搜索知識(shí)庫丨 Civil 鋼截面非線性溫度計(jì)算要點(diǎn)
2016-10-28 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
具體問題對(duì)鋼結(jié)構(gòu)橋梁進(jìn)行梁截面非線性溫度計(jì)算時(shí),應(yīng)力結(jié)果經(jīng)常會(huì)有疑問。
本文將從鋼截面的定義和梁截面非線性溫度的設(shè)置兩個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)的說明,使大家明確鋼結(jié)構(gòu)截面非線性溫度的設(shè)置和正確的計(jì)算結(jié)果。
解決方法① 鋼截面的定義
對(duì)于鋼截面的定義,通常需要注意以下幾點(diǎn):
1) 干凈的CAD圖形:線條為直線、多段線,不支持圖塊;沒有重合的圖形;該閉合就閉合,斷開就斷開;導(dǎo)入midas Civil時(shí),CAD單位系統(tǒng)和截面特性計(jì)算器(以下簡(jiǎn)稱SPC)一致。
2) 使用Line類型定義截面:對(duì)于閉合截面,一定要定義最大的閉合回路,保證抗扭剛度的正確計(jì)算。
3) 抗剪剛度的調(diào)整:Line類型的截面計(jì)算特性后,會(huì)丟失抗剪剛度Asy和Asz,即為0,有限元計(jì)算中,若剛度為0,則會(huì)提示奇異,因此,建議手動(dòng)定義Asy和Asz,或者通過程序FEM法定義,或者不考慮剪力對(duì)變形的影響。
上述幾點(diǎn),在各種學(xué)習(xí)資料中都會(huì)看到,本文將新增在SPC中定義線寬時(shí),線的偏心方式(中對(duì)齊、左偏、右偏)的影響,下面通過實(shí)例說明。圖1.1,在CAD中準(zhǔn)備了3個(gè)線類型截面,模擬截面尺寸為500*200*20*20mm的工字鋼截面。
圖 1.1 線類型工字鋼截面
導(dǎo)入SPC后,生成的幾何截面如圖1.2:
圖 1.2 幾何圖形
大家注意線的對(duì)齊方式,圖1.3左圖所示,頂和底采用左對(duì)齊和右對(duì)齊,厚度20mm,腹板中對(duì)齊,厚度20mm;圖1.3中圖所示,全部中對(duì)齊,厚度20mm;圖1.3右所示,頂和底采用右對(duì)齊和左對(duì)齊,厚度20mm,腹板中對(duì)齊,厚度20mm,三種對(duì)齊方式,最后都能生成需要的工字型截面500*200*20*20mm。
三種處理方法的截面特性計(jì)算結(jié)果如圖1.3,截面理論的截面特性如圖1.4。
圖 1.3 截面特性計(jì)算值
圖 1.4 截面特性理論值
表 1.1 計(jì)算值/理論值
綜上所述:對(duì)于中對(duì)齊截面,由于線定義寬度后,相交處出現(xiàn)重合部分,導(dǎo)致截面面積和抗彎剛度都比理論值大,因此,在使用中對(duì)齊模擬鋼箱梁截面時(shí)需要注意其影響。
② 中對(duì)齊截面非線溫度定義
圖 1.5 有限元模型
圖 1.6 梁截面非線性溫度計(jì)算圖示
以簡(jiǎn)支梁為例,工字形梁截面500*200*20*20mm,計(jì)算圖1.6所示梁截面非線性溫度,常規(guī)定義如下圖1.7,設(shè)置要點(diǎn):1)頂對(duì)齊;2)等寬200mm,溫度折線0-20mm,對(duì)應(yīng)溫度10℃。
圖 1.7 梁截面非線性溫度表格
圖 1.8 應(yīng)力圖
? 結(jié)論:
根據(jù)04規(guī)范附錄B,手算溫差作用效應(yīng)過程如下:
由此,可以看出程序計(jì)算的結(jié)果是不正確的。這也是經(jīng)常出現(xiàn)的問題,梁截面上緣受拉,和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)不符。出現(xiàn)上述問題的原因有兩點(diǎn):1)輸出溫度應(yīng)力點(diǎn)不正確,如下圖1.9所示;2)溫度折線不正確。
圖 1.9 應(yīng)力點(diǎn)
可以看出,中對(duì)齊時(shí),默認(rèn)應(yīng)力輸出點(diǎn)是頂板中線位置處,并不是上緣端點(diǎn),同時(shí),如果使用頂參考,定義
鋼截面非線性溫度計(jì)算要點(diǎn)
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溫度折線,則溫度起始位置也是中線處,導(dǎo)致實(shí)際希望的上緣應(yīng)力點(diǎn)處是沒有溫度作用的,應(yīng)力結(jié)果當(dāng)然不正確,調(diào)整后的應(yīng)力結(jié)果如圖1.10所示。
圖 1.10 調(diào)整后應(yīng)力結(jié)果
圖 1.11 截面調(diào)整
截面調(diào)整時(shí),修改1-4應(yīng)力點(diǎn)的位置,這步大家一般不會(huì)出錯(cuò),但記住還需要修改Center:y和Center:z的坐標(biāo),而且必須完全正確,相差毫米都不行,否則,結(jié)果會(huì)相差非常大。
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