查看分析结果查看变形图查看荷载工况1产生的变形图.结果 / 位移 / 位移形状荷载工况/荷载组合 > ST:LC1 ; 步骤 > NL Step 1 成分> DXYZ 显示类型>变形前<开> ; 数值 <开>变形 变形图的比例< 1.5 >¿图 11.17 查看变形图查看轴力查看荷载条件1下产生的柱轴力.与P-Δ分析结果<图 11.14>做比较, 可以看出模型 1的轴力减少了7.9 tonf.这是因为横向位移使杆件产生了拉力的缘故.结果 / 内力 / 梁单元内力图荷载工况/荷载组合 > ST:LC1 ; 步骤> NL Step 1内力> Fx显示选择 > 线涂色; 系数 < 2 >显示类型> 等值线<关> ; 变形<关> 输出位置> 绝对最大 <开> 数值 > 数值选择>小数点以下位数 < 3 > ¿图 11.18 轴力内力图结果比较根据图 11.1 分析模型的静力分析、P-Δ分析、几何非线性分析结果查看位移和内力的变化.与正解做比较条件正解 静力分析 P-Δ分析模型 1上端的横向位移6.849 in3.448 in6.820 in支点弯矩9084.0 lbf-in5000.0 lbf-in9062.8 lbf-in模型 2上端的旋转位移0.00170 rad0.00103 rad0.00168 rad支点弯矩-102.0 lbf-in-50.0 lbf-in-101.2 lbf-in支点剪力-2.02 lbf-1.5 lbf-2.01 lbf模型 3上端的横向位移0.420 in0.207 in0.420 in上端的旋转位移0.00752 rad0.00414 rad0.00751 rad支点弯矩225.2 lbf-in100 lbf-in225.1 lbf-in表格 11.1 结果比较作用在柱的横向力或弯矩的影响发生横向位移时,柱结构会产生附加弯矩,随着横向位移也会再次增加.运行一般的静力分析,其结果不会反映出附加内力的发生,所以要运行P-Δ分析,如果横向位移与轴力的偏心距离不大,则可以求出与正解一致的结果.与几何非线性分析结果做比较分析方法节点 横位移柱轴力P-Δ分析模型 136.820 in-1191.5 lbf模型 25-0.030 in-2431.5 lbf模型 390.420 in-298.0 lbf几何非线性分析模型 135.841 in-1183.59 lbf模型 25-0.020 in-2431.5 lbf模型 390.399 in-298.0 lbf表格11.2 与几何非线性分析结果做比较比较P-Δ分析和几何非线性的分析结果.²参考用户手册的 "P-Delta分析"以与 "几何非线性分析" 模型1的几何非线性分析结果的柱上端的位移为5.841 in,相对于P-Δ分析结果<6.82 in>减少了.在进行几何非线性分析时内力产生的几何形状的变化会反应在分析结果中,故在模型1中的横向力使柱产生了拉力.所以柱的轴力从1191.5 lbf减小到了1183.59 lbf,这说明构件的几何刚度矩阵的横向刚度增大了.² 因此几何非线性分析结果的横向位移小于P-Δ分析的结果.习题1. 对以下2维结构运行 P-Δ分析,与静力分析的结果做比较.整体坐标系原点Ø 材料弹性系数 : 29×106 psiØ 截面截面面积 : 1.0 in2截面惯性矩 : 0.0833333 in4Ø 荷载<->Z方向集中荷载 1000 lbf 12. 热应力分析概述对钢丝和铜丝构成的简单结构进行热应力 分析.Ø 材料钢丝弹性模量 : 30×106 psi热膨胀系数<αs> : 70×10-7 in/in ℉铜丝弹性模量 : 16×106 psi热膨胀系数<αc> : 92×10-7 in/in ℉刚性梁弹性模量 : 1.0×1015 psiØ 截面桁架单元<垂直> 面积 : 0.1 in2梁单元<刚体> Iyy : 1.0 in4Ø 荷载1. 在节点5施加集中荷载4,000 lbf 2. 温度荷载初始温度 : 15 ℉最终温度 : 25 ℉整体坐标系原点图12.1 分析模型模型1为刚性梁单元吊挂在长度20in的铁丝和铜丝吊杆上结构,模型2是以梁自由度约束在主节点上的刚性连接条件替换模型的刚性梁的结构,运行对10 ℉温度变化的热应力分析以后与正解做比较.设定基本环境打开新文件以‘热应力分析1.mgb’为名保存.文件/ 新文件文件/ 保存< 热应力分析 >设定单位体系.工具 /单位体系 长度>in ; 力>lbf ¿图 12.2 设定单位体系设定结构类型.结构类型设定为X-Z平面.为了考虑温度荷载输入初始温度. 初始温度是温度变化发生前的结构整体的温度.模型 / 结构类型结构类型>X-Z 平面 初始温度 < 15 > ¿点格 <关>, 捕捉点 <关> , 捕捉轴线 <关>捕捉节点, 捕捉单元, 正面 <开>图 12.3 设定结构类型定义材料以与截面定义材料和截面.用用户定义的类型和数值类型定义材料和截面.模型 /材料和截面特性 / 材料 一般>名称 < 钢材 > ; 设计类型>用户定义用户定义>规范>无分析数据>弹性模量 < 3.0E+7 >线膨胀系数 < 7.0E-6 > ¿一般>名称 < Copper > ; 设计类型>用户定义分析数据>弹性模量 < 1.6E+7 >线膨胀系数< 9.2E-6 > ¿一般>名称 < 弹性梁 > ;设计类型>用户定义分析数据>弹性模量 < 1.0E+15 > ¿图1 12.4 定义材料模型 / 特性 / 截面数值名称>桁架 ; 截面形状>箱形截面尺寸>H < 0.5 > ; B < 0.5 > ; tw< 0.1 > ; tf1< 0.1 >截面特性值>面积 < 0.1 >¿名称>梁单元 ; 截面形状>箱形截面尺寸>H < 1.0 > ; B < 1.0 > ; tw< 0.1 > ; tf1< 0.1 >截面特性值>Iyy< 1.0 > ¿图 12.5 定义截面建立节点和单元用建立节点的复制功能输入节点.模型 / 节点 / 建立节点节点号坐标 < 0, 0, 0 >复制>复制次数 < 2 > ;距离 < 10, 0, 0 > 图 12.6 建立节点用节点到线单元的扩展单元功能输入桁架单元.模型 / 单元 / 扩展单元单元号, 全选扩展类型>节点à 线单元单元类型>桁架材料>2: Cooper ; 截面>1: 桁架dx, dy, dz <0, 0, -20 > ; 复制次数 < 1 >¿图 12.7 建立桁架单元用扩展单元 功能建立梁单元.模型 / 单元 / 扩展单元单选 <节点 : 4, 5 >扩展类型>节点à 线单元单元类型>梁单元材料>3: 弹性梁 ; 截面>2:梁单元dx, dy, dz <10, 0, 0 > ; 复制次数 < 1 >¿图 12.8 建立梁单元<钢体>在树型菜单的工作栏中修改2号单元的材料.²用鼠标点击 "1:钢材"然后拖到画面上放在单元2上,这样单元2的材料会变成"1:钢材".树型菜单>工作单选 < 单元 : 2 > 工作>特性>材料>1 : 钢材 <拖放功能>²放拖 图 12.9 修改单元2的材料输入边界条件给桁架单元的上端输入铰接条件.²关于桁架单元的详细事项参考 帮助的 "单元类型和主要考虑事项"中 "桁架单元"部分因为桁架单元没有旋转自由度和抗弯刚度,所以铰接和固定没有什么区别.²模型 / 边界条件 / 一般支承单选< 节点 : 1, 2, 3 >选择>添加; 支承条件类型> Dx, Dz <开> ¿单选< 节点 : 4 >选择>添加; 支承条件类型> Dx <开>图 12.10 输入边界条件输入荷载定义荷载工况为输入节点荷载和温度荷载定义荷载工况.荷载 / 静力荷载工况名称 < 节点荷载 > ; 类型>用户定义的 荷载名称 < 温度荷载 > ; 类型>用户定义的 荷载 ¿图 12.11 输入荷载工况输入节点荷载在5号节点施加重力方向的集中荷载4,000 lbf〔图 12.12〕.荷载 / 节点荷载单选 <节点: 5 >荷载 工况名称>节点 ; 选择>添加节点荷载>FZ < -4000 > ¿图 12.12 输入节点荷载输入温度荷载 为了反映10℉的温差产生的荷载,整体结构的温度输入为 25℉<25-15=10℉>.荷载 / 温度荷载/系统温度荷载工况名称>温度荷载温度>最终温度< 25 > ¿图 12.13 输入温度荷载运行结构分析运行结构分析节点号<关>, 单元号 <关>分析 / 运行分析查看分析结果建立荷载组合条件本例题查看以下组合条件产生的应力.荷载组合条件 1 : 1.0 节点荷载+ 1.0温度荷载结果 / 荷载组合/ 一般荷载组合列表>名称>LCB 1荷载工况和系数>荷载工况>节点荷载 ; 系数<1.0 >荷载工况>温度荷载 ; 系数<1.0 >图 12.14 荷载组合条件查看温度荷载下的反力查看温度荷载下的反力.温度荷载引起的桁架单元上端的反力大小在钢丝的情况下34.065 lbf,铜丝的情况下–17.032 lbf.钢丝和铜丝连接在刚体上,所以约束了竖向的位移.对热膨胀系数小的钢丝内部产生了拉力,反力方向为＋z；对热膨胀系数大的铜丝内部产生了压力,反力方向为－z.结果 / 反力 / 反力/弯矩荷载工况/荷载组合 < ST : 温度荷载 >反力>Fz显示类型>数值<开> ; 图例<开> ¿数值小数点以下位数< 3 >图 12.15 查看对温度荷载的反力查看桁架应力查看节点荷载下的桁架单元应力.节点荷载作用的桁架单元因钢体梁单元的作用,发生同样的沉降 <0.013 in>,根据轴方向的刚度比例分配应力.结果 / 应力 / 桁架单元应力荷载工况/荷载组合 < ST : 节点荷载>选择应力>全部显示类型>数值<开> ; 图例<开>截面输出位置>全部数值小数点以下位数< 3 >适用于选择确认 <开>图 12.16节点荷载下的桁架应力查看温度荷载下的桁架应力.各单元的上下部被约束,会发生两种材料的热膨胀系数之差的荷载,重新根据各单元的轴方向刚度比例分担发生的荷载.。
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