Abaqus 三維剛架與桁架模型分析

剛架:由梁和柱組成的結(jié)構(gòu),各桿件主要受彎,剛架的結(jié)點主要是剛結(jié)點。剛架強調(diào)的是結(jié)構(gòu)的剛度,不一定是鋼結(jié)構(gòu)。

桁架:一種由桿件彼此在兩端用鉸鏈連接而成的結(jié)構(gòu)。桁架桿件主要承受軸向拉力或壓力,從而能充分利用材料的強度,在跨度較大時可比實腹梁節(jié)省材料,減輕自重和增大剛度。


案例一:三維鋼框架模型分析

選取梁單元創(chuàng)建部件,材料為鋼材,密度7.85E-09,楊氏模量206000,泊松比0.3,屈服應(yīng)力235,塑性應(yīng)變0,量綱選取mm級,截面形狀工字鋼。

Abaqus 三維剛架與桁架模型分析的圖1

設(shè)置一個分析步,打開幾何非線性,初始增量步設(shè)為0.001,無需定義相互作用,底端完全固定,左端中心施加200mm的位移。網(wǎng)格全局尺寸為600,采用B31兩結(jié)點空間線性梁單元。

Abaqus 三維剛架與桁架模型分析的圖2
Abaqus 三維剛架與桁架模型分析的圖3

由于工字形截面有不同的積分點位置,默認為底部翼緣的左邊,導(dǎo)致顯示的受力云圖不對稱,需在結(jié)果選項卡中設(shè)置截面點-包絡(luò),只顯示每個截面的最大應(yīng)力。

Abaqus 三維剛架與桁架模型分析的圖4

應(yīng)力云圖不對稱

Abaqus 三維剛架與桁架模型分析的圖5
Abaqus 三維剛架與桁架模型分析的圖6

繪制左端中心結(jié)點的位移-力曲線,查看數(shù)據(jù)表可見在200mm位移時,受到267.486KN的力。

Abaqus 三維剛架與桁架模型分析的圖7
Abaqus 三維剛架與桁架模型分析的圖8
Abaqus 三維剛架與桁架模型分析的圖9

繪制左端中心結(jié)點的位移-力曲線,查看數(shù)據(jù)表可見在101.975mm位移時,受到232.295Mpa應(yīng)力,即將達到屈服應(yīng)力235Mpa。

Abaqus 三維剛架與桁架模型分析的圖10

案例二:桁架單元網(wǎng)架分析

選取桁架單元創(chuàng)建部件,材料為鋼材,密度7.85E-09,楊氏模量206000,泊松比0.3,屈服應(yīng)力235,塑性應(yīng)變0,量綱選取mm級,桁架單元截面形狀為圓形,這里選擇直徑為100mm,壁厚為3mm,計算截面積為914.203。

Abaqus 三維剛架與桁架模型分析的圖11

設(shè)置一個分析步,打開幾何非線性,初始增量步設(shè)為0.001,無需定義相互作用,底端四個結(jié)點鉸結(jié),頂端16個結(jié)點施加-100KN的集中力,對整個模型添加重力,即重力加速度-9800,這里注意單位量綱。

Abaqus 三維剛架與桁架模型分析的圖12

桁架單元的網(wǎng)格劃分,需要局部布種,按個數(shù)為1布置,采用T3D2兩結(jié)點線性三維桁架單元。

Abaqus 三維剛架與桁架模型分析的圖13

查看位移,應(yīng)力云圖,觀察到頂部四個角點的位移最大為5.378mm,底部四個鉸結(jié)支座反力為403.7KN,四角的錐體桿件的應(yīng)力偏大。

Abaqus 三維剛架與桁架模型分析的圖14
Abaqus 三維剛架與桁架模型分析的圖15
Abaqus 三維剛架與桁架模型分析的圖16

選取下圖兩個桁架桿繪制應(yīng)力,查看數(shù)據(jù)表可知上弦桿應(yīng)力為82.741Mpa,腹桿為161.473Mpa。

Abaqus 三維剛架與桁架模型分析的圖17
Abaqus 三維剛架與桁架模型分析的圖18

來源:Building可視庫

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