![有限元分析](http://www.nataid.com/uploads/allimg/2407/1_1915389471.jpeg)
ANSYS原理是有限单元法思想,即把计算域离散剖分为有限个互不重叠且相互连接的单元,在每个单元内选择基函数,用单元基函数的线形组合来逼近单元中的真解,整个计算域上总体的基函数可以看作由每个单元基函数组成的,则整个计算域内的解可以看作是由所有单元上的近似解构成。
虽然有限元分析法在力学模型上是近似解,但是在数学求解上非常严格。与传统方法相比,这种方法计算能力非常强大,能够应用于很多大中型水利工程,故本文应用ANSYS软件,以有限单元法的思想解决水利工程中的实际问题。
1) 混凝土、钢结构材料均假设为各向同性线弹性材料。2)材料的物理力学参数按设计标准值选取。3)计算基本资料3.1工程概况某水电站升船机渡槽段坝后安装顶板为拱形,采用预制混凝土模板方案,预制混凝土模板为120°全拱,下部设牛腿。封拱时需要逐层浇筑混凝土,受力情况非常复杂。本文主要运用有限单元法思想,结合ANSYS软件分析预制混凝土模板放入,左右同时浇筑一层混凝土时,整个结构的位移。浇筑混凝土时,模型需要承受自身的重力、新浇筑混凝土的重力、钢筋的重力以及二者对预制混凝土模板的侧压力。①混凝土标号:C30;②重度:25kN/m3;③泊松比:1/6;④混凝土轴心抗拉强度设计值:1.43MPa;⑤混凝土轴心抗压强度设计值:14.3MPa。弹性模量取值见表。3.2.2基本静荷载作用①预制混凝土模板结构自重;②新浇筑混凝土及钢筋自重;③新浇筑混凝土对模板的侧压力。3.3荷载分项系数进行静力计算,计算内力、应力时宜采用设计值,即标准值乘以荷载分项系数;计算位移时宜采用标准值。本次计算中荷载分项系数均为1.05。4计算模型计算模型的总体坐标系取X轴为水平上下游方向,指向下游为正;Y轴为竖向,向上为正;Z轴为水平左右两侧方向,指向右岸为正(面向下游,右手边为右侧),坐标原点在牛腿处。
计算模型长度方向约为50m,宽度方向为20m。为了更为真实地模拟施工过程,按实际尺寸和形状建立全三维有限元模型。本研究选取三维实体单元solid45建立模型,其中单单元最少模型共划分单元66838个,结点87188个。网格划分数量经过分析,足够精细,保证了计算结果的可靠性。网格继续加密,导致单元个数增多,但对位移结果影响很小,而计算时间延长。混凝土结构的有限元网格剖分见图。
网格划分之后根据边界条件施加荷载、求解。所提取的位移结果包括:1)总位移。2)X方向位移:X方向为水平上下游方向,指向下游为正,指向上游为负。3)Y方向位移:Y方向为竖向,向上为正,向下为负。4)Z方向位移:Z方向为水平左右两侧方向,指向右岸为正(面向下游,右手边为右侧)。经过计算,可以提取出各个单元的总位移、X方向位移、Y方向位移以及Z方向位移,但考虑到单元过多,仅提取出各个位移的最大及最小值。所提取的位移计算数据结果见表2,为了更加清晰、直观,提取出总位移分布云图。图中标示出总位移较大处和位移较小处。位移计算结果总位移/mmX方向/mmY方向/mmZ方向/mm最大2.0740.49100.092最小0-0.361-2.073-0.092,总位移分布图。
根据对计算结果的分析,可以得出以下结论:1)经过软件分析计算,可以得到各个单元的总位移、X方向位移、Y方向位移及Z方向位移。整体结构总位移最大值为2.074mm,发生在跨中;总位移最小值为0mm,发生在支座及牛腿附近。2)由于ANSYS软件本身的特点,有限元计算过程中,角缘处容易出现应力奇异及应力集中现象,局部应力可能偏大,在配筋设计中需要注意。
专业从事机械产品设计│有限元分析│CAE分析│结构优化│技术服务与解决方案
杭州那泰科技有限公司
本文出自杭州那泰科技有限公司www.nataid.com,转载请注明出处和相关链接!