铸钢节点有限元分析计算书

铸钢节点有限元分析计算书

目录

1 分析软件 (1)

2 节点基本概况 (1)

2.1 铸钢节点材料基本性能 (1)

2.1.1 铸钢节点材料基本性能 (1)

2.1.2材料本构关系 (1)

2.2 节点分布概况 (2)

3 铸钢节点一有限元分析 (2)

3.1 节点概况 (2)

3.1.1 节点概况 (2)

3.1.2 内力选取 (3)

3.2单元选取及网格划分 (4)

3.3 边界条件和荷载作用 (5)

3.4 弹性分析结果 (5)

3.4.1应力云图 (5)

3.4.2变形云图 (6)

3.5 弹塑性极限承载力分析 (6)

4 铸钢节点二有限元分析 (8)

4.1 节点概况 (8)

4.1.1 节点概况 (8)

4.1.2 内力选取 (9)

4.2单元选取及网格划分 (9)

4.3边界条件和荷载作用 (10)

4.4 弹性分析结果 (11)

4.4.1 应力云图 (11)

4.4.2变形云图 (11)

4.5弹塑性极限承载力分析 (12)

5铸钢节点三A有限元分析 (13)

5.1 节点概况 (13)

5.1.1 节点概况 (13)

5.1.2 内力选取 (13)

5.2单元选取及网格划分 (14)

5.3边界条件和荷载作用 (14)

5.4 弹性分析结果 (15)

5.4.1 应力云图 (15)

5.4.2变形云图 (15)

5.5弹塑性极限承载力分析 (16)

6铸钢节点三B有限元分析 (17)

6.1 节点概况 (17)

6.1.1 节点概况 (17)

6.1.2 内力选取 (18)

6.2单元选取及网格划分 (18)

6.3边界条件和荷载作用 (19)

6.4弹性分析结果 (19)

6.4.1 应力云图 (19)

6.4.2 变形云图 (20)

6.5 弹塑性极限承载力分析 (20)

1 分析软件

对内蒙古赛马场铸钢节点进行有限元分析，采用大型通用有限元分析软件ABAQUS 进行。

ABAQUS 被广泛地认为是功能最强的有限元软件之一，可以分析复杂的固体力学、结构力学系统，特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。在非线性分析中，ABAQUS 能自动选择相应载荷增量和收敛限度。它不仅能够选择合适参数，而且能连续调节参数以保证在分析过程中有效的得到精确解。

2 节点基本概况

2.1 铸钢节点材料基本性能

2.1.1 铸钢节点材料基本性能

材质符合《铸钢节点应用技术规范》 中G20Mn5QT 的相关规定，其化学成分与力学性能应符合下表规定：

经调质热处理后，铸钢件的力学性能应达到下表要求： 2.1.2材料本构关系

在ABAQUS 中材料的塑性本构需输入真应力—塑性应变数据，其转换公式如下所示：

名义应变与真实应变的相关关系

ln(1)true nom εε=+

名义应力与真实应力的相关关系

(1)true nom nom σσε=+

塑性应变：

true

pl true el true E σεεεε=-=-

根据以上的转换公式得的真实应力—塑性应变曲线

G20Mn5QT 钢的弹性模量2.06×105N/mm ²，泊松比为0.3，在ABAQUS 中输入的G20Mn5QT 真应力—塑性应变曲线如下。

G20Mn5QT 钢真应力—塑性应变曲线

2.2 节点分布概况

3 铸钢节点一有限元分析

3.1 节点概况

3.1.1 节点概况

该节点位于两个方向倒三角桁架交汇的支座处，对整体安全性起重要的作用，并且为多杆连接节点，边界及受力均较为复杂，需对其进行有限元分析。

节点三维轴测图

表3-1 杆件规格表 单元号

构件规格 材质 5347 P650x30 G20Mn5QT 5370 P900x30 G20Mn5QT 7312 P325x14 G20Mn5QT 7313 P325x14 G20Mn5QT 7314 P325x14 G20Mn5QT 7315 P325x14 G20Mn5QT 16261 P900x30

G20Mn5QT

3.1.2 内力选取

施加在铸钢节点上的力通过midas 软件从整体结构中提取，根据内力组合原则选取节点处的控制组合，具体提取的内力如下表所示：

5370

7315

7313

5347

7314

16261

7312

表3-2 荷载工况下杆件的内力

荷载工况单元轴向（kN）

剪力-y

（kN）

剪力-z

（kN）

扭矩

（kN*m）

弯矩-y

（kN*m）

弯矩-z

（kN*m）

gLCB15347 3746.5 201.3 207.7 79.9 49.6 241.5

gLCB15370 5485.3 -1140.3 188.5 -874.3 -125.4 44.5

gLCB17312 766.9 37.1 -0.6 5.2 1.6 44.8

gLCB17313 1733.0 5.1 0.6 -5.5 32.8 2.6

gLCB17314 1107.3 -14.8 3.9 14 -1.3 -25.8

gLCB17315 1337.7 7.0 1.6 3.8 11.6 21.5

gLCB116261 4476.4 1182.3 1017.6 -6.5 -68.1 -1729.4 3.2单元选取及网格划分

由于所选节点形状较为复杂，采用自由网格划分技术对节点进行网格划分，单元选取Tet（四面体）线性单元C3D4。。

在保证求解精度的条件下，减小计算代价，采取以下措施：划分网格时，对节点相贯及较细管径等部位进行了网格细分，以保证求解精度；对于非相贯区及较粗管径采用较大尺寸网格，以保证运行速度。

图3-1 有限元网格模型