線膨脹系數(shù)對屋架的變形影響分析

史前進

摘 要：該文以一個人字形鋼屋架作為基本模型，通過結(jié)構(gòu)有限元計算分析軟件ansys對其建立靜態(tài)模型，并施加約束和荷載進行計算，分析了人字形鋼屋架在線膨脹系數(shù)變化下的變形的差異。計算結(jié)果顯示：在不同線膨脹系數(shù)的情況下，模型的各個桿件以及節(jié)點處的變形都很大的變化，所得到的結(jié)論可以為建筑工程研究和設(shè)計提供相關(guān)的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：線膨脹系數(shù) 人字形屋架 變形 ansys

中圖分類號：O4234 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0091-01

1 有限元模型的建立

本例為一個由鋼材和鋼管組成的跨度為7 m的人字形鋼屋架，主梁高為1.5 m。本案例單元采用材料庫中的beam188單元，將本例中不同構(gòu)件截面的幾何特性以及材料彈性模量及泊松比列于表1所示。

將材料屬性定義好以后，對人字形鋼屋架建立模型，并且劃分網(wǎng)格施加約束求解。本結(jié)構(gòu)對兩端點的節(jié)點簡化為為簡支鉸接處理，并且在底梁的各個節(jié)點施加向下的2000 kN的豎向力，所建的有限元模型及如圖1所示。

2 不同線膨脹系數(shù)對的人字形鋼桁架變形影響分析

首先定義結(jié)構(gòu)的參考溫度為-20 ℃，將材料的線膨脹系數(shù)首先設(shè)定為1.34×10-5，對結(jié)構(gòu)進行求解，然后在后處理中查看結(jié)構(gòu)的變形云圖（如圖2所示）；再將材料的線膨脹系數(shù)首先設(shè)定為1.24×10-5，對結(jié)構(gòu)進行求解以后查看結(jié)構(gòu)的變形云圖（如圖3所示）。之后再定義結(jié)構(gòu)的參考溫度為20 ℃，使用不同的線膨脹的系數(shù)值，查看所得結(jié)構(gòu)的變形云圖如圖4、圖5所示。

通過以上幾組變形云圖，可以得到以下幾個結(jié)論。

由于兩個底梁端點是被固定鉸支座，所以在兩種不同溫度下對于不同線膨脹系數(shù)的梁的變形最小值都出現(xiàn)在了主梁底梁的兩個端節(jié)點處（不變形），而變形最大的點都是出現(xiàn)在頂梁的上節(jié)點處。

在相同的線膨脹系數(shù)的情況下，參考溫度越高，結(jié)構(gòu)的變形就越大。

在相同參考溫度的情況下，結(jié)構(gòu)采用的線膨脹系數(shù)越大，其變形就越大。

參考文獻

[1] 王洋，郝志軍.ANSYS在土木工程應(yīng)用實例[M].中國水利水電出版社，2010.

[2] 許樹峰.高層建筑結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)的簡化計算[J].低溫建筑技術(shù)，2007（6）：65-66.

[3] 馮秀苓.高層建筑結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)分析[J].煤炭工程，2006（4）：76-78.endprint

摘 要：該文以一個人字形鋼屋架作為基本模型，通過結(jié)構(gòu)有限元計算分析軟件ansys對其建立靜態(tài)模型，并施加約束和荷載進行計算，分析了人字形鋼屋架在線膨脹系數(shù)變化下的變形的差異。計算結(jié)果顯示：在不同線膨脹系數(shù)的情況下，模型的各個桿件以及節(jié)點處的變形都很大的變化，所得到的結(jié)論可以為建筑工程研究和設(shè)計提供相關(guān)的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：線膨脹系數(shù) 人字形屋架 變形 ansys

中圖分類號：O4234 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0091-01

1 有限元模型的建立

本例為一個由鋼材和鋼管組成的跨度為7 m的人字形鋼屋架，主梁高為1.5 m。本案例單元采用材料庫中的beam188單元，將本例中不同構(gòu)件截面的幾何特性以及材料彈性模量及泊松比列于表1所示。

將材料屬性定義好以后，對人字形鋼屋架建立模型，并且劃分網(wǎng)格施加約束求解。本結(jié)構(gòu)對兩端點的節(jié)點簡化為為簡支鉸接處理，并且在底梁的各個節(jié)點施加向下的2000 kN的豎向力，所建的有限元模型及如圖1所示。

2 不同線膨脹系數(shù)對的人字形鋼桁架變形影響分析

首先定義結(jié)構(gòu)的參考溫度為-20 ℃，將材料的線膨脹系數(shù)首先設(shè)定為1.34×10-5，對結(jié)構(gòu)進行求解，然后在后處理中查看結(jié)構(gòu)的變形云圖（如圖2所示）；再將材料的線膨脹系數(shù)首先設(shè)定為1.24×10-5，對結(jié)構(gòu)進行求解以后查看結(jié)構(gòu)的變形云圖（如圖3所示）。之后再定義結(jié)構(gòu)的參考溫度為20 ℃，使用不同的線膨脹的系數(shù)值，查看所得結(jié)構(gòu)的變形云圖如圖4、圖5所示。

通過以上幾組變形云圖，可以得到以下幾個結(jié)論。

由于兩個底梁端點是被固定鉸支座，所以在兩種不同溫度下對于不同線膨脹系數(shù)的梁的變形最小值都出現(xiàn)在了主梁底梁的兩個端節(jié)點處（不變形），而變形最大的點都是出現(xiàn)在頂梁的上節(jié)點處。

在相同的線膨脹系數(shù)的情況下，參考溫度越高，結(jié)構(gòu)的變形就越大。

在相同參考溫度的情況下，結(jié)構(gòu)采用的線膨脹系數(shù)越大，其變形就越大。

參考文獻

[1] 王洋，郝志軍.ANSYS在土木工程應(yīng)用實例[M].中國水利水電出版社，2010.

[2] 許樹峰.高層建筑結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)的簡化計算[J].低溫建筑技術(shù)，2007（6）：65-66.

[3] 馮秀苓.高層建筑結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)分析[J].煤炭工程，2006（4）：76-78.endprint

摘 要：該文以一個人字形鋼屋架作為基本模型，通過結(jié)構(gòu)有限元計算分析軟件ansys對其建立靜態(tài)模型，并施加約束和荷載進行計算，分析了人字形鋼屋架在線膨脹系數(shù)變化下的變形的差異。計算結(jié)果顯示：在不同線膨脹系數(shù)的情況下，模型的各個桿件以及節(jié)點處的變形都很大的變化，所得到的結(jié)論可以為建筑工程研究和設(shè)計提供相關(guān)的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：線膨脹系數(shù) 人字形屋架 變形 ansys

中圖分類號：O4234 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0091-01

1 有限元模型的建立

本例為一個由鋼材和鋼管組成的跨度為7 m的人字形鋼屋架，主梁高為1.5 m。本案例單元采用材料庫中的beam188單元，將本例中不同構(gòu)件截面的幾何特性以及材料彈性模量及泊松比列于表1所示。

將材料屬性定義好以后，對人字形鋼屋架建立模型，并且劃分網(wǎng)格施加約束求解。本結(jié)構(gòu)對兩端點的節(jié)點簡化為為簡支鉸接處理，并且在底梁的各個節(jié)點施加向下的2000 kN的豎向力，所建的有限元模型及如圖1所示。

2 不同線膨脹系數(shù)對的人字形鋼桁架變形影響分析

首先定義結(jié)構(gòu)的參考溫度為-20 ℃，將材料的線膨脹系數(shù)首先設(shè)定為1.34×10-5，對結(jié)構(gòu)進行求解，然后在后處理中查看結(jié)構(gòu)的變形云圖（如圖2所示）；再將材料的線膨脹系數(shù)首先設(shè)定為1.24×10-5，對結(jié)構(gòu)進行求解以后查看結(jié)構(gòu)的變形云圖（如圖3所示）。之后再定義結(jié)構(gòu)的參考溫度為20 ℃，使用不同的線膨脹的系數(shù)值，查看所得結(jié)構(gòu)的變形云圖如圖4、圖5所示。

通過以上幾組變形云圖，可以得到以下幾個結(jié)論。

由于兩個底梁端點是被固定鉸支座，所以在兩種不同溫度下對于不同線膨脹系數(shù)的梁的變形最小值都出現(xiàn)在了主梁底梁的兩個端節(jié)點處（不變形），而變形最大的點都是出現(xiàn)在頂梁的上節(jié)點處。

在相同的線膨脹系數(shù)的情況下，參考溫度越高，結(jié)構(gòu)的變形就越大。

在相同參考溫度的情況下，結(jié)構(gòu)采用的線膨脹系數(shù)越大，其變形就越大。

參考文獻

[1] 王洋，郝志軍.ANSYS在土木工程應(yīng)用實例[M].中國水利水電出版社，2010.

[2] 許樹峰.高層建筑結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)的簡化計算[J].低溫建筑技術(shù)，2007（6）：65-66.

[3] 馮秀苓.高層建筑結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)分析[J].煤炭工程，2006（4）：76-78.endprint