桁架結構
關注創建者：鋪就函授 創建時間：2018-06-22
桁架結構的視頻教程
ANSYS-WorkBench基礎教程 建筑桁架結構 加速度響應譜分析
對于建筑中的鋼筋桁架結構建模，并對建筑桁架在垂直地震波的加速度響應譜分析，確定桁架結構的變形與應力分布。其中涉及workbench DM建模的一些最基本操作，以及預應力下的模態分析，加速度譜響應分析。
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數據驅動計算力學桁架結構分析程序
第一個視頻（免費）： 介紹數據驅動計算力學的核心思想、理論公式及算法流程，演示桁架結構分析程序，并與有限元分析結果進行比較。 第二個視頻： 介紹核心求解模塊（Function），近200行python代碼，包含材料類、桁架單元類、矩陣裝配、單元字典、求解器類。求解器類又包含等效荷載，應力應變計算、距離最近點搜索算法。
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桁架結構的實例教程
桁架是工程中常用的一種結構，各構件在同一平面內的桁架稱為平面桁架。如圖7-3所示的平面桁架結構由連接于A、B、C、D、E、F、G、H共8個節點的13根桿件構成。在節點B、E和F上施加指定載荷，求桁架每根桿件上的軸力。
對于靜態平衡的桁架而言，它的各個節點也一定是平衡的，即在任何節點上水平方向或垂直方向受力之和都必須為零。因此，可以對每一個節點列出兩個獨立的平衡方程，從而可求出桿件的軸力。對于8個節點，可以列出16個方程，方程數多于待定的13個未知量。為使該桁架靜定，即為使問題存在唯一解，我們假定：節點A在水平和垂直方向上剛性固定，而節點H僅在垂直方向剛性固定。
展開 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 桁架結構結構廣泛應用于工程中，車站、港口、工礦等大中型建筑內都會見到。此結構具有跨度大、載荷小等特點。本文基于WELSIM仿真軟件，模擬了其在自身重力作用下的等效位移和變形。
1.實物模型
可以看到桁架結構應用與各種場合，而桁架的設計，尤其是結構的承受能力與穩定能力是至關重要的。
桁架的形式也是多種多樣，每種經典的桁架設計都有其自身的優點。常見的桁架概念設計如下：
桁架的形式也是多種多樣，每種經典的桁架設計都有其自身的優點。常見的桁架概念設計如下：
2.有限元模型
我們將CAD軟件中設計好的桁架模型導入WELSIM軟件，并進行后續分析。
可以看到導入的桁架是個多體結構，由于大多數的桁架結構都是通過焊接或者鉚接而成，而且材料一般是一致的。我們將桁架梁整合起來，可以免去接觸的設置步驟，同時節約計算時間。WELSIM提供了將幾何體整合的功能，可以從工具欄或者菜單欄選擇“Union”。
結構合并后，會得到一個幾何體。如圖所示。這里我們使用默認的結構鋼材料。
3.網格劃分
WELSIM提供了自動網格劃分功能，只需簡單設置一下，便可迅速得到劃分好的單元與節點。這里我們設置使用Tet10單元，網格劃分結果如下，共有147811個節點，78081個四面體單元。
4.載荷與約束的施加
在這個結構上我們將底部的兩端固定住，如圖所示。
展開 引言：結構靜力分析用于研究靜載荷作用下結構的響應。靜載荷可以是集中力、分布力、力矩、位移、溫度等，結構在邊界條件及載荷作用下發生變形，產生位移、應力、應變等。
靜力分析可以研究結構的剛度、強度是否滿足設計要求，幫助改進結構的設計。靜力分析得到的節點的位移數據可以用于結構剛度分析，應力、應變等數據可以用于結構強度分析。靜力分析可以分為線性靜力分析和非線性靜力分析。對于線性材料和線性結構的靜力分析，通常分析結果與載荷之間是線性關系，可以通過分析某一載荷狀態來評估結構的剛度和強度。對于非線性結構，結構的位移、應力等與載荷是非線性關系，通常要得到載荷增加過程中結構的響應。
在iSolver的靜力分析中，載荷隨時間增量步變化，但在求解過程中不考慮時間、慣性等因素，得到結構的位移－時間、應力－時間等數據與物理時間無關，而此處的時間可以認為是一個中間量，通過這個中間量控制載荷增加，每一個載荷狀態都會得到結構相應的位移、應力等。
靜力學分析的主要要求如下。
（1）采用線性結構單元。（2）對于網格密度需要注意：應力和應變急劇變化的局域，通常也是用戶感興趣的區域，需要有比較密的網格。當考慮非線性效應的時候，要用足夠的網格來得到非線性效應。在靜力學分析中，分析步必須為一般靜力學分析步，即General:Static。（3）材料可以是線性或者非線性的，各向異性或者正交各向同性的，常數或者跟溫度相關的。
問題描述：
通過一個四根桁架結構的求解過程來介紹使用進行桁架結構的靜力學分析過程，通過分析可以看出iSolver在基本分析過程中的優越性。
展開 基于matlab的平面桁架結構的總體剛度矩陣計算，最后以圖形形式顯示出桁架結構，程序已調通，可直接運行。
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關鍵節點采用三角形桁架結構（抗扭性更強）。
3. 安全冗余設計
主要連接點采用雙保險（如螺栓+焊接或雙重錨栓）。
荷載安全系數≥2.0（即設計承載力=實際風壓×2）。
(a)原始桁架結構 (b)尺寸優化后的最優桁架結構
圖 4-1 尺寸優化設計簡要模型
尺寸優化的目標函數可以采用結構的體積或者重量，也可以采用結構響應參數如綜合應變能、位移、頻率等。約束條件可以采用結構優化的體積比，也可以采用結構響應參數如應力、位移、頻率等。
用戶界面如下：
圖2.53 Cohesive單元插入模塊
2.4.5 桁架結構模型生成模塊
該模塊根據Voronoi模型的邊創建圓柱體，生成桁架結構模型。
用戶界面如下：
圖2.53 Cohesive單元插入模塊
2.4.5 桁架結構模型生成模塊
該模塊根據Voronoi模型的邊創建圓柱體，生成桁架結構模型。
這里要注意的是，兩個桁架結構， 桁架內部支承焊接在方框鋼梁上， 兩個桁架由交叉支承結構銷接在一起，所以內外桁架的鏈接點出使用MPC Link連接，施加效果如下圖：
圖 31 內外桁架鉸接
3.計算結果
起重機在末端收到10KN的集中載荷，最終計算的Mises應力云圖如下：
圖 32 計算結果Mises應力云圖
從應力云圖中可以看到
有限元法的基本思路是首先將系統離散化處理，對于該問題的桁架結構，是將其分解為桿單元和節點，這一步決定了有限元方法的精確度。利用公式單元剛度矩陣，并根據幾何關系利用直接剛度法，將每個單元裝配在系統剛度矩陣中。</p><p>題中求了8階的固有頻率和模態振幅，從結果中可以看出，隨著階數的增加固有頻率的值逐漸增加，模態幅值也逐漸變大。
4、綜上所述
鋼結構技術得到突飛猛進的發展，大跨度管桁架結構應用前景更加廣闊，大跨度焊接結構用鑄鋼節點愈來愈受到人們的重視。雖然在應用中存在這樣那樣的問題，但我們相信,隨著對鑄鋼節點研究的深入，這些問題必然會逐步得到解決，大跨度焊接 結構用鑄鋼件的理論及應用技術將日益完善
</span></p><p><br></p><p><span style="color: rgb(25, 27, 31); background-color: rgb(255, 255, 255);">本案例是基于伏圖平臺開發的桁架橋結構受力仿真APP，通過調節桁架橋跨度和桁架桿截面尺寸等參數可助力工程師便捷、快速地得到桁架橋各桁架桿的受力分析結果，為桁架橋的設計優化提供支撐。
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</div><h2>2．理論分析</h2><p>為了解決這個復雜桁架結構。
前段時間接觸到桁架橋的結構分析，桿件橫截面主要為BOX和C型槽，C型槽的剪切中心和中性軸不重合，前處理采用梁單元cbeam建模，單元類型選擇cbar還是cbeam，可以參考：【HyperMesh寶典】之梁單元 (qq.com)。
