ANSYS大跨度橋梁高等有限元分析與工程實(shí)例

前言
第1章　緒論
　 1.1　有限單元法概述
　　1.1.1　有限單元法的發(fā)展現(xiàn)狀
　　1.1.2　有限單元法的分析過程
　　1.1.3　有限元分析軟件
　1.2　ANSYS軟件簡(jiǎn)介
　　1.2.1　ANSYS發(fā)展歷程
　　1.2.2　ANSYS軟件的基本功能
　　　1.2.2.1　完備的前處理模塊
　　　1.2.2.2　強(qiáng)大的分析求解模塊
　　　1.2.2.3　方便的后處理模塊P0sTl和P0sT26
　1.3　ANSYS在大跨橋梁工程中的應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
第2章　基于ANSYS的大跨度橋梁有限元建模
　2.1　大跨度橋梁ANSYS建模常用單元
　　2.1.1　桿單元
　　2.1.2　梁?jiǎn)卧?br /> 　　2.1.3　大跨度橋梁有限元模型的簡(jiǎn)化
　2.2　基于ANSYS的大跨度CFST拱橋有限元模擬
　　2.2.1　茅草街大橋簡(jiǎn)介
　　2.2.2　基本設(shè)計(jì)參數(shù)
　　2.2.3　約束與連接的簡(jiǎn)化處理
　　2.2.4　茅草街大橋ANSYS建模
　2.3　基于ANSYS的大跨度鋼桁梁橋有限元模擬
　　2.3.1　南京長(zhǎng)江大橋簡(jiǎn)介
　　2.3.2　基本設(shè)計(jì)參數(shù)
　　2.3.3　約束與連接的簡(jiǎn)化處理
　　2.3.4　南京長(zhǎng)江大橋南京聯(lián)主桁ANSYS建模
　2.4　基于ANSYS的大跨度斜拉橋有限元模擬
　　2.4.1　蘇通大橋簡(jiǎn)介
　　2.4.2　基本設(shè)計(jì)參數(shù)
　　2.4.3　約束與連接的簡(jiǎn)化處理
　　2.4.4　蘇通大橋ANSYS建模
　2.5　基于ANSYS的大跨度懸索橋有限元模擬
　　2.5.1　地錨式懸索橋建模
　　　2.5.1.1　潤(rùn)揚(yáng)懸索橋簡(jiǎn)介
　　　2.5.1.2　基本設(shè)計(jì)參數(shù)
　　　2.5.1.3　約束與連接的簡(jiǎn)化處理
　　　2.5.1.4　潤(rùn)揚(yáng)懸索橋ANSYS建模
　　2.5.2　自錨式懸索橋建模
　　　2.5.2.1　南京江心洲大橋簡(jiǎn)介
　　　2.5.2.2　基本設(shè)計(jì)參數(shù)
　　　2.5.2.3　約束與連接的簡(jiǎn)化處理
　　　2.5.2.4　南京江心洲大橋ANSYs建模
　2.6　本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第3章　基于sHMS的大跨度懸索橋有限元模型修正與驗(yàn)證
　3.1　結(jié)構(gòu)有限元模型修正
　　3.1.1　參數(shù)型修正的靈敏度分析
　　3.1.2　優(yōu)化算法
　　　3.1.2.1　一階優(yōu)化算法
　　　3.1.2.2　零階優(yōu)化算法
　　3.1.3　一種模型修正方法
　3.2　基于.ANSYS的大跨度懸索橋體系動(dòng)力特性研究
　　3.2.1　基于ANsYs的懸索橋模態(tài)分析方法
　　3.2.2　大跨度懸索橋動(dòng)力特性分析
　3.3　潤(rùn)揚(yáng)懸索橋成橋試驗(yàn)
　　3.3.1　環(huán)境隨機(jī)振動(dòng)測(cè)試
　　3.3.2　鋼箱梁應(yīng)力測(cè)試
　　　3.3.2.1　荷載工況
　　　3.3.2.2　應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置
　　3.3.3　關(guān)鍵截面位移測(cè)試
　3.4　基于ANSYS的潤(rùn)揚(yáng)懸索橋有限元模型修正
　　3.4.1　橋塔結(jié)構(gòu)的有限元模型修正
　　3.4.2　全橋結(jié)構(gòu)的有限元模型修正
　　　3.4.2.1　優(yōu)化變量的確定
　　　3.4.2.2　優(yōu)化計(jì)算及結(jié)果分析
　3.5　潤(rùn)揚(yáng)懸索橋有限元模型驗(yàn)證
　　3.5.1　關(guān)鍵位移驗(yàn)證
　　3.5.2　鋼箱梁應(yīng)力驗(yàn)證
　3.6　本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第4章　基于ANSYS的大跨度橋梁地震反應(yīng)分析
　4.1　橋梁結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析基本理論
　　4.1.1　靜力法
　　4.1.2　反應(yīng)譜法
　　　4.1.2.1　反應(yīng)譜分析基本理論
　　　4.1.2.2　規(guī)范反應(yīng)譜
　　　4.1.2.3　反應(yīng)譜組合方法
　　4.1.3　動(dòng)力時(shí)程分析法
　　　4.1.3.1　地震作用下橋梁結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程
　　　4.1.3.2　Newmark毋積分法
　4.2　反應(yīng)譜分析及其在ANSYS中的實(shí)現(xiàn)
　　4.2.1　基于ANsYS的反應(yīng)譜分析簡(jiǎn)介
　　4.2.2　茅草街大橋的反應(yīng)譜抗震分析
　　　4.2.2.1　地震動(dòng)參數(shù)的確定
　　　4.2.2.2　茅草街大橋模態(tài)分析
　　　4.2.2.3　茅草街大橋反應(yīng)譜分析
　　　4.2.2.4　反應(yīng)譜結(jié)果分析
　4.3　地震時(shí)程分析及其在ANSYS中的實(shí)現(xiàn)
　　4.3.1　基于ANSYs的地震時(shí)程分析簡(jiǎn)介
　　4.3.2　茅草街大橋的地震時(shí)程分析
　　　4.3.2.1　地震波的確定
　　　4.3.2.2　一致激勵(lì)下的時(shí)程分析
　　　4.3.2.3　考慮行波效應(yīng)的時(shí)程分析
　　　4.3.2.4　多點(diǎn)激振下的時(shí)程分析
　　　4.3.2.5　時(shí)程結(jié)果分析
　4.4　本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第5章　基于ANSYs的大跨度橋梁抖振響應(yīng)時(shí)域分析
　5.1　橋梁風(fēng)荷載
　　5.1.1　靜力風(fēng)荷載
　　5.1.2　抖振力荷載
　　5.1.3　自激力荷載
　5.2　氣動(dòng)自激力的有限元模擬
　5.3　基于APDL的橋梁抖振時(shí)域分析程序?qū)崿F(xiàn)
　5.4　大跨度橋梁風(fēng)致抖振分析
　　5.4.1　橋址區(qū)三維脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)模擬
　　　5.4.1.1　主梁風(fēng)速模擬
　　　5.4.1.2　主塔風(fēng)速模擬
　　5.4.2　構(gòu)件截面氣動(dòng)系數(shù)和氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)
　　　5.4.2.1　氣動(dòng)系數(shù)
　　　5.4.2.2　氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)
　　5.4.3　橋梁抖振程序?qū)崿F(xiàn)
　　5.4.4　潤(rùn)揚(yáng)懸索橋振動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)
　　　5.4.4.1　主梁振動(dòng)監(jiān)測(cè)
　　　5.4.4.2　纜索振動(dòng)監(jiān)測(cè)
　　5.4.5　計(jì)算與實(shí)測(cè)結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證
　　　5.4.5.1　主梁加速度RMS響應(yīng)計(jì)算與實(shí)測(cè)結(jié)果的對(duì)比分析
　　　5.4.5.2　主梁計(jì)算與實(shí)測(cè)加速度響應(yīng)的頻譜對(duì)比分析
　　　5.4.5.3　纜索加速度RMS響應(yīng)計(jì)算與實(shí)測(cè)結(jié)果的對(duì)比分析
　　　5.4.5.4　纜索計(jì)算與實(shí)測(cè)加速度響應(yīng)的頻譜對(duì)比分析
　5.5　本章小節(jié)
參考文獻(xiàn)
第6章　基于ANSYS的大跨度橋梁減振控制
　6.1　結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制基本概念
　6.2　阻尼器及其有限元模擬
　　6.2.1　阻尼器簡(jiǎn)介
　　　6.2.1.1　調(diào)諧質(zhì)量阻尼器
　　　6.2.1.2　多重調(diào)諧質(zhì)量阻尼器
　　　6.2.1.3　軟鋼阻尼器
　　　6.2.1.4　黏滯流體阻尼器
　　6.2.2　阻尼器的有限元模擬
　　　6.2.2.1　TMD及M‘FMD
　　　6.2.2.2　軟鋼阻尼器
　　　6.2.2.3　黏滯流體阻尼器
　6.3　基于ANSYS的大跨度橋梁減振控制研究
　　6.3.1　大跨鋼桁架橋車致振動(dòng)控制
　　　6.3.1.1　大跨鋼桁架橋車致振動(dòng)時(shí)域分析
　　　6.3.1.2　TMD的布置及其在ANSYS中的實(shí)現(xiàn)
　　　6.3.1.3　減振前后主梁跨中振動(dòng)響應(yīng)對(duì)比分析
　　6.3.2　大跨懸索橋地震響應(yīng)控制
　　　6.3.2.1　地震動(dòng)輸入
　　　6.3.2.2　阻尼器布置
　　　6.3.2.3　線性黏滯流體阻尼器在ANSYS中實(shí)現(xiàn)
　　　6.3.2.4　阻尼器參數(shù)敏感性分析
　　6.3.3　大跨斜拉橋風(fēng)致抖振控制
　　　6.3.3.1　MTMD的布置方案
　　　6.3.3.2　MTMD在A。NSYS中的實(shí)現(xiàn)
　　　6.3.3.3　減振前后主梁跨中振動(dòng)響應(yīng)對(duì)比分析
　　6.3.4　自錨式懸索橋地震響應(yīng)控制
　　　6.3.4.1　彈塑性軟鋼阻尼器及其性能的模擬
　　　6.3.4.2　地震波輸入
　　　6.3.4.3　彈塑性阻尼器在ANSYS中的實(shí)現(xiàn)
　　　6.3.4.4　阻尼器減振效果分析
　6.4　本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第7章　基于ANSYS的大跨度橋梁精細(xì)應(yīng)力分析
　7.1　基于ANSYS的子模型分析步驟
　7.2　基于ANSYS的大跨懸索橋鋼箱梁精細(xì)應(yīng)力分析
　　7.2.1　基于ANsYs的整體有限元計(jì)算模型
　　7.2.2　基于ANsYs的鋼箱梁節(jié)段精細(xì)子模型建立
　　7.2.3　大跨懸索橋鋼箱梁精細(xì)應(yīng)力分析及實(shí)測(cè)驗(yàn)證
　　　7.2.3.1　鋼箱梁頂板正應(yīng)力對(duì)比
　　　7.2.3.2　鋼箱梁頂板u形肋下緣正應(yīng)力對(duì)比
　　　7.2.3.3　鋼箱梁底板正應(yīng)力對(duì)比
　7.3　基于ANSYS的大跨度懸索橋剛性中央扣精細(xì)應(yīng)力分析
　　7.3.1　大跨度懸索橋剛性中央扣簡(jiǎn)介
　　7.3.2　基于ANsYS的剛性中央扣精細(xì)子模型建立
　　7.3.3　大跨懸索橋剛性中央扣精細(xì)應(yīng)力分析及實(shí)測(cè)驗(yàn)證
　7.4　本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第8章　ANSYS二次開發(fā)及其顫振分析實(shí)例
　8.1　ANSYS二次開發(fā)工具
　　8.1.1　參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言(APDL)
　　　8.1.1.1　APDL參數(shù)化建?；A(chǔ)
　　　8.1.1.2　APDL通用分析程序
　　8.1.2　可編程特性(uPFs)
　　　8.1.2.1　UPFs的功能
　　　8.1.2.2　UPFs的使用
　　　8.1.2.3　UPFs使用建議
　　8.1.3　用戶界面設(shè)計(jì)語(yǔ)言(UIDL)
　　8.1.4　Tcl／Tk語(yǔ)言
　8.2　基于UPFs的橋梁顫振頻域分析
　　8.2.1　用UPFs開發(fā)基于M-S法的橋梁顫振分析核心程序
　　8.2.2　基于UIDL的用戶界面開發(fā)
　　　8.2.2.1　菜單程序界面
　　　8.2.2.2　子菜單Fnc—Flu—indt的功能
　　8.2.3　基于UPFs的顫振頻域分析算例
　　　8.2.3.1　簡(jiǎn)支理想平板結(jié)構(gòu)
　　　8.2.3.2　具有流線型箱梁主梁斷面的虎門懸索橋
　8.3　基于APDL的橋梁顫振時(shí)程分析
　　8.3.1　顫振時(shí)程分析基礎(chǔ)理論
　　8.3.2　顫振時(shí)程分析實(shí)現(xiàn)過程
　　8.3.3　基于APDL的顫振時(shí)程分析算例
　8.4　本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)