数值模拟分析实例

附录二 部分试验照片

试验桥梁

测试工程师正在指挥加载

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测试工程师正在进行应变测试

测试工程师正在进行振动测试

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安装就位的拾振器

8 华中科技大学体育馆有限元分析 8.1六杆节点有限元分析

8.1.1分析模型

采用有限元软件ANSYS对空间节点进行受力性能进行分析。节点建模采用ANSYS提供的4节点弹塑性壳单元，每个节点有6个自由度，包括3个线位移自由度和3个转动自由度，该单元具有大挠度小应变的特点，能比较好的模拟薄壁钢管的受力特性。划分网格时采用映射划分和自由划分、整体划分和局部加密相结合的方法。先对模型分区，主管与支管的主体采用映射网格划分法，相贯线处由于边界复杂采用自由划分。网格划分时通过控制单元边长，并在相贯线附近缩小控制尺寸，使相贯处单元尺寸与主管厚度相当，从而保证计算精度。这样，整个模型共分为7443个单元，7439个结点。加载时，考虑节点的实际受力情况，3号主管端三个方向的线位移均被约束，1号主管端加滑动约束并轴向加载，支管均沿轴向加载，各管上荷载按实际受力的比例加载，其中1、3、4、5、6各管所受的荷载比例为：-2.82：-0.61：1：1.42：0.39（负号表示受压力作用）。计算模型见图40。

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图40六杆节点计算模型

分析时考虑了材料非线性和几何非线性。材料为Q345钢，计算时材料假定为理想弹塑性材料，服从Von-Mises屈服准则，材料塑性按双线性等向强化考虑，材料参数取材性试验得到的数值，E=1.99×105N/mm2，fy=369N/mm2。分析采用增量迭代的方法，将牛顿拉斐逊方法（Newton-Raphson）、线性搜索技术(Line Search)、应用预测(Predictor)、自适应下降(Adaptive Descent)等加速收敛技术有机结合建立非线性平衡求解方法。收敛准则为位移及不平衡节点力收敛准则。

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