薄壁鋼箱梁ansys建模
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
薄壁鋼箱梁ansys建模的視頻教程
基于ANSYSWORKBENCH的LSDYNA的工程實(shí)例-薄壁方梁的沖擊屈曲
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薄壁鋼箱梁ansys建模的實(shí)例教程
鋼箱梁是我國(guó)當(dāng)今橋梁建設(shè)中的主要梁結(jié)構(gòu)，在建與已建橋梁中有很大部分橋梁的上部結(jié)構(gòu)采用鋼箱梁。而鋼箱梁一般是由工廠預(yù)制加工的，加工過(guò)程中必然會(huì)有鋼板間的接縫需要進(jìn)行焊接，使兩塊獨(dú)立的鋼板焊接成一個(gè)整體。在鋼箱梁的鋼板焊縫焊接過(guò)程中，移動(dòng)的焊頭會(huì)在瞬間產(chǎn)生高度集中的熱量輸入，熱量的快速集中輸入會(huì)導(dǎo)致鋼板溫度的驟升與驟降。鋼屬于一種溫度敏感型的材料，受熱升溫時(shí)其體積會(huì)膨脹，降溫時(shí)體積會(huì)收縮，體積的變化會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力分布的變化，鋼箱梁結(jié)構(gòu)的安全性也可能受到影響。所以若想了解鋼箱梁焊接時(shí)的應(yīng)力分布變化，保證鋼箱梁結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性，有必要對(duì)焊接溫度場(chǎng)的定量分析、預(yù)測(cè)、模擬。傳統(tǒng)的焊接溫度場(chǎng)和應(yīng)力預(yù)測(cè)依賴(lài)于試驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上的經(jīng)驗(yàn)曲線或經(jīng)驗(yàn)公式，但是在航天、機(jī)械、土木等行業(yè)，焊接試驗(yàn)的成本巨大，當(dāng)試驗(yàn)的工況較多或者試驗(yàn)失敗時(shí)，會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)上的巨大損失。故本章運(yùn)用大型商業(yè)有限元軟件ANSYS經(jīng)典界面進(jìn)行數(shù)值模擬，在研究過(guò)程中利用了ANSYS內(nèi)置的腳本語(yǔ)言APDL進(jìn)行建模，分析鋼板焊接過(guò)程的溫度場(chǎng)。
1 鋼板幾何模型建立
為了簡(jiǎn)化鋼箱梁的形狀，節(jié)約數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)的成本，本章將鋼箱梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為一個(gè)長(zhǎng)為0.2m、寬為0.15m、厚度為0.03m的塊狀幾何模型，ANSYS中的幾何模型效果如下圖所示。
在上圖的模型中，筆者標(biāo)明了坐標(biāo)系系統(tǒng)，在本章此后的位置信息的描述中，均采用此坐標(biāo)系系統(tǒng)。
2 移動(dòng)焊接熱源的施加
在鋼板焊接過(guò)程中，焊點(diǎn)熱源作用在鋼板上有一定面積，在該面積上的熱量分布不是均勻的，中心點(diǎn)附近的熱量較高，周?chē)臒崃枯^低。對(duì)于該種焊接熱源的不均勻分布，現(xiàn)今很多學(xué)者將該熱源的分布形式簡(jiǎn)化為高斯積分函數(shù)，本章參考前人的研究，采用高斯熱源分布函數(shù)。
展開(kāi) 無(wú)錫西互通鋼箱梁橋結(jié)構(gòu)計(jì)算書(shū)(ANSYS)
無(wú)錫西互通鋼箱梁橋結(jié)構(gòu)計(jì)算
第一部分 全橋結(jié)構(gòu)整體計(jì)算
一 計(jì)算軟件與模型
1、計(jì)算簡(jiǎn)圖及箱梁截面（圖1、2）
圖 1 全橋結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖（單位：cm）
圖 2 箱梁截面（單位：cm）
2、計(jì)算軟件與單元：
采用大型通用空間有限元程序進(jìn)行計(jì)算。鋼箱梁塊件采用殼體單元模擬。
3、計(jì)算模型：
約束條件：A、B、D 點(diǎn)處簡(jiǎn)支（僅約束豎向線位移），C 點(diǎn)約束三向線位移。考慮橫坡（2%）影響，按實(shí)際尺寸取右半橋橫橋向矮半箱梁建立空間實(shí)體模型。
空間模型見(jiàn)圖3；有限元模型見(jiàn)圖4。
二 材料及參數(shù)
鋼箱梁（截面圖見(jiàn)圖2）：
彈性模量Ec=2.06×1011Pa，剪切模量G=0.79×1011Pa，泊松比γ=0.3，密度ρ=8000㎏/m3（鋼材密度為7850 ㎏/m3，這里考慮焊縫及部分未建模裝飾板的增重取8000 ㎏/m3），線膨脹系數(shù)а=1.2×10-5。
三 作用及組合
因全橋整體模型較大，為節(jié)省計(jì)算時(shí)間，因此依靠人為判斷來(lái)確定對(duì)結(jié)構(gòu)最不利的作用組合。
在僅考慮恒載作用下，順橋向最大應(yīng)力出現(xiàn)在第2 跨跨中下緣，因此車(chē)道荷載布于第2跨最不利；全橋（不包括支座處）在恒載作用下，箱梁下緣出現(xiàn)的拉應(yīng)力較上緣出現(xiàn)的壓應(yīng)力大，因此對(duì)中跨跨中不利溫度作用為頂板升溫；使中跨下緣產(chǎn)生不利拉應(yīng)力的不均勻沉降為B、C 處不均勻沉降。
展開(kāi) 一、依托背景
合肥某跨高速連續(xù)鋼箱梁橋采用頂推施工，主橋與既有高速交角77度，主橋由140（40m+60m+40m）三跨連續(xù)等高鋼箱梁構(gòu)成，箱梁為單箱四室斷面，腹板之間呈封閉箱型，箱梁高度2.6m，上部頂寬19.40m，下部底寬12.56m，橋面板為正交異性結(jié)構(gòu)。橋型設(shè)計(jì)縱坡為雙向坡，分別為2.385%～2.462%，豎曲線半徑為3000m，橫坡為2％，如圖1-1示。
圖1-1 施工關(guān)鍵結(jié)構(gòu)布置
圖1-2 鋼箱梁橫斷面示意
鋼箱梁橋沿縱向分15節(jié)拼裝，頂推段為1～12節(jié)，長(zhǎng)度112.8m；原位拼裝段為13～15節(jié)，長(zhǎng)度27.2m。縱橫向鋼箱梁分塊編號(hào)見(jiàn)圖1-3，頂推施工分以下七個(gè)施工階段見(jiàn)表1-1。
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一、依托背景
合肥某跨高速連續(xù)鋼箱梁橋采用頂推施工，主橋與既有高速交角77度，主橋由140（40m+60m+40m）三跨連續(xù)等高鋼箱梁構(gòu)成，箱梁為單箱四室斷面，腹板之間呈封閉箱型，箱梁高度2.6m，上部頂寬19.40m，下部底寬12.56m，橋面板為正交異性結(jié)構(gòu)。橋型設(shè)計(jì)縱坡為雙向坡，分別為2.385%～2.462%，豎曲線半徑為3000m，橫坡為2％，如圖1-1示。
鋼箱梁是我國(guó)當(dāng)今橋梁建設(shè)中的主要梁結(jié)構(gòu)，在建與已建橋梁中有很大部分橋梁的上部結(jié)構(gòu)采用鋼箱梁。而鋼箱梁一般是由工廠預(yù)制加工的，加工過(guò)程中必然會(huì)有鋼板間的接縫需要進(jìn)行焊接，使兩塊獨(dú)立的鋼板焊接成一個(gè)整體。在鋼箱梁的鋼板焊縫焊接過(guò)程中，移動(dòng)的焊頭會(huì)在瞬間產(chǎn)生高度集中的熱量輸入，熱量的快速集中輸入會(huì)導(dǎo)致鋼板溫度的驟升與驟降。鋼屬于一種溫度敏感型的材料，受熱升溫時(shí)其體積會(huì)膨脹，降溫時(shí)體積會(huì)收縮，體積的變化會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力分布的變化
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無(wú)錫西互通鋼箱梁橋結(jié)構(gòu)計(jì)算
第一部分 全橋結(jié)構(gòu)整體計(jì)算
一 計(jì)算軟件與模型
1、計(jì)算簡(jiǎn)圖及箱梁截面（圖1、2）
圖 1 全橋結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖（單位：cm）
圖 2 箱梁截面（單位：cm）
2、計(jì)算軟件與單元：
采用大型通用空間有限元程序進(jìn)行計(jì)算。鋼箱梁塊件采用殼體單元模擬。
3、計(jì)算模型：
約束條件：A、B、D 點(diǎn)處簡(jiǎn)支（
