m6米乐app官网下载ANSYS结构分析在土木建筑行业中的应用概述(一)
栏目:m6米乐app官网下载 发布时间:2023-11-21 10:36:41

  在世界范围内,ANSYS软件已经成为土木行业CAE仿真分析软件的主流。ANSYS在钢结构和混凝土房屋建筑、体育场馆、桥梁、大坝、隧道及地下建筑物等工程中得到了广泛的运用。利用ANSYS可以对结构在各种外载荷条件下的受力、变形、稳定性等各种动力特性做出全面分析,并从力学计算、组合分析等方面提出了全面的解决方案,为土木工程师提供功能强大且方便易用的分析手段。目前,基于ANSYS基础上开发的CIVILFEM软件包从预应力、桥梁、岩土工程方面结合现行规范设计标准,有效地提高并保证工程的设计和施工质量、缩短周期、降低工程成本,对于提高设计和施工能力、增强行业竞争力起到了很大的促进作用。

  ANSYS强大的求解功能使得其十分便于应用在各种复杂体型的高层、超高层、高耸结构、大跨度体育馆、砌体结构、各种钢结构、钢组合结构在各种荷载工况组合下的静、动力响应分析领域,以及特殊分析如索膜结构的张拉剪裁等等,其中一些分析中可以考虑建筑基础与上部结构的耦合分析、临近建筑物影响分析等。

  ANSYS能够模拟各种高层、超高层钢、钢筋混凝土、钢组合建筑结构体系——框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系、简体结构体系及其它特种结构(水塔、烟囱、发电塔等)在静力、频域、时程状态下的特性和响应。图3-1中所示为某30层高层框架结构的四阶振型图。ANSYS不仅可以进行整体结构在复杂荷载工况组合下的静、动力分析,而且可以对关键部位(受力状态不明确的部位)进行细部(采用Zoom Analysis功能)分析。新规范的颁布对建筑结构设计要求有所提高,超高超限的高层和高耸结构必须进行非线性时程抗震分析,这要求在对高层、高耸结构进行有限元仿真时必须考虑构件的非线 建筑自振振型

  钢结构节点设计是钢结构设计的关键步骤之一,而节点受力状态一般比较复杂且研究不够充分。ASYS提供的多体接触、大变形、预紧螺栓(Pretension Bolt)等功能能够方便快捷建立钢节点模型,分析节点区在不同荷载状态下的应力分布和变形情况,可以进行缺陷、荷载等因素对节点刚度性能影响的参数分析。图3-4中给出T形钢节点的主应力云图,图3、4分别为复杂钢节点及高强螺栓、板件的主应力云图,作为结构设计的辅助设计,有限元分析结果可以提供精确的应力、应变结果,为设计提供可靠依据。

  大跨空间结构的类型和形式十分丰富多彩,如钢筋混凝土薄壳结构;平板网架结构;网壳结构;悬素结构:膜结构和索-膜结构等,当跨度增大时,空间结构就愈能显示出它们优异的技术经济性能。但是随着跨度的增大,屋盖的稳定性成为整个结构设计的关键问题,传统的线性分析方法是把结构强度和稳定问题分开来考虑的,事实上,从非线性分析的角度来考察,结构的稳定性问题和强度问题是相互联系在一起的。利用ANSYS有限元软件可以进行结构的非线性荷-载位移全过程分析,可以准确地把结构的强度,稳定性以至于刚度的整个变化历程清晰表达。当考察初始缺陷和荷载分布方式等因素对实际网壳结构稳定性能的影响时,也均可从全过程曲线的规律性变化中进行研究。

  很多建筑结构形式涉及到粱、板壳、实体单元多种形式。与真实情况不同,在有限元中不同的单元形式其节点具有的自由度不同,如果不同的单元节点相联接,要求用户必须为模型建立正确的自由度耦合形式。自由度耦合的建立不是复杂的工作,但如果完全要人工完成则过于繁重,尤其是较复杂的计算模型。为此,ANSYS可提供有效的壳-实体接触单元(接触单元的MPC算法)解决复杂结构体的整体分析问题。

  桥粱结构在土木行业中最常见的建筑工程结构之一,对桥梁进行较为精确的受力分析,合理模拟其各种工况下的动态反应,对于桥梁的设计与安全控制有着十分重要的现实意义。ANSYS可实现桁架桥、悬索桥、刚构桥等不同桥粱的建模,可模拟桥粱预应力钢筋松弛、混凝土徐变、开裂、压溃以及结构温度应力等因素的影响,同时也可方便地计算出箱粱的畸变应力,剪力滞效应以及桥粱构件与支撑部位的接触状态,对于悬吊拉索结构桥梁,ANSYS可以很好地模拟风力对桥梁的影响,如涡流激振、抖振等。同时ANSYS可以提供适合桥粱地震响应分析的多点激励谱分析。

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