有限元分析报告
有限元分析报告
有限元分析报告
有限元分析是一种工程结构分析的方法,它可以通过数学模型和计算机仿真来
研究结构在受力情况下的应力、应变、位移等物理特性。
本报告将对某桥梁结构进行有限元分析,并对分析结果进行详细的阐述和讨论。
首先,我们对桥梁结构进行了几何建模,包括梁柱节点的建立以及材料属性的
定义。
在建模过程中,我们考虑了桥梁结构的实际工程情况,包括材料的弹性模量、泊松比、密度等参数的输入。
通过有限元软件对桥梁结构进行离散化处理,最终得到了数学模型。
接着,我们对桥梁结构施加了实际工况下的荷载,包括静载、动载等。
通过有
限元分析软件的计算,我们得到了桥梁结构在受力情况下的应力、应变分布,以及节点位移等重要参数。
通过对这些参数的分析,我们可以评估桥梁结构在实际工程情况下的安全性和稳定性。
在分析结果中,我们发现桥梁结构的主要受力部位集中在梁柱节点处,这些地
方的应力、应变值较大。
同时,桥梁结构在受力情况下产生了较大的位移,需要进一步考虑结构的刚度和稳定性。
基于这些分析结果,我们提出了一些改进和加固的建议,以提高桥梁结构的安全性和可靠性。
综合分析来看,有限元分析是一种非常有效的工程结构分析方法,它可以帮助
工程师们更加深入地了解结构在受力情况下的物理特性,为工程设计和施工提供重要的参考依据。
通过本次桥梁结构的有限元分析,我们不仅可以评估结构的安全性,还可以为结构的改进和优化提供重要的参考意见。
总之,有限元分析报告的编制不仅需要对结构进行准确的建模和分析,还需要
对分析结果进行科学的解读和合理的讨论。
只有这样,我们才能为工程结构的设计和施工提供更加可靠的技术支持。
有限元分析实验报告(总16页)
有限元分析实验报告(总16页)
一、实验介绍
《有限元分析实验》是一门介绍有限元(Finite Element,FE)分析技术和其应用的
实验课程。
本实验关注有限元分析的模拟原理和方法。
实验的主要内容是用有限元的概念
在ANSYS软件中进行结构力学分析。
主要涉及载荷分析、屈曲、几何非线性及拓扑优化等
内容。
二、实验仪器及软件
1.仪器设备:绘图仪、计算机、网络线缆
2.软件:ANSYS 、AutoCAM
三、设计要求
1.以ANSYS软件进行结构力学分析。
2.针对给定结构,设计并进行一维载荷分析,并对多自由度系统非线性载荷进行考虑,考虑实验/实测材料材料屈曲与应变的变形行为。
3.由于结构的复杂性,需要进行拓扑优化,提高结构的刚度和强度,并最终获得合理
的设计。
四、实验结果
通过软件模拟的过程,获得了结构的建模、载荷变形、板材截面结构的优化和变形分
析等数据。
通过这些数据,结构的刚度和强度得到了大幅增强,可以很好地满足设计要求。
在材料变形分析方面,不论是应变还是屈曲方面,力与变形之间的关系也得到了明确的表示,用于进一步对其进行后续实验处理。
五、结论
通过本次实验,我们能够得出以下几个结论:
1.通过有限元(Finite Element,FE)分析的模拟,我们可以更有效地求解复杂的结
构力学问题,从而提高能源利用效率。
2.有限元分析不仅可以识别结构的局部变形行为,还可以用于优化结构,提高其刚度
和强度。
3.有限元可以用于几何非线性及拓扑优化方面的研究,具有重要的技术意义和应用价值。
(完整word版)有限元分析大作业报告要点
有限元分析大作业报告试题1:一、问题描述及数学建模图示无限长刚性地基上的三角形大坝,受齐顶的水压力作用,试用三节点常应变单元和六节点三角形单元对坝体进行有限元分析,并对以下几种计算方案进行比较:(1)分别采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算;(2)分别采用不同数量的三节点常应变单元计算;(3)当选常应变三角单元时,分别采用不同划分方案计算。
该问题属于平面应变问题,大坝所受的载荷为面载荷,分布情况及方向如图所示。
二、采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算1、有限元建模(1)设置计算类型:两者因几何条件和载荷条件均满足平面应变问题,故均取Preferences 为Structural(2)选择单元类型:三节点常应变单元选择的类型是Solid Quad 4 node182;六节点三角形单元选择的类型是Solid Quad 8 node183。
因研究的问题为平面应变问题,故对Element behavior(K3)设置为plane strain。
(3)定义材料参数:弹性模量E=2.1e11,泊松比σ=0.3(4)建几何模型:生成特征点;生成坝体截面(5)网格化分:划分网格时,拾取lineAB和lineBC,设定input NDIV 为15;拾取lineAC,设定input NDIV 为20,选择网格划分方式为Tri+Mapped,最后得到600个单元。
(6)模型施加约束:约束采用的是对底面BC 全约束。
大坝所受载荷形式为Pressure ,作用在AB 面上,分析时施加在L AB 上,方向水平向右,载荷大小沿L AB 由小到大均匀分布。
以B 为坐标原点,BA 方向为纵轴y ,则沿着y 方向的受力大小可表示为:}{*980098000)10(Y y g gh P -=-==ρρ2、 计算结果及结果分析 (1) 三节点常应变单元三节点常应变单元的位移分布图三节点常应变单元的应力分布图(2)六节点三角形单元六节点三角形单元的变形分布图六节点三角形单元的应力分布图①最大位移都发生在A点,即大坝顶端,最大应力发生在B点附近,即坝底和水的交界处,且整体应力和位移变化分布趋势相似,符合实际情况;②结果显示三节点和六节点单元分析出来的最大应力值相差较大,原因可能是B点产生了虚假应力,造成了最大应力值的不准确性。
有限元分析试验报告
有限元分析试验报告
一、试验目的
本次试验的目的是采用有限元分析方法对某零部件进行应力分析,为零部件的优化和设计提供参考。
二、试验原理
有限元分析是采用数学方法对工程结构进行分析,以预测其在外载作用下的变形和应力,从而确定结构的强度和刚度。
分析时将结构划分为有限数量的小单元,利用元件所具有的基本物理特性和相应的数学方程式,计算出每个单元或整个结构的位移、变形、应力等基本的力学量。
三、试验步骤
1.了解零部件的结构和使用环境,建立有限元模型。
2.导入有限元软件,对建立的有限元模型进行网格划分。
3.分配材料性质和加载条件。
4.运行分析,得出计算结果。
5.对计算结果进行分析和评估,对零部件的设计进行改进。
四、试验结果
通过有限元分析,我们得出了零部件在不同工况下的应力云图和变形云图,可以清晰地看到零部件的应力集中区域和变形程度。
同时,我们对零部件的设计进行了改进,使其在承受外力时具有更好的强度和刚度。
五、结论
通过这次试验,我们了解了有限元分析在工程设计中的应用,掌握了分析流程和技术方法。
在实际工程设计中,有限元分析是一种非常重要的工具,有助于提高设计质量和降低成本,值得工程师们广泛运用。
有限元研究报告
有限元研究报告有限元研究报告有限元分析是一种通过数值方法求解工程问题的方法,广泛应用于结构力学、热力学、流体力学等领域。
本文将介绍有限元分析在结构力学领域的研究成果。
首先,我们介绍了有限元分析的基本原理。
有限元分析将结构分割成有限个小单元,利用数值计算方法,求解每个小单元的位移场和应力场,将所有小单元的位移场和应力场组合起来,得到整个结构的位移场和应力场。
有限元分析可以用于解决复杂结构的应力、应变、位移等问题,并可以预测结构在外部荷载作用下的变形和破坏情况。
然后,我们介绍了有限元分析在结构优化设计中的应用。
通过有限元分析,可以评估和优化结构的性能。
我们可以改变结构的几何形状、材料性质和边界条件等参数,通过有限元分析计算不同参数下的结构响应,然后根据设计需求进行优化。
有限元分析在结构优化设计中可以提供较为准确的结果,并能够快速地评估不同设计方案的性能。
接着,我们介绍了有限元分析在结构异常行为分析中的应用。
通过有限元分析,可以模拟和预测结构在不同异常工况下的行为。
例如,我们可以模拟结构在地震、爆炸等异常荷载下的响应,分析结构的稳定性和安全性。
有限元分析在结构异常行为分析中可以提供关键的技术支持,帮助工程师预测和避免结构的异常破坏。
最后,我们介绍了有限元分析在结构动力响应分析中的应用。
通过有限元分析,可以模拟和预测结构在不同动力荷载下的响应。
例如,我们可以模拟桥梁在车辆行驶时的振动响应,分析结构的动力特性和振动响应。
有限元分析在结构动力响应分析中可以提供重要的技术支持,帮助工程师优化结构设计,提高结构的动力性能。
综上所述,有限元分析在结构力学领域有着广泛的应用。
通过有限元分析,我们可以解决复杂结构的应力、应变、位移等问题,评估和优化结构的性能,模拟和预测结构在不同异常工况和动力荷载下的响应。
有限元分析不仅提供了有效的工具,也为工程师提供了重要的技术支持,帮助工程师更好地设计和分析结构。
有限元分析报告书【范本模板】
轴流式通风机叶轮与机座有限元分析分析与优化报告书第2 页共47 页目录第一部分机座的有限元分析与优化—-———--—--—--—--———--——---——--——--—- 41。
1 机座分析的已知条件--—--—--—--—-----—-———---—-————--—-—-——-—— 41。
2 材料的力学性能--—--——-—-——--———-——-—--——---—--------—-————--- 41。
3 有限元分析模型——-—-—--—-—--—------——----———-————-———------—-- 41.3.1 分析前的假设--——-——-——---—-———-——-—---———-—---—-————— 41。
3.2 建立分析模型—--—-————--———---—————--—--—-————-——---—— 51。
3.3 建立有限元分析模型—-——-——-————---———--———-----—--—-- 71.4 计算结果——----——----—--—--—--—————---------———-—————————-—---— 71.4.1 变形结果———---—-——-—-—--——-------——-------—-——————-—-—- 71.4.2 应力结果-——-—--————-----——-—-——--—-—--—-——-—--————----— 81.4。
3 路径结果—-——-----——-—----——-—---—-—-—-———--——--————---- 111。
4。
4 分析结果评判-———-----———-----——-———-—-----——--—--—--—- 131.5 机座优化-———-—---—————-—-------——--——--——--——-——-—---——--—---- 141.5。
1 优化参数的确定—-—-—--—---—-——------——--——-----————-—— 141.5。
有限元分析实验报告
有限元分析实验报告有限元分析实验报告一、实验基本要求根据实验指导书的要求能够独立的使用ANSYS 软件操作并在计算机上运行,学会判断结果及结构的分析,学会建立机械优化设计的数学模型,合理选用优化方法,独立的解决机械优化设计的实际问题。
二、实验目的1. 加深对机械优化设计方法的理解2. 掌握几种常用的最优化设计方法3. 能够熟练使用ANSYS 软件操作,培养学生解决案例的能力4. 培养学生灵活运用优化设计方法解决机械工程中的具体实例三、实验软件及设备计算机一台、一种应用软件如ANSYS四、实验内容实验报告例题实训1——衍架的结构静力分析图2-2所示为由9个杆件组成的衍架结构,两端分别在1,4点用铰链支承,3点受到一个方向向下的力F y , 衍架的尺寸已在图中标出,单位: m。
试计算各杆件的受力。
其他已知参数如下: 弹性模量(也称扬式模量)E=206GPa;泊松比μ=0.3;作用力F y =-1000N;杆件的2横截面积A=0.125m.一、 ANSYS8.0的启动与设置图2-2 衍架结构简图1.启动。
点击:开始>所有程序> ANSYS8.0> ANSYS ,即可进入ANSYS 图形用户主界面。
图2-4 Preference 参数设置对话框2.功能设置。
电击主菜单中的“Preference ”菜单,弹出“参数设置”对话框,选中“Structural ”复选框,点击“OK ”按钮,关闭对话框,如图2-4所示。
本步骤的目的是为了仅使用该软件的结构分析功能,以简化主菜单中各级子菜单的结构。
3.系统单位设置。
由于ANSYS 软件系统默认的单位为英制,因此,在分析之前,应将其设置成国际公制单位。
在命令输入栏中键入“/UNITS,SI ”,然后回车即可。
(注:SI 表示国际公制单位)二单元类型,几何特性及材料特性定义1.定义单元类型。
2.定义几何特性。
3.定义材料特性。
三衍架分析模型的建立1.生成节点。
有限元分析报告
有限元法在工程领域的发展现状和应用有限元法(Finite Element Method,FEM),是计算力学中的一种重要的方法,它是20世纪50年代末60年代初兴起的应用数学、现代力学及计算机科学相互渗透、综合利用的边缘科学。
有限元法最初应用在工程科学技术中,用于模拟并且解决工程力学、热学、电磁学等物理问题。
对于过去用解析方法无法求解的问题和边界条件及结构形状都不规则的复杂问题,有限元法则是一种有效的分析方法。
近年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高,有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视,已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径,现在从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算,其在机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器,国防军工,船舶,铁道,石化,能源,科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃,主要表现在以下几个方面:(1)增加产品和工程的可靠性(2)在产品的设计阶段发现潜在的问题(3)经过分析计算,采用优化设计方案,降低原材料成本(4)模拟试验方案,减少试验次数,从而减少试验经费一、有限元法的基本思想有限元法的基本思想是先将研究对象的连续求解区域离散为一组有限个且按一定方式相互联结在一起的单元组合体。
由于单元能按不同的联结方式进行组合,且单元本身又可以有不同形状,因此可以模拟成不同几何形状的求解小区域;然后对单元(小区域)进行力学分析,最后再整体分析。
这种化整为零,集零为整的方法就是有限元的基本思路。
有限元法分析计算的思路和做法可归纳如下:1物体离散化将某个工程结构离散为由各种单元组成的计算模型,这一步称作单元剖分。
离散后单元与单元之间利用单元的节点相互连接起来;单元节点的设置、性质、数目等应视问题的性质,描述变形形态的需要和计算进度而定(一般情况单元划分越细则描述变形情况越精确,即越接近实际变形,但计算量越大)。
所以有限元中分析的结构已不是原有的物体或结构物,而是同新材料的由众多单元以一定方式连接成的离散物体。
有限元分析报告
有限元分析报告1. 引言有限元分析(Finite Element Analysis)是一种数值计算方法,用于求解工程和科学领域中的复杂问题。
它利用离散化技术将连续问题转化为离散问题,并应用数值算法进行求解。
本报告将主要介绍有限元分析的基本原理、应用和分析结果。
2. 有限元分析基本原理有限元分析的基本原理是将求解区域划分为互不重叠的有限个小单元,并将问题转化为在每个小单元内求解。
这些小单元通常为简单的几何形状,如三角形或四边形。
然后,在每个小单元内应用适当的数学模型和力学方程,得到相应的微分方程。
接着,通过对每个小单元的微分方程进行积分,并利用边界条件和连续性条件,得到整个求解区域的离散形式。
最后,通过求解离散形式的方程组,得到整个系统的解。
3. 有限元分析应用有限元分析在工程领域有着广泛的应用。
以下是几个典型的应用案例:3.1 结构分析有限元分析在结构分析中的应用非常广泛,可以用于确定结构的强度和刚度,评估结构的安全性,并进行结构优化设计。
通过对结构施加正确的边界条件和加载条件,可以得到结构的应力、应变和变形等重要信息。
3.2 流体力学分析有限元分析在流体力学分析中的应用可以用于模拟流体的流动和传热过程,例如气体和液体的流动、传热设备的设计优化等。
通过分析流体系统的流速、压力和温度等参数,可以对流体系统的性能和行为进行合理评估。
3.3 热力学分析有限元分析在热力学分析中的应用可以用于分析和优化热传导、热辐射和热对流等热问题。
通过模拟物体的温度分布和热流动,可以评估物体的热性能和热耗散效果。
4. 有限元分析结果有限元分析的计算结果可以提供丰富的信息,帮助工程师和科学家理解和优化系统的行为和性能。
以下是一些常见的有限元分析结果:4.1 应力分布通过有限元分析,可以得到结构或部件内的应力分布情况。
这对于评估结构的强度和安全性非常重要,并可以指导优化设计。
4.2 变形分析有限元分析可以给出结构或部件的变形情况。
有限元分析(桁架结构)
有限元上机分析报告~学院:机械工程专业及班级:机械设计及其自动化08级7班姓名:***学号:题目编号: 2》1.题目概况结构组成和基本数据结构:该结构为一个六根杆组成的桁架结构,其中四根杆组成了直径为800cm的正方形,其他两根杆的两节点为四边形的四个角。
材料:该六根杆截面面积均为100cm2,材料均为Q235,弹性模量为200GPa,对于直径或厚度大于100mm的截面其强度设计值为190Mpa。
载荷:结构的左上和左下角被铰接固定,限制了其在平面内x和y方向的位移,右上角受到大小为2000KN的集中载荷。
结构的整体状况如下图所示:分析任务】该分析的任务是对该结构的静强度进行校核分析以验算该结构否满足强度要求。
2.模型建立物理模型简化及其分析由于该结构为桁架结构,故认为每根杆件只会沿着轴线进行拉压,而不会发生弯曲和扭转等变形。
结构中每根杆为铰接连接,有集中载荷作用于最上方的杆和最右方杆的铰接点。
单元选择及其分析由于该结构的杆可以认为是只受拉压的杆件,故可以使用LINK180单元,该单元是有着广泛工程应用的杆单元,它可以用来模拟桁架、缆索、连杆、弹簧等等。
这种三维杆单元是杆轴方向的拉压单元,每个节点具有三个自由度:沿节点坐标系X、Y、Z方向的平动。
就像铰接结构一样,不承受弯矩。
输入的数据有:两个节点、横截面面积(AREA)、单位长度的质量(ADDMAS)及材料属性。
输出有:单元节点位移、节点的应力应变等等。
由此可见,LINK180单元适用于该结构的分析。
模型建立及网格划分((1)启动Ansys软件,选择Preferences→Structural,即将其他非结构菜单过滤掉。
(2)选择单元类型:选择Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete→Add,在出现的对话框中选择Link→3d finit stn 180,即LINK180,点击“OK”(3)选择实常数:选择Preprocessor→Real Constants→Add/Edit/Delete→Add,在出现的对话框中的Cross-sectional area中输入100,点击“OK”。
(完整版)ansys有限元分析报告
桌面受力有限元分析报告班级:机自0805姓名:刘刚学号:200802070515摘要:本报告是在ANSYS10.0的平台上,采用有限元静力学分析方法,对桌面受力进行应力与变形分析。
一、问题描述:桌面长1500mm,宽800mm,厚50mm,桌脚长650mm,为空心圆管,外径70mm,内径60mm,桌面中央300mmX150mm的区域内承受2.5 Mpa的压力,四个桌脚完全固定,假设所有材料为铝合金,弹性模量E=7.071×104 Mpa,泊松比μ=0。
3。
试用Shell63单元模拟桌面、Beam188单元模拟桌脚,分析此桌子的变形及受力情况。
假设桌子的垂直方向最大变形量的许用值为0。
5%(约7。
5mm),该设计是否满足使用要求,有何改进措施?二、定义类型:(1)定义单元类型 63号壳单元和188号梁单元(2)定义材料属性弹性模量E=7.071×104 Mpa泊松比μ=0.3(3)定义63号壳单元的实常数,输入桌面厚度为50mm定义梁单元的截面类型为空心圆柱,内半径30mm,外半径35mm(4) 建立平面模型(5)划分网格利用mapped网格划分工具划分网格(6)施加载荷将四个桌脚完全固定,在桌面中央300mmX150mm的区域内施加向下的2.5 Mpa压力三、分析求解(1)变形量(2)位移云图(3)应力云图四、结果分析根据位移云图可知,蓝色地方的变形量最大,最大变形量为:10.048mm根据应力云图可知,红色地方所受的应力最大,最大应力为:191.73Mpa五、结论由于桌子垂直方向最大变形量为10.048mm,而材料最大许用变形量为7。
5mm 即SMX=10.048mm>[SMX=7。
5mm]故:此设计不满足要求,应该重新选择材料。
有限元分析报告
有限元分析报告有限元分析(Finite Element Analysis, FEA)是一种工程分析方法,通过对结构进行离散建模,然后对每个离散单元进行力学分析,最终得出整个结构的应力、位移等结果。
本报告将对某桥梁结构进行有限元分析,并对分析结果进行详细说明。
1. 结构建模。
首先,我们对桥梁结构进行了建模。
在建模过程中,我们考虑了桥梁的几何形状、材料属性、边界条件等因素。
通过有限元软件,我们将桥梁结构离散为多个单元,并建立了相应的数学模型。
在建模过程中,我们尽可能地考虑了结构的复杂性,以保证分析结果的准确性。
2. 荷载分析。
在建立了结构模型之后,我们对桥梁施加了不同的荷载,包括静载、动载等。
通过有限元分析,我们得出了桥梁在不同荷载下的应力、位移等结果。
同时,我们还对结构的疲劳寿命进行了评估,以确保结构在使用过程中的安全性。
3. 结果分析。
根据有限元分析的结果,我们对桥梁结构的性能进行了分析。
我们发现,在某些局部区域,结构存在应力集中现象;同时,在某些荷载作用下,结构的位移超出了设计要求。
基于这些分析结果,我们对结构的设计提出了一些改进建议,以提高结构的安全性和稳定性。
4. 结论。
通过有限元分析,我们得出了对桥梁结构设计的一些结论。
我们发现,在当前设计下,结构存在一些潜在的安全隐患,需要进行一定的改进。
同时,我们还对结构的使用寿命进行了评估,提出了一些建议。
通过本次有限元分析,我们对桥梁结构的性能有了更深入的了解,为后续的设计和改进提供了重要参考。
综上所述,本报告通过有限元分析,对某桥梁结构的性能进行了评估,并提出了一些改进建议。
有限元分析作为一种重要的工程分析方法,为工程结构的设计和改进提供了重要的技术支持。
希望本报告能对相关工程技术人员提供一定的参考价值。
【精品】有限元分析报告
【精品】有限元分析报告
1、项目简介
本次做的项目是使用有限元方法,对煤矿采空区瓦斯发生器模型进行分析,分析采空
区内瓦斯分布状况,及煤矿采空区内瓦斯渗透速率变化情况。
2、理论基础
本项目使用的是有限元分析方法,它是一种分析空间中受约束的结构模型状态时采用
的数值分析方法,采用有限元分析技术,可以准确预测煤矿采空区瓦斯发生器模型的状态,包括:内部温度分布及瓦斯渗透速率分布情况。
3、模型建立
模型设计分为三部分:一是基础设计,即钻孔煤矿采空区瓦斯生产器模型分析问题,
同时考虑瓦斯灶及直接流出系统;二是热力学模拟,通过有限元分析模型建立温度场,考
虑不同尺度的热力学效应;三是空气液相交互模拟,使用空气和液相控制理论,对瓦斯在
采空区内渗透特征研究,追踪瓦斯的流动路径和渗透效果。
4、结果分析
本次分析的结果表明采空区内瓦斯渗透既受内部温度的影响,也受水平面位置的影响,受控路径瓦斯渗透有明显变化,最低渗透速率为3.3kg/㎥·h,最高渗透速率为18.1kg/㎥·h,平均渗透速率为8.6kg/㎥·h,结果表明,瓦斯的流动路径具有明显的变化趋势,
但其渗透性能较差。
5、结论
本次利用有限元分析技术,对煤矿采空区内瓦斯分布状况及其渗透性进行了分析,结论:采空区内瓦斯渗透状况受内部温度和水平面位置的影响,受控路径瓦斯渗透性能普遍
较差。
有限元分析及理论上机报告
有限元分析及理论上机报告报告(一)Demo7 stress一、问题描述一个承受拉力的平板,在其中心位置有一个小圆孔,其结构尺寸如下图所示,要求分析其结构圆孔处的Mises应力分布。
材料特性:弹性模量E = 210000 MPa,泊松比 =0.3拉伸载荷:P=100MPa平板厚度:d=1mm二、方法概述,建模思路和分析策略1由于薄板只在边缘上受到了平行于板面的并沿厚度均匀分布的力,所以平板处于平面应力状态。
在创建部件(Part)时,薄板的模型所在空间(Space)设置为(2D Planer),绘制图形。
2由于该平板受力模型的结构和载荷是对称的,所以,可以取用模型的1/4进行分析。
其图形如下所示。
3材料为线弹性材料,其材料属性设置为Elasticity中的Elastic,设置其弹性模量(E=210000MPa)和泊松比( =0.3)。
薄板属于实体,其截面属性种类为实体(Solid),然后赋予其截面属性。
4由薄板的受力情况和分析要求可知,薄板的应力分析为线性/非线性的静力学分析,所以其分析步的类型为Static、General,不用考虑几何非线性(NLgeom>off)。
5模型所受的载荷为均布压力,使用载荷类型为(pressure)。
由于模型的对称,所以对模型的左侧和底部的边界线设置边界条件,固定边界。
由受力分析结果可得:左侧边界为XSYMM,底部边界为YSYMM。
6中心圆孔处为应力集中区域,且为分析结果要求重点,应局部网格加密。
划分网格,然后提交分析。
三、分析过程中遇到的问题及解决方法分析过程中没有遇到什么问题,但是需要注意几个方面。
1、在定义截面属性时,应注意的是平面应力分析问题的截面属性不是shell,而应该是solide(实体)。
其次注意平面的厚度。
一会吧其次,边界条件应该在分析步的第一步(initial)里添加,否则会导致有限元分析的失败。
载荷的添加应该是在第二步,注意载荷的方向为由里向外—100 三,由于取用的是板子的1/4作为分析的模型,所以将边界条件固定来模仿相应的应力情况,即固定相应边的XY方向上的坐标。
有限元分析报告样本【范本模板】
《有限元分析》报告基本要求:1. 以个人为单位完成有限元分析计算,并将计算结果上交;(不允许出现相同的分析模型,如相同两人均为不及格)2. 以个人为单位撰写计算分析报告;3. 按下列模板格式完成分析报告;4. 计算结果要求提交电子版,报告要求提交电子版和纸质版.(以上文字在报告中可删除)《有限元分析》报告一、问题描述(要求:应结合图对问题进行详细描述,同时应清楚阐述所研究问题的受力状况和约束情况。
图应清楚、明晰,且有必要的尺寸数据。
)一个平面刚架右端固定,在左端施加一个y 方向的-3000N 的力P1,中间施加一个Y 方向的—1000N 的力P2,试以静力来分析,求解各接点的位移.已知组成刚架的各梁除梁长外,其余的几何特性相同。
横截面积:A=0.0072 m² 横截高度:H=0.42m 惯性矩:I=0.0021028m4x 弹性模量:E=2.06x10n/ m²/泊松比:u=0。
3二、数学模型(要求:针对问题描述给出相应的数学模型,应包含示意图,示意图中应有必要的尺寸数据;如进行了简化等处理,此处还应给出文字说明。
)(此图仅为例题)三、有限元建模(具体步骤以自己实际分析过程为主,需截图操作过程)用ANSYS 分析平面刚架1.设定分析模块选择菜单路径:MainMenu—preference 弹出“PRreferences for GUI Filtering”对话框,如图示,在对话框中选取:Structural”,单击[OK]按钮,完成选择。
2.选择单元类型并定义单元的实常数(1)新建单元类型并定(2)定义单元的实常数在"Real Constants for BEAM3”对话框的AREA中输入“0。
0072”在IZZ 中输入“0。
0002108”,在HEIGHT中输入“0。
42”。
其他的3个常数不定义。
单击[OK]按钮,完成选择3.定义材料属性在"Define Material Model Behavier”对话框的”Material Models Available”中,依次双击“Structural→Linear→Elastic→Isotropic”如图在如下图的对话框EX中输入“2.06e11",在PRXY框中输入“0.3",完成材料模型的定义.4建立平面刚架节点和单元(1)生成节点选择菜单路,生成节点于目前坐标系统命令,单击以后弹出如图对话框,在对话框的Node number 中输入“1“接着依序输入第一点XYZ的坐标值”2,0,0,然后单击[APPLY]按钮继续生成第二点,如图接着在对话框的Node number 中输入“2“接着依序输入第一点XYZ的坐标值"6,0,0,然后单击[APPLY]按钮继续生成第三点,如图接着在对话框的Node number 中输入“3“接着依序输入第一点XYZ的坐标值”0,2,0,然后单击[APPLY]按钮继续生成第四点,如图接着在对话框的Node number 中输入“4“接着依序输入第一点XYZ的坐标值”4,2,0,然后单击[APPLY]按钮继续生成第五点,如图接着在对话框的Node number 中输入“5“接着依序输入第一点XYZ的坐标值"8,2,0,然后单击[OK]按钮,完成第五点的生成,系统显示生成的五个点的位置,如图校验所输入的节点坐标的正确与否,可以选择菜单路径:弹出如图所示一个文本窗口,如图,列出了所有的节点及其坐标。
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班级:土木1204
学号:19
姓名:廖枭冰
班级:土木1204 学号:23
姓名:梅雨辰
混凝土上承式空腹式拱桥研究
一引言
本文通过SAP2000软件,对混凝土上承式空腹式拱桥在上部车辆荷载作用下,各个部位的内力和应力的分布进行分析,对强度和刚度进行校核,提出存在的问题,最后进行改进。
工程实例图
模型三维图
二 模型尺寸及构件截面
该拱桥总跨度L=80m,高H=20m,宽度10m ,分为五个构件
1拱肋:一段圆弧线,水平投影长度80m,采用箱型截面,高1.6m,宽2m ,翼缘厚度0.22m,腹板厚度0.15m
2主梁:长80m,采用箱型截面,高6m,宽2m,翼缘厚度1.1m,腹板厚度0.55m
3立柱:拱桥与主梁的之间的竖向构件,采用矩形截面,长宽均为1.2m ,分别在桥的每隔10m 布置1根
4横系梁:拱肋之间的横向构件,采用矩形截面,高0.6m,宽0.4m 5桥面:长80m,宽10m,厚度为0.6m,保护层厚度30mm
三 材料定义
所有构件均采用C50混凝土,配置钢筋,抗压强度,50cu k f MPa =,弹性模量43.4510E MPa =⨯
四 计算模型假设与简化
⑴由于拱肋,主梁,立柱,横系梁长度远大于宽度及高度,将其定义为杆件单元。
⑵由于桥面的厚度远小于其长度和宽度,将其定义为平面厚壳单元。
⑶圆弧拱肋采用在圆弧线上取点,用折线杆件进行逼近。
⑷由于拱肋伸入桥台或桥墩,位移和转角均被束缚,两端采用固定端
约束,形成无铰拱模型。
⑸由于主梁支撑在刚度较其大的多的桥台或桥墩上,又考虑到主梁长度方向的热胀冷缩,将其一端定义为固定铰支座,另一端定义为辊轴支座。
⑹由于工程实际多采用混凝土现浇工艺,所有构件的连接处视为刚接
⑺由于拱顶与主梁之间的混凝土的厚度较小,可忽略这部分混凝土,让拱顶与主梁直接接触。
⑻由于桥面的重量较其它杆件大得多,故只考虑桥面的重量。
⑼计算车辆对桥面的荷载时,不考虑车辆的具体尺寸,将其定义为均布荷载加在桥面上。
五模型受力分析
在桥面上施加规范规定的2
kN m的公路一级荷载,来模拟车辆对
10.5/
桥的压力。
六结果展示(分析与校核)
1 强度分析
桥面单元
桥
面
弯
矩
图
桥面内力主要为弯矩,从弯矩图可以看出桥面的弯矩由中间向两边逐渐减小,从中间的正值(下侧受拉),到桥面边缘出现负值(上侧受拉),其受力特点与框架梁受均布荷载类似,由于桥面与梁刚接,桥面可看成无数沿横向布置的框架梁拼成的。
桥面应力色谱图
应力的分布与弯矩大致相同,更加验证了弯矩是桥面板的主要内力,最大压应力在桥面中间,,2.9150cu k MPa f MPa σ=<=,最大拉应力出现在桥面边缘,3.63 2.64t k MPa f MPa σ=>=,混凝土处于开裂工作状态,拉力由钢筋承担,桥面板的强度符合要求。
杆件单元弯矩
竖向平面弯矩图M3(正立面)
从图中可以明显看出主梁所承受的弯矩远远大于拱肋与立柱,弯矩最大出现在边缘的立柱处,其主要原因是由于梁左端固定铰支座限制向下的位移,靠近左端的立柱,支撑在拱上,与拱一起下沉,产生较大的相对的位移,使梁下部受拉,产生较大的弯矩,max 77974488M N m =⋅由于梁的跨高比13.3310H
l
=>,由弯矩产生的最大正应力σ可由材料力学弯曲
正应力公式max max M
Wz
σ=,箱型梁的
2231
()9.384N m 6
Wz BH bh =⋅-=⋅,max 7.93t MPa f σ=>, max ,50cu k f MPa σ<=,混
凝土处于带裂缝工作阶段,拉应力由钢筋承受,至于由剪力产生的切
应力,根据工程实际需要配置密集的箍筋,一般总能满足强度要求。
杆件单元轴力
轴力图
承受轴力的构件以拱圈为主,其次是立柱,主梁和横系梁可以忽略不计,立柱的轴力分布大致比较均匀,而拱则极不均匀,从拱顶到拱底轴力呈逐渐增大的趋势,在支座处轴力最大,取任意截面,上面分布轴力,剪力与弯矩,沿水平方向建立平衡方程,设拱的任意一点的切线与水平方向的夹角为α,cos sin N Q F F H αα=+(H 为拱脚水平推力),由于Q H F >>,所以cos N H
F α
≈,从拱顶到拱底,α从0逐渐增大,因此N F 逐渐增大。
max
6190634N F N =,70398751.228 5.733N F
MPa A
σ=== 为了更好
地展现拱圈的弯矩分布,取拱圈的一跨,将立柱上与拱圈接触的轴力近似当做集中荷载加在拱圈与立柱接触处,即近似将立柱其当做二力杆。
等效结构图
此时max 63527257039875N F N N =≈,等效结构合理
拱圈的弯矩图
max 4244720M N m
=⋅,受弯应力
'M
Wz
σ=
,
30.472Wz m =,'8.99MPa σ=,,'14.72350cu k Mpa f MPa σσ+=<<=,因此强度合
格。
2 刚度分析
Z 方向位移色
谱图
从图中可以看出桥面正中间位移最大,沿长度和宽度方向逐渐减小,桥面最大位移max 0.1600
L
m ∆=<<
,刚度符合要求。
六模型存在的问题及优化方案
存在的问题
①从受力结果来看,主梁靠近支座的立柱附近弯矩过大,
如何减小其弯矩。
②拱圈所受的弯矩过大,如何减小其弯矩。
优化方案
针对问题①,在实际工程中,越靠近支座,立柱应间距越小,安置越密集,将力有效地传给下面的拱圈,从而减小弯矩,或者为了经济性将梁做成变截面的,越靠近支座,截面越大。
可以看到问题一的将梁力引到拱圈上,无疑是进一步加大拱圈的弯矩,为了节省材料,应从拱的轴线的合理性考虑,拱的最合理的轴线应该是只有轴力,没有弯矩的状态,从上面的分析可以看出圆弧线是受力不太合理的拱轴线,为了使拱圈减小弯矩,应换一种轴线形式。
下面保留原拱轴线上支座处的两点,以及拱顶上的点,以原对称轴为轴做一条抛物线,和上面做拱圈的弯矩图一样,在拱圈与立柱交接处以立柱的轴
力作为集中力加在上面,
抛
物
线
坐
标
优化后的弯矩图
max '631127
M N m
=⋅,圆弧线下的max4277419.4
M N m
=⋅,拱轴线用了抛物
线后弯矩不到圆弧形的1
6
,显著减小了,因此优化方案合理。
七结论
在空腹式拱桥中,最重要的构件还是拱圈,上部构件所承受的力都要传递到拱圈上,因此拱圈的轴线形式及截面的设计是提高拱桥跨度,增强桥的安全性的保证。