基于ANSYS对大型钢桁桥的模态分析.pdf

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1、62低温建筑技术2011年第1期(总第151期)基于ANSYS对大型钢桁桥的模态分析占智贵(华南理工大学土木与交通学院。广州510641)【摘要】模态分析是动力学分析的基础，在结构动力学分析中具有重要作用。本文对模态分析的理论进行了概述，使用大型通用有限元软件ANSYS建立了某大型钢桁桥的三维动力学模型，得到了该桥的各阶固有频率和振型，最后通过与Midas／civil桥梁专用软件的分析结果进行了对比，表明ANSYS的分析结果是可靠的。【关键词】ANSYS钢桁桥模态分析Midas／civil【中图分类号】

2、TU391【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2011)01—0062—03MoDALANALYSISoFLARGETRUSSSTEELBRADGEBASEDoNANSYSZHANZhi—gui(SchoolofCivilEngi．andTransportationinSouthChinaUniv．ofTech．，Guangzhou510641，China)Abstract：Modalanalysisisthe~undationofdynamicanalysis，andittakesanim

3、portantpartinstructraldynamicanalysis．Atthebeginningofthispaper，wediscribedthebasictheoryofmodalanaly—sis，establishingadynamicmodelofalargetrusssteelbradgewithANSYS，andthenwegotthenatrualfrequencyandmodeshape．Atlast，weusedmidas／civiltoanalyzethebradge，an

4、dcomparedtheresultswithANSYS，anditshowedthatmodalanalysisbasedonANSYSiscredible．Keywords：ANSYS；trusssteelbridge；modalanalysis；midas／civil所谓的模态分析就是确定结构系统的振动特性，(4)式称为结构振动的特征方程，模态分析计算得到结构的固有频率和振型，它们是结构承受动力荷的是特征值．及其对应的振型{咖}。载中的重要参数，同时也是结构其它各类型动力学分1ANSYS模态分析步

5、骤析的基础⋯。在进行谐响应分析、风振分析或者地震ANSYS中进行模态分析，主要有四个步骤：反应谱分析之前，均必须先进行模态分析。对于实际(1)建模。进行前处理，定义单元类型，实常的结构而言，模态分析结果不但反映了结构的刚度信数，材料特性等，因为模态分析为线性分析，因此选用息，而且可以用于指导结构的设计。工程中的共振往的单元也为线性单元。往是在桥梁工程中所不希望发生的，这也同样依赖于(2)加载和求解。必须准确施加边界条件。对结构的固有频率和振型的准确获取。ANSYS求解模态的方法有7种，本文采用分块兰索斯

6、对一N自由度的线性系统，其振动方程为：(Blocklanczos)。[]{“(￡)}+[c]{(￡)}+[]{u(t)}={p(t)}。(3)扩展模态。(1)(4)后处理，读取结果，经模态扩展以后模态分式中，[]为质量矩阵；[c]为阻尼矩阵；[]为析结果被写人到结构分析的结果文件中，其中包括：固刚度矩阵，均为Ⅳ阶矩阵；u。(f)、／／,(t)、H(t)、P(t)分有频率，扩展模态形状及相应的应力和力的分布。别为加速度、速度、位移和动力载荷向量。因阻尼对结应该注意的是：模态分析属线性分析，非线性行为构固有

7、频率和振型影响很小，方程中[c]为0，方程求将会被忽略；模态分析中必须指定材料的弹性模量和解时无外载荷，则P(t)=0，式(1)变为：密度，所得到的频率单位为Hz，并不是圆频率。[]{“”(t)}+[K]{u(t)}=0(2)2模态分析工程实例式(2)的解形式为：某钢桁桥为刚性悬索钢桁梁双层公路特大桥。上u(t)={}sin(0)8+)(3)部结构为三跨连续钢桁梁结构。将(3)带人(2)得：跨度为110m+200m+110m。主桁立面采用有竖([K]一∞[M]){}=0(4)杆的华伦式桁架，主桁横向为三

8、桁结构，桥型见图1。占智贵：基于ANSYS对大型钢桁桥的模态分析63ase1．aU$aclear，all$adele，all，，，1对于工字钢截面同样可以采用类似的方法批量建立，单工字钢截面建立命令流如下：／prep7$et．1，82图1桥型立面图H=9190．001$B=5000．001$tw=12：{：0．001针对该桥不同截面的构件多达50多个的情况，tf=16$0．001$k，1$k，2，b$k，3，b，tf选用beam188超级梁