Abaqus | 三维刚架与桁架模型分析
刚架:由梁和柱组成的结构,各杆件主要受弯,刚架的结点主要是刚结点。刚架强调的是结构的刚度,不一定是钢结构。
桁架:一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构。桁架杆件主要承受轴向拉力或压力,从而能充分利用材料的强度,在跨度较大时可比实腹梁节省材料,减轻自重和增大刚度。
案例一:三维钢框架模型分析
选取梁单元创建部件,材料为钢材,密度7.85E-09,杨氏模量206000,泊松比0.3,屈服应力235,塑性应变0,量纲选取mm级,截面形状工字钢。
设置一个分析步,打开几何非线性,初始增量步设为0.001,无需定义相互作用,底端完全固定,左端中心施加200mm的位移。网格全局尺寸为600,采用B31两结点空间线性梁单元。
由于工字形截面有不同的积分点位置,默认为底部翼缘的左边,导致显示的受力云图不对称,需在结果选项卡中设置截面点-包络,只显示每个截面的最大应力。
绘制左端中心结点的位移-力曲线,查看数据表可见在200mm位移时,受到267.486KN的力。
绘制左端中心结点的位移-力曲线,查看数据表可见在101.975mm位移时,受到232.295Mpa应力,即将达到屈服应力235Mpa。
案例二:桁架单元网架分析
选取桁架单元创建部件,材料为钢材,密度7.85E-09,杨氏模量206000,泊松比0.3,屈服应力235,塑性应变0,量纲选取mm级,桁架单元截面形状为圆形,这里选择直径为100mm,壁厚为3mm,计算截面积为914.203。
设置一个分析步,打开几何非线性,初始增量步设为0.001,无需定义相互作用,底端四个结点铰结,顶端16个结点施加-100KN的集中力,对整个模型添加重力,即重力加速度-9800,这里注意单位量纲。
桁架单元的网格划分,需要局部布种,按个数为1布置,采用T3D2两结点线性三维桁架单元。
查看位移,应力云图,观察到顶部四个角点的位移最大为5.378mm,底部四个铰结支座反力为403.7KN,四角的锥体杆件的应力偏大。
选取下图两个桁架杆绘制应力,查看数据表可知上弦杆应力为82.741Mpa,腹杆为161.473Mpa。
来源:Building可视库