基于Workbench KX型圆钢管相贯节点计算
本文摘要(由AI生成):
本文介绍了在大跨度桁架结构中,KX型钢管相贯节点的静力分析案例。使用Workbench19.0软件,对Q345B钢材的屋架结构节点进行了建模、网格划分、施加约束和荷载,并进行了求解分析。结果显示,在腹杆与弦杆相贯区域存在应力集中和屈服现象,建议在设计和施工中采取加强措施。
在大跨度桁架结构中,钢管相贯节点应用颇多,其节点形式多样,KX型作为其中的一种基本,一般用于主次桁架相交或链接面外有支撑(或系杆)的节点部位。空间KX型节点有四根杆件与一弦杆相交,其中两根是其轴线与弦杆轴线同平面的腹杆,另外两根是相交桁架的非贯通弦杆或者支撑杆件(或系杆),称之为支杆,如下所示。
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本案例为一屋架结构中的节点,腹杆与弦杆夹角为45度,支杆与弦杆尺寸、腹杆夹角为90度,腹杆尺寸为219*8,腹杆、支杆尺寸为140*7,钢材选用Q345B,考虑钢材为理想弹塑性本构模型,弦杆考虑一端固定,一端仅允许沿弦杆轴线方向有位移,腹杆和支杆端部约束仅允许沿杆轴线有位移,单元采用壳单元,本次计算模型如下:
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计算过程如下:
1、打开Workbench19.0,新建静力分析,双击【Enginneering Data】,新建材料模型为Q345B,输入弹性模量为2.06e11Pa,泊松比为0.3,密度为7850kg/m^3,本构模型选用双线性等向强化模型,如下所示。
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2、回到项目树,右键点击【Geometry】,选择用SpaceClaim建模,打开SpaceClaim。点击File>SpaceClaim>units,设置长度单位为m。
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3、依次建立各个杆件的轴线以及端部圆,建模思路采用线沿路径拉伸成面,注意此时圆的直径为外径减去壁厚。
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4、在SC中利用分割、融合等操作,对各个面进行布尔运算。
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5、在SC树形菜单中选中所有的面,点击右键,选中move to new component,形成新的元件,点击元件,在属性analysis中选择share。
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6、点击保存,退出SC,进入wb项目树,双击model,进行网格划分界面。点击Model>Geometry>Gangguan,分别对每个面进行厚度赋值,同时设置材料为Q345B。
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7、右键点击Mesh>Insert>Sizing,添加网格尺寸,选中所有面,指定网格尺寸为0.01m。
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8、右键点击Mesh>Insert>Refinement,选中相贯区域四条线,进行局部加密。
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9、点击点击Mesh>Generate mesh,生成网格。
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10、进入项目树,点击Setup,进入荷载和约束的施加。右键单击Static Structural>Insert>Fixed support,按计算模型所示施加弦杆一端的固定约束,其他方向同理。注意各个腹杆在施加约束时要切换至局部坐标系。
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11、右键单击Static Structural>Insert>Force,输入荷载,按计算模型输入相关荷载。
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12、右键点击Analysis Structural>Analysis Settings,进行求解设置。
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2)结果应力云图如下,从图中可见,在腹杆与弦杆相贯区域已出现屈服,这主要是应力集中的影响,实际施工时,应严格控制此处焊缝的施工质量,同时设计时可考虑采用节点套管、内加劲环口板、外加劲肋板等加强措施进行加强处理。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1582716710392_vhh1l7.jpg?imageView2/0)
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