搜索基于ANSYS某單層球面網殼結構整體穩(wěn)定性分析
2017-09-06 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
所謂網殼結構,其實是指由一種桿件組成的曲面網格結構,也可以看成是曲面的網架結構,兼有桿系結構和薄殼結構的固有特性。因而其具有結構形式多樣,跨度大,質量輕,現場安裝簡便等特點,近年來被廣泛用于建筑工程中。以下工程皆為網殼結構。
日本名谷屋體育館
福岡體育館
天津體育館
上海國際會議中心
雖然網殼結構有如此多的優(yōu)點,但同時也應該注意到國內外常有網殼結構倒塌事故的發(fā)生,而其中結構的整體性失穩(wěn)已成為一種關鍵性因素。
本文以某單層球面網殼為例,采用ANSYS軟件對其進行了結構整體穩(wěn)定性分析,該網殼大概情況如下:跨度40米,矢高8米,勁肋為6,環(huán)桿的圈數為5,主要截面為外部直徑為152mm,壁厚為5mm的鋼管。
本次分析主要包括以下內容:
1、等效節(jié)點荷載的轉換
2、施加等效節(jié)點荷載,網殼的靜力分析
3、網殼屈曲分析
4、考慮幾何非線性(幾何缺陷)的穩(wěn)定性分析
5、改變矢跨比后結構穩(wěn)定性分析
6、考慮材料非線性和幾何非線性后結構的穩(wěn)定性分析。
結構建模思路主要為通過有規(guī)律的節(jié)點坐標,建立節(jié)點,通過節(jié)點建立我們所需單元,單元這里采用beam189以及mass21(考慮節(jié)點安裝質量)。結構整體模型如下所示:
第一步:等效節(jié)點荷載的轉換
關于這一部分,其實要用到輔助單元表面效應單元surf154,具體方法在我很久的一篇文章中也有所介紹,方法就是通過表面效應單元Surf154來施加投影荷載均布荷載,通過約束所有節(jié)點自由度,計算結構在均布荷載作用下的支座反力,計算后在反向施加于結構,從而實現等效節(jié)點荷載的計算。
第二步:施加等效節(jié)點荷載,進行靜力分析,注意這里需要打開預應力效應。結構在荷載作用下的變形圖如下,結構最大位移為7.85mm。
第二步:結構屈曲分析
前面六階屈曲模態(tài)如下:
第四步:考慮幾何非線性(幾何缺陷)的穩(wěn)定性分析
從上述分析可知,結構一階屈曲系數為11.378,結構最大位移0.993m,取一階模態(tài)的0.1倍,及最大位移值此時為0.0993m小于0.133m(跨度40m的1/300)作為結構初始缺陷。
在此荷載系數基礎上放大1.3倍,約為15,將等效節(jié)點荷載放大15倍施加在結構上,即為施加1.3倍的屈曲荷載,得到荷載位移曲線。屈曲荷載系數為5.80,大于規(guī)程中K=4.2的要求。
改變初始缺陷值的大小將上節(jié)穩(wěn)定分析中的初始缺陷分別改為一階模態(tài)位移值的0.11倍、0.12倍、0.13倍、0.14倍0.15倍,分別為為0.109m、
0.119m、0.129m、0.139m、和0.149m觀察分析結果。
可見,當初始缺陷最大值小于0.133m時(跨度1/300),荷載系數隨著初始缺陷增大而減小,當接近0.133m時,荷載系數減小趨勢不再明顯。
第五步、改變矢跨比后結構穩(wěn)定性分析
原結構矢跨比為1/5,現將其跨度改為32m,矢跨比為1/4,按照上述思路進行同樣的分析,對比圖如下:
跨度為32m,矢跨比為1/4
跨度為40m,矢跨比為1/5
第六、考慮材料非線性和幾何非線性后結構的穩(wěn)定性分析。
使用原始模型,失跨比為1/5,最大初始缺陷為0.0993m(0.1倍),不考慮材料非線性時屈曲荷載系數為5.80,同時考慮材料非線性,荷載系數為5.70,結果如下圖?！兑?guī)程》要求當按彈性全過程分析時,安全系數K可取為2.0,此模型同樣符合要求。材料特性采用理想彈塑性。
相關標簽搜索：基于ANSYS某單層球面網殼結構整體穩(wěn)定性分析 Ansys有限元培訓 Ansys workbench培訓 ansys視頻教程 ansys workbench教程 ansys APDL經典教程 ansys資料下載 ansys技術咨詢 ansys基礎知識 ansys代做 Fluent、CFX流體分析 HFSS電磁分析 Abaqus培訓
