空間桁架結構
關注創建者：HBK聲學與振動 創建時間：2019-12-05
空間桁架結構的視頻教程
ABAQUS桁架結構強度分析
通過一個桁架案例分析，教會讀者如何在ABAQUS中創建桁架模型，網格劃分，創建材料，載荷步，約束與載荷，然后輸入設置相關操作，輸入節點位移，單元位移與支反力
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空間桁架結構的實例教程
空間桁架結構減振設計與試驗驗證
駱海濤1，富佳1，王鵬2，王巍2，陳寧2
摘要：
空間桁架結構由于管壁剛度大、末端載荷懸臂安裝，傳統直接敷加約束阻尼層的方法，減振效果并不明顯。通過減振優化技術，設計出空間桁架和航天載荷的最優結構。
這是一種打斷長管結構，在打斷后短管上敷加自由阻尼層，通過膠黏劑來進行連接。這種結構與直接在長管上敷加約束阻尼層的結構相比，減振效果更好，質量也更輕。采用B&K測試系統，對原始模型和打斷長管新模型進行了振動試驗過程中的數據采集，得到了空間桁架結構在X、Y、Z 3個方向上載荷測點的加速度響應情況。
試驗結果表明，打斷長管方案結合敷加黏彈性約束阻尼層的方法結構簡單、易于實現，能有效降低桁架末端航天載荷的振動水平，對其他空間結構的減振設計具有重要的借鑒意義。
關鍵詞：振動與波；空間桁架結構；黏彈性約束阻尼層；振動特性；加速度響應；
中圖分類號：TB535+.1；V216.2
文獻標志碼：A
DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-1355.2019.01.001
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展開 滄州體育場主體結構為鋼筋混凝土框架結構，地上四層，屋蓋結構為橢圓形空間鋼管桁架結構體系。屋蓋的橢圓形結構長軸長271米，短軸長231米。整個屋蓋結構由20組環形桁架單元體沿橢圓形結構布置而成。每組環形桁架通過斜撐支撐在看臺E軸的三層結構柱上，底腳支座位于F軸一層結構柱上。每組環形桁架單元體由2榀主桁架、2榀次桁架、2榀封邊桁架和系桿組成。每榀桁架均由空間三維曲線組成，截面呈倒三角形，最大截面高4.5米、寬3米。鋼桁架最高點中心標高達42.1米。上、下弦桿主要截面為Φ273×8～Φ273×18，腹桿主要截面為Φ168×8、Φ219×12，材質均為Q345B。屋蓋鋼結構工程用鋼量約4000噸。
滄州體育場雙扭曲空間鋼管桁架屋面結構工程
滄州體育場鋼結構吊裝完成
結構形式復雜，安裝難度大，需設置大量臨時支撐
主、次桁架弧長最長達65米，投影長度達48米，桁架頂標高最高為42.1米，單榀最重達50噸，支點分別支撐于一層和三層結構柱上，每榀桁架均為空間三維構造，空間定位困難，且桁架吊裝到位后，需設置可靠的支撐。如何確保吊裝安全可靠且保質保量地完成鋼結構安裝是本工程最難、最重要的一點。
解決對策：使用大型的履帶吊車進行吊裝，并將桁架進行合理的分段，在分段點處設置支撐。桁架的支撐選用標準長度的Φ609×16圓管，圓管間使用Φ133×12鋼管作為系桿進行拉結。根據支撐高度的不同，Φ609×16圓管作為主桁架的支撐時可組拼成兩種形式：一種為門式，設置在主桁架以及次桁架兩個分段之間，組成門式框架結構；另一種為三角形，設置在主桁架與內封邊桁架接口位置。由于門式支撐設置在看臺結構上，為保證結構安全，在門式支撐架下設置橫向轉換梁，并在下部混凝土梁使用碗扣腳手架進行加固。
展開 空間大跨桁架結構多尺度節點有限元分析
引言：結構有限元軟件iSolver已發展到一定階段，現采用結構有限元軟件iSolver進行結構分析，iSolver可使用Abaqus作為前后處理工具，本文以橋梁結構的模態分析為例，將iSolver和Abaqus計算結果進行對比，計算實例采用經典案例“空間站太陽翼桅桿模態分析”，比對兩種有限元軟件的計算結果。
模態分析是各種動力學分析類型中基礎的內容，結構和系統的振動特性決定了結構和系統對其他各種動力載荷的響應情況。所以，一般情況下，在進行其他動力學分析之前首先要進行模態分析。
使用模態分析有如下功能。
（1）可以使結構設計避免共振或按照特定的頻率進行振動。
（2）可以認識到對于不同類型的動力載荷結構是如何響應的。
（3）有助于在其他動力學分析中估算求解控制參數（如時間步長）。
問題描述：
模態分析用于確定太陽翼桅桿結構的固有頻率，可以使設計師在設計時避開這些頻率或者最大限度地減少對這些頻率上的激勵，從而消除過度振動和噪聲，分析結果可以為桅桿的設計提供重要的參數。
本案例以空間站太陽翼桅桿的空間桁架結構為參考原型，經過適當修改。空間桁架結構為三棱空間結構，桁架沿長度方向有3條縱桿，縱桿的每節長度為0.5m，共有40節；每兩條縱桿形成一個側面，每個側面的兩縱桿之間等間距地分布有橫框，橫框間距為0.5m，空間桁架結構的每一節有3條橫框，構成等邊三角形；個側面的每節縱桿和橫框構成的矩形內沿對角線方向有兩條斜拉桿，斜拉桿空間相交，但交點處無連接；整個空間桁架結構共有40節，總長20m。
圖1 桅桿有限元模型
操作：
設定好材料參數后，建立分析步，求解前5階固有頻率和振型。
展開 ANSYS Main Menu: Solution ------ Define Loads ------ Apply ------Structural ------ Displacement ------ On Nodes ------用鼠標選擇節點 1------ OK------ALL DOF------OK------用鼠標選擇節點 2------ OK ------UY------OK------用鼠標選擇節點 4------ OK ------ALL DOF------OK
加載集中力
ANSYS Main Menu: Solution ------ Define Loads ------ Apply ------Structural ------ Force/moment------ On Nodes------用鼠標選擇結構節點 2------ Apply ------FX， VALUE: 20000 ------ Apply------用鼠標選擇結構節點 3------ Apply ------FY，VALUE: －25000 ------OK
(9) 分析計算
ANSYS Main Menu: Solution ------ Solve ------ Current LS ------OK ------ Close (Solution is done!
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1、 大空間火災升溫曲線
參考文獻：
李國強,杜詠.實用大空間建筑火災空氣升溫經驗公式
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[ 摘要 ] 針對某企業多臺聯動 CNC 車床大跨距桁架機械手機身剛度及整機穩定性問題，基于 ABAQUS 模態 分析理論，對大跨距桁架機械手橫梁不同橫截面進行分析，比較并判別最優橫截面材料力學性能。通過對 桁架機械手橫梁不同橫截面的有限元分析，得出其自振頻率以及前 6 階振型圖。根據企業要求，優化橫梁 結構，使其在滿足高精度高剛度的要求下，機構重量減輕，滿足企業生產需求，提高經濟效益。
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本文原載于Ansys Advantage：《Axiom Space Is Using Ansys Simulations To Build The First Commercial Space Station》
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桁架由直桿組成的一般具有三角形單元的平面或空間結構，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省材料，減輕自重和增大剛度。
01
整體穩定分析的意義
空間大跨桁架結構多尺度節點有限元分析
桁架由直桿組成的一般具有三角形單元的平面或空間結構，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省材料，減輕自重和增大剛度。
接下來我們看一下GUI操作：
(1) 設置計算類型
ANSYS Main Menu: Preferences ------ Structural ------OK
（2）選擇單元類型
ANSYS Main Menu: Preprocessor ------Element Type------Add/Edit/Delete… ------Add… -
