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有限元分析在平面框架计算中的应用

发布于:2016-03-13 18:33
有限元分析

      有限元分析法是根据变分原理求解数学、物理问题的数值计算方法,有限元法是工程方法和数学方法相结合的产物,它可以求解许多过去用解析方法无法解决的问题.特别是随着计算机件、硬件的飞速发展,有限元也得到了飞速发展,从航天、航空扩展到土木、水利、造船和机械工程,从结构分析扩展到流体力学、热传导以及电磁场等各种领域.目前世界上用于结构分析的大型通用软有ANSYS、NASTRAN、ALGOR等有限元分析的实施过程大致可分为3个阶段:
      (1)前处理:将整体结构或一部分简化为理想的数学模型,用离散化的网格代替连续实体结构或求解域,
      (2)分析计算:根据工程实际情况进行静力、动力、线性或非线性等计算,
      (3)后处理:对计算结果进行分析、整理和归纳。
      ALGOR93是一个优秀的微机有限元前后处理系统ViziCAD,它的前后处理功能强大、方便,可以运用图象图形手段直观地进行结构的几何数据、约束数据和荷载数据的输入及直观地观察内力变形信息。ALGOR93包括有Super DrawⅡ、Decoder等前处理模块,SuperView、Splot等后处理模块和SAP0H等线性和非线性分析计算模块,这3类模块各自间具有独立性,可分别独自进行,因此ALGOR93在实际工程中得到了广泛的应用.充分利用ALGOR93的优点,把分析实例的结构离散成多个三维梁单元,再利用分析模块SS-AP0H、SSAP1H、SSAP2H等分析模块分别对结构进行了静力分析、动力模态分析及动力响应分析,并同手算进行了比较。
      某综合楼为6层钢筋混凝土框架结构体系,底层层高3.9 m,其他层高3.6 m,室内外高差为0.6 m,基础顶面至室外地面距离0.5 m,采用C30混凝土,抗震设防为8度近震,框架平面柱网布置及横向框架计算简图见图所示,框架梁柱截面尺寸及材料特性见表。
      在有限元分析中,离散化结构模型的建立是经济、可靠地进行工程结构静、动力分析的关键。因此在建立有限元分析模型时,要尽可能使计算模型的尺寸、材料性质、荷载、边界条件等与原结构相同,使模型能够真正反映原结构的受力状态。因此,本研究建立框架计算简图相同的模型进行有限元分析,其边界为:柱底为固端,其余节点位移限制在平面内,在竖向荷载作用下时,由于结构与荷载对称,可以取一半结构进行计算,则梁端约束条件为能够在平面内竖向移动的滑动支座,单元类型为三维梁单元,共计为196个。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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