桿系結構的案例
Algor在桿系結構分析中的應用
對于這一篇所謂心得體會， 其實也是參考《Algor和Sap5p在桿系結構分析中的應用》一書，和個人在使用中遇到的問題綜合而成。比例大概是60％參考，40％心得， 畢竟除了參考，還要自己打出來，打的過程也算是一個學習的過程嘛! 而且該書內容的確有很多內容值得參考，特別是前處理有很多需要注意的問題。希望這篇文章能對大家有所幫助。
－98交通土建（1）
邱文熙 29
Algor在桿系結構分析中的應用
――桿系結構計算機分析中常見問題的處理
1． 了解結構的概況，正確建立計算模型
使用成熟的有限元商品軟件，計算過程往往是相對簡單和可*的，而且不需過多的人工干預，僅僅根據計算過程在鍵盤上作出相應的響應。其計算精度也是可*的。關鍵的問題是：對實際問題建立正確的計算模型（前處理），并對計算結果進行正確的分析（后處理）。
在建立模型計算前，首先要了解計算目的，畫出結構草圖，注明結構在各個方向的尺寸；節點的空間坐標，約束和荷載狀態；劃分多少單元，每一桿件（單元）的材料，截面參數，位置編號等。對這些參數進行整體規劃必須明確無誤。然后才能正確建立模型計算。否則將會導致模塊間來回修改，甚至重做。
例如：在三跨連續梁電算中，對最后一個單元右節點的處理，最好的方法是把最后單元進一步細分（Divide），如原最后單元是8m，再Divide分為8份，1m/份，然后把細分后的最后單元（1m長度）右節點值不取（Q值），用最后單元左節點值代替作為最后節點的值。這樣是比較精確的。但是如果在建立模型時沒有把最后單元進行細分，計算完畢后是不能修改的，只能重新建立，重新計算。可見建模要考慮的因素是繁瑣卻是必要的。
2．
展開 《有限元與MARC實現（第二版》
第1章介紹有限元法的基本知識，第2章介紹MARC軟件的基本用法，第3章至第9章分別介紹平面問題、空間問題、空間軸對稱問題、桿系結構、板殼問題以及結構動力問題的有限元法，且每章均用用MARC求解相應工程問題的實例和有一定數量的習題。
本書可作為普通高等工科院校力學、機械、土木、水利等相關專業高年級本科生，研究生的教材和教學參考書，也特別適合相關領域的科技工作者作為使用MARC軟件的工具書和參考書。
《有限元法基礎及ANSYS 應用》
ISBN：7111142926
頁數：259
版次：1-1
開本：787×1092
裝幀：簡
內容簡介
本書介紹了有限元法的基本思想和基本原理、桿系結構的有限元法、平面剛架問題的有限元法、彈性力學平面問題的有限元法、平面等參數單元的有限元法、空間問題的有限元法和結構動力學問題的有限元法以及采用ANSYS程序解決相關問題的過程。
本書是有限元法的入門教材，簡明易學，適合作為機械類專業或晨力學專業的本科生教材，也可作為工程技術人員和教師的參考書。
學習有限元編程，這些書籍及開源軟件你值得擁有（二）——文末附大禮包
《MATLAB和Abaqus有限元分析理論與應用》結構合理、示例豐富，可作為從事有限元研究與應用的工程技術人員以及土木工程、機械工程、應用數學和數值分析等相關專業的教師、學生的參考書。
《MATLAB有限元結構動力學分析與工程應用》
2009年12月清華大學出版社出版，定價37元，有源代碼，適合有結構動力學和MATLAB基礎的人來看。該書共8章，系統地闡述了基于有限元和MATLAB軟件的結構動力學計算和它在工程數值仿真中的應用，包括有限元的基本方法和步驟、結構的動力特性和響應分析、單元的質量矩陣和剛度矩陣的建立及典型結構的動力學分析、工程應用和數值仿真等內容。
《基于MATLAB的有限元法與ANSYS應用》
2015年8月科學出版社出版，共12章，254頁，定價42元。《基于MATLAB的有限元法與ANSYS應用》主要闡述有限元法的基本原理、程序設計技術、有限元軟件的應用，包括上、下兩篇共12章。上篇（第1～7章）為基于MATLAB的有限元法，主要闡述有限元法的基本概念和理論基礎、MATLAB的應用基礎、桿系結構的有限元法、桿系結構的程序設計、彈性平面問題的有限元法、彈性平面問題的程序設計的內容。
展開 
結構力學淺說!!
在結構力學對于各種工程結構的理論和實驗研究中，針對研究對象還形成了一些研究領域，這方面主要有桿系結構理論、薄壁結構理論和整體結構理論三大類。整體結構是用整體原材料，經機械銑切或經化學腐蝕加工而成的結構，它對某些邊界條件問題特別適用，常用作變厚度結構。隨著科學技術的不斷進展，又涌現出許多新型結構，比如20世紀中期出現的夾層結構和復合材料結構。
結構力學的研究方法主要有工程結構的使用分析、實驗研究、理論分析和計算三種。在結構設計和研究中，這三方面往往是交替進行并且是相輔相成的進行的。
使用分析：就是在結構的使用過程中，對結構中出現的情況進行分析比較和總結，這是易行而又可靠的一種研究手段。使用分析對結構的評價和改進起著重要作用，新設計的結構也需要通過使用來檢驗性能。
實驗研究：能為鑒定結構提供重要依據，這也是檢驗和發展結構力學理論和計算方法的主要手段。實驗研究分為模型實驗、真實結構部件實驗、真實結構實驗三類，例如，飛機地面破壞實驗、飛行實驗和汽車的碰撞實驗等。
理論分析和計算：結構的力學實驗通常要耗費較多的人力、物力和財力，因此只能有限度地進行，特別是在結構設計的初期階段，一般多依靠對結構部件進行理論分析和計算。
在固體力學領域中，材料力學為結構力學的發展提供了必要的基本知識，彈性力學和塑性力學又是結構力學的理論基礎，另外結構力學還與其它物理學科結合形成許多邊緣學科，比如流體彈性力學等。
結構力學是一門古老的學科，又是一門迅速發展的學科。新型工程材料和新型工程結構的大量出現，向結構力學提供了新的研究內容并提出新的要求。計算機的發展，為結構力學提供了有力的計算工具。
展開 學了這么多年結構力學，它的基本任務你了解多少？
現在我來著重談談結構力學第二方面的問題，即根據外力和結構的材料性質分析結構內部每一點的應力應變狀態和位移。從根本上來說，結構能夠安全，首先是把結構內的應力應變和位移分析得準確，因之這個環節又稱為結構分析。從狹義的觀點來看，人們經常說的結構力學，主要就指的是結構分析。從歷史發展上來看，從狹義的意義上來看，所謂結構力學主要是指桿件系統的應力應變和變形的分析。這是因為，這部知識分形成得比較早，它是結構力學最早系統化的知識。我們現在就著重來談談關于桿系的結構力學問題。這是因為關于板殼彈性力學，后來都形成專門的學科。
桿系結構力學的發展是分兩步走的：
第一步首先是對一根桿件的力學分析，也就是對于梁的彎曲和桿的拉伸扭轉問題的解決；第二步才是考慮許多桿組合在一起的結構系統的分析問題。
桿的壓縮和拉伸的受力問題相對簡單，早在1638年，在伽利略的巨著《關于兩門新科學的對話》中，就已經大致解決了。所以說是大致解決，是在直桿在受軸向壓力或拉力的條件下，桿的內力能夠準確地求得，然后用截面大小去除，得到的是單位截面所受的拉壓力，用來表征材料的受拉壓的強度。至于這時產生的變形，那要等到1678年英國人胡克提出物體的彈性之后才逐漸弄清楚的。
圖2 納維像
說到等截面直梁的彎曲問題，那的確是經過了相當長的時期才搞清楚。即使把1638年伽利略在他的《關于兩門新科學的對話中》作為精確研究梁的彎曲的研究的開始，直到1826年，法國學者納維（Louis Henri Navier ，1785 –1836）在他的《力學在結構和機械方面的應用》一書的出版，才算是最后完成，經過了近200年的漫長歲月。
展開 『分享』ANSYS 在橋梁工程中的應用(PDF)
隨著社會經濟和科學技術的快速發展，造橋技術不斷進步，橋梁結構逐步向輕巧、纖細方面發展。與此
同時橋梁的載重、跨徑和橋面寬卻不斷增長，結構型式不斷變化，傳統的橋梁平面桿系結構程序已越來越不
能滿足設計要求，這就迫切需要功能齊全、性能可靠的綜合分析程序來求解橋梁在各種因素作用下的力學特
性，ANSYS 正是這種綜合程序的代表。ANSYS 可以模擬橋梁預應力鋼筋的松弛、混凝土的徐變、開裂、壓潰
以及結構溫度應力（年溫差、日照溫差、混凝土水化熱）等因素對橋梁的影響，同時也可以方便地計算出箱
梁的畸變應力、剪力滯效應以及橋梁構件與支撐部位的接觸狀態；對于懸吊拉索結構橋梁，由于上部結構的
柔軟性，所以其風振是一個不容忽視的問題，用ANSYS 可以很好地模擬風力對橋梁的影響，如渦流激振、抖
振、疾振和顫振；我國是地震多發帶，幾次大地震一再顯示了橋梁結構破壞的嚴重后果，橋梁抗震分析的重
要性已經不容置疑，ANSYS 可以提供適合橋梁地震響應分析的多點激勵譜分析；此外，可利用ANSYSY 流固
耦合分析功能進行精確的風振計算。
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展開 《有限元基礎與ANSYS 入門》
〖目錄〗
前言
第1章 MAPLE和ANSYS使用簡介
第2章 桿系結構有限元
第3章 梁系結構的有限元法
第4章 彈性力學平面問題
第5章 彈性力學空間問題
第6章 薄板彎曲問題的有限元法
附錄 常用結構單元參考
參考文獻
有限元分析
有限元法把連續體離散成有限個單元：桿系結構的單元是每一個桿件；連續體的單元是各種形狀（ 如三角形、四邊形、六面體等 ）的單元體。每個單元的場函數是只包含有限個待定節點參量的簡單場函數，這些單元場函數的集合就能近似代表整個連續體的場函數。根據能量方程或加權殘量方程可建立有限個待定參量的代數方程組，求解此離散方程組就得到有限元法的數值解。有限元法已被用于求解線性和非線性問題，并建立了各種有限元模型，如協調、不協調、混合、雜交、擬協調元等。有限元法十分有效、通用性強、應用廣泛，已有許多大型或專用程序系統供工程設計使用。結合計算機輔助設計技術，有限元法也被用于計算機輔助制造中。
有限元分析是使用有限元方法來分析靜態或動態的物理物體或物理系統。在這種方法中一個物體或系統被分解為由多個相互聯結的、簡單、獨立的點組成的幾何模型。在這種方法中這些獨立的點的數量是有限的，因此被稱為有限元。由實際的物理模型中推導出來得平衡方程式被使用到每個點上，由此產生了一個方程組。這個方程組可以用線性代數的方法來求解。有限元分析的精確度無法無限提高。元的數目到達一定高度后解的精確度不再提高，只有計算時間不斷提高。
有限元分析可被用來分析比較復雜的、用一般地說代數方法無法足夠精確地分析的系統，它可以提供使用其它方法無法提供的結果。在實踐中一般使用電腦來解決在分析時出現的巨量的數和方程組。
在分析一個物體或系統中的壓力和變形時有限元分析是一種常用的手段，此外它還被用來分析許多其它問題如熱傳導、流體力學和電力學。
有限元分析通常借助計算機軟件完成，著名工程軟件有ANSYS，2D-sigma等。
取自"http://www.wiki.cn/wiki/%E6%9C%89%E9%99%90%E5%85%83%E5%88%86%E6%9E%90"
展開 有限元經典之二《有限單元法基本原理與應用》（第二版）
目錄
出版說明
序
第二版前言
第一版前言
第1章 桿系結構
1-1 概述
1-2 水平桿單元的剛度矩陣
1-3 傾斜桿單元的剛度矩陣
1-4 坐標轉換
1-5 結點平衡方程與整體剛度矩陣
1-6 邊界條件的處理
1-7 梁單元的剛度矩陣
1-8 梁單元荷載向結點的移置
1-9 由位移轉換矩陣建立整體剛度矩陣
1-10 用編碼法建立整體剛度矩陣
1-11 考慮軸向力和剪切變形的梁單元剛度矩陣
1-12 溫度荷載
1-13 空間的梁單元剛度矩陣
參考文獻
第2章 彈性力學平面問題
2-1 連續介質的離散化
2-2 位?坪?
展開 鋼筋混凝土結構有限元分析單元類型和分析模型 附混凝土結構有限元分析下載
通常鋼筋混凝土結構有限元分析單元分為兩個層次：桿系單元和實體單元。前者著重分析單元力（包括力和彎矩）與位移（包括位移和轉角）之間的關系，而后者著重分析單元的應力—應變關系。單元類型的選取應兼顧計算規模、材料模型的精度等多方面的因素。對于全結構規模較大，可將結構離散成桿系單元進行分析。對于復雜區域（梁柱節點）或重要的構件等可將桿系結構體系計算的力和位移施加到實體單元模型上，分析局部應力和應變。在結構分析中應盡可能多地采用三維實體單元模型，力求最大程度的真實模擬實際結構構件。
1.鋼筋混凝土結構有限元分析中的模型
鋼筋混凝土結構不同于一般均質材料，它是由鋼筋和混凝土兩種材料構成的，一般鋼筋是被包圍在混凝土之中，而且相對體積較少，因此建立結構有限元模型需考慮這些特性。構成鋼筋混凝土結構的有限元模型主要有以下三類：
1.1 分離式模型
分離式模型把混凝土和鋼筋作為不同的單元來處理，即混凝土和鋼筋各自被劃分為足夠小的單元。考慮到鋼筋是一種細長材料，通常可忽略其橫向抗剪強度。這樣，可以將鋼筋作為線形單元處理（如ANSYS中的link8單元）。混凝土可采用四面體單元等實體單元（如ANSYS中的solid65單元）。在該模型中，鋼筋和混凝土之間可以插入聯結單元來模擬鋼筋和混凝土之間的粘結和滑移，若鋼筋和混凝土之間的粘結很好，不會有相對滑移，則可視為剛性聯結，可以不考慮聯結單元問題。眾所周知，鋼筋混凝土是存在裂縫的(否則鋼筋難以發揮作用)，而開裂必然導致鋼筋和混凝土變形不協調，也就是說必然存在粘結失效和滑移的產生，因此這種模型被廣泛的應用。單元剛度矩陣的推導與一般有限元相同。
1.2 組合式模型
組合式模型是假設鋼筋以一個確定的角度分布在整個單元中，并假設混凝土與鋼筋之間存在著良好的粘結，認為兩者之間無滑移。又分為分層組合方式和帶鋼筋膜的方式等。
展開 
《有限元原理與ANSYS應用指南 》
第1章 緒論
1.1 CAE技術及其應用
1.2 有限元法基本構成
1.3 ANSYS概述
第2章 結構靜力分析
2.1 結構分析
2.2 桿系結構分析
2.3 二維實體分析
2.4 空間問題分析
2.5 疲勞分析
2.6 結構有限元工程應用
第3章 動力學分析
3.1 動力學有限元分析原理
3.2 模態分析
3.3 諧響應分析
3.4 瞬態動力學分析
3.5 譜分析
第4章 非線性結構分析
4.1 非線性結構分析原理
4.2 幾何非線性分析
4.3 彈塑性分析
4.4 接觸分析
第5章 熱分析
5.1 有限元熱分析原理
5.2 穩態傳熱分析
5.3 瞬態熱分析
第6章 計算流體動力學分析
6.1 FLOTRAN分析基礎
6.2 FLOTRAN層流和湍流分析
6.3 FLOTRAN熱分析
6.4 FLOTRAN多組分傳輸分析
第7章 耦合場分析
7.1 耦合場分析概述
7.2 耦合場分析過程
第8章 ANSYS優化設計
8.1 優化設計引例
8.2 ANSYS優化設計基礎
第9章 ANSYSY高級分析技術
9.1 可靠性分析
9.2 拓撲優化
9.3 單元生死及其應用
附錄
參考文獻
展開 基于ANSYS某單層球面網殼結構整體穩定性分析
基于ANSYS某單層球面網殼結構整體穩定性分析
注：此文核心內容非水哥原創，水哥只做部分語言美化與校核工作，出于私密性要求，本文不提供命令流學習。
所謂網殼結構，其實是指由一種桿件組成的曲面網格結構，也可以看成是曲面的網架結構，兼有桿系結構和薄殼結構的固有特性。因而其具有結構形式多樣，跨度大，質量輕，現場安裝簡便等特點，近年來被廣泛用于建筑工程中。以下工程皆為網殼結構。
日本名谷屋體育館
福岡體育館
天津體育館
上海國際會議中心
雖然網殼結構有如此多的優點，但同時也應該注意到國內外常有網殼結構倒塌事故的發生，而其中結構的整體性失穩已成為一種關鍵性因素。
本文以某單層球面網殼為例，采用ANSYS軟件對其進行了結構整體穩定性分析，該網殼大概情況如下：跨度40米，矢高8米，勁肋為6，環桿的圈數為5，主要截面為外部直徑為152mm，壁厚為5mm的鋼管。
本次分析主要包括以下內容：
1、等效節點荷載的轉換
2、施加等效節點荷載，網殼的靜力分析
3、網殼屈曲分析
4、考慮幾何非線性(幾何缺陷)的穩定性分析
5、改變矢跨比后結構穩定性分析
6、考慮材料非線性和幾何非線性后結構的穩定性分析。
結構建模思路主要為通過有規律的節點坐標，建立節點，通過節點建立我們所需單元，單元這里采用beam189以及mass21(考慮節點安裝質量)。
展開 鋼筋混凝土結構有限元分析單元類型和分析模型
通常鋼筋混凝土結構有限元分析單元分為兩個層次：桿系單元和實體單元。前者著重分析單元力（包括力和彎矩）與位移（包括位移和轉角）之間的關系，而后者著重分析單元的應力—應變關系。單元類型的選取應兼顧計算規模、材料模型的精度等多方面的因素。對于全結構規模較大，可將結構離散成桿系單元進行分析。對于復雜區域（梁柱節點）或重要的構件等可將桿系結構體系計算的力和位移施加到實體單元模型上，分析局部應力和應變。在結構分析中應盡可能多地采用三維實體單元模型，力求最大程度的真實模擬實際結構構件。
1.鋼筋混凝土結構有限元分析中的模型
鋼筋混凝土結構不同于一般均質材料，它是由鋼筋和混凝土兩種材料構成的，一般鋼筋是被包圍在混凝土之中，而且相對體積較少，因此建立結構有限元模型需考慮這些特性。構成鋼筋混凝土結構的有限元模型主要有以下三類：
1.1 分離式模型
分離式模型把混凝土和鋼筋作為不同的單元來處理，即混凝土和鋼筋各自被劃分為足夠小的單元。考慮到鋼筋是一種細長材料，通常可忽略其橫向抗剪強度。這樣，可以將鋼筋作為線形單元處理（如ANSYS中的link8單元）。混凝土可采用四面體單元等實體單元（如ANSYS中的solid65單元）。在該模型中，鋼筋和混凝土之間可以插入聯結單元來模擬鋼筋和混凝土之間的粘結和滑移，若鋼筋和混凝土之間的粘結很好，不會有相對滑移，則可視為剛性聯結，可以不考慮聯結單元問題。眾所周知，鋼筋混凝土是存在裂縫的(否則鋼筋難以發揮作用)，而開裂必然導致鋼筋和混凝土變形不協調，也就是說必然存在粘結失效和滑移的產生，因此這種模型被廣泛的應用。單元剛度矩陣的推導與一般有限元相同。
1.2 組合式模型
組合式模型是假設鋼筋以一個確定的角度分布在整個單元中，并假設混凝土與鋼筋之間存在著良好的粘結，認為兩者之間無滑移。
展開 關于鋼結構設計軟件3D3S
3D3S鋼結構實體建造及繪圖系統主要是針對輕型門式剛架和多高層建筑結構，可讀取3D3S設計系統的三維設計模型、讀取SAP2000的三維計算模型或直接定義柱網輸入三維模型，提供梁柱的各類節點形式供用戶選用，自動完成節點計算或驗算，進行節點和桿件類型分類和編號，可編輯節點，增/減/改加勁板，修改螺栓布置和大小、修改焊縫尺寸，并重新進行驗算，直接生成節點設計計算書，根據三維實體模型直接生成結構初步設計圖、設計施工圖、加工詳圖
3D3S鋼與空間結構非線性計算與分析系統分為普通版和高級版，普通版主要適用于任意由梁、桿、索組成的桿系結構；可進行結構非線性荷載——位移關系及極限承載力的計算、預張力結構的初始狀態找形分析與工作狀態計算，包括索桿體系、索梁體系、索網體系和混合體系的找形和計算、桿結構屈曲特性的計算、結構動力特性的計算和動力時程的計算；高級版囊括了普通版的所有功能，此外還可進行結構體系施工全過程的計算、分析與顯示。可任意定義施工步及其對應的桿件、節點、荷載和邊界，完成全過程的非線性計算，可考慮施工過程中因變形產生的節點坐標更新、主動索張拉和支座脫空等施工中的實際情況。
3D3S輔助結構設計及繪圖系統可對獨立基礎、條形基礎、鋼結構梁、鋼結構柱、鋼結構支撐、壓型鋼板組合樓蓋、組合梁及中小工作制吊車梁進行設計和驗算，并可直接生成計算書及AutoCAD設計和施工圖，對于直跑和旋轉鋼樓梯，根據輸入參數直接生成AutoCAD施工圖。
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