有限元在橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

有限元分析在橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用每天更新，每天享受注冊(cè)筑龍結(jié)構(gòu)超爽會(huì)員

超爽0幣、超爽1幣資料海量資料即刻下載詳情咨詢：QQ：294365612023/3/211內(nèi)容一、有限元及軟件概述二、平面有限元軟件三、無應(yīng)力狀態(tài)控制法的應(yīng)用四、ANSYS軟件2023/3/2121.有限元分析（FEA）定義實(shí)際中應(yīng)用很多，但較少談定義。因?yàn)槊嫣珡V泛了，定義太抽象了。FEA（FiniteElementAnalysis)的基本概念：用較簡單的問題代替復(fù)雜問題后再求解。

它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對(duì)每一單元假定一個(gè)合適的(較簡單的)近似解，然后推導(dǎo)求解這個(gè)域總的滿足條件(如結(jié)構(gòu)的平衡條件)，從而得到問題的解。2023/3/213這個(gè)解不是準(zhǔn)確解，而是近似解，因?yàn)閷?shí)際問題被較簡單的問題所代替。由于大多數(shù)實(shí)際問題難以得到準(zhǔn)確解，而有限元不僅計(jì)算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。注意：1）錯(cuò)誤與誤差的把握。2）當(dāng)?shù)玫接邢拊慕獯?，須用懷疑的眼光去挑剔去接受。每天更新，每天享受注?cè)筑龍結(jié)構(gòu)超爽會(huì)員

超爽0幣、超爽1幣資料海量資料即刻下載詳情咨詢：QQ：294365612023/3/214幾個(gè)術(shù)語：FEA(FiniteElementAnalysis)有限元分析CAD(ComputerAidedDesign)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAM(ComputerAidedManufacturing)計(jì)算機(jī)輔助制造CAE(ComputerAidedEngineering)計(jì)算機(jī)輔助工程FEM(FiniteElementMethods)有限單元法

DRAW?2023/3/2152.有限元的發(fā)展歷史有限元方法思想的萌芽可以追溯到18世紀(jì)末，歐拉在創(chuàng)立變分法的同時(shí)就曾用與現(xiàn)代有限元相似的方法求解軸力桿的平衡問題，但那個(gè)時(shí)代缺乏強(qiáng)大的運(yùn)算工具解決其計(jì)算量大的困難。波音飛機(jī)工程師Turner，Clough等人在1956年首次將有限元法用于飛機(jī)機(jī)翼的結(jié)構(gòu)分析，吹響了有限元的號(hào)角，有限元這一名稱在1960年正式提出。

有限元方法的理論和程序主要來自高校和實(shí)驗(yàn)室，早期有限元的主要貢獻(xiàn)來自于Berkeley大學(xué)。EdWilson發(fā)布了第一個(gè)程序，第一代的程序沒有名字，第二代線性程序就是著名的SAP(structuralanalysisprogram)，非線性程序就是NONSAP。

2023/3/2163、有限元的應(yīng)用領(lǐng)域醫(yī)學(xué)中的生物力學(xué)

有限元法在牙體修復(fù)研究領(lǐng)域航天航空領(lǐng)域機(jī)械制造和設(shè)計(jì)環(huán)境能源氣象土建（道橋隧、工民建、水利）……每天更新，每天享受注冊(cè)筑龍結(jié)構(gòu)超爽會(huì)員

超爽0幣、超爽1幣資料海量資料即刻下載詳情咨詢：QQ：294365612023/3/2174、有限元的學(xué)術(shù)領(lǐng)域結(jié)構(gòu)（靜力、動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)力學(xué)、沖擊動(dòng)力學(xué)）流體力學(xué)電和磁溫度熱傳導(dǎo)質(zhì)量擴(kuò)散聲學(xué)分析巖土力學(xué)分析（流體滲透/應(yīng)力耦合分析）機(jī)械軍工航天航空2023/3/2185、國際大型通用軟件ANSYS:ANSYS公司成立于1970年，總部位于美國賓夕法尼亞洲的匹茲堡。Fluent:原美國Fluent公司是全球最大的CFD――流體力學(xué)仿真分析軟件及咨詢公司。ANSYS收購Fluent后成為名副其實(shí)的全球最大的CAE軟件公司，在三大洲擁有40多個(gè)全資機(jī)構(gòu)，17個(gè)研發(fā)中心，近1,400名員工。

ABAQUS:2005年5月，前美國ABAQUS軟件公司（1978年成立）與世界知名的在產(chǎn)品生命周期管理軟件方面擁有先進(jìn)技術(shù)的法國達(dá)索集團(tuán)合并，共同開發(fā)新一代的模擬真實(shí)世界的仿真技術(shù)平臺(tái)SIMULIA。在我國的高校和巖土方面應(yīng)用比較多。世界上最著名的非線性有限元分析軟件。每天更新，每天享受注冊(cè)筑龍結(jié)構(gòu)超爽會(huì)員

超爽0幣、超爽1幣資料海量資料即刻下載詳情咨詢：QQ：294365612023/3/219MARC：MSC.MARC，MSC（MSC.SoftwareCorporation）公司位于洛杉磯，63創(chuàng)立，66年參與了Nastran的開發(fā)。MSC對(duì)原始的Nastran做了大量的改進(jìn)并于71年推出自己的專利版本MSC.Nastran，83年股票上市并開始了一系列并購重組的活動(dòng)。

美國國家宇航局（NASA）的資助

NASTRAN：MSC.Nastran軟件獲得美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）認(rèn)證，成為領(lǐng)取飛行器適航證指定的唯一驗(yàn)證軟件。每天更新，每天享受注冊(cè)筑龍結(jié)構(gòu)超爽會(huì)員

超爽0幣、超爽1幣資料海量資料即刻下載詳情咨詢：QQ：294365612023/3/2110Adina:在計(jì)算理理論和求求解問題題的廣泛泛性方面面處于全全球領(lǐng)先先的地位位，尤其其針對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)非線線性、流流/固耦合等等復(fù)雜問問題的求求解具有有強(qiáng)大優(yōu)優(yōu)勢(shì)。近近20年的商業(yè)業(yè)化，被被廣泛應(yīng)應(yīng)用于各各個(gè)工業(yè)業(yè)領(lǐng)域的的工程仿仿真計(jì)算算，包括括土木建建筑、交交通運(yùn)輸輸、石油油化工、、機(jī)械制制造、航航空航天天、汽車車、國防防軍工、、船舶、、以及科科學(xué)研究究等各個(gè)個(gè)領(lǐng)域。。ADINA的最早版版本出現(xiàn)現(xiàn)于1975，在K.J.Bathe博士的帶帶領(lǐng)下，，由其研研究小組組共同開開發(fā)。86年Bathe博士在美美國馬薩薩諸塞州州成立ADINAR&D公司。每天更新新，每天天享受注冊(cè)筑龍龍結(jié)構(gòu)超超爽會(huì)員員超爽0幣、超爽爽1幣資料海海量資料料即刻下下載詳情咨詢?cè)儯篞Q：294365612023/3/1511不得不說的一一個(gè)軟件SAPSAP：美國CSI（美國計(jì)算機(jī)和和結(jié)構(gòu)）公司（1975）的產(chǎn)品，SAP程序是歷史最最悠久、也是是最負(fù)盛名的的結(jié)構(gòu)分析軟件件，已經(jīng)有40年的歷史。SAP程序最早源于于加州大學(xué)Berkeley分校的Wilson教授的開發(fā)工工作。1970他們第一次發(fā)發(fā)布了具有革革命意義的SAP程序。此后，，Wilson博士被國際工工程界認(rèn)為是是計(jì)算機(jī)輔助助結(jié)構(gòu)分析領(lǐng)領(lǐng)域中的卓越越的研究者。SAP4、SAP5、SAP91、SAP93、SAP2000改革開放后不不久，由張之勇教授帶回到國國內(nèi)的SAP源程序使得我我國的工程設(shè)設(shè)計(jì)人員和教教學(xué)科研人員員有機(jī)會(huì)接觸觸到世界一流流的有限元分分析軟件。2023/3/1512這些軟件誕生生在上世紀(jì)70年代左右，也也就是世界商商第一臺(tái)計(jì)算算誕生后的20年左右。這幾個(gè)軟件都都是美國人開開發(fā)研制的。。都有一定重大大的發(fā)展背景景，如航天、、軍工等。起源于高校和和實(shí)驗(yàn)室。后期都以公司司方式運(yùn)作，，大多經(jīng)歷了了收購、合并并、重組。軟件是一個(gè)國國家科技實(shí)力力的重要標(biāo)志志之一。每天更新，每每天享受注冊(cè)筑龍結(jié)構(gòu)構(gòu)超爽會(huì)員超爽0幣、超爽1幣資料海量資資料即刻下載載詳情咨詢：QQ：294365612023/3/15136、橋梁工程常常用的計(jì)算軟軟件韓國：MIDAS（空間梁、板板）正式成立立于2000年9月1日，它隸屬于于世界最大的的鋼鐵公司之之一-浦項(xiàng)制鐵(POSCO)集團(tuán)。TDV：梁元非常經(jīng)典典，剛推出板板單元，奧地地利，已經(jīng)被被奔特力收購購?fù)瑵?jì)同同豪周宗澤老老師橋梁博士（平面上部））公路科研所GQJS（平面上部））公規(guī)院QJX（平面上部））西南交大BSAS（平面上部））西南交大BNLAS（懸索橋）大橋院PRBP、BCSA、COMA、SCDS（平面上部））NSAP（鋼梁）3DBRIDE（空間上部））PFDS（空間樁）2023/3/15147、大型通用用軟件與橋橋梁專用軟軟件大型通用軟軟件，功能能強(qiáng)大，精精度可靠。。但是用在在橋梁設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算中有有局限性。。表現(xiàn)為：：1、無法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)專用軟件件的“一氣氣呵成”，，從施工到到運(yùn)營，從從單項(xiàng)到到到組合，從從荷載到檢檢算。2、土木結(jié)構(gòu)構(gòu)所用到的的功能，僅僅僅是大型型軟件的很很小很小的的部分，有有一種“殺殺雞用牛刀刀的感覺””。3、對(duì)于橋梁梁結(jié)構(gòu)中的的一些特殊殊荷載處理理起來很麻麻煩。比如如張拉預(yù)應(yīng)應(yīng)力、斜拉拉索、收縮縮徐變、活活載的影響響線加載。。以至于：設(shè)設(shè)計(jì)中以專專用軟件為為主，對(duì)于于一些特殊殊問題再用用大型軟件件分析，最最普遍的就就是局部應(yīng)力分分析。2023/3/15158、MIDAS的FEA———土木高端對(duì)于在專用用軟件之外外的空白區(qū)區(qū)。很多業(yè)業(yè)內(nèi)人士都都認(rèn)識(shí)到了了。MIDASFEA就是瞄準(zhǔn)了這個(gè)個(gè)需求?！魧?shí)體單元施加預(yù)預(yù)應(yīng)力，（局部部應(yīng)力分析時(shí)都都會(huì)遇到）◆CFD（大型軟件，一般人不易掌握握，流體、流固固耦合）◆船撞計(jì)算（沖沖擊動(dòng)力學(xué)、應(yīng)應(yīng)力波理論）◆波浪力計(jì)算（流流體力學(xué)）◆鋼筋混凝土裂縫縫計(jì)算（局部應(yīng)應(yīng)力分析也非常常困難）◆焊縫疲勞？2023/3/1516二、橋梁用平面面有限元軟件1.直接剛度法2.節(jié)間荷載的處理理3.幾種特殊荷載的的處理方式4.編程思路5.軟件演示2023/3/15171、直接剛剛度法橋梁用軟軟件計(jì)算算核心都都是直接接剛度法法——矩陣位移移法以位移為為未知數(shù)數(shù)，求解解位移。。靜力基本本方程：：{F}=[K]{δ}{F}:節(jié)點(diǎn)荷載載，必須須作用于于節(jié)點(diǎn)。。[K]：總體剛剛度矩陣陣，由單單元?jiǎng)偠榷染仃囖D(zhuǎn)轉(zhuǎn)置到總總體坐標(biāo)標(biāo)系下，，并組集集而成。。{δ}：待求的的節(jié)點(diǎn)位位移。2023/3/1518單元?jiǎng)偠榷染仃囋豄ij的物理含含義是：：當(dāng)其所所在j列對(duì)應(yīng)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)位移分分量等于于1（其余節(jié)節(jié)點(diǎn)位移移分量均均為零））時(shí)，其其所在i行對(duì)應(yīng)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)外力分分量所應(yīng)應(yīng)有的數(shù)數(shù)值。UiViθiUjVjθjNiQiMiNjQjMj局部坐標(biāo)標(biāo)系下2023/3/1519轉(zhuǎn)置矩陣陣123xyxxx單剛組集集總剛——對(duì)號(hào)入座座xyiLjEA2023/3/1520123456654123456007700456123000000123123xyxxx2023/3/152112345676541237123xyxxx縮減后的總剛，實(shí)實(shí)際上在軟件中一一般組集的是原始始總剛（沒有引入入約束條件）。2023/3/1522基本方程的求解原始剛度矩陣是奇奇異的，其逆矩陣陣不存在，不能求求解方程：{F}=[K]{δ}?！l(fā)生剛體位移引入支承的方法：：1）置大數(shù)法：將已知位移的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的總剛主對(duì)對(duì)角元素置為大數(shù)數(shù)（如1E20），對(duì)應(yīng)荷載列向向量置為大數(shù)乘已已知位移。2）劃零置一法：2023/3/1523求解方程——求解器當(dāng)結(jié)構(gòu)規(guī)模大到一一定程度，求解方方程便是十分麻煩煩的問題。其一：：速度，其二：容容量。假如有10000節(jié)點(diǎn)的模型，n＝60000。AX＝b2023/3/1524高斯消去法法：原理簡單，，消元。計(jì)算次數(shù)過過多，在有有限元中速速度太慢。。2.8GHz

P4浮點(diǎn)大約10億次/秒，6萬自由度，，則求解一一次方程需需3～4天。計(jì)算量2023/3/1525平方根法2023/3/1526改進(jìn)平方根根法A=LDLT2023/3/1527A=LDLT分解，既既適合于于解對(duì)稱稱正定方方程組，，也適合合求解A為對(duì)稱，，而各階階順序主主子式不不為零的的方程組組而對(duì)A=LLT只適合于于對(duì)稱正正定方程程組突破有限限元分析析的極限限Nastran成功求解解超出4億自由度度問題求解器在在大型軟軟件中非非常重要要，在平平面橋梁梁專用軟軟件中一一般不太太突出。。2023/3/15282、節(jié)間荷荷載的處處理1）在B、C結(jié)點(diǎn)加附附加約束束，使B、C兩點(diǎn)不能能發(fā)生任任何位移移。2）在B、C兩點(diǎn)有附附加約束束的情況況下，求求BC單元固端端力。3）固端力力反向即即為等效效節(jié)點(diǎn)荷荷載。4）求解方方程的單單元位移移，由位位移求力力。并與與固端力力疊加。。2023/3/1529屬于節(jié)間間荷載的的荷載節(jié)間集中中力勻布力預(yù)應(yīng)力等等效荷載載溫度荷載載收縮徐變變2023/3/15303、幾種特特殊荷載載的處理理方式預(yù)應(yīng)力等效荷載，一一個(gè)單元5等分，5對(duì)等效荷載，，荷載大小按照照扣除預(yù)應(yīng)力力損失后的應(yīng)應(yīng)力計(jì)算。2023/3/1531溫度荷載溫度模式2023/3/1532非線性溫度——自應(yīng)力由于縱向纖維維之間的相互互約束，在進(jìn)進(jìn)行非線性分分布溫度的應(yīng)應(yīng)力計(jì)算時(shí)，，仍認(rèn)為材料料力學(xué)中的平平面假定依然然成立（此假假定通過有限限元分析已獲獲得證實(shí)），，故實(shí)際截面面的最終變形形仍為直線。。2023/3/1533混凝土的收縮縮和徐變混凝土的收縮縮徐變效應(yīng)，，在一些簡單單情況下可用用微分方程求求解。但是對(duì)對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)構(gòu)和施工中體體系多次轉(zhuǎn)換換，就無法用用解析的方式式獲得。采用用分時(shí)段數(shù)值積積分的方法具有廣廣泛的適應(yīng)性性，而且精度度很高。2023/3/1534在逐階段形成的結(jié)結(jié)構(gòu)中，混凝土徐徐變效應(yīng)與某點(diǎn)的的應(yīng)力歷史密切相相關(guān)，每階段的應(yīng)應(yīng)力增量由荷載引引起的應(yīng)力增量△σi和收縮徐變引起的的應(yīng)力增量△σci組成。2023/3/1535徐變系數(shù)：徐變應(yīng)應(yīng)變與彈性應(yīng)變的的比值。彈性變形：徐變變形：2023/3/1536徐變系數(shù)的計(jì)算：：老化理論、先天理理論、彈性徐變體體理論、CEB－FIP1982年實(shí)用設(shè)計(jì)建議、、ACI(209)1982年推薦公式、BP－2模式、公橋規(guī)（JTGD62-2004）計(jì)算公式收縮：已經(jīng)是應(yīng)變變了，直接計(jì)算就就行。應(yīng)變的范圍1E-4～5E-4，相當(dāng)于降溫10～50度ACI(209)推薦公式公橋規(guī)（JTGD62-2004）計(jì)算公式2023/3/1537斜拉索張拉按照索力張拉按照索長張拉（無無應(yīng)力狀態(tài)控制法法）——在無應(yīng)力狀態(tài)控制制法中講索力張拉原理：將張拉的索從結(jié)構(gòu)構(gòu)中去除，代之以以一對(duì)大小相等方方向沿錨點(diǎn)之間的的直線向的集中力力。2023/3/1538具備下述述兩條件件就可編編制橋梁梁用軟件件1）結(jié)構(gòu)、、荷載、、約束條條件，可可以用上上述方法法求出位位移、內(nèi)內(nèi)力。2）橋梁特特殊荷載載的求解解方法。。2023/3/15394、橋梁用用軟件的的總體思思路建模（單單元、截截面、材材料、預(yù)預(yù)應(yīng)力））形成施工工階段（（結(jié)構(gòu)、、荷載、、結(jié)構(gòu)和和荷載的的繼承性性）運(yùn)營階段段可變的的靜荷載載計(jì)算（（溫度、、風(fēng)、沉沉降等））運(yùn)營階段段活載的的計(jì)算（（影響線線加載））按照規(guī)范范的檢算算（強(qiáng)度度、抗裂裂、裂縫縫等）隨時(shí)記錄錄荷載的的效應(yīng)（（內(nèi)力、、位移、、應(yīng)力）），并按按照組合合形成包包絡(luò)。2023/3/15405.軟件演示示材料→截截面→單單元→預(yù)預(yù)應(yīng)力→→階段→→運(yùn)營2023/3/1541三、無應(yīng)力力狀態(tài)控制制法的應(yīng)用用前言：關(guān)于無應(yīng)力力狀態(tài)控制制法的原理理和應(yīng)用，，秦總有專專著和講座座，非常系系統(tǒng)和詳細(xì)細(xì)。我從應(yīng)應(yīng)用層面和和快速理解解的角度，，換一個(gè)角角度來闡述述。2023/3/1542概述無應(yīng)力狀態(tài)態(tài)控制法：：通過結(jié)構(gòu)構(gòu)的無應(yīng)力力狀態(tài)量揭揭示分階段段形成結(jié)構(gòu)構(gòu)的過程與與結(jié)果的關(guān)關(guān)系。尤其針對(duì)對(duì)復(fù)雜過程程的斜拉橋橋施工過程程的模擬計(jì)計(jì)算。斜拉橋的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算一一般分兩種種：其一、成橋橋整體分析析（施工階階段少、只只模擬關(guān)鍵鍵工況）。。其二、施工工過程模擬擬和施工監(jiān)監(jiān)控。在斜斜拉橋施工工過程中施施工監(jiān)控是是必不可少少的環(huán)節(jié)。。2023/3/1543三種結(jié)構(gòu)成成橋線形連續(xù)梁、剛剛構(gòu)：一般地，靠靠立模標(biāo)高高來保證，，一旦立模模標(biāo)高確定定，后期線線型將成為為永久的不不可更改的的。鋼結(jié)構(gòu)：靠桿件的制制作長度，，一旦長度度確定，成成橋線型也也是不可變變的。（即即無應(yīng)力長長度一定成成橋線型就就是一定））斜拉橋：靠斜索的張張拉來保證證成橋線型型。斜拉橋橋的超靜定定次數(shù)太高高，其解不不是唯一的的。各人有有個(gè)人的解解，一個(gè)人人兩次調(diào)索索的結(jié)果也也不是唯一一的。2023/3/1544整體分析成橋索力確確定的原則則：使主梁、主主塔處于最最好的工作作狀態(tài)。——在恒載作用用下“塔直直梁平”成橋索力確確定的方法法：先初算再微微調(diào)2023/3/1545這個(gè)原則是相相對(duì)的，是可可以修正的。。比如在活載的的作用下主塔塔左右側(cè)的受受力不對(duì)稱的的情況可使主主塔向受力較較小一側(cè)偏移移一定距離，，這樣可以改改善主塔的受受力，使主塔塔左右側(cè)受力力趨于均勻。。對(duì)主梁而言言，也可以使使之在跨中上上拋一定高度度，在主梁跨跨中下緣預(yù)存存一定的壓應(yīng)應(yīng)力，也可以以改善主梁的的受力?；钶d主塔彎矩矩邊跨中跨2023/3/1546成橋索力初算算剛性支撐連續(xù)續(xù)梁法2023/3/1547施工過程模擬擬2023/3/1548索力的變化施工過程模擬擬：用計(jì)算分分析模擬現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)的一道道工工序。由于斜斜拉橋?yàn)楦叽未纬o定，一一步步走向成成橋目標(biāo)并非非易事。方法：正裝試試算、倒拆、、無應(yīng)力狀態(tài)態(tài)控制。施工階段多、、現(xiàn)場(chǎng)情況變變化頻繁，往往往由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)監(jiān)控小組來指指導(dǎo)完成斜拉拉橋的架設(shè)。?！┕けO(jiān)控成橋索力掛索初拉二次調(diào)整索力力索力到位2023/3/1549施工監(jiān)控目標(biāo)：確保經(jīng)經(jīng)過施工階段段最終到達(dá)的的成橋狀態(tài)和和整體計(jì)算的的狀態(tài)一致。。目標(biāo)是不變變的，但是到到達(dá)目標(biāo)的過過程是可以變變化的。斜拉索受力行為為：主動(dòng)受載、、被動(dòng)受載主動(dòng)：通過張拉拉使自身主動(dòng)承承受荷載的同時(shí)時(shí)也改變了結(jié)構(gòu)構(gòu)的受力。被動(dòng)：在自身不不張拉的時(shí)候因因?yàn)檎麄€(gè)結(jié)構(gòu)上上的荷載改變也也可以被動(dòng)加載載。如二期恒載載的鋪裝使索力力普遍增加。后后一種狀況是唯唯一的。施工監(jiān)控的很大大一部分工作就就是解決主動(dòng)張張拉的問題。2023/3/1550如何完成施工監(jiān)監(jiān)控？斜拉索安裝時(shí)的的初拉力是多少少？在什么時(shí)候候在調(diào)整？調(diào)整整量是多少？這些工作就是為為了保證成橋的的狀態(tài)（線型和和受力）。解決決這一問題的常常規(guī)手段為正裝裝倒拆法，此法法計(jì)算耗時(shí)大，，而且由于收縮縮徐變的影響當(dāng)當(dāng)拆回來時(shí)并不不閉合。為了解解決以上問題特特提出了無應(yīng)力力狀態(tài)控制法。。2023/3/1551小例子如圖結(jié)構(gòu)構(gòu)，類似似自行車車的車輪輪，要求求拆散后后復(fù)原，，復(fù)原即即要求形形狀和內(nèi)內(nèi)力與拆拆以前相相同。最簡單的的辦法？？2023/3/1552簡單方法法：記錄位置置、標(biāo)號(hào)號(hào)刻度，，拆散。。組裝時(shí)時(shí)按照位位置對(duì)號(hào)號(hào)入座、、按照刻刻度鎖定定長度即即可。與與順序無無關(guān)、組組裝時(shí)的的溫度無無關(guān)。應(yīng)用無應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)態(tài)法進(jìn)行行斜拉橋橋得施工工監(jiān)控本本質(zhì)與此此類似。。2023/3/1553思考小例題得出結(jié)結(jié)論不管施工過程如何何，只要各構(gòu)件的的無應(yīng)力長度與目目標(biāo)狀態(tài)時(shí)的無應(yīng)應(yīng)力長度一致，最最終的狀態(tài)就是我我們要求的目標(biāo)狀狀態(tài)。目標(biāo)狀態(tài)時(shí)的無應(yīng)應(yīng)力長度在做成橋橋計(jì)算是由程序已已經(jīng)算出來了。我我們盡管拿來用就就是了。不管施工中初拉力力是多少、中間如如何調(diào)整、只要每每根斜拉索都達(dá)到到了目標(biāo)狀態(tài)時(shí)的的無應(yīng)力長度就足足以保證成橋狀態(tài)態(tài)。也就是無應(yīng)力狀態(tài)態(tài)控制法的兩個(gè)原原理：2023/3/1554無應(yīng)力狀態(tài)法原理理一：一定的外荷載、結(jié)構(gòu)體系、支承邊界條件、單元的無應(yīng)力長度度和無應(yīng)力曲率組成的結(jié)構(gòu)，其其對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)內(nèi)力力和位移是唯一的的，與結(jié)構(gòu)的形成成過程無關(guān)。2023/3/1555無應(yīng)力狀態(tài)法原理理二：結(jié)構(gòu)單元的內(nèi)力和和位移隨著結(jié)構(gòu)的的加載、體系轉(zhuǎn)換換和斜拉索的張拉拉而變化，斜拉索索的無應(yīng)力長度只只有人為地調(diào)整才才會(huì)發(fā)生變化；當(dāng)荷載和結(jié)構(gòu)體系系一定時(shí)，斜拉索索無應(yīng)力長度的變變化必然唯一地對(duì)對(duì)應(yīng)一個(gè)單元索力力的變化：2023/3/1556斜索的無應(yīng)力長長度的含義：可以理解為兩錨錨點(diǎn)之間的斜索索在無應(yīng)力時(shí)的的真實(shí)長度。實(shí)際監(jiān)控時(shí)不是是真的去量斜拉拉索的實(shí)際長度度的。而是通過過無應(yīng)力長度的的改變量（拔出出量或回放量））來控制的。2023/3/1557控制流程用無應(yīng)力長度控控制法計(jì)算出結(jié)結(jié)構(gòu)的受力和變變形→用計(jì)算的的拔出量去張拉拉斜拉索、實(shí)測(cè)測(cè)標(biāo)高、偏位→→理論與實(shí)際的的變形比較、平平差，讓實(shí)際狀狀態(tài)接近理論狀狀態(tài)。如此循環(huán)往復(fù)直直至成橋無應(yīng)力狀態(tài)控制制是一種方法是是一種手段。真真正控制的是變變形(標(biāo)高、偏位)、索力。2023/3/1558使用程序?qū)崿F(xiàn)用用無應(yīng)力量控制制1、成橋計(jì)算、確確定目標(biāo)狀態(tài)和和斜拉索的無應(yīng)力長度（模型一）2、模擬施工（模模型二），保證證每一根斜拉索索在成橋之前達(dá)達(dá)到與目標(biāo)狀態(tài)相同的的無應(yīng)力長度（模型一算出來來的）。在保證結(jié)構(gòu)安全全的前提下用最最少的張拉次數(shù)數(shù)完成施工。2023/3/1559演示一個(gè)例題題2023/3/1560四、ANSYSANSYS公司總部位于Canonsburg,PA-USA(匹茲堡南部)1.概述2.常用單元類型型3.SOLID65單元4.子模型2023/3/15611.ANSYS概述功能:結(jié)構(gòu)分析√熱分析電磁分析流體分析(CFD)耦合場(chǎng)分析-多物理理場(chǎng)2023/3/1562結(jié)構(gòu)分析的類型:靜力分析-用于靜態(tài)載荷.可以考慮結(jié)構(gòu)的線線性及非線性行為為，例如:大變形、大應(yīng)變、、應(yīng)力剛化、接觸觸、塑性、超彈及及蠕變等。模態(tài)分析-計(jì)算線性結(jié)構(gòu)的自自振頻率及振型。。譜分析是模態(tài)分析的擴(kuò)展展，用于計(jì)算由于于隨機(jī)振動(dòng)引起的的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和應(yīng)變變(也叫作響應(yīng)譜或PSD)。2023/3/1563諧響應(yīng)分析-確定線性結(jié)構(gòu)對(duì)隨隨時(shí)間按正弦曲線線變化的載荷的響響應(yīng)。瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析析-確定結(jié)構(gòu)對(duì)隨時(shí)時(shí)間任意變化的的載荷的響應(yīng).可以考慮與靜力力分析相同的結(jié)結(jié)構(gòu)非線性行為為。特征屈曲分析-用于計(jì)算線性屈屈曲載荷并確定定屈曲模態(tài)形狀狀.。(結(jié)合瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)學(xué)分析可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)非線性屈曲分分析)專項(xiàng)分析:斷裂分析析,復(fù)合材料分析，，疲勞分析2023/3/1564ANSYS除了提供標(biāo)準(zhǔn)的的隱式動(dòng)力學(xué)分分析以外，還提供了顯式動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析模塊塊ANSYS/LS-DYNA.用于模擬非常大大的變形，慣性性力占支配地位位，并考慮所有有的非線性行為為.它的顯式方程求求解沖擊、碰撞撞、快速成型等等問題，是目前前求解這類問題題最有效的方法法.2023/3/1565ANSYS流體分析析概述述流體分析析用于確定定流體的的流動(dòng)及及熱行為為.流體分析析分以下下幾類:CFD-ANSYS/FLOTRAN提供強(qiáng)大大的計(jì)算算流體動(dòng)動(dòng)力學(xué)分分析功能能，包括括不可壓壓縮或可可壓縮流流體、層層流及湍湍流，以以及多組組份流等等.聲學(xué)分析析-考慮流體體介質(zhì)與與周圍固固體的相相互作用用,進(jìn)行聲波波傳遞或或水下結(jié)結(jié)構(gòu)的動(dòng)動(dòng)力學(xué)分分析等.容器內(nèi)流流體分析-考慮容器器內(nèi)的非非流動(dòng)流流體的影影響.可以確定定由于晃晃動(dòng)引起起的靜水水壓力.流體動(dòng)力力學(xué)耦合合分析-在考考慮流體體約束質(zhì)質(zhì)量的動(dòng)動(dòng)力響應(yīng)應(yīng)基礎(chǔ)上上，在結(jié)構(gòu)動(dòng)動(dòng)力學(xué)分分析中使使用流體體耦合單單元.2023/3/1566流體動(dòng)網(wǎng)網(wǎng)格技術(shù)術(shù)2023/3/1567流固半耦耦合速度度場(chǎng)2023/3/1568流固半耦合壓壓力場(chǎng)2023/3/1569溫度瞬態(tài)分析析——焊接2023/3/15702.常用單元......點(diǎn)(質(zhì)量)線(彈簧，梁梁，桿，間隙隙)面(薄殼,二維實(shí)體,軸對(duì)稱實(shí)體)線性二次體(三維實(shí)體)線性...............................2023/3/1571ANSYS單元庫有100多種單元元類型，其中中許多單元具具有好幾種可可選擇特性來來勝任不同的的功能。在結(jié)構(gòu)分析中中，結(jié)構(gòu)的應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)決定定單元類型的的選擇。選擇維數(shù)最低低的單元去獲獲得預(yù)期的結(jié)結(jié)果(盡量做到能選選擇點(diǎn)而不選選擇線，能選擇線而不不選擇平面，，能選擇平面面而不選擇殼殼，能選擇殼殼而不選擇三三維實(shí)體).2023/3/1572線單元:Beam(梁)單元元Beam4是一種可用用于承受拉拉、壓、彎彎、扭的三三維彈性梁梁單元。這這種單元在在每個(gè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)上有六個(gè)個(gè)自由度：：x、y、z三個(gè)方向的的線位移和和繞x,y,z三個(gè)軸的角角位移。是是基于結(jié)構(gòu)構(gòu)力學(xué)經(jīng)典典梁彎曲理理論構(gòu)造的的梁單元。。2023/3/1573Beam188與Beam189相對(duì)Beam4的第一個(gè)突突出點(diǎn)是具具有更出色色的截面數(shù)據(jù)定定義功能和可視化特特性。第二二個(gè)突出點(diǎn)點(diǎn)是Beam188與Beam189自動(dòng)考慮了剪切切變形。beam188、Beam189基于Timoshenko梁的理論。。beam188beam1892023/3/1574平面應(yīng)力應(yīng)變PLANE2，2-D,6節(jié)點(diǎn)三角形單元元該單元的位移是是二次的，很適適合于模擬不規(guī)規(guī)則的網(wǎng)格（由由CAD/CAM導(dǎo)入的模型）。。六節(jié)點(diǎn)三角形形單元，每個(gè)節(jié)節(jié)點(diǎn)有兩個(gè)自由由度。可以作為為平面應(yīng)力、平平面應(yīng)變和軸對(duì)對(duì)稱單元。2023/3/1575PLANE42（2-D，4節(jié)點(diǎn)四邊形)PLANE42用于仿真2D實(shí)體結(jié)構(gòu)。該單單元可用于平面面單元（平面應(yīng)應(yīng)力或平面應(yīng)變變）或軸對(duì)稱單單元。單元有4個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)節(jié)點(diǎn)具有X，Y位移方向的兩個(gè)個(gè)自由度。單元元具有塑性、蠕變、膨膨脹、應(yīng)力強(qiáng)化化、大變形和大大應(yīng)變的特點(diǎn)。2023/3/1576殼單元SHELL43-3D、4N塑性大應(yīng)變殼SHELL43適合模擬線性、、彎曲及適當(dāng)厚厚度的殼體結(jié)構(gòu)構(gòu)。單元中每個(gè)個(gè)節(jié)點(diǎn)具有六個(gè)個(gè)自由度：沿x、y和z方向的平動(dòng)自由由度以及繞x、y和z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度度。單元具有塑塑性、蠕變、應(yīng)應(yīng)力剛化、大變變形和大應(yīng)變的的特性。如果是是薄殼或者塑性性和蠕變不需考考慮，彈性的四四邊性殼單元（（SHELL63）就可以了。如如果遇到收斂困困難或者需要考考慮大應(yīng)變時(shí)，，可選擇SHELL181單元。對(duì)于非線線性結(jié)構(gòu)分析推推薦選擇SHELL181單元。2023/3/1577SHELL63-3D、4N，彈性殼shell63是薄殼單元。包包含彎曲和薄膜膜效應(yīng)，但是忽忽略橫向剪切變變形。而shell43屬于厚殼單元。。不僅有彎曲、、薄膜效應(yīng)，他他也包含了橫向向剪切效應(yīng)。橫橫向剪切被表示示為整個(gè)厚度上上的常剪切應(yīng)變變。這種一階近近似只適用于中中等厚度殼體。。2023/3/1578實(shí)體單元元SOLID185，3D、8N，結(jié)構(gòu)實(shí)實(shí)體單元元2023/3/1579SOLID186-3D、20N，結(jié)構(gòu)實(shí)實(shí)體單元元2023/3/15803.SOLID65（3D、8N，帶筋混混凝土單單元）ANSYS里面專門門建立了了面向混混凝土，，巖石材材料的單單元——Solid65單元在在三維8節(jié)點(diǎn)等參參元Solid45的基礎(chǔ)上上，增加加了針對(duì)對(duì)于混凝凝土的材材性參數(shù)數(shù)和整體體式鋼筋筋模型2023/3/1581SOLID65適用于帶帶鋼筋或或不帶鋼鋼筋的三三維實(shí)體體模型。。單元具有有受拉開開裂和受受壓壓碎碎的性能能。在混凝土土使用中中，單元元的實(shí)體體部分可可以用于于模擬混混凝土而而鋼筋部部分用于于模擬鋼鋼筋。該該單元也也可用于于其它混混合物，，如玻璃璃纖維和和巖石。。該單元元最重要要的性質(zhì)質(zhì)是對(duì)非非線性材材料的處處理方法法?；炷辆哂杏虚_裂（（沿三個(gè)個(gè)正交方方向）、、壓碎、、塑性變變形和蠕蠕變性能能。鋼筋筋僅能承承受拉力力和壓力力，但不不能承受受剪力，，具有塑塑性變形形和蠕變變性能。。2023/3/1582Solid65基本原理用彈塑性本構(gòu)關(guān)系系描述混凝土的受受壓行為用斷裂軟化本構(gòu)關(guān)關(guān)系描述混凝土的的受拉軟化行為混凝土滿足某一破破壞準(zhǔn)則，則認(rèn)為為被壓碎2023/3/1583Solid65的理論基礎(chǔ)Solid65的破壞準(zhǔn)則Willam&Warnke破壞曲面橢圓組合截面的拋拋物線曲面,五個(gè)參數(shù)Solid65的本構(gòu)關(guān)系彈塑性+斷裂本構(gòu)關(guān)系最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則以主應(yīng)力（σ1，σ2，σ3）為軸的主應(yīng)力空空間，將試驗(yàn)獲得得的多軸強(qiáng)度數(shù)據(jù)據(jù)標(biāo)在其中，相鄰鄰點(diǎn)以光滑曲面相相連，得到如圖破破壞包絡(luò)面。2023/3/1584Solid65的理論基礎(chǔ)2023/3/1585Solid65破壞曲面分區(qū)2023/3/1586Willam-Warnke破壞準(zhǔn)則則William-Warnke五參數(shù)準(zhǔn)準(zhǔn)則具有有橢圓型型偏截面面和拋物物線型子子午線。。這個(gè)模模型對(duì)于于所有的的應(yīng)力組組合符合合關(guān)于圓圓滑、外外凸和對(duì)對(duì)稱特征征要求，，但子午午線外凸凸的要求求導(dǎo)致對(duì)對(duì)高靜水水壓力應(yīng)應(yīng)力破壞壞的預(yù)示示。2023/3/15872023/3/15882023/3/15892023/3/1590Solid65分析的核心心問題：正確設(shè)定參參數(shù)！確保計(jì)算收收斂！2023/3/15914.子模型子模型是得得到模型部部分區(qū)域中中更加精確確解的有限限單元技術(shù)術(shù)。在有限限元分析中中往往出現(xiàn)現(xiàn)這種情況況，即對(duì)于于用戶關(guān)心心的區(qū)域，，如應(yīng)力集集中區(qū)域，，網(wǎng)格太疏疏不能得到到滿意的結(jié)結(jié)果，而對(duì)對(duì)于這些區(qū)區(qū)域之外的的部分，網(wǎng)網(wǎng)格密度已已經(jīng)足夠了了。2023/3/1592要得到這些些區(qū)域的較較精確的解解，可以采采取兩種辦辦法：(a)用較細(xì)的網(wǎng)網(wǎng)格重新劃劃分并分析析整個(gè)模型型，(b)只在關(guān)心