工程類課件：節(jié)點分析

節(jié)點分析主要內(nèi)容節(jié)點分析基本原則節(jié)點分析流程實例操作演示一、節(jié)點分析基本原則一、節(jié)點分析基本原則常用空間鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點，包括：螺栓球節(jié)點、焊接球節(jié)點、相貫節(jié)點和鑄鋼節(jié)點等。焊接球節(jié)點相貫節(jié)點一、節(jié)點分析基本原則常用空間鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點，包括：螺栓球節(jié)點、焊接球節(jié)點、相貫節(jié)點和鑄鋼節(jié)點等。鑄鋼節(jié)點

復雜的焊接球節(jié)點、相貫節(jié)點及鑄鋼節(jié)點常需進行彈塑性有限元分析來確定其極限承載能力。節(jié)點分析重點在于建立節(jié)點的實體模型及提取、施加節(jié)點所受荷載。一、節(jié)點分析基本原則1

復雜、重要、典型節(jié)點的有限元分析宜采用實體單元進行彈塑性分析。對鑄鋼節(jié)點，在節(jié)點與構(gòu)件連接處、節(jié)點內(nèi)外表面拐角處等易于產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位，實體單元的最大邊長不應(yīng)大于該處最薄壁厚，其余部位的單元尺寸可適當增大，但單元尺寸變化宜平緩。(單元劃分準則)2節(jié)點的有限元分析中，根據(jù)節(jié)點的具體約束形式確定與實際情況相似的邊界條件。3

節(jié)點的有限元分析中，作用在節(jié)點上的外荷載和約束力的平衡條件應(yīng)與設(shè)計內(nèi)力一致。4

節(jié)點承受多種荷載工況時，可根據(jù)經(jīng)驗將提取的最具代表性的一種荷載工況下的設(shè)計內(nèi)力乘以1.1~1.3的內(nèi)力放大系數(shù)，作為所有工況下的設(shè)計內(nèi)力。5為了減少計算資源要求和節(jié)省計算時間,并防止非節(jié)點區(qū)過早破壞，更好地分析節(jié)點區(qū)的受力狀態(tài)，宜對非節(jié)點區(qū)設(shè)置成彈性材料進行分析。6進行彈塑性有限元分析時，節(jié)點材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線宜采用具有一定強化剛度的二折線模型。復雜應(yīng)力狀態(tài)下的強度準則應(yīng)采用vonMises屈服條件。一、節(jié)點分析基本原則

重要桿件，應(yīng)力比最大節(jié)點，作為連接此類截面桿件的所有節(jié)點中最不利情況。一、節(jié)點分析基本原則

（1）雙線性隨動強化（BKIN）

（2）雙線性等向強化（BIS0）（3）多線性隨動強化（MKIN）（4）多線性等向強化（MISO）節(jié)點材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線一、節(jié)點分析基本原則《鑄鋼節(jié)點應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》《索結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》其他關(guān)鍵節(jié)點應(yīng)當考慮適當?shù)陌踩禂?shù)。主要是判斷設(shè)計荷載下，節(jié)點應(yīng)力不超過允許值一、節(jié)點分析基本原則《鑄鋼節(jié)點應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》《索結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》二、節(jié)點分析流程二、節(jié)點分析流程基于Ansys軟件進行節(jié)點分析的主要步驟如下：1、明確分析對象；2、建立節(jié)點實體模型；3、提取節(jié)點內(nèi)力；4、節(jié)點分析最佳約束選??；5、節(jié)點彈塑性有限元分析。二、節(jié)點分析流程

大跨度鋼結(jié)構(gòu)中，需要重點分析的節(jié)點主要是支座邊緣節(jié)點、內(nèi)力傳遞復雜節(jié)點、桿件匯交比較多的節(jié)點、匯交于節(jié)點的桿件內(nèi)力比較大的節(jié)點以及無參考計算公式的節(jié)點，也可以是同時含有以上特點的節(jié)點。1明確分析對象二、節(jié)點分析流程

待分析的節(jié)點一般需在結(jié)構(gòu)整體模型中提取。整體模型可以由MIDAS/Gen、sap2000、3D3S和Ansys等軟件建立。1明確分析對象二、節(jié)點分析流程將整體結(jié)構(gòu)模型中所要分析節(jié)點的桿件軸線導入Rhino中。根據(jù)導出的軸線建立與整體模型相對應(yīng)的節(jié)點實體模型，并導出保存為Ansys可以讀取的sat文件。2建立實體模型建立的節(jié)點實體模型，各個節(jié)點坐標及各桿件的長度單位等跟整體模型分析軟件中的整體模型一致。二、節(jié)點分析流程

節(jié)點模型所受的作用主要包括自重、其負荷范圍內(nèi)桿件上集中力和屋面荷載的等效節(jié)點力、相連桿件的內(nèi)力。2提取節(jié)點內(nèi)力和等效節(jié)點力提取桿件內(nèi)力提取等效節(jié)點力

等效節(jié)點力一般跟桿件內(nèi)力相比都比較小，但為了使所要分析節(jié)點的受力是一個平衡力系，計算結(jié)果更加準確，仍建議把分析節(jié)點處的等效節(jié)點力提取出來，尤其是當?shù)刃Ч?jié)點力的數(shù)量級跟所施加桿件內(nèi)力相當時，不可忽略。二、節(jié)點分析流程

先用梁單元。

分析節(jié)點從整體模型中取出來，施加上的是一組平衡力，即提取的各桿件端節(jié)點的內(nèi)力、分析節(jié)點的等效節(jié)點力和各桿件的自重。

節(jié)點分析時，常選擇其中一個節(jié)點全部固結(jié)，另外選擇一個節(jié)點進行部分約束。所選擇的兩節(jié)點應(yīng)盡量分散，但不應(yīng)在同一條直線上。

通過查看分析結(jié)果中的支座反力是否趨近于零或者相對比較小，判斷最佳約束方式。3最佳約束選取二、節(jié)點分析流程

模型網(wǎng)格劃分–自由網(wǎng)格劃分（更高級的需自己研究）

荷載施加

計算

提取結(jié)果

4節(jié)點彈塑性分析節(jié)點分析時，通過改變荷載的倍數(shù)，計算節(jié)點的極限承載力，提取節(jié)點的應(yīng)力圖，畫荷載位移曲線等。三、實例操作演示三、實例操作演示提取模型

模型單位：mm導出中心線，dxf文件三、實例操作演示RHINO建模

三維實體模型圓管可以采用“圓管”曲線要擬合圓弧三、實例操作演示RHINO建模

布爾分割、合并等多采用布爾分割刪除干凈多余結(jié)構(gòu)三、實例操作演示RHINO建模

尋找節(jié)點區(qū)范圍用垂直面分割節(jié)點范圍為節(jié)點區(qū)高度的1.5~2倍熟練后，可一開始建模就分節(jié)點區(qū)及非節(jié)點區(qū)將節(jié)點區(qū)的構(gòu)件運用布爾運算聯(lián)集相加成為一個體，從而區(qū)別開節(jié)點區(qū)和非節(jié)點區(qū)；三、實例操作演示RHINO建模

尋找節(jié)點區(qū)范圍節(jié)點范圍為節(jié)點區(qū)高度的1.5~2倍熟練后，可一開始建模就分節(jié)點區(qū)及非節(jié)點區(qū)將節(jié)點區(qū)的構(gòu)件運用布爾運算聯(lián)集相加成為一個體，從而區(qū)別開節(jié)點區(qū)和非節(jié)點區(qū)；三、實例操作演示模型導出導出選取的物件----保存為ACIS(*.sat)文件熟練后，可一開始建模就分節(jié)點區(qū)及非節(jié)點區(qū)將節(jié)點區(qū)的構(gòu)件運用布爾運算聯(lián)集相加成為一個體，從而區(qū)別開節(jié)點區(qū)和非節(jié)點區(qū)；三、實例操作演示提出內(nèi)力等效節(jié)點力提取略去~軸力最大對應(yīng)的工況彎矩最大對應(yīng)的工況看應(yīng)力比最大對應(yīng)的工況統(tǒng)一單元坐標軸三、實例操作演示提出內(nèi)力方向很重要三、實例操作演示節(jié)點分析支座選取邊界條件明確，有加勁肋施加完所有荷載后，選擇不同的桿件進行約束（一般約束剛度較大的桿件的端部）。改變不同的支座約束情況比較其支座反力，支座反力最小的為最佳約束。三、實例操作演示導入ansys全英文路徑文件名導入SAT文件檢查是否為體模型vplot三、實例操作演示有限元模型計算分析模型干凈處理定義材料定義方向點建立質(zhì)量單元劃分網(wǎng)格建立剛域加荷載約束計算查看結(jié)果三、實例操作演示有限元模型計算分析模型干凈處理定義材料有限元模型計算分析定義方向點建立質(zhì)量單元通過rhino操作三、實例操作演示有限元模型計算分析劃分網(wǎng)格建立剛域核心區(qū)網(wǎng)格密，其他區(qū)網(wǎng)格稀疏三、實例操作演示mesh有限元模型計算分析加荷載約束計算三、實例操作演示有限元模型計算分析查看結(jié)果三、實例操作演示查看結(jié)果:1倍荷載工況下應(yīng)力、變形；極限承載力下應(yīng)力、變形；荷載位移曲線。三、實例操作演示所有有限元軟件做節(jié)點分析都是此步驟！三、實例操作演示Midas內(nèi)力方向Sap2000內(nèi)力方向3D3S內(nèi)力方向三、其他在空間結(jié)構(gòu)中，經(jīng)常碰到復雜的節(jié)點，常規(guī)的公式驗算已不能滿足需求，需進行節(jié)點分析。節(jié)點分