本文以第八屆全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽賽題——三重檐攢尖頂仿古樓閣模型制作與測試為例子主要來介紹該模型的制作和有限元分析。首先介紹的是模型的建立。

本次賽題的建筑模型是以西安鐘樓為原型設(shè)計(jì)的，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為此次競賽的核心，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)力求達(dá)到結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、抗震性能強(qiáng)的目的。本文介紹的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型是基于作者當(dāng)時(shí)參賽的模型為例來進(jìn)行闡述的。

作者是大二參加這次比賽的，當(dāng)時(shí)接觸ansys時(shí)間比較短，所以未能將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的模型建立成功，隨著對ansys的日臻熟練，覺得將這個(gè)重新拿來作為例子分析很有意義。遂找到了當(dāng)時(shí)參賽的設(shè)計(jì)資料，來完成這個(gè)幾乎被遺忘，卻非常有意義的一個(gè)“任務(wù)”。首先，介紹一下本模型結(jié)構(gòu)的基本情況：

模型的結(jié)構(gòu)由144個(gè)構(gòu)建組成，這些構(gòu)件包含：柱子、轉(zhuǎn)換梁、橫梁，挑梁、屋檐扁梁、屋檐懸挑梁、屋頂斜梁等、這些構(gòu)件一共分為13種截面，下圖展現(xiàn)的為部分構(gòu)建及其截面設(shè)計(jì)。

T型懸挑梁

工字型橫梁

有限元模型

此二圖在劃分好單元后，使用/eshape,on就可以打開模型構(gòu)建的形狀，然后在plotcontrls——best quality image里就可以進(jìn)行圖形渲染。

最后，我們來計(jì)算一下結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。計(jì)算質(zhì)量提供兩種辦法：

其一，讓結(jié)構(gòu)僅在自重下進(jìn)行求解，求出結(jié)構(gòu)支反總力，然后除以重力加速度就可以了。命令流為：

/post1

fsum                                                   

!結(jié)構(gòu)支座反力列表

*get,fanli,fsum,0,item,fz                                

!獲取結(jié)構(gòu)豎向支座反力總和

MASS=fanli*(-1)/9800                                   

!結(jié)構(gòu)質(zhì)量，重力加速度單位mm/s2

*status,MASS

模型質(zhì)量為83.25，單位為g。
其二，就是運(yùn)用get命令，得到各單元的體積，由于結(jié)構(gòu)劃分的單元很多，使用get命令能很快達(dá)到目的，命令流如下：

!求模型的質(zhì)量

volue1=0

volue2=0

volue3=0

volue4=0

volue5=0

volue6=0

volue7=0

volue8=0

volue9=0

volue10=0

volue11=0

volue12=0

volue13=0

*get,nmax,elem,,num,max

*get,nmin,elem,,num,min

*do,i,nmin,nmax,1

*get,evolu,elem,i,volu

*get,esec,elem,i,attr,secn

*if,esec,eq,1,then

volue1=volue1+evolu

*elseif,esec,eq,2,then

volue2=volue2+evolu

*elseif,esec,eq,3,then

volue3=volue3+evolu

*elseif,esec,eq,4,then

volue4=volue4+evolu

*elseif,esec,eq,5,then

volue5=volue5+evolu

*elseif,esec,eq,6,then

volue6=volue6+evolu

*elseif,esec,eq,7,then

volue7=volue7+evolu

*elseif,esec,eq,8,then

volue8=volue8+evolu

*elseif,esec,eq,9,then

volue9=volue9+evolu

*elseif,esec,eq,10,then

volue10=volue10+evolu

*elseif,esec,eq,11,then

volue11=volue11+evolu

*elseif,esec,eq,12,then

volue12=volue12+evolu

*elseif,esec,eq,13,then

volue13=volue13+evolu

*endif

*enddo

volue_tot1=volue1+volue2+volue3+volue4+volue5

volue_tot2=volue6+volue7+volue8+volue9+volue10

volue_tot3=volue11+volue12+volue13

volue_tot=volue_tot1+volue_tot2+volue_tot3

mass=volue_tot*0.7*10e-3/1000 

*status,mass                          

!得出模型質(zhì)量，單位為g。

可以看出得到的數(shù)據(jù)一致，并且和當(dāng)時(shí)我們設(shè)計(jì)的模型質(zhì)量相差不大，差距在于模型制作工程中有502膠水的質(zhì)量未能計(jì)入。