ANSYS在组合扁梁承载力性能研讨中的应用

上海交通采用gps跨进卫星时代1ANSYS在组合扁梁承载力性能研讨中的应用上海交通采用gps跨进卫星时代21前言钢—水泥组合梁的水泥楼板闲置在钢梁的上翼缘上，经过栓钉剪力连署件将钢梁和水泥焖面板连成群体而并肩办公，水泥楼板既承担竖向荷载，又作为组合梁的翼缘参加梁的受力，使梁由纯钢梁受弯状况变更为水泥受压和钢梁受拉状况，因此达到达充分利用材料的目标。近年来，为了减低结构的高度，又充分思索问题楼盖对梁刚度的增强效用，显露出来了将水泥楼板安放在钢梁的下翼缘上的组合扁梁，如图1所示。组合扁梁楼盖由钢梁和预制钢筋水泥空心楼板组成，那里面预制钢筋水泥楼板搭在钢梁的下翼缘上。加配横向钢筋和钢丝网是为了保障在扁梁达到强度极限状况之前不发生水泥板纵向剪切毁伤，剪力连署件是保障剪力管用地传交及重叠板并肩办公。组合扁梁受力比较复杂，很难用解析办法求其非常准确解。本文认为合适而使用有限元剖析软件ANSYS对简支组合扁梁、上海交通采用gps跨进卫星时代3悬臂组合扁梁和框架组合扁梁的承载力、刚度和延性等特点标志施行了研讨，并与足尺尝试最后结果施行了比较，吻合令人满意。2组合扁梁承载力剖析办法ANSYS以比较完备的有限元理论为根据，有坚强雄厚的非线性剖析功能，可以处置水泥梁中配备布置钢筋、水泥的出现裂缝和压溃等复杂问题，用于施行尝试仿真剖析十分便捷。本文的有限元剖析，主要用到ANSYS供给的线单元和块单元两品类型：LINK8，SOLID45和SOLID65。LINK8单元摹拟钢筋的受力事情状况；SOLID45单元摹拟钢梁的受力事情状况；SOLID65单元用于摹拟水泥板型。额外，对于组合扁梁，尝试表明钢梁与水泥之间的滑移可以疏忽，所以钢梁与水泥之间连署可以认为合适而使用共用节点以使其并肩协调。水泥的抗拉强度十分低，在加载开始的一段时间就要出现裂缝上海交通采用gps跨进卫星时代4，能否准确地摹拟水泥的出现裂缝是计算最后结果是否非常准确的关键。本文认为合适而使用单元死活来摹拟水泥的出现裂缝，其基本思想：假如水泥出现裂缝，就如果其对结构的刚度和承载力的贡献可以疏忽，在建模计算时，可以疏忽这些个单元。结构剖析的有限元板型的单元是不确认的，是动态的，受其受力状况而变更的。在计算剖析中，依据ANSYS计算出来的应力和应变，把满意出现裂缝条件的单元杀害，让其退出办公，而后按新的板型从新计算，这么反反复复迭代，一直到相邻两次迭代最后结果相差在可接纳的范围内即可休止计算。剖析中，需求注意的是：对于节点，与其连署的全部活单元被杀害往后，该节点成为一个漂移的节点，具备浮动的自由度数字。在一点事情状况下，需求约束住这些个不被拿获的自由度以减损要求解方程的数量，并避免显露出来位置不正确。不过，在从新拿获与其衔接的单元时要依上海交通采用gps跨进卫星时代5据事情状况删去这些个人为给予的约束。额外，在检查最后结果时，尽管其对刚度矩阵的贡献被疏忽了，但因为杀害的单元仍在板型中，其最后结果仍里面含有在单元显露和最后结果输出列表中，在单元显露和其他的后处置操作之前，需用挑选功能摈除这些个没有被拿获的单元以便捷查问处置。3计算参变量及计算板型简支、悬臂和两端固支三种不一样边界条件的组合扁梁跨度作别为4000mm、4000mm和1500mm，对其作别树立了ANSYS有限元板型，并施行了计算剖析。在有限元剖析中，假定钢材各向同性，弹性模量取.3MPa，泊松比取0.3，品质疏密程度取7850kg/m3。在材料非线性剖析中，认为合适而使用到现在为止非线性剖析中等用的VonMises等向巩固准则，钢材本构关系取双直线板型，即起初弹性模量取.3MPa，进入了范性巩固阶段切线上海交通采用gps跨进卫星时代6模量取750MPa，钢材屈挠强度取397.75MPa；钢筋取理想弹范性板型，起初弹性模量取2E5，进入了范性巩固阶段切线模量取0；BL1、BL2和BL3梁的水泥的压溃强度作别为37.7、47.2和41.3MPa。以上数值均与尝试的标准试样的测得数值相吻合。全部的实体单元均为8节点的长方块，主要处于以下两个端由：（1）单元的式样过于奇异（如存在太大或太小的内角等）会影响计算最后结果的非常准确度，认为合适而使用照射网格，各个单元均为长方块可以增长计算精密度，以较少的单元取得比较满足的最后结果。（2）每个单元均为长方块，易于分层，这么摹拟水泥出现裂缝的效果比较自由网格的三边形单元要好的多，也更近实际事情状况。区分清楚好往后，认为合适而使用“Merge”或“Glue”等指示把板型各局部连成空间的一个群体，保障单元之间的位移协上海交通采用gps跨进卫星时代7调。对于尝试研讨的组合扁梁在高度方向共分17层，上下翼缘各分2层，长度方向每100mm分1段。剖面的单元区分清楚见图3，建好的板型如图4～图6。加载认为合适而使用位移加载形式，即在加载穴施加足够大的位移，一直到构件绝对毁伤，其约束条件的设置和尝试绝对相同。计算时，对所给予的外荷载和特点标志点变形程度施行跟踪。4数字摹拟最后结果及与尝试最后结果的相比较剖析组合扁梁的弹性承载力、极限承载力和变形程度的尝试值，作为组合扁梁在综合因素效用条件的实际事情状况的反映，表现出来了组合扁梁受力的实际性能，是最靠得住的数值，本节以资为根据，将有限元剖析最后结果与尝试最后结果施行了比较。简支梁全跨承担正弯矩，充分的利用了材料的特别的性质。但在加载开始的一段时间，处于中和轴以下的水泥要出现裂缝，退出办公，在ANSYS施上海交通采用gps跨进卫星时代8行有限元剖析时是将这些个不参加办公的水泥单元杀害，最终余下只有参加办公的水泥单元，见图7，其荷载-跨中变形程度曲线见图10。两端支座固定梁在杆端负弯矩最大，跨中正弯矩最大，在整个儿梁跨度范围内弯矩要发发生变故号。在加载开始的一段时间，接近支座中和轴以上和跨中中和轴以上的水泥都要出现裂缝，退出办公。ANSYS摹拟的最后结果与实际事情状况非常靠近，最终余下只有参加办公的水泥，见图8。荷载-跨中变形程度曲线见图11。悬臂梁出现裂缝后，余下参加办公的水泥见图9，荷载-端部变形程度曲线见图12。从以上3根组合扁梁的荷载-变形程度曲线可以明白的看见：不管是弹性阶段组合扁梁的刚度，仍然组合扁梁范性极限承载力，有限元剖析的最后结果都足够非常准确，与尝试最后结果吻合令人满意。这解释明白有限元剖析办法是靠得住的，可以用来剖析其他大致相似的组合上海交通采用gps跨进卫星时代9扁梁。5主要论断本文借助于有限元剖析软件ANSYS对简支、悬臂和两端固支的组合扁梁的承载力性能施行了深化的剖析，与尝试最后结果相比较剖析表明数字摹拟最后结果足够非常准确，所选用的数字摹拟办法是准确管用的，可以用来剖析其他大致相似的组合扁梁，同时也为对进一步研讨影响组合扁梁受力性能的各个参变量是稳定了基础。参照文献[1]陈全,石长久,王元清,陈宏,张勇.带组合扁梁多层轻型钢框架结构整体体系剖析.建造结构.2002.2[2]ANSYSTheoryManual,Ansys5.5HelpSystem[3]陈惠发.土木匠程材料的本构方程.华中科学技术出版社.2001[4]QuanChen,YongjiuShi,YuanqingWang,HongChen,Yong上海交通采用gps跨进卫星时代10Zhang.LoadingCapacityOfSteel-ConcreteCompositeSlimBeam.SeventhInternationalSymposiumonStructuralEngineeringforYoungExperts,Tianjin,China,August28-312002