鋼結構分析的案例
基于 HyperMesh 的鋼結構仿真流程自動化定制
由于算法與計算規模的限制，在螺栓聯接結構的有限元分析中，常常采用簡化模型。簡化模型從整體結構承載出發，給出了有限元仿真中螺栓聯接的簡化方法：①螺栓聯接的兩部件的相應節點融合成一個節點。②彈簧元模擬螺栓。③采用桿單元與梁單元連接。
2 總結和討論
本文基于 HyperMesh 進行鋼結構仿真分析的二次開發，制定客戶化的仿真流程。在本文的客戶化制定中，對于一般力學分析類型，進行了統一的流程規范，通過該定制可以使得分析人員從重復工作中解脫出來，提高分析效率。通過客戶化定制，將日常工程工作中常用的載荷曲線，典型材料等加入到了軟件中，可以即時調用，從而大大提高了分析的效率和能力。另外，對于復雜的鋼結構剛強度分析，一般分析之前需要對結構進行結構分析或者叫經驗分析，在本客戶化定制中，對于獲得實踐驗證的典型結構的力學分析經驗進行了流程固化，從而大大降低了復雜問題分析中不同分析人員之間的能力差異所造成的影響。該分析流程固化的標準制定是針對不同鋼結構特點而進行的，同時需要結合工程實踐長期積累總結。
展開 技術鄰學院丨精選鋼結構有限元仿真分析課程，助你快速掌握結構入門！
本次為大家帶來精選鋼結構有限元仿真分析課程，鋼結構節點有限元分析，實力分享！
技術鄰專家：大江南北
土木建筑結構工程師從業5年
結構工程碩士
擅長建筑結構分析與設計:大跨空間結構、組合結構、高層建筑結構
遇到建筑結構相關問題，可在技術鄰@大江南北
視頻課程1.
鋼結構節點有限元分析
課程說明：
1、結合工程經驗與資料搜集對鋼結構節點問題提出四個判別標準。
2、詳細介紹了采用rhino建立幾何模型，hypermesh網格劃分，abaqus計算與后處理的過程與注意事項。
3、解析abaqus的Inp文件與midas的數據構成，將abaqus節點有限元模型文件通過處理導入midas/Gen。
4、在Midas整體模型中對殼單元建立的帶肋焊接空心球節點進行多工況分析，并將結果與abaqus進行對比。
5、總結在建模、計算、后處理過程中應注意的問題并對一實際工程復雜節點給出分析結論。
視頻課程2.
鋼管混凝土柱有限元模擬
課程說明：
1、介紹鋼管混凝土柱特點、設計理論與方法。
2、以長細比80鋼管混凝土柱為例，詳細介紹了在abaqus中幾何建模、材料本構、接觸定義、初始缺陷施加、加載方式的操作過程及注意事項。
3、對計算結果進行后處理，得到加載全過程曲線，提取鋼管及內核心混凝土的損傷，對計算結果與破壞模態進行解讀。
展開 IDEA復雜鋼結構節點分析
IDEA復雜鋼結構節點分析
大型鋼結構設計仿真高效案例 | 7738個零件60分鐘建模30分鐘求解，比傳統仿真結果相差5%以內！
Altair? SimSolidTM 是一項技術突破，允許土木工程師在幾分鐘內分析特征完備的CAD裝配體，無需進行幾何簡化和網格劃分。這使得工程師能夠在大型結構中預見更好的替代方案，并在現有項目時間表內快速發展設計。借助SimSolid，設計團隊可以對其最復雜的零件進行多次迭代，并以驚人的速度探索大型裝配體的多種替代方案。
SimSolid具備以下特征：
無網格技術
無需任何幾何簡化
適用大型復雜裝配體
幾秒到幾分鐘給出準確結果
支持非線性和動力學分析
自動識別螺母和螺栓
自動創建接觸和焊接
SimSolid革新了現有的大型鋼結構分析：無網格，精度高、比80%的鋼結構分析工具更快、更輕松處理大型裝配體和復雜鋼結構節點。
關于精度，國際有限元組織（NAFEMS）曾做過標準測試，與傳統有限元軟件結果相比，這些測試結果差異在5%以內。
標準測試結果匯總表 (NAFEMS)
我們將通過以下四個案例為大家介紹一下SimSolid在大型建筑結構上的應用特點。
案例一：大型鋼結構舞臺
該舞臺整個裝配體有7738個零件，從幾何導入到結果輸出，SimSolid在2小時內就完成了一輪性能評估，建模約60分鐘，主要處理連接的創建和檢查，求解約30分鐘。
可能同樣的時間，傳統分析只夠考慮做怎樣的幾何簡化來減少網格劃分和計算機求解的工作量，而無網格求解器SimSolid已經完成了整個結構的評估。針對此類大型結構，在設計的早期引入SimSolid來應對大型結構的頻繁變更，將極大縮短項目設計周期。
關于此舞臺的更多建模細節視頻：
案例二：立面鋼結構
對于此類鋼結構，SimSolid可以直接分析完整的裝配體，不用做任何幾何簡化。
展開 
利用lsdyna進行鋼結構焊接分析案例介紹 ￥59.9
案例背景
鋼結構焊接是現代工程中至關重要的一環，特別是在像鋼桁架梁這樣的結構中，焊接質量直接影響結構的整體穩定性和承載能力。本案例通過LS-DYNA對鋼桁架梁的焊接過程進行了仿真分析，重點關注了焊接過程中溫度場和應力場的變化。通過這個案例，我們深入探討了焊接順序、熱影響區的形成以及熱應力的分布。
1.2. 案例概述
本案例的研究對象是一個鋼桁架梁模型，弦桿頂板與腹板通過兩道角焊縫連接。焊接過程中的熱輸入和焊接順序的時間差是分析的重點。具體分析了外側角焊縫和內側角焊縫的施焊時間差，分別模擬了外側焊縫先施焊、內側焊縫后施焊的情況。通過仿真，我們觀察了溫度場和應力場的演變過程，并探索了焊接過程對鋼結構性能的影響。
圖1-1 弦桿幾何構造及模型
案例特點：
焊接方式：使用兩道角焊縫連接頂板與腹板。
焊接順序：外側焊縫先進行施焊，內側焊縫后施焊，存在時間差。
分析重點：溫度場和應力場的演變，焊接順序對焊接質量和結構性能的影響。
1.3. 建模與仿真設置
1. 幾何模型
幾何模型為鋼桁架梁的弦桿頂板與腹板，焊接區域位于兩者的接觸處，焊接采用L型角焊縫。具體模型結構可以在提供的HyperMesh網格源文件中查看。模型尺寸包括模型長度、頂板和腹板的厚度，焊接區域的形狀及位置等。
2. 網格模型
網格模型通過HyperMesh創建，使用四面體單元和殼單元結合的方式，細化了焊接區域的網格，以確保溫度和應力場的精確捕捉。網格文件已提供，可以通過HyperMesh軟件查看和修改網格參數。
展開 ABAQUS鋼結構經典案例及重點難點解析大合集
鋼結構分析千變萬化，但是其中包含的知識點卻有限。為大家學習和工作中都能用得到，講解鋼結構中經典案例詳細操作 + 知識點講解，把平時操作的經驗干貨講出來，讓各位學習者少走彎路。
本課程特點：詳細-視頻中的講解十分詳細，跟著本視頻中建模和分析一步一步來，就可以得到完美結果，一學就會）；延伸-深入講解原理性的東西，在做模型的同時，掌握原理就可以舉一反三，遇到類似問題的時候也會自己建模分析。
視頻鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14536
（本視頻為合集，不斷更新中，將包含大部分鋼結構模擬中的重點和難點，價格會隨著更新課程數量增加而提高，欲購從速，早買早受益）
鋼結構、鋼-混凝土組合結構均適用的分析案例和知識點。課程包含以下幾部分：
1. 視頻介紹
2. 鋼梁建模及分析（詳細建模流程：幾何模型；鋼材本構；邊界條件設置；網格劃分；后處理技巧）
3. 鋼柱受壓屈曲分析（如何施加殘余應力）
通過施加initial stress可以考慮鋼柱在焊接過程中產生的殘余應力，分析殘余應力對于屈曲及強度的影響。
4. 鋼柱受壓屈曲分析（如何引入初始缺陷、對結果有何影響）
通過模態分析，得到初始缺陷節點文件，再通過編輯keywords引入初始缺陷，一步一步詳細操作及注意事項。
5. 螺栓連接節點分析（方法1：快速建立接觸，施加預緊力）
通過一個螺栓連接的實例，講述建模基本過程，包括如何建立接觸、快速建立接觸的方法，如何施加bolt load的方法。
6. 螺栓連接節點分析（方法2：施加壓力方法，適用于dynamic分析）
Bolt load方式常用，但是不能用于dynamic分析，介紹一種施加壓力模擬螺栓連接和預應力的方法，并與常用方法進行了對比。
7.
展開 鋼結構行業發展趨勢分析 市場總體呈高速發展態勢
鋼結構行業基本概況分析
我國鋼結構行業從20世紀50年代起步，目前經歷了近70年的發展歷程。從最開始的節約用鋼限制發展，到90年代的合理使用，再到21世紀以來的大力發展，我國的鋼結構行業經歷了從緩慢起步到迅猛發展的過程。近年來，隨著國民經濟的發展和鋼鐵工業跨越式發展，國內鋼結構企業通過學習吸收國外先進的理念、技術，引進國外先進的加工安裝設備，整體技術水平已接近國外同類企業的水平，鋼結構產業呈現了繁榮景象。
隨著我國成為新興鋼鐵強國、工業化進入中期向后期的過渡階段以及行業對新型建筑工業化的積極探索，我國的建筑鋼結構行業已具備高速發展的基本條件。
二十世紀九十年代以后，伴隨著鋼鐵產業的跨越式發展、全社會對建筑鋼結構的經濟效益和社會效益的逐步認知，我國建筑技術的政策導向逐漸轉為發展、推廣鋼結構的應用。
鋼結構建筑用鋼量分析預測
據前瞻產業研究院發布的《鋼結構行業市場需求預測與投資戰略規劃分析報告》統計數據顯示，由于建筑行業，包括基建和房地產，的直接鋼材消耗超過55%， 加上房地產和基建產業鏈上的重卡、建筑機械、機床等行業的鋼材需 求，以及與房地產緊密相關的家電等需求，預計建筑行業對于鋼材的 消耗量比例將超過60%。隨著建筑行業的增速觸頂，未來鋼材的消費總量難以大幅增長，未來行業將呈現出總量穩定，結構調整格局。
結構調整的主要來源是鋼結構的建筑的大量推廣應用。目前建筑用鋼的比例僅為鋼鐵產量的9.2%。我們假設鋼鐵產量在未來3年沒有大幅下行，每年的產量降低幅度為1%，則我們預計到2020年建筑用鋼結構的復合增長率將達到27%。
2013-2020年中國鋼結構建筑用鋼量統計情況及預測
數據來源：前瞻產業研究院整理
鋼結構行業產業化發展，貢獻中厚板未來需求增量
鋼結構建筑占比與發達國家存在較大差距，未來將形成產業化發展局面。
展開 大跨度鋼結構地震過程仿真分析
大跨度鋼結構地震過程仿真分析
近期，人們被日本九州地震和南美厄瓜多爾地震給震怕了，有人調侃“地球進入振動模式”，實際上從長期來看，世界范圍內的地震出現頻率和級別并無異常。在我們的科技水平還無法準確預測地震的時候，防震救災工作就顯得很重要，例如建筑設備的抗震能力能否抵抗住某次大級別地震，關系到人們生命安全問題。
以某個大跨度鋼結構為例，介紹一下CAE方法在地震分析中的應用。
地震分析方法一般分為底部剪力法、反應譜法和時程分析法。CAE領域常用反應譜法或時程分析法，時程分析法采用的載荷是某次具體的地震波，反應譜法是多個地震波的統計結果，由時域轉換成頻域而來，從計算的經濟性和通用性考慮，最常采用的是反應譜法。
地震波反應譜
學過力學的朋友都知道，地震波分為橫波和縱波，由于縱波的傳輸速度比橫波快，從振源首先到達地表，因此震中地區的人們首先感到的是上下震動，然后是橫向振動，豎向地震的加速度值比橫向要小，國標規定取橫向數值的65%，因此對地面設備造成最大破壞的是橫波的剪切作用。CAE分析過程也分為豎向地震和橫向地震。
在abaqus中采用反應譜法進行地震分析，需要先提取結構的頻率，然后再進行反應譜分析，同時輸入定義好的反應譜和阻尼，反應譜可以是加速度譜、位移譜、速度譜等內容：
提交計算后就可以得到結構在地震作用下的響應：
今年7月28日是家鄉唐山抗震40周年紀念日，在技術落后的年代，自然災害帶來的后果是慘痛的。
文章轉載自微信公眾號：SmartFEA
旨在分享知識，若侵即刪
展開 【iSolver案例分享66】鋼結構支架強度分析
1、引言
iSolver為一個完全自主的面向工程應用的通用結構有限元軟件，對標Nastran、Ansys、Abaqus設計和實現，具備結構有限元常用分析類型和單元、材料、載荷等基礎算法和組件，精度與Abaqus精度一致。本文以鋼結構支架為例，在iSolver軟件中建立鋼結構支架模型，分析壓力載荷對支架影響，演示了iSolver建模與仿真分析流程，并將iSolver和Abaqus計算結果進行對比。
2、模型建立
鋼結構支架采用殼單元結構，矩形板長×寬為300mm×180mm，方管邊長為20mm，高度為100mm。 本文通過shell菜單欄中Rectangle選項，建立長×寬為300mm×180mm的板模型，如圖1所示。
圖1鋼結構支架矩形板建模操作
通過Element Edit 菜單欄中Extrude選項，將板模型中的網格邊線拉伸為面單元，拉伸高度為100mm，形成方管模型，如圖2所示。
圖2鋼結構支架方管建模操作
鋼結構支架劃分網格后，模型如圖3所示。
圖3鋼結構支架模型圖
3、賦予材料截面屬性
材料使用Q235鋼，材料屬性如圖4所示。截面屬性如圖5所示，殼單元厚度為1.5mm。
展開 多點輸入鋼框架結構動力彈塑性時程分析——結構模型案例 ￥400
針對罕遇地震作用,本文采用位移輸入模式，對超長鋼框架結構建立有限元計算模型，分別采用一致激勵輸入和多點激勵輸入方法，進行動力彈塑性時程分析。通過數值模擬研究發現，在超長結構中采用多點激勵輸入計算結構在罕遇地震作用下的響應更合理。
在模型X向采用南北向的EL-centro波，為提高計算效率，對時程曲線的時間步長縮短一倍，即采用時間間隔為0.01s，整體時間縮短一倍，由53.48s縮短為26.74s。由于EL-centro波記錄的是加速度時程，因此需要進行兩次積分轉換為位移時程，對采用的加速度時程曲線進行第一次積分得到速度時程，再進行第二次積分得到位移時程。擬設定7度0.15g區在罕遇地震作用下，參考規范的峰值加速度取值為310cm/s2。
壓縮包提供了兩個分析模型，一致激勵輸入和多點激勵輸入用于對比分析。
展開 鋼結構節點模型調試
鋼結構節點連續倒塌分析，對荷載位移曲線，破壞形態。
鋼結構的隨機振動分析 ￥4
近年來由于工程建設的快速發展，大大促進工程力學分析和計算理論的發展，繼而帶動新型工程結構不斷涌現。現在對于鋼結構都要求具有良好的抗振能力。因此利用ANSYS有限元分析軟件對典型鋼結構的隨機振動特性進行分析，對于工程設計也是很有實踐意義。
隨機振動分析也稱功率譜密度分析（PSD），它屬于一種定性分析。功率譜密度是結構對隨機動力載荷響應的概率統計。模態分析是隨機振動分析的基礎。
模態分析結果
隨機振動分析結果
附件包含：一個報告文檔，一個workbench2020版本分析流程，不包含結果，點擊求解即可。
展開 【鋼結構原理】五種鋼結構失穩模式
結構失穩模式——如彎曲屈曲、橫向扭轉屈曲、局部屈曲、剪切屈曲和殼體屈曲——在根本原因、行為以及影響的結構部件方面各不相同。
全面理解和識別這些穩定性問題對于進行準確的分析和設計堅固的結構至關重要。本文將通過詳細解釋每種失效類型，包括其特征、主要原因和關鍵特點，來幫助您實現這一目標。
最后，將提供一個對比表，以總結不同失效類型之間的差異，使您更容易識別和區分它們。
在閱讀本文時，請記住，所有這些失效模式都可以使用Dlubal的結構穩定性模塊進行分析。通過利用這一工具，您可以通過先進的有限元分析（FEA）來應對與這些失效類型相關的挑戰。
01-彎曲屈曲（Flexural Buckling）
彎曲屈曲發生在軸壓構件中，由于壓力導致構件側向彎曲或“屈曲”。這種現象發生在超過臨界載荷時，即構件在壓力作用下失去穩定性的載荷。
屈曲最常見于細長柱或長細比（長度與回轉半徑之比）較高的構件。這種行為通常由彈性材料的歐拉屈曲公式控制，但它可能涉及彈性屈曲或非彈性屈曲，具體取決于材料的屬性和構件的幾何形狀。
02-橫向扭轉屈曲（Lateral - Torsional Buckling）
橫向扭轉屈曲主要發生在受彎梁中，這種屈曲模式會引起構件橫向位移和扭轉。受彎構件中受壓翼緣受壓且受壓翼緣沒有足夠側向約束是產生這種失效模式的主要原因。
橫向扭轉屈曲的發生主要受到以下因素的影響：無支承長度、截面形狀、彎矩梯度等。一般通過橫向扭轉屈曲彈性臨界彎矩來分析。
03-局部屈曲（Local Buckling)
局部屈曲是指截面內板件（腹板/翼緣）的屈曲，而 桿件整體沒有屈曲。
展開 基于MeshFree的鋼結構理論解與仿真分析
本文利用經典簡支梁模型，分別利用NASTRAN、MeshFree計算了梁的最大撓度，并與經典理論解進行對比分析。簡支梁模型及參數如下圖所示：
模型尺寸：5*2.5*150；材質：鋼，彈性模量=200000MPa，泊松比=0.3。
邊界條件：兩端簡支；橫向均勻載荷1MPa
模型結果
基于meshfree的計算結果如下圖所示，最大撓度為5.05。
有限元模型單元采用solid，基本尺寸為2.5，基于NASTRAN的結果如下圖所示，最大值為5.08。
將上述的結果匯總如下：
結果討論
基于上面的對比分析可知：
①在本文的討論范圍內，對于靜態的結構分析，meshfree的計算精度達到傳統有限元的水平；
②本人對meshfree的操作體驗，界面友好，簡單快捷，后處理高效方便。
展開 國外結構分析軟件一覽
HYPERSTEEL ★★★★☆
http://www.cads.co.uk/software/HyperSteel/
歐洲著名鋼結構公司Cads公司位于Dorset,England產品有以下類型：
結構計算：SMARTEngineer：小工具箱
A3DMAX：最新最強大的cads結構分析軟件（有塑性分析，二階效應分析等）
SMARTModeller：用有限元進行的3維結構分析
CADSAnalyse3D（A3D）：2D/3D結構分析
Hypersteel：是他們公司比較出名的鋼結構分析軟件，主要是繪制大樣圖，也可以自己分析，也可 以從A3D等軟件里面提取數據
CIMSoftware：鋼結構制造切割軟件
還有各種雜七雜八的模塊。
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24. SDS/2 ★★★★☆
http://www.sds2.com/index2.php?flash=1
一個還算不錯的鋼結構設計軟件，界面頗丑，具有SDS/2是由美國DesignData公司研究開發的鋼結構詳圖軟件。它以其簡捷的三維模型輸入、自動的節點生成、準確的詳圖抽取、精確的材料統計，以及與其它工具的多種接口等優點，占據了歐美大部分的鋼結構詳圖軟件市場。現在SDS/2已經進入中國，正在越來越多的用戶所使用。SDS/2由以下幾部分組成：
1、Design模塊。
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