鋼結構支架的案例
【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 鋼結構連接、鋼結構強度穩定性、鋼筋支架、格構柱計算
◆鋼筋支架計算公式
一、參數信息
鋼筋支架（馬凳）應用于高層建筑中的大體積混凝土基礎底板或者一些大型設備基礎和高厚混凝土板等的上下層鋼筋之間。鋼筋支架采用鋼筋焊接制的支架來支承上層鋼筋的重量，控制鋼筋的標高和上部操作平臺的全部施工荷載。型鋼主要采用角鋼和槽鋼組成。
型鋼支架一般按排布置，立柱和上層一般采用型鋼，斜桿可采用鋼筋和型鋼，焊接成一片進行布置。對水平桿，進行強度和剛度驗算，對立柱和斜桿，進行強度和穩定驗算。
作用的荷載包括自重和施工荷載。
鋼筋支架所承受的荷載包括上層鋼筋的自重、施工人員及施工設備荷載。鋼筋支架的材料根據上下層鋼筋間距的大小以及荷載的大小來確定，可采用鋼筋或者型鋼。
上層鋼筋的自重荷載標準值為0.800 kN/m；
施工設備荷載標準值為0.960 kN/m；
施工人員荷載標準值為1.248 kN/m；
橫梁的截面抵抗矩W= 4.493 cm3；
橫梁鋼材的彈性模量E=2.05×105 N/mm2；
橫梁的截面慣性矩I= 10.783 cm4；
立柱的高度h= 1.88 m；
立柱的間距l= 1.29 m；
鋼材強度設計值f= 206.00 N/mm2；
二、支架橫梁的計算
支架橫梁按照三跨連續梁進行強度和撓度計算，支架橫梁在小橫桿的上面。
按照支架橫梁上面的腳手板和活荷載作為均布荷載計算支架橫梁的最大彎矩和變形。
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教材詳細講述了冠脈支架的設計思路和三維繪制，支架性能的數值計算
【鋼結構原理】五種鋼結構失穩模式
05-殼屈曲（Shell Buckling)
殼體屈曲是指薄而彎曲的結構（殼體），如圓柱形、球形或錐形（例如儲罐、筒倉、管道）在受到壓力或側向載荷時失去穩定性的現象。
當這些載荷導致殼體發生變形，從而降低其繼續承受載荷的能力時，可能會導致顯著的變形甚至坍塌。
導致殼體屈曲的內力可以是：軸向壓力/環向壓力/剪力。
殼體屈曲承載力受以下因素的影響：殼體厚度/殼體形狀/邊界條件/初始缺陷/材料特性等。
06-對比表
既然每種失效類型都已定義并概述了其特征，下面的表中總結了它們之間的主要區別。該表提供了一個簡明的概覽，突出了每種失效模式的主要受影響結構元素、導致失效的主要載荷條件、產生的變形以及決定該模式的關鍵因素
07-總結
在結構設計中，可能會出現幾種常見的穩定性問題，尤其是在設計過程中未充分考慮的情況下。本文概述了五種此類屈曲問題。本文旨在幫助您了解這些問題的根本原因、行為及其影響的結構元素。這些知識將使您能夠識別和區分這些穩定性問題，為您在分析中整合這些問題并設計出具有彈性和安全性的結構奠定堅實的基礎。
展開 
【編寫中】基于SolidThinking Inspire的鋼箱梁架設支架優化設計
為確保某市政橋梁鋼箱梁臨時支架的安全性，采用鋼立柱、槽鋼、工字鋼相互連接的方法構建臨時支架，在SolidThinking Inspire軟件中建立臨時支架的初始模型，通過拓撲優化，得到優化后的臨時支架基礎模型，通過有限元仿真分析，用許用應力法驗算臨時支架受力及變形，分析得到臨時支架應力和變形分布，給工程實踐提供參考
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水工平面鋼閘門有限元ANSYS模型，附件包含完整的db文件，ansys15.0版本及以上高版本均可以打開，模型完整可以進行各種靜力動力計算。展示圖靜力計算結果云圖。
本人擅長平面鋼閘門，弧形閘門，對開式弧形閘門各種類型閘門及鋼結構建筑、水壩強度校核，包括靜力分析，干模態，濕度模態（添加附加質量），地震時程分析（考慮恒定荷載，重力水壓力等），地震譜分析（針對水壩閘室無質量地基法等），弧形閘門支臂曲曲分析（包括考慮重力和不考慮重力）
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基于Nastran的電動汽車支架結構優化
本文圍繞某元件安裝支架引起的共振問題，基于Nastran分析平臺對安裝支架進行了CAE結構優化，從而大大提高了安裝支架的動態特性，有效降低了電氣件的振動，提高了車輛的穩定性和可靠性。
2 關鍵部件振動試驗測試
2.1顛簸路面電氣部件振動總集
由圖1可以看出，被測試電氣元件振動較大，已經遠遠超過該電氣件的耐震等級。
2.2顛簸路面電氣部件振動頻率曲線
由圖2可以看出，電氣元件的振動頻率以31Hz左右為主。
3 電氣元件安裝支架CAE分析
利用第三方軟件在Nastran環境下進行離散化建模，模型如圖3所示。
基于Nastran相關CAE模態分析軟件，得出電氣元件安裝支架前五階模態頻率如表一所示。
電氣元件安裝支架第2階模態頻率為31.8Hz，可以初步判定，電氣元件的振動是由電氣元件安裝支架與其它部件產生共振造成。
3.2電氣元件安裝支架結構CAE仿真優化
電氣元件安裝支架2階模態振型如圖4，根據模態振型情況進行結構優化設計。
根據模態振型確定幾種結構優化方案，再利用Nastran求解器進行模態分析，確定最優化方案如圖5。
改進后的安裝支架前五階模態頻率如下表二所示，已完全避開共振頻率31Hz。
4 結構優化后的試驗驗證
根據Nastran模態仿真分析的結果，進行實車試驗，得出電氣元件振動如下圖6，經過結構優化后電氣部件顛簸路況下振動由llg降低到5.3g，大大降低了電氣元件的振動，遠遠低于所選電氣元件的耐震等級。
5 結論
1)將試驗與Nastran等相關CAE分析軟件相結合，能夠簡便快速解決汽車關鍵部件的共振問題。
2)新能源電動汽車的CAE模態分析不容忽視，尤其是對各電氣件的安裝支架分析。
展開 副水箱支架模態分析與結構優化
針對某車型發動機怠速過程中副水箱抖動問題，運用HyperWorks軟件分析副水箱支架模態，以一階頻率大于30Hz為目標，對副水箱支架進行結構優化，改進后頻率提高了21.2Hz，超過目標值，支架減重0.141kg，振動問題有明顯改善。
胡小文_副水箱支架模態分析與結構優化.pdf
Abaqus在汽車支架結構分析中的應用實例
Abaqus在汽車支架結構分析中的應用實例
前言：
汽車支架結構強度是汽車行業在可靠性設計中所關心的最基本的問題，通過CAE仿真指出支架在不同工況下受到的最大應力等，為進一步改進結構設計提供了理論依據，為汽車行業在提高可靠性、降低產品的損壞率、壓縮成本方面起到了顯著的作用。
概述：
針對某款支架的結構強度分析，旨在確保產品在不同工況下不會受到破壞，確保安全。在分析過程中，發現加載300N的力后，最大應力大于抗拉強度，支架會發生破壞，本著讓產品更加優秀的原則，我司對產品進行的優化設計并再次分析，結果小于其抗拉強度，使其破壞風險降低。
使用軟件：
Hypermsh,Abaqus/standard
分析結果：
修改前的應力云圖：
加載300N，最大應力達到80Mpa，大于抗拉強度，支架會發生斷裂。斷裂位置為支架上部分與下部分連接處。
最大總體位移13.42mm。
優化后的分析結果：
加載300N，最大應力61.85Mpa，小于其抗拉強度80Mpa，破壞風險低。最大應力位于背部加強筋處。
最大總體位移8.923mm。
結論：
修改后最大應力61.85Mpa，小于其抗拉強度。修改后模型強度較改前好。修改后總體位移8.923mm，其剛度較修改前好。
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展開 基于HyperMeshOptiStruct的發動機支架結構拓撲優化設計
基于HyperMeshOptiStruct的發動機支架結構拓撲優化設計.docx
心臟支架結構仿真分析專題培訓，歡迎報名
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Cast-Designer Weld 液壓支架結構件多道焊工藝模擬
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目前，國內液壓支架逐漸向大工作阻力、高性能、超高可靠性方向發展。提高液壓支架焊接可靠性的研究，包括了材料、工藝、結構件類型與組成、焊接質量要求、工裝設計等研究已經成為了液壓支架領域的前沿課題。
我們針對兩柱強力放頂煤液壓支架進行焊接工藝模擬。希望對類似結構件焊接有所借鑒。
我國的液壓支架有垛式、節式、掩護式和支撐式等系列，并針對不同的地質條件和煤層開發了中厚煤層液壓支架、大采高液壓支架、薄煤層液壓支架、放頂煤液壓支架等。液壓支架是現代化煤礦采掘工作面的重要支護設備，而且工作環境惡劣，支架結構件的焊接質量直接影響著煤礦的安全生產，因此，指定合理的焊接工藝尤為重要。
液壓支架主要起到支撐頂板、推移刮板機的重要作用。結構主要為復雜的厚板箱體結構，焊縫復雜多變，焊接質量是評價液壓支架可靠性的關鍵因素。由于結構復雜、焊接量大，很難有效控制焊接變形，因此如何保證液壓支架構件的焊接質量，減少焊接變形是液壓支架加工制造企業面臨的關鍵問題。
焊接工藝參數：
液壓支架焊接工藝參數主要包括焊接電流、電弧電壓、焊接速度和焊接順序。焊接電流過大容易引起熱影響區(HAZ)脆化，電流過小容易產生焊接裂紋。電弧電壓對焊道外觀、熔深、電弧穩定性及焊縫力學性能都有很大的影響。焊接速度過快會導致焊縫熔深和熔寬減少，焊接速度過慢則會使脆化嚴重，焊接變形增大。液壓支架結構件多為中厚板結構，多采用多道焊，每道高度不超過7mm。關于多道焊的工藝優化，可查看C家精講第三季第19期。
展開 【鋼構欣賞】15座國內創意鋼結構建筑
12.北京怡亨酒店
北京怡亨酒店坐落于芳草地通透玻璃鋼艙體大樓中，這座擁有100間客房及套房的設計精品酒店，從客人踏入其風格明顯的酒店大堂開始便可以看到藝術家薩爾瓦多·達利，安迪·沃霍爾，曾梵志和陳文令的原創作品。時髦新奇的設計理念貫穿于整個酒店和客房，演繹全新層次的舒適和奢華：壯觀的玻璃結構設計突出了絕佳的城市景觀并提供了獨特的氣候控溫環境，這個設計使豪華客房、豪華露臺房以及豪華泳池套房保持全年365天處于夏季氣候，這樣的特色在中國絕無僅有。
13.西雙版納避寒皇冠假日度假酒店
西雙版納避寒皇冠假日度假酒店掩映于廣袤的熱帶雨林中，位于傣王宮舊址，碧水環繞，猶如一只美麗的孔雀亭立于云南之南——西雙版納景洪市郊。酒店內外處處洋溢著濃郁的民族風情，居停之所雅致而不失奢華，盡顯傣家王族風范，完美演繹綠色花園式國際旅游度假酒店的風采。
14.大王山度假村和冰雪世界
在建的大王山度假村和冰雪世界無疑將吸引一大票年輕冬季運動愛好者來到中國。該滑雪樂園靠近湖南長沙，設計由奧地利“Coophimmelb(l)au”建筑事務所負責，將設有室內滑雪場，水上樂園和冰雪樂園娛樂設施。在一個水泥采礦采石坑和湖泊上建立，中心則是一個尚未命名的擁有270個套間的五星級酒店，其60間行政套房及6個總統套房都有著令人印象深刻的風景，看得到同曦湖，大王山等周遭景點。
15.三亞海棠灣天房洲際度假酒店
地處國家海岸海棠灣，坐擁碧海幼沙，綿延椰林。酒店占地15萬平方米，設計主張清逸的現代海島風情，3,000平方米開放式大堂，將南海景致一覽無遺。291套客房配置卓越，精心雕琢的觀景角度完美聆海聽濤。7間餐廳與酒吧專供創意美食，國內首創海洋餐廳，咫尺探尋海底神秘。
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展開 有償做一個血管支架結構彎曲仿真，價格可議
部件結構圖如下：
超彈性圓柱血管
鎳鈦合金支架
裝配體剖面圖
材料參數我都有，具體要求就是將血管中兩個截面分別耦合到兩個參考點RP1和RP2，然后在兩個參考點各施加0.4rad的角弧度（方向相反），使整個模型發生彎曲
結果圖類似如下
