资源描述：
《桥梁三维实体有限元模型建立方法.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、桥梁桥梁三维实体有限元模型建立方法梁柱,叶贵如(浙江大学土木系,杭州310027)摘要:提出桥梁三维实体有限元模型的建立方法和基本流21桥梁横断面定义程,并编制与之相应的前处理程序。生成模型的步骤包括:横程序提供了3种典型的桥梁截面形状:实心截面、截面定义、平面设计、立面设计、单元生成。最后以一个单箱双空心板梁截面和箱形截面,本文仅给出较为重要的箱室弯梁桥为例说明了模型的建立过程。采用的方法,使得桥梁形截面(图2)的建模方法。三维实体有限元模型建立变得方便和容易。关键词:桥梁实体模型;截面;腹板;平面;立面中图分类号:U442
2、5文献标识码:A文章编号:10042954(2005)01006002TheEstablishmentof3DSolidElementModelforBridgesLiangZhu,YeGuiru图1桥梁三维模型前处理软件AbstractThepaperdescribesthemethodandtheprincipalstepsforestablishing3Dsolidelementmodel,andthepreprocessorprogramdesignedforthemethod.Thestepsforestablishing
3、modelincludecrosssectiondefinition,plandesign,elevationdesignandele图2箱梁横断面定义mentgeneration.Anexampleisintroducedtoexplaintheprocessofestablishingamodel.Itiseasytoestablishthe3Dsolidelement如图2所示,将箱形截面按腹板分割为3块,分别modelbyusingthemethod.为边腹板、次边腹板和中腹板,对于不同室的情况,3Keywordssolidm
4、odelofbridges;section;web;plane;elevation种腹板的取值各不相同。例如,单室箱仅存在两个边AuthorsaddressDepartmentofCivilEngineering,ZhejiangU腹板;双室为两个边腹板和一个次边腹板;三室为两个niversity,Hangzhou,ZhejiangProvince310027边腹板、两个次边腹板;四室为两个边腹板、两个次边腹板再加一个中腹板,此后依次类推。由此可见,只需1概述分别给出边腹板、次边腹板和中腹板的个数,然后分别定义各腹板的尺寸,就可以确定
5、任意室数的箱梁截面随着计算机技术的发展,有限元方法在桥梁计算形状。分析方面的应用已日臻成熟,但是现存的桥梁专用软(1)各腹板尺寸定义件大多采用的是平面梁单元或空间梁单元,前者如桥根据不同的室数,依需要定义3种腹板的几何尺梁博士、GQJS等,后者如韩国的MIDAS。但是如果寸。考虑横向的对称性和给出的3种腹板的个数,程要对桥梁进行比较精确的模拟和计算,需要采用三维序自动生成最后的截面形状。实体单元,而对于现有的有限元通用程序如ANSYS、边腹板、次边腹板和中腹板尺寸定义分别如图3、SAP、ABAQUS等,由于缺乏专业性,建模比较繁复,图4、图5所
6、示。而且鉴于桥梁截面的复杂性,单元的网格划分较难控[1]制。因此,开发了针对桥梁的前处理软件程序(图1)。程序生成的结果文件直接导入到ANSYS中,以ANSYS为平台自动生成桥梁的三维8节点实体单元[2]模型。本文采用的方法使得桥梁有限元模型建立变得方便和容易。2模型建立过程最后还需定义桥面的横坡,按坡度计算截面顶部收稿日期:20040624各点坐标的抬高值,调整得到最后的截面形状。作者简介:梁柱(1980),男,浙江大学土木系交通工程研究所在读研究生。(2)各腹板网格划分定义60铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN
7、2005(1)梁柱,叶贵如桥梁三维实体有限元模型建立方法桥梁在定义好了截面尺寸以后,再指定各腹板的网格s2s1ss=2ds=;d=2ds划分。0A2AA对于箱梁横断面,需要定义横向和竖向两个方向因此有sA21s2ss1s2的网格划分,其中竖向的网格划分沿横向保持一致(图x=cos2ds=cosds0s2AA02A6中h1~h3)。边腹板、次边腹板、中腹板横向网格定s21s义分别如图6、图7、图8所示。y=sinds02A(3)桥梁立面布局设计在轴线的平面布局设计中,里程点之间是由两种[2]不同的线形连接的:直线和抛
8、物线。如图11所示。22桥梁平立面布局设计(1)桥梁里程点的定义里程点是构成桥梁轴线的要素,各里程点连接起来构成了空间的桥梁轴线。在不同的里程点处
