摘要: 工字型型钢作为钢结构设计传统型钢的代表，具有其独特的优越性。其腹板承剪和翼缘承弯的分配充分体现力学最优和经济最省的结合。随着计算机技术的发展，这一传统技术有望得到新的突破。ANSYS这一CAE软件在钢梁优化设计上可以提供更具效率的方法，不仅可以降低计算误差还可以大幅减少繁杂的计算量。本课题将研究不同梁类型和不同载荷类型的工字钢梁截面参数的最优设计和最大弯矩设计。为工程设计提供一种更快速的方法以期实现节省时间、节省材料、降低成本的目的。

本设计可分为以下几步： 选取工字型钢悬臂梁为研究对象，依据《钢结构设计规范》的要求，分别从构件强度、位移、构造方面对结构进行设计，考虑矩形截面悬臂梁的受力特征进行形状优化，设置悬臂梁的自由端与固定端截面尺为优化变量，设置工字钢悬臂梁造价为优化目标，通过有限元软件ANSYS 对悬臂梁建立模型并优化设计计算，运用有限元法中的一阶方法，求取悬臂梁最大位移、最大弯矩等计算结果并与理论值进行对比，证明优化可行性。最后通过优化计算获得悬臂梁的最优截面尺寸以及最优的构件造价将其与传统方法优化结果作对比，以证明其实用价值。

关键词：优化设计；钢结构；有限元；ANSYS; 悬臂梁

目  录

摘  要

ABSTRACT

第一章 钢结构概述-

1.1 钢结构的发展-

1.2 型钢材料简介-

1.3 钢结构优点-

第二章 有限元分析及应用-

2.1 有限元分析-

2.1.1 有限元法的形成与发展-

2.1.2 有限元方法步骤-

2.1.3 有限元分析作用及特点-

2.2 有限元软件-

2.2.1 ANSYS软件简介-

2.2.2 ANSYS分析过程-

第三章 工字梁有限元建模-

3.1 有限元建模基本流程-

3.1.1 创建物理环境-

3.1.2建模与网格划分 -

第五章 总结-

参考文献-

致  谢-