不錯，請大家鑒賞
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Abaqus在橋梁工程中的應用
概述
橋梁結構涉及幾何非線性問題，這種非線性是由于大位移、彎矩和軸力之間的相互作用而產生的，任何一個實際的工程問題都希望能根據設計方案，從理論上、計算上以及試驗上對其進行校核，將方案做得更經濟實用，風險降到更低。
而對于設計之后的分析，用于設計的近似方法已經不能提供足夠的精確度，我們必須建立準確的模型，借助計算機精確地分析結構。Abaqus在橋梁施工，橋梁動/靜力計算上具有獨特的優勢，如橋梁的應力分布、變形情況、自振頻率、振形、地震響應特征、失穩特征等等。
橋梁施工過程模擬
在橋梁施工方面Abaqus提供了單元生死（Model Change）、鋼筋混凝土材料屬性以及鋼筋預緊力等分析模擬功能。下圖是某大橋施工過程的結構受力分析。
橋梁模態分析
Abaqus提供了兩種求解振型的方法：Lanczos 方法和Subspace兩種方法，兩種方法各有優缺點，分別實用于規模較大，頻率提取多的結構和規模小，頻率提取少的結構。下圖橋梁長140m，高80m，其一階（左）和四階（右）振型如下圖所示
美國金門大橋地震響應分析
Abaqus有功能強大的顯式求解器，下圖是利用Abaqus顯式求解器對美國金門大橋做的地震響應分析。
斜拉橋結構仿真分析
下圖的斜拉橋主跨布置成160+300+97m，橋梁全長 557m，利用 Abaqus對該橋做的施工過程模擬、結構動力響應及地震響應分析結果。
下圖是結構動力響應分析。
下圖是地震響應時程仿真和分析。
來源達索系統大土木工程BIM發展聯盟
展開 Abaqus在地下及橋梁工程中的應用
斜拉橋結構仿真分析
下圖斜拉橋主跨布置160+300+97m，橋梁全長 557m，利用Abaqus對該橋做的施工過程模擬、結構動力響應及地震響應分析結果。
結構動力響應分析
地震響應時程仿真和分析
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基于 ABAQUS 的多尺度有限元模型橋梁檢測與評估
摘 要 有限元計算分析對橋梁檢測起到了至關重要的作用， 但為了獲得更高的計算精 度，精細化網格劃分造成的計算成本也成倍增加。為了平衡二者的對立關系，以 ABAQUS 軟件 為依托，將橋梁檢測中重點區域進行精細化建模，并準確、合理地連接到整體模型中，以此建立 可以細致分析重點區域受力情況的多尺度有限元模型，利用 3 種不同精度的網格劃分方法，通 過矩形截面簡支梁計算驗證了多尺度有限元模型結合面連接形式的正確性， 并以福建某實際 橋梁工程為例，對比計算結果及檢測數據，進一步驗證多尺度有限元模型的準確性。結果表明：多尺度有限元模型能夠更準確地計算應力、應變及變形趨勢，計算結果和實測數值更貼近，并 且在模態分析中頻率的計算結果也貼近于實際情況，同時計算時間大大縮短，可為類似工程提 供技術借鑒。
關鍵詞 多尺度模型 橋梁檢測 多點約束法 模型連接
有限元計算分析是橋梁檢測中的重要環節，MIDAS、 橋梁博士等專業軟件均采用梁單元進行力學分析。梁單元模型無法準確計算實體的真實 應力、應變和變形情況，不能細致分析局部載荷細節，使計算結果和真實情況存在偏差。隨著科技的進步和軟件功能及性能的提升，ABAQUS 作為一款通用型有限元分析軟件，可以定義任意材料的屬性及模擬任意形狀的結構，不僅可對橋梁結構進行簡單的線彈性分析，還可進行復雜的幾何非線性和材料非線性模擬，并且可以對橋梁結構進行精細計算，在模型關注的重點區域完成局部受力分析[1-4]。
但是，ABAQUS 軟件計算結果的準確性，很大程度上是由有限元模型的類型來決定的：宏觀有限元模型網格大、計算時間短，但計算結果不準確；精細化有限元模型網格小，計算時間長，但計算結果準確[5-6]。因此，平衡計算成本及計算精準的對立關系， 是橋梁檢測力學分析的研究重點。
展開 橋梁橫向分部系數ABAQUS模擬
橋梁橫向分部系數計算方法有：杠桿法、剛性橫梁法、修正剛性橫梁法，鉸接板梁法、剛接板法和比擬正交法，其中剛性橫梁法用的較多，且重慶交院王老師編制了專門的計算程序，我采用ABAQUS模擬T梁，橫膈板采用剛性梁，用3D空間模擬，效果不錯，請大家鑒賞！
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橋梁渦激振動問題的ABAQUS數值模擬
優化設計
在橋梁設計時，可通過橋梁氣動外形修型，適當增加結構阻尼等方法避免和減緩在設計工況下的橋梁的風致振動。下面以一種優化后的橋梁橫截面為例，計算優化后的模擬結果。
圖8 某懸索橋梁的優化橫截面
在相同條件下的渦激振動計算結果如圖9所示，同樣的，在橋梁上下選擇兩個對稱點測量速度隨著時間的變化如圖10所示。
圖9 優化后橋梁渦激振動的計算結果
圖10 優化后橋梁上下某兩個對稱點的速度演變
6. 結論
（1）ABAQUS CFD模塊能有效地模擬橋梁渦激振動；
（2）ABAQUS數值模擬可以計算強風作用下橋梁周圍的空氣動力學特征；
（3）優化后的橋梁橫截面減弱了渦激振動現象，能為實際工程提供參考。
圖11 優化前后橋梁周圍的空氣動力學特征
7. 計算配置
處理器：Intel(R) Core(TM) i7-9700K CPU @ 3.60GHz
內存：32G
計算時間：5H
8. 參考資料
維基百科卡門渦街詞條: en.wikipedia.org
任少鐸. 卡門渦街的成因及虎門大橋的振動分析[J]. 物理教師, 2020, 41(09): 57-59+61.
張偉偉, 豆子皓, 李新濤, 高傳強. 橋梁若干流致振動與卡門渦街[J]. 空氣動力學學報, 2020, 38(03): 405-412.
Abaqus分析模型.zip
橋梁渦激振動問題的ABAQUS數值模擬-iCPFEM.pptx
卡門渦街的成因及虎門大橋的振動分析_任少鐸.pdf
橋梁若干流致振動與卡門渦街_張偉偉.pdf
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ABAQUS案例：CFRP加固H型鋼梁有限元模擬 ￥19.89
1.部件創建
1.1.1選擇模塊，點擊（創建部件）按鈕，【Modeling Space】模型空間選擇【3D】,【Type】類型選擇【Deformable】可變形的，【Shape】選擇【Solid】，【Type】選擇【Extrusion】，大致尺寸【Approximate size】輸入2000.
1.1.2.點擊創建線，輸入如下坐標
1.1.3.點擊鼠標中鍵，輸入拉伸深度2000，得到工字鋼模型。
1.2.1點擊（創建部件）按鈕，【Modeling Space】模型空間選擇【3D】,【Type】類型選擇【Deformable】可變形的，【Shape】選擇【Shell】，【Type】選擇【Planar】，大致尺寸【Approximate size】輸入2000.
1.2.2點擊創建矩形，輸入如下坐標（0，0），（72，1000）。點擊鼠標中鍵，得到CFRP模型。
1.3點擊（創建部件）按鈕，名稱輸入【diankuai】
【Modeling Space】模型空間選擇【3D】,【Type】類型選擇【Deformable】可變形的，【Shape】選擇【Solid】，【Type】選擇【Extrusion】，大致尺寸【Approximate size】輸入2000.
點擊創建矩形，輸入如下坐標（0，0），（72，54）點擊鼠標中鍵，點擊鼠標中鍵，拉伸深度為30.
2.材料定義與指派
2選擇模塊，定義材料屬性
2.1.1點擊創建材料，輸入材料名稱Q235.點擊【Mechanical】，再點擊【Elasticity】→【Elastic】，定義彈性模量輸入2e5，泊松比輸入0.2。
2.1.2點擊【Mechanical】，再點擊【Plasticity】→【Plastic】，定義材料塑性參數。（
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本人道路橋梁專業，abaqus初學者，因專業需要，現在有一模型分析，想尋找精通abaqus道橋方向的專業人員輔導，遠程有償教學60至80每小時。希望大佬們能給我幫助，有意祥詢2855505578，謝謝
求一個高鐵軌道橋梁的abaqus教學視頻或模型
求一個高鐵軌道橋梁的abaqus教學視頻或模型，橋梁有32m標準箱梁和橋梁支座與橋墩。可有償
有償求ABAQUS建立橋梁有限元模型進行抗震分析的教程視頻
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