单元生死算例-(ANSYS)

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1、单元生死算例(ANSYS)土木工程中经常需要对施工过程进行模拟。很多复杂工程构件的最不利受力状态往往未必是在结构完工以后，而是在结构施工过程中。由于施工中的结构是一个时变系统，如何进行准确的模拟是一个具有一定难度的问题。本例子将利用ANSYS提供的单元"生死"功能来进行一个门式框架的施工模拟施工分为三步1:建立立柱和临时支撑2:安装横梁3:去掉临时支撑知识要点(1)单元激活和杀死(1)首先定义以下变量SECTWIDTH=300!构件截面宽度300mmSECTHEIGHT=600!构件截面高度600mmSECTAREA=SECTWIDTH*SECTHEIGHT!截面面积SECTI

2、YY=SECTWIDTH**3*SECTHEIGHT/12.!截面Y轴惯性矩SECTIZZ=SECTWIDTH*SECTHEIGHT**3/12.!截面Z轴惯性矩SPAN=24000!跨度24mCOLUMNHEIGHT=8000!柱子高度8mSLOP=3000!顶部斜坡3m(2)进行施工模拟首先要建立整个结构的模型，然后逐个控制模型中部分构件的"生"或"死"来模拟结构的施工。首先选择单元，为简单起见，选用比较简单的单元（空间4号梁单元Beam4），在ANSYS主菜单Preprocessor->ElementType->Add/Edit/Delete，添加单元Beam4(3)在A

3、NSYS主菜单Preprocessor->RealConstants->Add/Edit/Delete中添加属于Beam4单元的截面信息如下图(4)在ANSYS主菜单MaterialsProps->MaterialModels中添加混凝土材料属性：Structural->Linear->Elastic->Isotropic，输入弹性模量为30E3，泊松比为0.2，Structural->Density，输入密度为2500E-12(5)下面建立结构模型，首先建立关键点信息，在ANSYS主菜单Preprocessor->Modeling->Create->Keypoints->In

4、ActiveCS，依次输入以下关键点：关键点编号X坐标Y坐标Z坐标(6)选择ANSYS主菜单Preprocessor->Modeling->Create->Lines->Lines->StraightLine，依次连接关键点1－4（左立柱），2－6（临时支撑），3－5（右立柱），4－6（左横梁--，5－6（右横梁），得到结构模型如图(7)下面进行单元网格划分，进入ANSYS主菜单Preprocessor->Meshing->SizeCntrls->ManualSize->Lines->AllLines，设定NDIVno.ofelementdivision为1，即所有的直线只划分

5、为一个单元。(8)进入ANSYS主菜单Preprocessor->Meshing->Mesh->Lines，对所有直线划分单元(9)至此完成所有的建模操作，可以在ANSYS窗口顶部菜单PlotCtrls->Style->SizeandShape，将Displayofelement设置为ON，得到结构如图(10)下面开始给结构添加边界条件。首先进入ANSYS主菜单Solution->DefineLoads->Apply->Structural->Displacement->OnKeypoints，选择关键点1、2、3，选择位移约束为ALLDOF。(11)下面添加重力荷载，进入AN

6、SYS主菜单Solution->DefineLoads->Apply->Structural->Inertia->Gravity->Global，设定加速度为延Y轴9.8E3(12)进入ANSYS主菜单Solution->AnalysisType->NewAnalysis，选择分析类型为Static，进入ANSYS主菜单Solution->AnalysisType->Sol'nControls，首先在基本分析选项（Basic）里面设定分析类型为大位移分析（Largedisplacementanalysis），分析预期荷载子步数为3，最小子步数为1。接着进入Nonlinear页面

7、，选择Setconvergencecriteria按钮，进入收敛标准设置窗口，在NonlinearconvergenceCriteria窗口中点击Edit按钮，设置收敛标准为力(Force)的2范数(L2Norm)标准，误差容限为0.001。(13)下面进行施工模拟。我们前面提过，在施工模拟的第一步，我们施工好两个立柱和中间支撑，还没有施工横梁。所以在第一步分析中我们要"杀死"两个横梁单元。在ANSYS主菜单Solution->LoadStepOpts->Other->Birth&Death