論文關鍵詞：ANSYS,優化設計，網架
論文摘要：空間網架結構是現代大跨度結構工程中最常用的結構形式。本文針對運用ANSYS進行網空間網架結構的有限元分析，討論了單元型別，以及模型的選擇，並且定義材料的極限應力，必要時甚至考慮壓桿失穩狀態（屈曲分析）。在各種荷載（永久荷載，風荷載，地震荷載，自重）的作用下，利用強大有限元分析軟體ANSYS對網架結構進行靜力學分析，之後利用ANSYS強大的優化設計功能，在結構安全的情況下，對網架杆件的截面進行優化設計，然後根據現有的杆件的截面，合理的選擇杆件截面，減少材料的消耗量，達到最，合理的設計，實現可持續發展，作出令人滿意的設計。
1 前言
空間網架結構由於具有輕便、通透的特點，適合大面積、大跨度的使用，現已經成為土木工程大跨度結構中採用的最多的結構形式。土木工程師在對網架結構進行受力分析時，往往希望通過採用諸如ANSYS等大型通用有限元分析軟體進行計算。考慮到大跨度網架結構的材料用量，必然希望在結構安全的情況下，材料的實用量能夠達到最少，ANSYS的後期強大的優化設計功能很好地解決了這個問題。在運用ANSYS進行優化設計時應合理選用迭代次數，在以儘量少的計算量的情況下，得出最優解。
2 單元型別的選取
空間網架結構組成部分主要為杆單元，網架的受力特點是杆件均為鉸接，不能承受彎矩和扭矩，因此所有的杆件只受拉或受壓。
LINK8—三維杆（或桁架）單元是有著廣泛的工程應用的杆單元，比如可以用來模擬：桁架、纜索、連桿、彈簧等等。這種三維杆單元是杆軸方向的拉壓單元，每個節點具有三個自由度：沿節點座標系X、Y、Z方向的平動。就像在鉸接結構中的表現一樣，本單元不承受彎矩。本單元具有塑性、蠕變、膨脹、應力剛化、大變形、大應變等功能。對於LINK8單元有如下假設：杆單元假定為一直杆，軸向荷載作用在末端，自杆的一端至另一段均為同一屬性。杆長應大於零，即節點I和J不重合。面積也必須比零要大。假定溫度沿杆長線性變化。 位移函式暗含著在杆上具有相同的應力。初始應變也被用來計算應力剛度矩陣，即便是對於第一次累計迭代。
Link8單元示意圖
網架結構中的杆件的受力形式為二力杆，使用Link 8來模擬是最合理的選擇。
3 材料模型的選取
網架結構中的材料模型的選取也對整個模擬工程的精確程度有著重大的影響，正確的選擇材料模型，將對整個虛擬工程的可信度起到重大的影響，再次我們選擇低碳鋼Q235作為網架結構的材料，為了減少計算量，避免由於材料非線性引起的非線性問題，在此假設Q235為線彈性材料，並且定義其彈性模量為201Gpa，泊松比為0.3，許用應力210Mpa。