FEA

NX在索梁錨固區(qū)分析中的應(yīng)用李鐸01

前景提要02

分析流程03

結(jié)果查看04

常見問題目錄01前景提要前

景提要-為何進行實體分析？1.構(gòu)造復(fù)雜2.受力復(fù)雜（三向應(yīng)力狀態(tài)）3.桿系模型無法正確模擬此位置的應(yīng)力狀態(tài)前

景提要-應(yīng)力擾動區(qū)前

景提要-錨固區(qū)鋼錨梁索梁錨固區(qū)預(yù)應(yīng)力齒塊前

景提要-索塔錨固區(qū)一般模擬時，會選取節(jié)段混凝土橋塔和錨箱結(jié)構(gòu)建立模型。常見模擬方法：1.剪力鍵不模擬，采用界面/接觸定義橋塔和鋼錨箱的相互作用，可以選擇無滑動或按照實際參數(shù)來模擬相對滑動。結(jié)果云圖相對平滑，接觸面不會出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中。2.模擬剪力鍵，剪力鍵一般采用彈性連接*來模擬，直接輸入相應(yīng)的剛度，此時一般不考慮橋塔和鋼錨箱的相互作用。鋼錨梁或鋼錨箱剪力釘作用位置可能會出現(xiàn)應(yīng)力集中。邊界條件：一般在混凝土橋塔底部施加固定約束。*：不要使用實體單元來模擬剪力釘，會導(dǎo)致網(wǎng)格劃分困難，提取結(jié)果復(fù)雜等問題前

景提要-索梁錨固區(qū)一般模擬時，會選取主梁和錨箱結(jié)構(gòu)建立模型，為避免應(yīng)力集中，可以較多的選取節(jié)段長度。常見模擬方法：針對于錨固區(qū)段，只施加索力即可；邊界條件：錨箱或錨拉板或墊板參考相關(guān)論文，主要有以下幾種1.簡支邊界（主梁兩側(cè)施加豎向約束，拉索力傳遞方向施加縱向約束）2.固結(jié)邊界（主梁兩側(cè)均施加固定約束）3.懸臂邊界（拉索力傳遞方向施加固定約束，另一端自由）前景提要-預(yù)應(yīng)力錨固區(qū)一般模擬時，僅選取局部區(qū)段建立模型?；蛑苯影凑找?guī)范算法進行計算即可。常見模擬方法：針對于齒塊區(qū)域，只施加預(yù)應(yīng)力荷載對應(yīng)的張拉力即可；邊界條件：腹板約束豎向，兩側(cè)約束橫向，對稱位置施加對稱邊界。（參考FEA例題）02分析流程分

析流程-有限元基礎(chǔ)介紹3D單元2D單元1D單元單元0D單元分

析流程-前處理①

直

接

建

立

-

使

用

程

序

自

身

的

前

處

理

建

模

功

能②

從

其

它

軟

件

中

導(dǎo)

入

-

可

從

任

意

一

個

層

級

導(dǎo)

入Pro-ECATIASolidWorksMIDAS系列軟件Civil、GenUnigraphicsParasolidAutoCAD分析流程-復(fù)雜的模型如何處理？①化繁為簡，從底層開始處理再復(fù)雜的實體也是由點、線、面組成的，確定點、線、面的相對位置即可建立起實體。靈活運用工作平面。②借助于其它幾何建模軟件直接生成實體前處理可以選擇的軟件很多，見前文對于網(wǎng)格，我們也可以采用別的軟件劃分好導(dǎo)入進來（使用Nastran文件（僅v2022R1及之后版本））為什么選擇FEANX？①操作簡便②特殊問題的處理的便利性（如施工階段分析、混凝土收縮徐變、鋼束預(yù)應(yīng)力損失、網(wǎng)格之間的耦合。）③計算結(jié)果查看的便利性分

析流程-前處理鋼

束

、

鋼

筋

的

處

理程序中專門的鋼束單元-鋼束（無需考慮耦合）1、建好鋼束幾何圖形-鋼束線2、定義鋼束特性3、線網(wǎng)格劃分-選擇對應(yīng)鋼束特性程序中專門的鋼筋單元（只有軸向剛度）1、鋼筋和混凝土母單元完全粘結(jié)無滑移2、程序會自動計算母單元中的交點程序中植入式梁單元（無需考慮耦合）1、可以考慮軸向、彎、剪、扭復(fù)合受力其余單元需要手動考慮耦合分析流程-前處理鋼束快速建模單元形式布置的Civil鋼束，可以較為接近的體現(xiàn)鋼束在空間中的實際形狀，同時僅需輸入平彎和豎彎幾個參數(shù)即可。如

何

導(dǎo)

入

F

E

A

N

X

？提取出鋼束坐標(biāo)即可獲得完整鋼束分

析流程-前處理鋼

束

建

模

-

預(yù)

應(yīng)

力

損

失k的單位為1/m，u為無量綱分析流程-網(wǎng)格處理1

.

考

慮

后

期

加

載

以

及

結(jié)

果

查

看

的

便

利

性①

溫

度

梯

度

-

荷

載

施

加②

結(jié)

果

查

看

-

剖

斷

面2

.

網(wǎng)

格

尺

寸

的

選

擇3

.

網(wǎng)

格

劃

分

方

法①

六

面

體

網(wǎng)

格

-

準(zhǔn)

確

性

高

，

但

對

幾

何

模

型

要

求

較

高

。②

四

面

體

網(wǎng)

格

-

四

面

體

為

常

應(yīng)

變

單

元

，

網(wǎng)

格

尺

寸

較

大

時

準(zhǔn)

確

性

差

，

但

劃

分

方

便

。*鋼束不可超出模型范圍，否則會提示錯誤，無法計算分

析流程-網(wǎng)格處理1

.

耦

合

性

檢

查

（

軟

件

檢

查

）鋼結(jié)構(gòu)可以采用自由邊選項進行檢查網(wǎng)格耦合性混凝土結(jié)構(gòu)可以采用網(wǎng)格拓?fù)溥M行檢查網(wǎng)格耦合性分

析流程-網(wǎng)格處理1

.

耦

合

性

檢

查

（

根

據(jù)

結(jié)

果

檢

查

）①應(yīng)力突變②位移突變網(wǎng)

格

不

耦

合

帶

來

的

應(yīng)

力

突

變

、

位

移

突

變

或

奇

異

，

計

算

中

斷分

析流程-網(wǎng)格處理2

.

自

由

度

不

滿

足①

梁

和

實

體多尺度模型中邊界的處理分

析流程-網(wǎng)格處理2

.

自

由

度

不

滿

足①

板

和

實

體分

析流程-邊界處理3

.

邊

界

問

題正

確

約

束

邊

界

&

合

理

利

用

對

稱

性

來

降

低

問

題

規(guī)

模分

析流程-邊界處理4

.

荷

載

施

加幾

何

模

型

上

的

荷

載

、

邊

界

可

以

傳

遞

給

有

限

元

網(wǎng)

格

，

且

不

受

網(wǎng)

格

劃

分

的

影

響法線方向?qū)嶓w：所有面均指向?qū)嶓w內(nèi)，不可修改面：和連線順序有關(guān)，劃分網(wǎng)格后可以查看，可以修改03結(jié)果查看結(jié)

果查看-輸出坐標(biāo)系正應(yīng)力的輸出和輸出坐標(biāo)系有關(guān)，主應(yīng)力（矢量）和等效應(yīng)力（標(biāo)量）與坐標(biāo)系無關(guān)。結(jié)果查看S-XX

S-YY

S-ZZ

:

三向正應(yīng)力S-XY

S-YZ

S-XZ

:

剪應(yīng)力S-Princ.A:主拉應(yīng)力S-Princ.C:主壓應(yīng)力S-MaxShear:最大剪應(yīng)力S-Von

Mises:等效應(yīng)力結(jié)

果查看-剪應(yīng)力S-XZS-XYS-ZY第一個字母是指面的法線方向，第二個字母是指剪應(yīng)力的方向結(jié)果查看-強度準(zhǔn)則S-Princ.A:主拉應(yīng)力①第一強度理論又稱為最大拉應(yīng)力理論，其表述是材料發(fā)生斷裂是由最大拉應(yīng)力引起，即最大拉應(yīng)力達(dá)到某一極限值時材料發(fā)生斷裂。一般適用于脆性材料。1

[

]②第三強度理論即最大剪應(yīng)力理論。它認(rèn)為引起材料發(fā)生屈服破壞的主要因素是最大剪應(yīng)力。即不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要最大剪應(yīng)力達(dá)到材料屈服時的最大剪應(yīng)力值，材料即發(fā)生屈服破壞。S-MaxShear:最大剪應(yīng)力1(

)1

3m

a

x2S-Von

Mises:等效應(yīng)力③第四強度理論又稱最大應(yīng)變能理論，認(rèn)為引起材料發(fā)生屈服破壞的主要因素是材料的最大變形能，即不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要其內(nèi)部積累的變形能達(dá)到材料單向拉伸屈服時的變形能，材料即發(fā)生屈服破壞。第一強度理論和第二強度理論一般適用于脆性材料，第三強度理論和第四強度理論一般適用于塑性材料結(jié)果查看-節(jié)點解&單元解節(jié)點平均關(guān)

節(jié)點平均開結(jié)

果查看-剖斷面矢量形式查看荷載的流動結(jié)

果查看-等值面等值面快速確定超限位置結(jié)果查看-線上圖直線結(jié)果用“兩點線”方式，曲線等復(fù)雜面上的結(jié)果使用“線”方式04注意事項實

體分析注意事項①.明確分析目標(biāo)以及主要問題根據(jù)力學(xué)概念和結(jié)構(gòu)的受力特點，對問題進行必要的合理簡化。例如：3D細(xì)長結(jié)構(gòu)簡化為梁單元，3D薄板簡化為2D板單元。非關(guān)注區(qū)域進行適當(dāng)?shù)膸缀魏喕?。例如：全橋分析時適當(dāng)簡化預(yù)應(yīng)力齒塊，人孔等構(gòu)造。②.建模要有清晰的思路把幾何模型分割成幾個易于處理的部分，分塊處理，或利用更方便的工具來處理③.避免成為數(shù)值游戲軟件是個大號的計算器，但查看結(jié)果時避免只關(guān)注Max和Min，應(yīng)從從多個角度分析結(jié)果，確定合理與否。實

體分析注意事項④.會軟件操作≠會分析單純的軟件操作，沒有用過軟件的人按照步驟一步步都可以做出來，但沒有力學(xué)功底，無法判斷結(jié)果是否合理，導(dǎo)致做出來的東西是無意義的數(shù)值。選用合理的單元類型，成功建模只是第一步，對結(jié)果的分析和挖掘才是關(guān)鍵。⑤.臨時抱佛腳不可取短期做出來一些結(jié)果不等于不需要學(xué)習(xí)，“項目緊急，我先湊合做一下~等這個項目結(jié)束了我一定認(rèn)真學(xué)習(xí)……”當(dāng)前社會內(nèi)卷，多數(shù)人都有臨時抱佛腳的時候，導(dǎo)致軟件也臨時拿來用一下