ANSYS课程设计报告

实习报告工程力学专业实习性质毕业实习实习单位院（系）理学院专业班级工程力学姓名学号指导教师年月日第1页附表2实习报告（可附页）摘要本文利用ANSYA软件，对西安建筑科技大学文体馆单榀刚架进行内力分析。建筑用地面积为85.3m×46.5m，共4482平方米，矢高为13.45m。结构安全等级为二级，设计使用年限为50年，抗震设防烈度8度（0.2g）。主体结构采用多弧形刚架钢结构，附属结构采用钢框架结构形式。钢材为Q345B，弹性模量E=2.1×1011Pa，泊松比u=0.3。建立ANSYS模型，通过变形图和应力图对刚架结构进行刚度和强度校核，最大挠度为114mm，最大应力为115MPa，满足要求。关键字：有限元，强度，刚度，AbstractInthispaper,ANSYAsoftwareanalyzeinternalforceofrigidframeofgyminXi'anUniversityofArchitectureandTechnology.Buildinglandareais85.3m×46.5m,atotalof4482squaremeters,andtheriseis13.45m.Structuralsafetyratingisthesecondrank.Thedesignlifeis50yearsandtheseismicintensityof8degrees.Themainstructureofamulti-arcFRAME,asubsidiarystructureusingsteelframestructure.SteelforQ345B,theelasticmodulusE=2.1×1011PaandPoisson'sratiou=0.3.ANSYSestablishedmodelofrigidframestructureandstressbythedeformationdiagramFigurestiffnessandstrengthcheck,themaximumdeflectionof114mm,themaximumstressis115MPa,meettherequirements.Keywords:thefiniteelement，intensity，stiffness第2页目录1工程概况..................................................................................................................31.1主要几何参数：................................................................................................31.2主要物理参数：................................................................................................31.3主要荷载参数：................................................................................................31.4计算工况：........................................................................................................32分析依据..................................................................................................................33荷载与计算工况......................................................................................................43.1荷载简化及荷载组合........................................................................................43.2工况...................................................................................................................43.3边界条件...........................................................................................................44有限元模型..............................................................................................................44.1基本假定...........................................................................................................44.2力学模型...........................................................................................................54.3建模与分网.......................................................................................................55静力分析..................................................................................................................65.1刚度校核............................................................................................................65.2强度校核...........................................................................................................66主要结论..................................................................................................................7第3页1工程概况该工程为西安建筑科技大学体育训练馆，建筑用地面积为85.3m×46.5m，共4482平方米，矢高为13.45m。结构安全等级为二级，设计使用年限为50年。抗震设防烈度8度（0.2g）。主体结构采用多弧形刚架钢结构，附属结构采用钢框架结构形式。结构形式为多弧形刚架钢结构，建筑所用钢材Q345B的H型钢。1.1主要几何参数：屋面梁的规格序号编号截面规格材质备注1AH407×300×12×22(外)×25（内）Q345B焊接H型钢2BH1180×300×12×22(外)×25（内）Q345B焊接H型钢3CH1098×300×12×22(外)×25（内）Q345B焊接H型钢4DH900×300×12×22(外)×25（内）Q345B焊接H型钢5EH900×300×12×22(外)×25（内）Q345B焊接H型钢1.2主要物理参数：结构中使用钢材均为低碳钢Q345B，弹性模量E=2.1×10^11Pa；泊松比u=0.3；密度p=7800kg/m3，设计强度295MPa。1.3主要荷载参数：基本雪压0.25kN/m2基本风压0.35kN/m2屋面恒荷载0.50kN/m2屋面活荷载0.30kN/m21.4计算工况：2分析依据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）（2006年版）《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）第4页《钢结构设计规范》（GB50017-2003）《钢结构设计制图深度和表示方法》（国家建筑标准设计图集03G102）《钢结构设计原理》（第三版）陈绍蕃编，科学出版社《建筑工程制图图例及符号大全》侯军编，中国建筑工业出版社3荷载与计算工况3.1荷载简化及荷载组合屋面主梁承受的线荷载大小等于屋面板面荷载×屋面板跨度；1).由可变荷载效应控制的组合：组合荷载=1.2×恒载＋1.4×(主要活载＋次要活载×0.7)，其中主要活载为屋面活载和基本风压的和，次要活载为基本雪压。P=[1.2×0.5＋1.4×(0.3＋0.35＋0.25)]=1.755kN/m22).由永久荷载效应控制的组合：组合荷载=1.35×恒载＋1.4×(活载1×0.7＋活载2×0.65+活载3×0.6)P=1.35×0.5+1.4×(0.35×0.7＋0.3×0.65+0.25×0.6)=1.501kN/m2故取基本荷载为1.755kN/m2,屋面梁线荷载大小为1.755×8=14.04kN/m3.2工况采用ANSYS有限元分析软件进行建模分析计算，求解在组合荷载作用下网架的变形和应力。通过变形图和应力图对刚架结构进行刚度和强度校核。3.3边界条件柱脚约束三个方向的位移和绕x轴和y轴的转动。即加约束条件时选UXUYUZROTXROTY.4有限元模型4.1基本假定第5页1).线荷载只作用于上翼缘中线，腹板没有扭曲变形。2)结构材料为完全线弹性，且符合小变形理论和胡克定律。3)忽略温度应力。4.2力学模型模型采用壳单元(shell3D4node181)4.3建模与分网依据设计图纸，分别求出主梁与系杆相交点的坐标。上翼缘弧线控制坐标分别是（0,13.25）、（6.77,12.86）、（13.446,11.674）、（19.881,9.564）、（23.01,7.5）、（24.55,3.615）、（23.475,0）、下翼缘弧线控制坐标分别是（23.025,0）、（22.25,3.6）、（21.9,6.7）、（19.2,8.8）、（13.3、10.8）、（6.6,12）、（0,12.35）再一拟合曲线、镜像等操作。图4-1模型轴测图1XYZELEMENTS第6页5静力分析5.1刚度校核屋面主梁容许挠度变形L/400=121mm，在组合荷载作用下最大变形为114.466mm，位于跨中，满足刚度条件。图5-1模型变形立面图5.2强度校核由下图可知，荷载组合作用下最拉压应力为115MPa，位于弧形结构拐点上翼缘处；最大压应力为0.077MPa，位于弧形结构拐点下翼缘处。两者均小于Q345B型低碳钢的强度设计值295MPa，满足强度条件。1MNMXXYZ0.01274.02548.03822.05096.063701.076441.089181.101921.114661NODALSOLUTIONSTEP=1SUB=1TIME=1USUM(AVG)RSYS=0DMX=.114661SMX=.114661第7页图5-2模型应力立面图6主要结论论文采用空间壳单元有限元模型,利用有限元软件ANSYS对刚架在组合荷载作用下进行静力分析，其结论指出：刚度和强度都满足要求1MNMXXYZ-77031.9.125E+08.251E+08.377E+08.503E+08.628E+08.754E+08.880E