ANSYS在土木工程中的應用

李佳坤　蘇超

摘? ? 要：目前在科學技術不斷的發展，利用更加先進的軟件技術分析，鋼筋混凝土多層，框架結構的情況，并且與目前國內的軟件來進行分析比對，結果表明采用ANSYS對鋼筋混凝土的架構，作用有著很好的幫助。

關鍵詞：ANSYS;土木工程;應用

1? 引言

工程設計是工程建設過程當中十分重要的組成部分，設計需要根據相關的規范進行，也就需要一些相關的力學結構進行幫助，在目前各種技術發展如此迅速的今天強大的軟件已經成為目前工程設計的一個必要的手段，目前我國現有的工程建設企業很多家每年約完成的工作量上，一些設計和企業都需要有關的軟件來完成，目前我國在高校當中，土木工程以及水利課程等等專業的碩士生博士生以及其他各種學校都需要由軟件來進行完成研究和學習，比如我國的中科院水科院以及鐵道研究院等研究機構也需要有相關的軟件來進行支持。

2? ANSYS軟件的主要特色

該軟件在性能價格比以及數據和圖形交換性等等其他的方面與其他大型軟件分析相比，都是目前最先進的一種軟件，唯一的一個不足就是它的價格要略高于其他的軟件，數據與圖形交換性方面要優于其他的軟件，在18個單元庫當中，它缺少接觸單元和7單元等等，在8個資料庫當中，它的其他材料10分的充足，在15個求解器當中，它的含量也是10分的高在進行具體的分析和隨機振動上，能夠求出更多的結構分析模型，中國國家大劇院的經理分析只有10萬個自由度，可以看出該機器的強大，這才能夠模擬復雜結構的機器可以分析各種各樣的技術，并且對所有的數據庫進行處理。通過關鍵詞的分析能夠實現很復雜的仿真技術，在目前的數據庫當中以關鍵詞分搜索，目前有關于該技術的論文有上千多篇，0集中在工程結構計算方面占了很大的比例，其中形成了很多的技術和理論的文章，在清華同方數據庫當中，該論文的數量也10分的廣泛，由此可見該技術已經被廣泛的應用到各個工程界學界當中，它的文件個數也10分的龐大，由此可見該技術文件文件和文件夾的數目之多，并且該技術可以用于結構分析，電磁場分析和流體動力學分析等各種各樣的領域，形成了三個主要的體系，在航天航空以及汽車，造船，鐵道和機械制造方面都有著很廣泛的應用，廣泛的應用于設計科研和高校等部門，在各個領域的拓展能力已經起到了一種十分重要的作用和地位。大多數的建筑物都需要利用該軟件進行數據分析，對靜力和動力的分析，對地震反應分析工程可靠程度的分析，以及工程結構優化結構的分析，二次開發的工作已經得到了很好的發展，該工具是一個很好的二次開發工具，目前很多企業都在進行使用，很多高校也都在對該技術的二次開發進行研究和實驗。

3? 參數變化對模擬結果的影響

鋼筋材料作為目前比較先進的材料，拉伸和壓縮性能比較的良好，文中采用的鋼筋進行模擬單元參數以及其他的模擬量與本次的構成關系等等都是由鋼筋固有的屬性決定，在具體的模擬過程當中存在不可變性，在這樣的一個過程當中，鋼筋混凝土的脆性以及開裂，壓碎方向等都需要進行模擬單元參數，有著相應的彈性模量和各種各樣的標準和規則，其中不同的模量所需要的混凝土材料的固有屬性和結構關系而已，因此，需要根據不同的標準來進行規則，包括各種各樣的系數和拉力強度一般情況下，技術的選擇按照國家的行業標準，本文所選取的模型以及各種尺寸可變參數分析類型模擬結構的影響。

4? ANSYS在土木工程中的應用

4.1? 隔震和消能減震結構的分析

隔震和消能減震結構的地震反應分析，一般是采用目前比較先進的方法，有關的參數可以通過實際力學性能進行測算得出，用該技術對于大廈的減震結構進行有限的分析，對每一個層樓層和結構進行模擬，采用剪力墻和樓板的單元，處理器用單元模擬，其剛度和阻尼由實驗確定分析結果，能夠很明顯的看出最大程度上滿足設計的要求和標準，像其他的橡膠墊以及它的彈性分析，和非線性地震反應分析，以及其他方面都需要用該軟件來進行數據處理。

4.2? 高層建筑的結構分析

上海21世紀中心大廈，采用ANSYS進行了靜、動力整體分析[6]。該工程是ANSYS應用于國內高層建筑結構分析較早的工程。它將ETABS建立的模型數據，通過ANSYS-ETABS轉換程序轉換為ANSYS計算用的數據。并且對該工程的轉換層結構用ANSYS進行了更為精確的分析。大連國際貿易中心大廈用ANSYS進行了Push-over分析，但未見分析結果。

4.3? 各種結構構件的承載力、靜、動力分析

高軸壓比高強混凝土框架柱單調荷載-位移關系曲線的分析。混凝土采用SOLID65實體單元，鋼筋采用LINK8空間桿單元，鋼筋與混凝土的粘結采用線性彈簧單元COMBIN14。經過分析，明確了軸壓比、箍筋形式、混凝土強度及截面形式等因素對軸壓比限值的影響，從而確定出各種情況下，柱的軸壓比限值。洪家渡水電站廠房矩形鋼管混凝土疊合柱的抗震分析;爆炸荷載作用下箱形鋼板-鋼筋混凝土組合梁的數值分析;鋼-混凝土組合梁的變形及滑移有限元分析;部分剪力連接鋼-混凝土組合梁的非線性有限元分析及方鋼管混凝土框架梁柱節點的抗震分析等結構構件的分析，都取得了很好的效果。

4.4? 構筑物的結構分析

河南省大召營高型變電構架的動力特性分析。變電站屬于抗震設防的生命線工程。分析變電構架的動力特性對于變電站的抗震設防至關重要。用ANSYS對大召營高型變電構架的動力特性進行分析，構架的鋼柱采用三維管單元PIPE16，格架式鋼梁采用三維梁單元BEAM4，RC構架梁和支撐構件采用三維空間梁單元BEAM44，鋼筋拉桿采用拉索單元LINK10，采用子空間迭代法進行結構的模態分析，基本明確了構架的動力特性-自振頻率和振型特征。

5? 結束語

NSYS軟件有著很多獨特的優越性，因而在中國土木工程領域的規范性和擴展性應用，已很普遍。展望ANSYS軟件與中國規范的結合、與國內外相關軟件的連接和在工程結構地震反應分析中的應用及前瞻性的應用等方面的前景，非常廣闊，非常美好。

參考文獻：

[1] 蘇玉章.雙塔雙索面予應力混凝土斜拉橋的地震反應分析[J].建筑技術開發，2017（6）：5～8.

[2] 門楷，等.地基沉降計算方法的評價.第二屆全球華人巖土工程論壇論文集[C].南京：2018.