基于ANSYS的钢结构屋架的有限元分析清粉机

基于ANSYS的钢结构屋架的有限元分析

基于ANSYS的钢结构屋架的有限元分析 2012 随着科学技术的发展，建筑材料逐渐从早期的土、石发展到现代的混凝土、钢材。用钢结构屋架代替传统的混凝土结构屋架可以减小变形和构件尺寸，能够充分发挥建筑材料的力学性能。但是由于屋架结构支撑跨度大，在动载荷工况下，易引起振动，这给钢结构建筑物的安全使用带来一定隐患。基于ANSYS建立了屋架的有限元模型并进行模态分析，研究了钢架在动载荷工况下的振动，为屋架结构的改进和优化设计提供依据。1 工程概况 本例铜结构屋架来自龙岩市某工业厂房，铜架材料采用碳素结构铜Q235A，许用应力[σ]=161MPa，材料密度ρ=7.8×l03kg／m。，弹性模量E=206.9GPa，泊松比0．33，屋架长度25 m，跨度8 m，两侧人字高度7 m，中间高度9 m，其中长度方向均匀布置6根立柱，跨度方向布置2根立柱，立柱和纵向梁采用H型铜的规格是340×250×9×14(mm)，屋顶中间两侧横梁采用的H铜规格是194×150×6×9(mm)，屋架顶部还盖有彩瓦，整个屋架结构如图l所示。

立柱底部焊有底板，底板通过预埋地脚螺栓与地面连接在一起，立柱与梁之间为刚接，立柱与横梁和纵梁之间通过高强螺栓或焊接相连接形成一个整体。2 有限元模型 本文利用有限元分析软件ANSYS对铜结构进行有限元分析，在ANSYS中有许多单元类型及建模方式供选择，这里选beaml88对铜结构中所有钢进行划分，该单元是两节点三维空间线性单元，每个节点分别宵三个平动和三个转动自由度，共6个自由度；另外为了模拟2 mm厚的彩瓦结构，采用了shell63弹性壳单元，该单元具有大变形能力，建立的有限元模型如图2所示，有392个beaml88单元，640个shell63单元，共1032个节点。3 模态分析 模态分析用于确定结构的振动特性：固有频率和振型。模态提取的过程也就是用于描述特征值和特征向量的计算。典型的无阻尼模态分析求解的基本方程是经典的特征值问题。

式中：[K]为整个结构的刚度矩阵；{φi}为第j阶模态的振型向量(特征向量)；ωi为第i阶模态的固有频率(特征值)，Hz；[M]为整个结构的质量矩阵。 在ANSYS中进行模态分析只需指定分析类型是模态分析，然后定义需要的模态阶数和矩阵值求解方法，就可以开始模态分析的求解了。在ANSYS中，求解上面方程有了空间法、BlockLanczos法、PowerDynamics法、缩减法、不对称法、阻尼法和QR法7种模态提取方法，本文使用Block Lanczos法。 一般来说，对结构振动影响比较大的是前几阶振型，这里考虑屋钢架结构前l—4阶振型的自振频率和自振剧期。计算结果如表1所示，图3是结构前四阶振型图。

模态分析的结构表明，钢架l—4阶振型的刚度分布比较均匀，剧期值相差不大，结构的整体振动包括各个方向的振动：第一阶是钢结构沿X方向左右移动，第二阶是钢结构沿Z方向的前后移动第三阶钢结构绕中间立柱的转动，第四阶钢结构沿Y方向上下移动。结构具有较好的整体件，但是在前几阶振型中，立柱X、Z向振动较多，振幅较大，应引起重视。

4 载荷效应组合 本例考察的载荷包括恒载荷和活载荷，恒载荷是屋铜架的自重，活载荷主要有灰载荷、风载荷和雪载荷。4．1 活载荷一灰载荷、雪载荷、风载荷的计算 根据文献[3]屋面积灰荷载标准值查得O．5kN／m2，屋面雪载荷标准值计算公式如下： 屋面风载荷标准值的计算公式如下：

式中：Wk为风荷载标准值，kN／m2；βz为z高度处的风振系数，当钢架自振周期小于O．25 S时取1，当大于0．25 S时，按图算；μs为风荷载体型系数，取l.3；μs为风压高度变化系数，取O．88；W0为基本风压，查文献[3]中基本风压分布图，取0．5 kN／m2。必须指出，对于非表中的数据是通过插值法求出。把上面数据代入(3)式得到风载荷标准值wk为584.58 Pa。4．2载荷组合 该屋架结构由l 2根7 m高的立柱、1 2根4．9m长的斜梁、4根25 m长的横梁和彩钢瓦组成，在有限元计算中，将基础视为刚体，将立柱底面的各个自由度全部约束。 在考虑由自重、灰载荷、风载荷及雪载荷的各种组合中以自重+灰载荷+风载荷+雪载荷这种组合为最危险状况，在该工况下风以一定速度吹绕过屋架，给屋架施加水甲作用力，使屋架受弯曲，等效应力图、应变图如图4所示。

从图4(a)可以看山最大应力为55．2 Mpa，小于Q235的许用应力161 Mpa,从图4(b)可以看山铜架最大变形量0．984×1 0^-4mm小于许用位移[ν]=H／500=7000／500=14 mm(H为立柱高度)，可见本例钢屋架满足强度和刚度要求。5 结论 利用ANSYS对铜结构进行模态分析得出了钢屋架的自振频率和振型，为动力性能分析作了前期准备。同时分析结果表明结构具有较好的整体件，在危险工况下，结构的强度和刚度均满足要求，但是在前几阶振型中，立柱X、Z向振动较多，振幅较大，应引起重视

阴道干涩怎么治疗

攀枝花检查妇科炎症

九江治疗妇科炎症医院

苏州白癜风医院怎么样

成都哪里治疗外阴白斑效果好