結構設計ansys fea civil 橋梁結構的案例
橋梁結構設計
根據建設單位的橋梁設計任務書，按照橋式方案設計所選出的橋型而進行的結構設計。
設計內容 ①構造布置和擬定尺寸。按照已選定的最優橋式方案，進行詳細的構造布置和擬定全部尺寸。②結構分析。對已確定的結構體系，擬定符合結構實際受力狀態的計算圖式。然后按照設計規范中規定的各類荷載(見橋梁荷載)，采用多種手段（手算、電算、模型試驗等）作靜力分析,求出結構各部的內力,并根據橋梁所處的環境(如地震區、海灣或峽谷風口區等情況)，必要時作動力分析。③檢算結構的安全性和使用性能。根據所求得的結構各部內力,按照有關規范的各種規定(如容許應力、容許撓度等),檢算結構各部件和聯結構造的強度、剛度、穩定性和耐久性。④施工方案編制。包括對施工方法的擬訂、施工組織及預算的編制等。由于技術復雜的橋梁（如超靜定的預應力混凝土橋）造價和工期都受施工方案的影響，在結構設計階段均要求做好本項工作。
設計規范 橋梁設計必須遵照有關的技術標準和規范。標準和規范是隨著科學技術水平的提高和發展而不斷進行修改、補充和訂正的，因此它反映一個國家在該學科領域內的水平。中國現行的橋梁設計規范有：鐵道部1975年試行的《鐵路工程技術規范(第二篇，橋涵)》；交通部1981年頒布的《公路工程技術標準(JTJ1－81)》及1985年頒布的《公路橋涵設計通用規范(JTJ021－85)》等四本(JTJ022-85、JTJ023-85、JTJ024-85)等。
設計規范一般包括設計總則、荷載、各種材料的技術條件要求和各種容許數值、各類結構的構造要求和檢算方法等。規范中的條文，有些屬于法規性的，必須遵照；有些是在總結以往實踐經驗，以及在理論和科學試驗研究成果的基礎上所制訂的當前最合理的規定，一般也不得違反。
設計方法 大體有三種：容許應力法、破壞荷載法、極限狀態法。①容許應力法。
展開 ansys 鋼結構 橋梁 有限元模型 ￥19
本模型為剛結構廠房有限元模型，可以計算沒有問題，結果展示圖為施加任意荷載的計算結果，可以很具需要更改荷載進行計算。附件包含完整的ansys15.0做的db文件。
ANSYS 鋼結構 橋梁 有限元模型 ￥39
本模型為ansys15.0鋼結構橋梁，模型沒有問題可以計算，附件包含完整的db文件以及詳細 計算報告。演示的結果為加了重力的計算結果，可以根據需求改變約束和荷載進行計算。
ANSYS 有限元模型 鋼結構混凝土橋梁 ￥39
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供CAD橋梁工程建筑的結構設計軟件Bentley Bridge2009
Bentley Bridge 是一系列軟件，用于對各類橋梁進行復雜的建模、設計和分析。Bentley Bridge 系列產品包含多個橋梁軟件系統（其中包括 Bridge RM、LEAP Bridge 和 STAAD），是 Bentley 公司致力于橋梁信息建模 (BrIM) 的軟件基礎。
經過二十多年方開發而成的 Bentley Bridge 軟件，一直以來被用于眾多橋梁設計和施工專業領域的現有結構以及新建橋梁。經證實，這些工具對解決項目交付各階段（從規劃/設計/工程/分析到制造和施工）的問題都非常有用。
Bentley BridgeModeler 和 LARSBentley CloudWorxBentley LEAP 橋梁Bentley PowerRebar Bentley RebarGEOPAK BridgeInRoads BridgeSTAAD.foundationSTAAD.Pro 集成式橋梁額定荷載分析與建模。
BridgeModeler 和 LARS 是對現有和擬定橋梁進行額定荷載計算、分析與分析建模的配套解決方案。這兩款軟件可以無縫互操作以處理最常見的橋梁類型——單跨或連跨橋梁。BridgeModeler 提供的整套工具集可輕松完成圖形建模和橋梁額定荷載的分析任務。LARS 是一款荷載分析引擎，可計算并分析額定荷載。
用于混凝土橋梁工程與設計的革命性工具
LEAP Bridge 是一款功能強大的混凝土橋梁分析與設計軟件，深受全球 1800 多名工程師的信賴。它是一款集成的解決方案，提供了許多無縫參數化橋梁建模工具和上下部結構分析功能。它的中央項目數據庫可確保橋梁數據始終準確無誤并保持最新。
展開 橋梁索結構底層原理與對應軟件實操--ANSYS斜拉橋索力優化
我們根據目前設計研究中常用的索力優化方法，提煉出橋梁索結構底層原理與對應軟件實操教程，旨在為同行直觀了解當前斜拉橋索力優化研究進展并學習相關理論基礎。教程結合Midas Civil與Ansys APDL兩套商業有限元軟件介紹索結構底層原理與基礎模型的對應關系，最后根據具體的實際案例，基于Ansys給出三種索力自動優化算法，并利用生死單元功能對實例模型進行施工流程模擬，確定各階段張拉索力，我們會講解算法核心部分的每一行命令流，命令流也會完整的給到大家。
本教程分為兩個部分
第一部分（理論部分）——4課時
第二部分（實例部分）——3課時
第一部分為理論基礎部分，詳細介紹橋梁索結構底層原理與軟件的對應關系。課程重點講解了斜拉橋配重計算原理、實用法、最小彎曲能量法、零位移法的本質原理和手算、軟件對比。拆解Midas civil的體內力、體外力、未閉合配合力、施工激活幾大黑箱內部結構，徹底將Midas內部算法與索結構原理進行一一對應。用多個Ansys apdl基礎模型對Ansys的索力張拉方式、生死單元原理、非線性不收斂、零桿剛度遷移問題、斜拉橋施工合龍關鍵參數的計算進行了清晰的講解。利用Midas civil和Ansys apdl對比講解無應力狀態法的根本原理。
理論部分展示
第二部分結合一實際工程，利用Ansys的參數編譯能力，對該斜拉橋分別采用位移目標優化；彎矩目標優化；索力目標優化三種自動優化算法，得到成橋狀態的最優索力，如下圖所示。最后基于無應力狀態法，采用生死單元功能對本模型進行施工流程模擬，確定各階段張拉索力，以及確定合龍過程的壓重和溫度，達到理想成橋內力狀態。
展開 ANSYS結構拓撲優化設計
本文用ANSYS軟件對某客車車身進行靜態有限元分析。在此基礎上，采用均勻化方法，以車架總柔度為目標函數，以體積作為約束條件，對幾種工況下的車頂進行了拓撲優化設計。探討了拓撲優化設計過程中，基本模型建立、優化區域選擇、優化過程控制及優化結果分析與應用等問題。實現了拓撲優化在汽車結構的初始設計過程中的應用
ANSYS結構拓撲優化設計.doc
ANSYS建筑專欄：建筑結構設計
任何建筑的結構完整性取決于其單獨部件的質量。不同部件的組合方式、材料的選擇以及建筑所在的獨特位置等因素，決定了建筑物在正常狀況或極端條件下的性能表現。土木工程師需要將這些知識融入到建筑物設計中，并且遵守日益嚴苛的安全和政府監管要求。與此同時，一般公眾也越來越關注和重視環保型設計。
ANSYS仿真軟件為設計者提供在虛擬環境中評估該領域中各參數影響。
通過多種參數的影響的可視化，工程師可以縮窄分析領域的范圍，節省相當多的工程花費，更快速推進到建設階段。
ANSYS軟件助力土木工程師開展多樣化的項目，例如高樓、橋梁、大壩、隧道、體育場等。通過在虛擬環境中進行創新性設計實驗，工程師和設計者可以有效分析安全性、強度、舒適度和環保等因素。
展開 基于MATLAB 與ANSYS 的結構優化設計
4 結論
MATLAB 遺傳算法工具箱具有很強的優化功能，且其操作簡單、直觀，而ANSYS 又是通用大型有限元分析軟件。本文充分利用了二者的優勢，實現了MATLAB 與ANSYS 的數據傳遞和調用，對一典型鋼框架結構進行了優化設計，驗證了該方法的可行性。但從分析精度來看，基于MATLAB與ANSYS 的混合遺傳算法要優于零階方法和一階方法。然而，從分析成本來看，混合遺傳算法的分析成本要遠遠的高于零階方法和一階方法，這是由于MATLAB 與ANSYS 的數據傳遞是間接的，每次循環過程計算機都要進行相應文件的讀取與寫入操作，占用了大部分的分析時間。因此，將該方法應用于大型結構的優化設計還需要進一步的探索與驗證。
展開 Ansys Speos｜微光學結構尾燈設計
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簡介
汽車照明行業在過去幾年中有了很大的發展，對復雜光學結構的需求需要先進的設計能力。Speos 3D Texture是一個獨特的功能，允許在給定的身體表面以圖案的形式設計和模擬微紋理。它的優點依賴于圖案(網格)的光學模擬模型，而不是使用實際的CAD幾何圖形。這樣就減少了計算時間和文件大小。
Speos 3D Texture是汽車照明設備的光性能和外觀設計使用的先進軟件工具，照明設計和驗證都可以在Speos中進行，仿真結果的保真度為保證較少的開發迭代次數提供了足夠的信心，從而降低了項目的成本和時間。
3D texture 設計
Speos 3DTexture建模能力完成參數定義以生成待驗證的仿真文件。3DTexture的設計參數將取決于所采用的制造技術、外觀和現有的光學設計專業知識，使用Speos，可以嘗試不同的輸入，以實現滿足所有條件的設計。在這個特定的用例中，一個透明的材料被用作光介質，可以從根據3DTexture不同模式，對透明光介質繼續光學設計(見下圖)。這種“燈”被用作車輛的尾燈設計。
3D Texture驗證
3D Texture 在Speos中可視化和模擬，可以對不同類型的測量目標進行定性和定量分析。3D Texture設計完成后，必須在Speos中進行虛擬驗證。照明外觀被定義為設計中最重要的度量(即光均勻性，顏色，亮度等)，另外光度性能也是評估項。
展開 “ANSYS工程結構分析與輕量化優化設計”專題培訓班
本課程基于ANSYS Workbench平臺，全面系統詳實的講解結構靜力分析、模態分析、屈曲分析，動力學分析與基于優化的輕量化設計過程，重點講解不同載荷和位移約束含義和工程應用，結合強度理論對計算結果的判斷和結構的輕量化設置并通過實例強化軟件的使用和解決實際問題的能力。課程采用講解、實操、答疑的方式幫助學員解決實際遇到的問題。宏新環宇信息化咨詢中心（http://hxhycae.com）特舉辦“ANSYS工程結構分析與輕量化優化設計”專題培訓。具體內容如下：
一、培訓目標：
（一）理解工程結構有限元分析和輕量化設計優化的原理；
（二）掌握工程結構分析技巧和結構安全評估的方法；
（三）掌握輕量化優化分析技巧和結構安全評估的方法。
二、時間地點：2017年04月21日-04月24日 北京 (第一天報到，授課3天)
三、主講專家：
寧老師，力學博士，17年的軟件工程應用經驗；長期從事有限元領域國家重大項目研究，獲得專利11項，開發軟件4項，具有資深的技術底蘊和專業背景；擅長靜力學，模態分析，隨機振動/譜分析，瞬態動力學時程分析，轉子動力學分分析、線性/非線性后屈曲分析，斷裂力學分析，壓電分析，熱分析，顯式動力學分析，流體力學分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發等仿真分析。善于利用ANSYS進行二次開發解決特定領域科研/工程問題。
展開 
利用ANSYS動力學仿真技術研究行波管結構設計
[/p][p=22, null, left] 行波管的抗振動能力是行波管結構設計中一個關鍵技術，在行波管結構設計過程中，如果僅僅依靠試驗來驗證行波管的可靠性，將增加大量人力物力，而行波管的動力學仿真分析對提高行波管的可靠性是至關重要的，它不僅有助于行波管在研發階段尋求最優化的解決方案，而且能縮短行波管的研制周期、降低生產成本、確保產品質量。[/p][p=22, null, left]2 動力學分析[/p][p=22, null, left] 2.1 問題分析[/p][p=22, null, left] 某行波管整管結構需要作隨機振動環境試驗，由于結構本身的特點和各種特性指標，需要在整管模型的關鍵部件窗結構（應力較大）設計一個能夠起到支撐保護的支架結構，分析支架設計前后關鍵部件處的應力、加速度和位移等響應的變化，提高行波管整管結構的可靠性。[/p][p=22, null, left] 2.2 模型的建立[/p][p=22, null, left] 首先利用 Pro/E軟件建立三維實體模型，優化模型后將三維實體模型通過ANSYS軟件與Pro/E軟件的模型連接接口導入ANSYS Workbench軟件中，底座與振動臺通過12個螺釘固定。[/p][p=22, null, left] 2.3 模態分析[/p][p=22, null, left] 由于結構的振動特性決定結構對于各種動力載荷的響應情況，所以在準備進行隨機分析之前首先要進行模態分析，使結構設計避免共振或以特定頻率進行振動，本文分析中首先通過模態求解出整管模型的振動特性，分別求出有支架和無支架整管模型的固有頻率。
展開 ANSYS Mechanical拓撲優化功能在結構設計中的應用
圖2 施加約束與載荷
5.3 拓撲優化設置
根據需要設置拓撲優化的各個選項，主要包括：
a)優化目標/優化區域：圓筒外表面；
b)排除區域/非優化區域：靜力分析中施加載荷及約束的位置；
c)優化約束條件：最大等效應力小于10000psi；質量不少于現結構的50%；
d)優化目標函數：結構質量。
圖3 拓撲優化設置
5.4 拓撲優化后的結構
拓撲優化后的結構如下圖所示，在結果顯示中可以看到，相對于原結構保留了58%的質量。將優化后的模型使用SCDM打開，可以清楚的看到優化后的結構。
圖4 拓撲優化后結果
5.5 拓撲優化后結果分析驗證
ANSYS中可以實現直接將優化后結果導入新的分析中，進行優化后的結構分析，驗證優化后結構是否滿足要求，如下圖所示。
圖5 優化后結構分析流程
下圖中左側為優化前模型的計算結果，右側為優化后模型的計算結果，通過對比可以發現，優化后結構等效應力滿足要求。
圖6 優化前后應力與位移結果對比
6 ANSYS Mechanical拓撲優化功能的優勢
ANSYS Mechanical R18.0 提供新的基于物理設計優化技術，針對結構領域的新拓撲優化系統，可以實現如下功能：
a)連接到Static Structural or Modal 模塊；
b)定義優化目標和約束；
c)發現優化后的幾何模型；
d)檢查優化后的幾何模型。
展開 基于ANSYS APDL的某輸電塔塔架 結構尺寸優化設計
結構有限元模型如下：
結構所受荷載主要為風荷載與結構自重，風荷載簡化為集中荷載作用于節點上，且與塔架成45度，為方便加載，將45度風荷載簡化為X方向和Y方向的水平荷載，加載示意圖如下：
結構在自重和風荷載作用下的位移云圖如下所示：
按照甲方要求，需要對該鐵塔進行結構尺寸優化，優化相關要求說明如下：
結構優化目標：結構塔重
結構優化變量：結構底部開間尺寸，結構頂部開口尺寸
結構優化限制：1) 優化尺寸變化范圍為原結構尺寸的正負10%
2) 優化后結構最大位移不能大于優化前結構位移
3) 結構桿件最大應力不能超過材料應力屈服強度
4）優化后的結構第一階自振頻率應大于優化前的第一階自振頻率
按照上述變量，分別設定了優化分析所需要的設計變量、狀態變量、目標函數，優化部分的命令流如下：
/opt
opanl,jianmo,mac
！狀態變量
opvar,max_u,sv,,21.33,0.1
opvar,frquency,sv,,5.34,0.1
opvar,ZLmax1,sv,,420,1
opvar,ZLmax2,sv,,360,1
opvar,ZLmax3,sv,,235,1
！設計變量
opvar,A,dv,20844,25476,5
opvar,B,dv,7200,8800,5
！目標函數
opvar,objwg,obj,,,0.01
！文件名稱
opsave,INITIAL,opt
！
展開 ANSYS分析 vs 理論解 | 尋求結構合理的橫截面設計
工字型構件在鋼框架結構中應用非常普遍。
二、問題描述
如圖所示為三根相同材料做成的梁，每根梁的材料用量相等，均為三根厚t =1 mm、寬b=15 mm的材料組成。彈性模量E= 200 GPa，泊松比u =0.3。梁的長度為200mm，在梁跨中受集中力F =1 kN，兩端約束處理成鉸支。計算梁的撓度。
問題分析：受彎曲變形，用梁單元BEAM188建模分析。梁單元的單元屬性有單元類型、截面屬性和材料屬性。ANSYS無單位，需自己統一，本次采用N、mm和MPa單位制。由于BEAM188是空間梁，具有3個平動自由度和3個轉動自由度，對于圖示的簡支梁，在A點約束UX、UY、UZ和ROTX，在B點約束UY和UZ。約束ROTX是為了防止剛體轉動位移。
三、計算結果分析
1．撓度結果對比
2．撓度云圖
(1)截面1
(2)截面2
(3)截面3
四、理論計算
參考教材：劉鴻文.材料力學(第5版)[M]. 北京:高等教育出版社,2011: 110-209.
將t =1 mm、寬b =15 mm代入，慣性矩分別為33.75、843.75和2203.75，這三種截面關于水平中性軸的慣性矩比值為1:25:65。
五、GUI步驟
1．進入ANSYS
程序→ ANSYS → ANSYS Product Launcher → 改變workingdirectory到指定文件夾 →在jobname輸入：file→ Run。
2．定義工作文件名及工作標題
(1)定義工作文件名：UtilityMenu > File > Change Jobname → Change Jobname → 輸入文件名file→ OK。可不用輸入，默認為file。
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