文档介绍：基于 ANSYS 的桁架结构优化【摘要】空间桁架结构广泛应用于工程各种领域,其结构的力学分析及优化, 是桁架结构设计中的关键技术难题。本文利用 ANSYS 软件, 采用 APDL 语言编制用户程序,对混凝土运输系统的桁架结构进行在四种不同设计方案进行优化比选,最终选择既满足工程实际又经济的桁架结构。【关键词】 ANSYS 桁架结构优化选型 1 工程概况混凝土运输系统是大体积混凝土工程顺利实施的关键。混凝土熟料从拌和系统出来后经水平运输和垂直运输到浇筑作业面, 施工中, 根据地形、工程量、混凝土性质和企业能力等采用不同的运输方式。对于水平运输, 中小型工程一般采用斗车或罐车, 大型工程一般采用罐车、自卸汽车或皮带机运输; 对于垂直运输, 中小型工程一般采用溜槽、人工翻仓、汽车吊、输送泵等, 大型工程一般采用塔式起重机、门式起重机、塔带机和缆机等。某水库是一座大( 2 )型水库,其进水塔为 2 级建筑物,相邻的两个进水塔高度分别为 102m 和 86m ,均为岸坡式建筑物,混凝土工程量 13. 2 万 m3 ,塔体采用限裂设计。[1] 结合两个进水塔均为岸坡式建筑物, 根据现场地形确定了以下运输方案。在施工道路旁架设皮带机( 简称 1#机) 进行水平运输, 通过铅直布设的 box 管进行垂直运输, box 管的下端再架设一条皮带机(简称 2#机)把混凝土输送给仓面布料机, 360 ° 旋转的仓面布料机两端挂直径 420mm 的象鼻溜管进行仓面布料,当完成 2~3 个浇筑层(一般每层 3m )需要上升布料机时,用 900tm 塔式起重机把 2# 皮带机和布料机提升布设, 进行下一循环的作业。该方案虽然能够满足施工强度要求, 资金投入相对较少, 但亟待解决混凝土输送桁架结构选型这一技术问题。 2 桁架结构的有限元模型有限元模型建立是否恰当会直接影响到工程计算结果的可靠性。所谓建立模型, 就是结构的离散化, 对结构施加约束条件和荷载, 然后进行计算分析。因此,选择合适的计算模型和单元模型是十分重要的。本文中, 在建立 ANSYS 模型时采用杆单元 Link8 来模拟二力杆, 可用梁单元 Beam4 来模拟可承受拉、压、弯、扭的受力单元。根据设计规范的要求设置荷载布置, 然后荷载由横梁传递到桁架的各节点引起桁架共同受力。本文主要从两个方面对桁架结构进行优化,(1) 对钢站柱个数进行优化;(2 )对结构中钢站柱的位置进行优化。备选方案总共 3 个, A 方案: 钢站柱两个, 横坐标分别为 23m 和 46m , 施加的等效荷载为 ;B方案:刚站柱一个,横坐标为 23m ,施加的等效荷载仍为 ;C 方案: 刚站柱一个, 横坐标为 35m , 即位于皮带机的中间位置下方位置在 2/3 处, 施加的等效荷载仍为 。不同方案的钢站柱的位置及其数量如表 1 所示。该桁架结构三维模型中包含单元 939 个, 结点 387 个。不同方案对应的有限元分析模型如图 1 、图 2 、图 3 所示。有限单元法是一种有着坚实的理论基础和广泛的应用领域的数值分析方法。从选择未知量的角度来看, 有限单元法可以分为三类, 即位移法、力法及混合法, 其中最常用的是有限元位移法。本文拟用混合法对三种方案下桁架架构模型进行 ANSYS 仿真分析,并对三