搜索知識庫丨 Civil 鋼截面非線性溫度計算要點
2016-10-28 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
具體問題對鋼結構橋梁進行梁截面非線性溫度計算時,應力結果經常會有疑問。
本文將從鋼截面的定義和梁截面非線性溫度的設置兩個方面進行詳細的說明,使大家明確鋼結構截面非線性溫度的設置和正確的計算結果。
解決方法① 鋼截面的定義
對于鋼截面的定義,通常需要注意以下幾點:
1) 干凈的CAD圖形:線條為直線、多段線,不支持圖塊;沒有重合的圖形;該閉合就閉合,斷開就斷開;導入midas Civil時,CAD單位系統和截面特性計算器(以下簡稱SPC)一致。
2) 使用Line類型定義截面:對于閉合截面,一定要定義最大的閉合回路,保證抗扭剛度的正確計算。
3) 抗剪剛度的調整:Line類型的截面計算特性后,會丟失抗剪剛度Asy和Asz,即為0,有限元計算中,若剛度為0,則會提示奇異,因此,建議手動定義Asy和Asz,或者通過程序FEM法定義,或者不考慮剪力對變形的影響。
上述幾點,在各種學習資料中都會看到,本文將新增在SPC中定義線寬時,線的偏心方式(中對齊、左偏、右偏)的影響,下面通過實例說明。圖1.1,在CAD中準備了3個線類型截面,模擬截面尺寸為500*200*20*20mm的工字鋼截面。
圖 1.1 線類型工字鋼截面
導入SPC后,生成的幾何截面如圖1.2:
圖 1.2 幾何圖形
大家注意線的對齊方式,圖1.3左圖所示,頂和底采用左對齊和右對齊,厚度20mm,腹板中對齊,厚度20mm;圖1.3中圖所示,全部中對齊,厚度20mm;圖1.3右所示,頂和底采用右對齊和左對齊,厚度20mm,腹板中對齊,厚度20mm,三種對齊方式,最后都能生成需要的工字型截面500*200*20*20mm。
三種處理方法的截面特性計算結果如圖1.3,截面理論的截面特性如圖1.4。
圖 1.3 截面特性計算值
圖 1.4 截面特性理論值
表 1.1 計算值/理論值
綜上所述:對于中對齊截面,由于線定義寬度后,相交處出現重合部分,導致截面面積和抗彎剛度都比理論值大,因此,在使用中對齊模擬鋼箱梁截面時需要注意其影響。
② 中對齊截面非線溫度定義
圖 1.5 有限元模型
圖 1.6 梁截面非線性溫度計算圖示
以簡支梁為例,工字形梁截面500*200*20*20mm,計算圖1.6所示梁截面非線性溫度,常規定義如下圖1.7,設置要點:1)頂對齊;2)等寬200mm,溫度折線0-20mm,對應溫度10℃。
圖 1.7 梁截面非線性溫度表格
圖 1.8 應力圖
? 結論:
根據04規范附錄B,手算溫差作用效應過程如下:
由此,可以看出程序計算的結果是不正確的。這也是經常出現的問題,梁截面上緣受拉,和實際經驗不符。出現上述問題的原因有兩點:1)輸出溫度應力點不正確,如下圖1.9所示;2)溫度折線不正確。
圖 1.9 應力點
可以看出,中對齊時,默認應力輸出點是頂板中線位置處,并不是上緣端點,同時,如果使用頂參考,定義
鋼截面非線性溫度計算要點
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溫度折線,則溫度起始位置也是中線處,導致實際希望的上緣應力點處是沒有溫度作用的,應力結果當然不正確,調整后的應力結果如圖1.10所示。
圖 1.10 調整后應力結果
圖 1.11 截面調整
截面調整時,修改1-4應力點的位置,這步大家一般不會出錯,但記住還需要修改Center:y和Center:z的坐標,而且必須完全正確,相差毫米都不行,否則,結果會相差非常大。
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