鑄鋼節(jié)點(diǎn)有限元解析總結(jié)報(bào)告計(jì)算書(shū)

1、鑄鋼節(jié)點(diǎn)有限元解析總結(jié)報(bào)告計(jì)算書(shū)鑄鋼節(jié)點(diǎn)有限元解析總結(jié)報(bào)告計(jì)算書(shū)鑄鋼節(jié)點(diǎn)有限元解析總結(jié)報(bào)告計(jì)算書(shū)實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案鑄鋼節(jié)點(diǎn)有限元解析計(jì)算書(shū)精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案目錄1解析軟件.12節(jié)點(diǎn)基本大體.12.1鑄鋼節(jié)點(diǎn)材料基本性能.12.1.1鑄鋼節(jié)點(diǎn)材料基本性能.12.1.2材料本構(gòu)關(guān)系.12.2節(jié)點(diǎn)散布大體.23鑄鋼節(jié)點(diǎn)一有限元解析.33.1節(jié)點(diǎn)大體.33.1.1節(jié)點(diǎn)大體.33.1.2內(nèi)力采用.33.2單元采用及網(wǎng)格區(qū)分.43.3邊界條件和荷載作用.53.4彈性解析結(jié)果.63.4.1應(yīng)力云圖.63.4.2變形云圖.63.5彈塑性極限承載力解析.74鑄鋼節(jié)點(diǎn)二有限元解析.84.1節(jié)點(diǎn)大體.84.1.1節(jié)點(diǎn)大

2、體.84.1.2內(nèi)力采用.94.2單元采用及網(wǎng)格區(qū)分.94.3邊界條件和荷載作用.104.4彈性解析結(jié)果.114.4.1應(yīng)力云圖.114.4.2變形云圖.114.5彈塑性極限承載力解析.125鑄鋼節(jié)點(diǎn)三A有限元解析.135.1節(jié)點(diǎn)大體.13精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案5.1.1節(jié)點(diǎn)大體.135.1.2內(nèi)力采用.145.2單元采用及網(wǎng)格區(qū)分.155.3邊界條件和荷載作用.155.4彈性解析結(jié)果.165.4.1應(yīng)力云圖.165.4.2變形云圖.165.5彈塑性極限承載力解析.176鑄鋼節(jié)點(diǎn)三B有限元解析.186.1節(jié)點(diǎn)大體.186.1.1節(jié)點(diǎn)大體.186.1.2內(nèi)力采用.196.2單元采用及網(wǎng)格區(qū)分.19

3、6.3邊界條件和荷載作用.206.4彈性解析結(jié)果.206.4.1應(yīng)力云圖.206.4.2變形云圖.216.5彈塑性極限承載力解析.21精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案解析軟件對(duì)內(nèi)蒙古賽馬場(chǎng)鑄鋼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有限元解析，采用大型通用有限元解析軟件ABAQUS進(jìn)行。ABAQUS被寬泛地認(rèn)為是功能最強(qiáng)的有限元軟件之一，能夠解析復(fù)雜的固體力學(xué)、構(gòu)造力學(xué)系統(tǒng)，特別是能夠駕馭特別龐大復(fù)雜的問(wèn)題和模擬高度非線(xiàn)性問(wèn)題。在非線(xiàn)性解析中，ABAQUS能自動(dòng)選擇相應(yīng)載荷增量和收斂限度。它不單能夠選擇合適參數(shù)，而且能連續(xù)調(diào)節(jié)參數(shù)以保證在解析過(guò)程中有效的獲得精準(zhǔn)解。節(jié)點(diǎn)基本大體2.1鑄鋼節(jié)點(diǎn)材料基本性能2.1.1鑄鋼

4、節(jié)點(diǎn)材料基本性能材質(zhì)吻合鑄鋼節(jié)點(diǎn)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范中G20Mn5QT的有關(guān)規(guī)定，其化學(xué)成分與力學(xué)性能應(yīng)吻合下表規(guī)定：材質(zhì)化學(xué)成分%節(jié)余元素%CSiMnPSCrMoNi碳當(dāng)G20Mn量50.170.61.00.00.30.10.80.40.2300.02205051.6經(jīng)調(diào)質(zhì)熱辦理后，鑄鋼件的力學(xué)性能應(yīng)達(dá)到下表要求：鑄鋼鋼種室溫下沖擊功值牌號(hào)材料欽佩強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度Rm(MPa)伸長(zhǎng)率溫度沖擊功號(hào)Rpo.2(MPa)A（）()JG20Mn5QT1.622室溫6030050065022-400272.1.2材料本構(gòu)關(guān)系A(chǔ)BAQUS中材料的塑性本構(gòu)需輸入真應(yīng)力塑性應(yīng)變數(shù)據(jù)，其變換公式如下所示：名義應(yīng)變與真切應(yīng)

5、變的有關(guān)關(guān)系精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案trueln(1nom)名義應(yīng)力與真切應(yīng)力的有關(guān)關(guān)系truenom(1nom)塑性應(yīng)變：pltrueeltruetrueE根據(jù)以上的變換公式得的真切應(yīng)力塑性應(yīng)變曲線(xiàn)G20Mn5QT鋼的彈性模量2.06105N/mm2，泊松比為0.3，在ABAQUS中輸入的G20Mn5QT真應(yīng)力塑性應(yīng)變曲線(xiàn)如下。G20Mn5QT鋼真應(yīng)力塑性應(yīng)變曲線(xiàn)2.2節(jié)點(diǎn)散布大體精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案鑄鋼節(jié)點(diǎn)一有限元解析3.1節(jié)點(diǎn)大體3.1.1節(jié)點(diǎn)大體該節(jié)點(diǎn)位于兩個(gè)方向倒三角桁架交匯的支座處，對(duì)整體安全性起重要的作用，并且為多桿連結(jié)節(jié)點(diǎn)，邊界及受力均較為復(fù)雜，需對(duì)其進(jìn)行有限元解析。7314731

6、5534773135370731216261節(jié)點(diǎn)三維軸測(cè)圖表3-1桿件規(guī)格表單元號(hào)構(gòu)件規(guī)格材質(zhì)5347P650 x30G20Mn5QT5370P900 x30G20Mn5QT7312P325x14G20Mn5QT7313P325x14G20Mn5QT7314P325x14G20Mn5QT7315P325x14G20Mn5QT16261P900 x30G20Mn5QT3.1.2內(nèi)力采用精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案施加在鑄鋼節(jié)點(diǎn)上的力經(jīng)過(guò)midas軟件從整體構(gòu)造中提取，根據(jù)內(nèi)力組合原則采用節(jié)點(diǎn)處的控制組合，詳細(xì)提取的內(nèi)力如下表所示：表3-2荷載工況下桿件的內(nèi)力荷載剪力-y剪力扭矩彎矩-y彎矩-z單元軸向（

7、kN）-z工況（kN）（kN*m）（kN*m）（kN*m）（kN）gLCB153473746.5201.3207.779.949.6241.5gLCB153705485.3-1140.3188.5-874.3-125.444.5gLCB17312766.937.1-0.65.21.644.8gLCB173131733.05.10.6-5.532.82.6gLCB173141107.3-14.83.914-1.3-25.8gLCB173151337.77.01.63.811.621.5gLCB1162614476.41182.31017.-6.5-68.1-1729.463.2單元采用及網(wǎng)格區(qū)分

8、由于所選節(jié)點(diǎn)形狀較為復(fù)雜，采用自由網(wǎng)格區(qū)分技術(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)格區(qū)分，單元采用Tet（四面體）線(xiàn)性單元C3D4。在保證求解精度的條件下，減小計(jì)算代價(jià)，采取以下舉措：區(qū)分網(wǎng)格時(shí)，對(duì)節(jié)點(diǎn)相貫及較細(xì)管徑等部位進(jìn)行了網(wǎng)格細(xì)分，以保證求解精度；關(guān)于非相貫區(qū)及較粗管徑采用較大尺寸網(wǎng)格，以保證運(yùn)行速度。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案圖3-1有限元網(wǎng)格模型3.3邊界條件和荷載作用邊界：在鑄鋼件與底板接觸的截面施加完全固定拘束。荷載：集中力和集中彎矩施加于鋼管端面的中心點(diǎn)參照點(diǎn)，該中心參照點(diǎn)通過(guò)與鋼管端面綁定剛體拘束，將集中力和集中彎矩平均地傳達(dá)給管壁實(shí)體。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案圖3-2鑄鋼件邊界及荷載施加圖3.4彈性解析結(jié)果

9、3.4.1應(yīng)力云圖CB49下的鑄鋼件應(yīng)力云圖3.4.2變形云圖CB49下的鑄鋼件變形云圖從VonMise應(yīng)力云圖可知，在一倍設(shè)計(jì)荷載下鑄鋼件最大應(yīng)力為211.0MPa，擁有一定的安全儲(chǔ)備。從鑄鋼件的變形圖能夠看出節(jié)點(diǎn)位移很小，最大為0.9mm，說(shuō)明該鑄鋼節(jié)點(diǎn)擁有較大剛度。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案3.5彈塑性極限承載力解析根據(jù)鑄鋼節(jié)點(diǎn)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范，經(jīng)過(guò)彈塑性有限元解析可獲得節(jié)點(diǎn)的極限承載力，鋼材本構(gòu)按理想彈塑性，欽佩強(qiáng)度為300MPa，彈性模量2.06105N/mm，泊松比為0.3；鋼材彈塑性本構(gòu)根據(jù)前述應(yīng)力塑性應(yīng)變曲線(xiàn)確定。損壞荷載施加方式為所有桿端力均逐步增加，直至節(jié)點(diǎn)損壞。極限荷載下鑄鋼件應(yīng)力

10、云圖從所得構(gòu)件荷載-位移全過(guò)程曲線(xiàn)可獲得相應(yīng)極限承載力。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案荷載作用全過(guò)程荷載位移曲線(xiàn)上圖中橫坐標(biāo)“荷載倍數(shù)”x代表含義為：施加構(gòu)件實(shí)際受力x倍大小的力，縱坐標(biāo)y代表含義為：某結(jié)點(diǎn)在相應(yīng)荷載下產(chǎn)生的位移量y。實(shí)際采用的結(jié)點(diǎn)為鑄鋼節(jié)點(diǎn)達(dá)到極限承載力時(shí)應(yīng)力最大的點(diǎn)。從圖中我們能夠看出，當(dāng)施加的荷載達(dá)到實(shí)際受力4倍以上時(shí)，節(jié)點(diǎn)位移發(fā)生突變，即鑄鋼節(jié)點(diǎn)極限承載力為設(shè)計(jì)荷載值的4倍，其值大于3倍的設(shè)計(jì)承載力，知足規(guī)范要求。鑄鋼節(jié)點(diǎn)二有限元解析4.1節(jié)點(diǎn)大體4.1.1節(jié)點(diǎn)大體該節(jié)點(diǎn)位于構(gòu)造主要部位，對(duì)整體安全性起重要的作用，并且為多桿連結(jié)節(jié)點(diǎn)，受力復(fù)雜，需對(duì)其進(jìn)行有限元解析。3753101

11、3789048896891337519260931195973776節(jié)點(diǎn)三維軸測(cè)圖表4-1桿件規(guī)格表精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案單元號(hào)構(gòu)件規(guī)格材質(zhì)3751P450X50G20Mn5QT3753P325X40G20Mn5QT3776P325X40G20Mn5QT8896P180X25G20Mn5QT8904P180X25G20Mn5QT8913P180X25G20Mn5QT9260P180X25G20Mn5QT9311P180X25G20Mn5QT9597P450X50G20Mn5QT10137P180X25G20Mn5QT4.1.2內(nèi)力采用施加在鑄鋼節(jié)點(diǎn)上的力經(jīng)過(guò)midas軟件從整體構(gòu)造中提取，根據(jù)內(nèi)

12、力組合原則采用節(jié)點(diǎn)處的控制組合，詳細(xì)提取的內(nèi)力如下表所示。表4-2荷載工況下桿件的內(nèi)力荷載單元軸向(kN)剪力剪力扭矩彎矩彎矩工況-y(kN)-z(kN)(kN*m)-y(kN*m)-z(kN*m)CB323751-938.67-34-13.910.5310.68-51.92CB3237531470.0513.24-0.56.74-20.0124.85CB3237761072.375.43-67.82-1.56-89.462.18CB328896-277.751.53-0.42-0.54-2.052.83CB328904-538.593.213.720.96.927.34CB328913347

13、.050.810.590.613.282.45CB329260236.330.7-1.57-1.45-1.331.54CB329311-405.31-0.32-2.48-0.88-3.14-0.25CB329597-14477.4844.86-30.5737.94-20.67CB3210137-661.22-1.11-1.611.29-1.87-2.184.2單元采用及網(wǎng)格區(qū)分由于所選節(jié)點(diǎn)形狀較為復(fù)雜，采用自由網(wǎng)格區(qū)分技術(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)格區(qū)分，精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案單元采用Tet（四面體）二次單元C3D4，以提高求解精度。由于有限元模型中采用了二次單元后，往往會(huì)增加程序計(jì)算時(shí)間，在保證求解精度的條

14、件下，減小計(jì)算代價(jià)，采取以下舉措：區(qū)分網(wǎng)格時(shí)，對(duì)節(jié)點(diǎn)相貫等重要部位進(jìn)行了網(wǎng)格細(xì)分，以保證求解精度，對(duì)與不重要的部位采用較粗網(wǎng)格進(jìn)行計(jì)算。圖4-1有限元網(wǎng)格模型4.3邊界條件和荷載作用在節(jié)點(diǎn)解析時(shí)的邊界拘束可認(rèn)為剛接。根據(jù)上述內(nèi)力取值施加。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案圖4-2鑄鋼件邊界拘束條件4.4彈性解析結(jié)果4.4.1應(yīng)力云圖CB32下的節(jié)點(diǎn)整體應(yīng)力云圖4.4.2變形云圖精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案CB32下的節(jié)點(diǎn)變形云圖從節(jié)點(diǎn)VonMise應(yīng)力云圖可知，在一倍設(shè)計(jì)荷載下節(jié)點(diǎn)應(yīng)力最大處為281.8MPa，擁有一定的安全儲(chǔ)備。從節(jié)點(diǎn)的變形圖能夠看出節(jié)點(diǎn)位移很小，最大為1.86mm，說(shuō)明該鑄鋼節(jié)點(diǎn)擁有較大剛度。4

15、.5彈塑性極限承載力解析根據(jù)鑄鋼節(jié)點(diǎn)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范，經(jīng)過(guò)彈塑性有限元解析可獲得節(jié)點(diǎn)的極限承載力，鋼材本構(gòu)按理想彈塑性，欽佩強(qiáng)度為300MPa，彈性模量2.06105N/mm，泊松比為0.3；鋼材彈塑性本構(gòu)根據(jù)前述應(yīng)力塑性應(yīng)變曲線(xiàn)確定。損壞荷載施加方式為所有桿端力均逐步增加，直至節(jié)點(diǎn)損壞。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案極限荷載下節(jié)點(diǎn)整體應(yīng)力云圖荷載作用全過(guò)程荷載位移曲線(xiàn)上圖給出了鑄鋼節(jié)點(diǎn)桿件在1到10倍設(shè)計(jì)荷載下節(jié)點(diǎn)極限承載力，從圖中我們能夠得出極限承載力為設(shè)計(jì)荷載值的4倍，其值大于3倍的設(shè)計(jì)承載力，鑄鋼節(jié)點(diǎn)承載力知足規(guī)范要求。5鑄鋼節(jié)點(diǎn)三A有限元解析5.1節(jié)點(diǎn)大體5.1.1節(jié)點(diǎn)大體精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案該節(jié)

16、點(diǎn)位于構(gòu)造主要部位，對(duì)整體安全性起重要的作用，并且為多桿連結(jié)節(jié)點(diǎn)，受力復(fù)雜，需對(duì)其進(jìn)行有限元解析。8321833583209564782583349567節(jié)點(diǎn)三維軸測(cè)圖表5-1桿件規(guī)格表單元號(hào)構(gòu)件規(guī)格材質(zhì)7825P450X50G20Mn5QT8320P180X25G20Mn5QT8321P180X25G20Mn5QT8334P180X25G20Mn5QT8335P180X25G20Mn5QT9564P351X50G20Mn5QT9567P351X50G20Mn5QT5.1.2內(nèi)力采用施加在鑄鋼節(jié)點(diǎn)上的力經(jīng)過(guò)midas軟件從整體構(gòu)造中提取，根據(jù)內(nèi)力組合原則采用節(jié)點(diǎn)處的控制組合，詳細(xì)提取的內(nèi)力如下

17、表所示。表5-2荷載工況下桿件的內(nèi)力荷載軸向剪力剪力扭矩彎矩彎矩工況單元-y(kN)-z(kN)(kN*m)-y(kN*m)-z(kN*m)(kN)CB307825-2400.317.59.0720.49-1.3218.13精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案3CB308320-48.58-1.85-1.380.12-0.47-5.28CB308321166.43-0.19-0.3-1.310.43-1.46CB308334101.67-2.29-2.420.13-1.99-5.74CB308335-168.91-1.65-1.86-1.21-2.3-2.879564-1818.7-0.020.584.251

18、.9-6.28CB302CB309567-627.120.120.873.851.77-3.155.2單元采用及網(wǎng)格區(qū)分由于所選節(jié)點(diǎn)形狀較為復(fù)雜，采用自由網(wǎng)格區(qū)分技術(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)格區(qū)分，單元采用Tet（四面體）二次單元C3D4，以提高求解精度。由于有限元模型中采用了二次單元后，往往會(huì)增加程序計(jì)算時(shí)間，在保證求解精度的條件下，減小計(jì)算代價(jià)，采取以下舉措：區(qū)分網(wǎng)格時(shí)，對(duì)節(jié)點(diǎn)相貫等重要部位進(jìn)行了網(wǎng)格細(xì)分，以保證求解精度，對(duì)與不重要的部位采用較粗網(wǎng)格進(jìn)行計(jì)算。圖5-1有限元網(wǎng)格模型5.3邊界條件和荷載作用在節(jié)點(diǎn)解析時(shí)的邊界拘束可認(rèn)為剛接。根據(jù)上述內(nèi)力取值施加。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案圖5-2鑄鋼件邊界拘束

19、條件5.4彈性解析結(jié)果5.4.1應(yīng)力云圖CB30下的節(jié)點(diǎn)整體應(yīng)力云圖5.4.2變形云圖精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案CB30下的節(jié)點(diǎn)變形云圖從節(jié)點(diǎn)VonMise應(yīng)力云圖可知，在一倍設(shè)計(jì)荷載下節(jié)點(diǎn)應(yīng)力最大處為56.85MPa，擁有一定的安全儲(chǔ)備。從節(jié)點(diǎn)的變形圖能夠看出節(jié)點(diǎn)位移很小，最大為0.56mm，說(shuō)明該鑄鋼節(jié)點(diǎn)擁有較大剛度。5.5彈塑性極限承載力解析根據(jù)鑄鋼節(jié)點(diǎn)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范，經(jīng)過(guò)彈塑性有限元解析可獲得節(jié)點(diǎn)的極限承載力，鋼材本構(gòu)按理想彈塑性，欽佩強(qiáng)度為300MPa，彈性模量2.06105N/mm，泊松比為0.3；鋼材彈塑性本構(gòu)根據(jù)前述應(yīng)力塑性應(yīng)變曲線(xiàn)確定。損壞荷載施加方式為所有桿端力均逐步增加，直至節(jié)點(diǎn)

20、損壞。極限荷載下節(jié)點(diǎn)整體應(yīng)力云圖精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案荷載作用全過(guò)程荷載位移曲線(xiàn)上圖給出了鑄鋼節(jié)點(diǎn)桿件在1到10倍設(shè)計(jì)荷載下節(jié)點(diǎn)極限承載力，從圖中我們能夠得出極限承載力為設(shè)計(jì)荷載值的8倍，其值大于3倍的設(shè)計(jì)承載力，鑄鋼節(jié)點(diǎn)承載力知足規(guī)范要求。6鑄鋼節(jié)點(diǎn)三B有限元解析6.1節(jié)點(diǎn)大體6.1.1節(jié)點(diǎn)大體該節(jié)點(diǎn)位于構(gòu)造主要部位，對(duì)整體安全性起重要的作用，并且為多桿連結(jié)節(jié)點(diǎn)，受力復(fù)雜，需對(duì)其進(jìn)行有限元解析。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案節(jié)點(diǎn)三維軸測(cè)圖表6-1桿件規(guī)格表單元號(hào)構(gòu)件規(guī)格材質(zhì)7765P500 x50G20Mn5QT8006P180 x25G20Mn5QT8007P180 x25G20Mn5QT8020P1

21、80 x25G20Mn5QT8045P180 x25G20Mn5QT9534P351x50G20Mn5QT9537P351x50G20Mn5QT6.1.2內(nèi)力采用施加在鑄鋼節(jié)點(diǎn)上的力經(jīng)過(guò)midas軟件從整體構(gòu)造中提取，根據(jù)內(nèi)力組合原則采用節(jié)點(diǎn)處的控制組合，詳細(xì)提取的內(nèi)力如下表所示：表6-2荷載工況下桿件的內(nèi)力荷載剪力剪力-z扭矩彎矩-y彎矩-z單元軸向（kN）-y工況（kN）（kN*m）（kN*m）（kN*m）（kN）CB17765-3595.54-4.7966.432.7848.64-9.8CB180062.081.01-0.81-0.061.121.11CB18007172.161.37-0.21-0.291.151.73CB18020270.40.23-0.4-0.151.141.03CB1804512.620.03-0.59-0.291.850.18CB19534-1940.345.9112.