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基于ANSYS APDL的輸電導線復合材料梁單元找形分析(二)
基于梁單元的輸電導線找形分析,在數值上和理論計算的誤差在工程標準要求的范圍內,可以用于實際工程計算中,為后續的導線內部熱-力場耦合分析奠定基礎。
5小結
輸電導線復合材料梁單元的找形分析是蠕變分析導線的基礎,只有正確的找形分析,才能保證蠕變分析及熱-力耦合分析的正確性。本章首先對找形分析的基本概念及基本原理做一個整體的介紹,說明基于ANSYS軟件編程的一個理論基礎,并將弧垂計算與應力計算理論結果計算出來。其次,本章對輸電導線的復合材料梁模型進行建模并編程找形分析,模擬結果在工程實際誤差范圍內,符合實際工程情況,為之后的熱力分析做好準備。
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展開 ANSYS-膜結構找形分析技術
圖16: 膜面預應力增加至原來的1.5倍
圖17: 膜面預應力減小至原來的一半
四.結論
本文針對建筑結構中常見的索膜結構的關鍵問題-找形,提出了ANSYS進行找形分析的解決方案,并用實例驗證了這種方法的有效性。以此為基礎,可以進一步使用ANSYS的強大的結構分析、多物理場分析技術非常方便有效地針對找形得到的索膜結構平衡形態,考慮該結構與其它結構的相互作用以及復雜載荷物理環境,從系統級、耦合的層次進行結構分析以校核其受力性能、安全性能,為設計提供依據。
有效地實現索膜找形分析也將進一步拓展ANSYS在建筑領域的應用前景。
展開 基于ansys APDL的LINK10找形及諧響應分析 ¥30
對于桿單元,找形,需要打開幾何大變形,link10的剛性硬化
找形后的有限元模型
桿的諧響應分析
附件就是找形及靜力、模態及諧響應分析命令流
link10_modal_harmonic.txt
基于ANSYS APDL的輸電導線復合材料梁單元找形分析(一)
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妙用Stl幾何輸出輸入功能建立膜結構多場耦合模型
膜結構設計中,找形分析是一個關鍵步驟,通過找形分析獲得膜結構的初始形態,以此作為荷載分析、裁剪設計的依據。絕大多數膜結構具有比較奇異復雜的造型,對其利用CFD方法進行風荷載分析,以及進一步流固耦合分析,是目前新興熱點的研究方向。但如何通過找形后的結果重新建立膜結構——流場的復雜模型是一個比較麻煩的工作,非常耗時費力。已有的個別文獻多針對一些簡單的膜結構建立耦合物理模型,建模工作相對簡單,可適用于科研研究,但對于復雜的工程實踐而言,操作性較差。
以往一般的做法往往通過專業的膜結構設計軟件獲得找形模型,根據找形結果,采用專業3DCAD軟件重新擬合膜曲面,眾所周知,網格模型逆向生成多義面,存在精度損失,網格面越復雜,精度損失越大。ADINA8.6增加了stl格式幾何文件的導入和輸出功能,極大方便了此類問題的處理。
過程總結如下:
利用ADINA的膜單元(2D SOLID membrane選項)建立零狀態膜結構模型,采用小彈性模量法、降溫法和支座提升法實現膜結構找形。膜結構找形的操作在此不贅述,有興趣的朋友可以多查查各大專業論壇。我03年在鋼結構論壇發了很多用ansys做膜結構找形的帖子,可供參考。
2、
在ADINA后處理中將找形得到的網格直接輸出為stl格式幾何。
3、+ X- H6 h6 m. T0 ~7 q% ]0 \
大多數3Dcad程序均較難實現復雜網格面的三維曲面逆向生成,本帖子的方法是:直接將stl模型文件導入icem cfd,很傻瓜,icem自動實現了曲面的轉換,且非常光滑。依據流場尺度和膜結構的關系,在icem中完成流場——膜結構三維幾何模型的構建,很簡單,一般只需要添加幾條線就可以了。
4、直接利用icem完成耦合場模型網格劃分,導入adina。
展開 妙用Stl幾何輸出輸入功能建立膜結構多場耦合模型
膜結構設計中,找形分析是一個關鍵步驟,通過找形分析獲得膜結構的初始形態,以此作為荷載分析、裁剪設計的依據。絕大多數膜結構具有比較奇異復雜的造型,對其利用CFD方法進行風荷載分析,以及進一步流固耦合分析,是目前新興熱點的研究方向。但如何通過找形后的結果重新建立膜結構——流場的復雜模型是一個比較麻煩的工作,非常耗時費力。已有的個別文獻多針對一些簡單的膜結構建立耦合物理模型,建模工作相對簡單,可適用于科研研究,但對于復雜的工程實踐而言,操作性較差。
以往一般的做法往往通過專業的膜結構設計軟件獲得找形模型,根據找形結果,采用專業3DCAD軟件重新擬合膜曲面,眾所周知,網格模型逆向生成多義面,存在精度損失,網格面越復雜,精度損失越大。ADINA8.6增加了stl格式幾何文件的導入和輸出功能,極大方便了此類問題的處理。
過程總結如下:
1、
利用ADINA的膜單元(2D SOLID membrane選項)建立零狀態膜結構模型,采用小彈性模量法、降溫法和支座提升法實現膜結構找形。膜結構找形的操作在此不贅述,有興趣的朋友可以多查查各大專業論壇。我03年在鋼結構論壇發了很多用ansys做膜結構找形的帖子,可供參考。
2、
在ADINA后處理中將找形得到的網格直接輸出為stl格式幾何。
3、
大多數3Dcad程序均較難實現復雜網格面的三維曲面逆向生成,本帖子的方法是:直接將stl模型文件導入icem cfd,很傻瓜,icem自動實現了曲面的轉換,且非常光滑。依據流場尺度和膜結構的關系,在icem中完成流場——膜結構三維幾何模型的構建,很簡單,一般只需要添加幾條線就可以了。
4、
直接利用icem完成耦合場模型網格劃分,導入adina。在adina中完成邊界和湍流參數即可計算。
這種方法由于找形曲面信息丟失、精度損失很少,在工程上具有相當精度,可以實現復雜工程的流場模型構建。
展開 ABAQUS的Python代碼實現單層馬鞍形輪輻式索結構設計
用ABAQUS的Python代碼實現單層馬鞍形輪輻式索結構設計
Python完整代碼,直接腳本運行出計算結構。完成找形分析。形成馬鞍形輪輻式索網結構。
實現參數化建模,參數調整:矢跨比,網面直徑,徑向索數量,拉索面積,彈性模量,泊松比,預應力值。
加關注免費答疑,指導。
可變更設計參數
有需要聯系qq郵箱:crisisl@qq.com
關于鋼結構設計軟件3D3S
3D3S軟件提供以下四個系統:3D3S鋼與空間結構設計系統、3D3S鋼結構實體建造及繪圖系統、3D3S鋼與空間結構非線性計算與分析系統、3D3S輔助結構設計及繪圖系統 。
系統描述
3D3S鋼與空間結構設計系統包括輕型門式剛架、多高層建筑結構、網架與網殼結構、鋼管桁架結構、建筑索膜結構、塔架結構及幕墻結構的設計與繪圖,均可直接生成Word文檔計算書和AutoCAD設計及施工圖。
3D3S鋼結構實體建造及繪圖系統主要是針對輕型門式剛架和多高層建筑結構,可讀取3D3S設計系統的三維設計模型、讀取SAP2000的三維計算模型或直接定義柱網輸入三維模型,提供梁柱的各類節點形式供用戶選用,自動完成節點計算或驗算,進行節點和桿件類型分類和編號,可編輯節點,增/減/改加勁板,修改螺栓布置和大小、修改焊縫尺寸,并重新進行驗算,直接生成節點設計計算書,根據三維實體模型直接生成結構初步設計圖、設計施工圖、加工詳圖
3D3S鋼與空間結構非線性計算與分析系統分為普通版和高級版,普通版主要適用于任意由梁、桿、索組成的桿系結構;可進行結構非線性荷載——位移關系及極限承載力的計算、預張力結構的初始狀態找形分析與工作狀態計算,包括索桿體系、索梁體系、索網體系和混合體系的找形和計算、桿結構屈曲特性的計算、結構動力特性的計算和動力時程的計算;高級版囊括了普通版的所有功能,此外還可進行結構體系施工全過程的計算、分析與顯示。可任意定義施工步及其對應的桿件、節點、荷載和邊界,完成全過程的非線性計算,可考慮施工過程中因變形產生的節點坐標更新、主動索張拉和支座脫空等施工中的實際情況。
展開 基于ANSYS的整體張拉索膜結構荷載CAE分析
索膜結構具有強烈的幾何非線性特點,使其具有不同于其他結構的分析和設計方法,因此膜結構的找形和受載分析逐漸成為國內外研究的熱點。ANSYS作為工程模擬的大型通用有限元計算軟件,經過幾十年的發展,在理論和算法上都趨于成熟,特別是在結構非線性(包括幾何非線性和材料非線性)的求解分析方面具有獨特的優越性,可以考慮大變形效應、應力剛化效應、預應力效應等,并且可對結構進行模態分析、瞬態動力分析、諧響應分析等動力分析,因此基于ANSYS的索膜結構分析和研究越來越受到科研人員和設計公司的重視。本文結合某一實際工程的算例分析來闡述ANSYS軟件在整體張拉索膜結構體系設計研究中的應用。
2 ANSYS軟件在整體張拉索膜結構承載分析中的應用
2.1ANSYS在結構體系靜力性能分析中的應用
靜力荷載分析的目的是通過求解由找形分析確定的索膜形態和曲面形式在各種外荷載組合作用下的變形及索膜內力,來檢驗結構剛度是否足夠,結構位移變形是否在允許范圍內,拉索受力是否合理,也就是說,是否能保證結構的穩定性,是否會出現過大的變形而導致索松弛或索應力過大而影響結構安全性能等,依此來進行結構的幾何選型、材料選用及安全性評估。利用ANSYS軟件對張拉索膜結構進行靜力分析時,吊索、脊索、谷索、環索均采用LINK10單元,單元選項設置為只受拉(tensions only),上覆膜材采用SHELL41膜殼單元。索單元的預應力通過初始應變來施加,膜單元的預應力通過降溫來施加。索膜結構在外荷載的作用下會產生較大的幾何變形,故在進行ANSYS分析時,考慮結構的幾何非線性效應,即計入大變形效應(NLGEOM命令)和激活應力剛化效應(SSTIF命令)。本文所分析結構的純索ANSYS模型及覆膜后的ANSYS模型見圖2。
展開 有限元分析技術在建筑門窗幕墻行業中的應用
需要進行非線性分析。
線性結構滿足疊加原理,即通過研究其對簡單輸入的響應,疊加起來就可導出和描述組合輸入的響應。非線性結構則不滿足。
四.有限元案例分析
有限元分析一般步驟
(1)建立模型
1、模型抽象
2、幾何模型
3、約束信息
4、物理信息(材料、截面及型號)
5、空間擺放情況
6、載荷信息( 工況與組合)
7、連接狀況(自由度釋放)
(2)分析計算
線形分析、非線形分析、找形分析 自重等信息是否考慮
(3)結果查詢與顯示、驗算、調整優化、最終計算結果輸出(包括校核結果、載荷計算書、計算報告書等) 簡圖和載荷、內力結果、位移結果、驗算結果
圣維南原理
有限元分析流程
結束語
采用有限元分析技術進行線性結構分析,最終必然歸結為求解一系數矩陣為對稱正定陣的線性方程組。因而線性方程組求解的效率和精度是線性結構有限元分析軟件成功與否的關鍵因素。線性方程租的求解一般可以考慮以下幾個關鍵問題:(1)總剛度矩陣的存儲空間效率以及讀取時間效率。(2)總剛度矩陣算法選擇以及對總剛度矩陣的計算預處理。(3)計算模型的完整性檢驗。
本文在對門窗幕墻結構分析的應用與研究現狀分析的基礎之上,提出了門窗幕墻結構有限元分析系統的體系結構。
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