關鍵詞：ANSYS 單箱多室薄壁梁 扭轉常數 翹曲常數 

　　 0、引言 

　　 在橋梁結構分析設計中，常常需要計算截面的幾何特性。隨著交通事業(yè)的不斷發(fā)展，薄壁箱梁截面因其良好的抗彎能力及較低的造價在橋梁建設中得到了廣泛的應用。但是由于在薄壁箱梁中約束扭轉及剪力滯效應顯著，我們常常需要得到截面的扭轉常數和翹曲常數。過去的傳統(tǒng)方法是采用手算的方法進行薄壁箱梁截面幾何特性的求解，在計算扭轉常數時，往往是通過查表插值得到c值，因此在速度和精度上均不能達到要求。 

　　 隨著計算機的廣泛應用，工程師們開始編制各種程序來計算薄壁箱梁截面幾何特性。但由于薄壁箱梁截面的復雜性與多樣性，給程序編制帶來一定的困難。目前許多設計程序在計算預應力箱梁的特性值時，或僅提供部分特性值，或省略加腋承托部分和懸臂部分，按封閉截面的公式計算特性值。但是對于非對稱截面或風荷載容易引起較大扭矩的橋梁結構中，抗扭慣性矩是抵抗扭矩作用的一個比較重要的參數，而翹曲常數則是分析剪力滯效應的重要參數，因此準確提供扭轉常數和翹曲常數在結構分析中非常重要。為了彌補上述方法的不足，本文采用大型通用有限元分析軟件ANSYS實現了對薄壁箱梁扭轉常數和翹曲常數的求解。 

　　 1、用ANSYS軟件計算薄壁箱梁截面扭轉常數和翹曲常數 

　　 1.1 ANSYS在橋梁工程中的應用 

　　 在橋梁工程結構分析中，主要使用ANSYS軟件進行靜力分析、屈曲分析、模態(tài)分析、諧響應分析、譜分析和瞬態(tài)動力學分析。 

　　 ANSYS軟件雖可對畫好的截面直接使用ASUM命令計算截面面積、各方向的彎曲慣性矩，但它無法計算截面扭轉常數和翹曲常數。通過對ANSYS軟件的不斷使用，作者發(fā)現采用PLANE82平面單元劃分網格并將其賦值為自定義截面的方法，可以迅速地計算出薄壁梁截面的扭轉常數和翹曲常數。下面給出具體的實施步驟。 

　　 1.2 分析時需用到的主要命令 

　　 1）定義截面類型和截面ID 

　　命令：SECTYPE，SECID，TYPE，SUBTYPE，NAME，REFINEKEY 

　　其中：SECID ―― 截面識別號，也稱截面ID號。TYPE ―― 截面用途類型，其值可�。� 

　　 =BEAM:定義梁截面，應用于等截面。 

　　SUBTYPE ―― 截面類型。 

　　REFINEKEY ―― 設置薄壁梁截面網格的精細水平。 

　　 2)自定義截面的存盤和讀入 

　　存盤命令：SECWRITE，FNAME，EXT，--，ELEM_TYPE 

　　讀入命令：SECREAD，FNAME，EXT，--，OPTION 

　　 其中： 

　　 FNAME ―― 文件名及其路徑。如果未指定目錄名，則缺省為當前工作目錄。 

　　 EXT ―― 文件的擴展名，缺省為“SECT”。 

　　 OPTION ―― 從何處讀入的控制參數。 

　　 3）梁截面特性列表 

　　 命令：SLIST，SFIRST，SLAST，SINC，DETAILS，TYPE 

　　 其中：SFIRST，SLAST，SINC ――ID號范圍和編號增量 

　　 DETAILS ―― 匯總梁或殼特性內容的信息。 

　　 TYPE ―― 截面類型 

　　 1.3 基本分析步驟 

　　 1）使用AutoCAD畫出梁截面，輸出為面域，擴展名保存為“.sat”；2）打開ANSYS，選擇Utility Menu>File>Import>Sat..,將保存的CAD面域文件導入ANSYS；3）創(chuàng)建2D箱梁截面，利用面的布爾運算，可完全表達薄壁箱梁截面形狀；4）定義且僅能定義PLANE82或MESH200單元，如果有多種材料則定義材料號【1】；5）定義網格劃分控制并劃分網格,可以使用自由網格劃分和映射網格劃分；6）用SECWRITE命令將劃分網格的截面寫入文件；7）用SECTYPE和SECREAD命令定義截面ID；8)用SLIST命令顯示薄壁箱梁截面特性列表。 

　　 2、算例分析 

　　 下面使用ANSYS軟件計算一個單箱多室薄壁箱梁截面的幾何特性，說明此方法的有效性。算例： 

　　 注：表中Warping Constant代表翹曲常數， Torsion Constant代表扭轉常數。 

　　 3、結語 

　　 通過本文，可以得到，使用ANSYS軟件可以方便地計算出單箱多室薄壁箱梁截面的扭轉常數和翹曲常數，且可以考慮加腋承托和懸臂部分，計算精度可以滿足實際結構空間受力分析的需要。 

　　 參考文獻： 

　　 [1]王新敏.ANSYS工程結構數值分析[M].北京.人民交通出版社.2007.10