CN109740194A - 不等边角钢节间交叉斜材的分析方法 - Google Patents

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刘蜀宇
刘红军
陈文军
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CHONGQING SHUNTAI IRON TOWER MANUFACTURING Co Ltd
Chongqing University
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Abstract

本发明公开了一种不等边角钢节间交叉斜材的分析方法，包括以下步骤：建立不等边角钢节间交叉斜材的有限元模型，其中：主材与斜材选用SHELL181单元建模，主材与斜材的交点处开孔，建立螺栓的有限元模型，螺栓选用SOLID186单元建模，采用目标单元TARGE170和接触单元CONTA174模拟主材、斜材、螺栓三者之间的接触；进行有限元分析得到结果，其中：交叉斜材交点、辅材与斜材、辅材与主材之间的连接关系采用节点耦合关系。本发明建立了不等边角钢角钢交叉斜材的有限元分析计算模型，为工程设计提供了参考。

Description

不等边角钢节间交叉斜材的分析方法
技术领域
本发明属于钢结构设计技术领域，具体是一种不等边角钢节间交叉斜材的分析方法。
背景技术
迄今为止，对于不等边角钢节间交叉斜材的研究还不多见，设计人员没有相应的分析方法使用，从而无法推进不等边角钢节间交叉斜材设计研究。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种不等边角钢节间交叉斜材的分析方法。该分析方法建立了不等边角钢角钢交叉斜材的有限元分析计算模型，为工程设计提供了参考。
本发明采用的技术方案是：
一种不等边角钢节间交叉斜材的分析方法，包括以下步骤：
S1、建立不等边角钢节间交叉斜材的有限元模型，其中：主材与斜材选用SHELL181单元建模，主材与斜材的交点处开孔，建立螺栓的有限元模型，螺栓选用SOLID186单元建模，采用目标单元TARGE170和接触单元CONTA174模拟主材、斜材、螺栓三者之间的接触；
S2、进行有限元分析得到结果，其中：交叉斜材交点、辅材与斜材、辅材与主材之间的连接关系采用节点耦合关系。
作为优选，所述步骤S2中限元分析包括以下步骤：
S2-1、设定约束形式为：约束主材底部端板的X、Y、Z方向的平动自由度，以及绕X轴、Y轴的转动自由度，对侧向力加载点以及辅材与主材的交点处设置Z方向位移约束，以保证主材节点不发生面外变形；
S2-2、加载侧向力进行分析。
作为优选，该不等边角钢节间交叉斜材的分析方法通过软件ANSYS完成。
作为优选，所述步骤S2-2的加载过程中大变形开关打开。
作为优选，所述步骤S2中斜材屈服强度以及弹性模量取材性试验实测值，主材与辅材屈服强度以及弹性模量取标准值，切线模量为0。
本发明的有益效果如下：
本发明建立了不等边角钢角钢交叉斜材的有限元分析计算模型，为工程设计提供了参考。
附图说明
图1为实施例1中建立的有限元模型的结构示意图；
图2为实施例1中有限元模型的主材与斜材的连接结构示意图；
图3为实施例1中交叉斜材连接处的结构示意图；
图4为实施例1中辅材与斜材连接处的结构示意图；
图5为实施例2中建立的有限元模型的结构示意图。
附图标记：
1、主材；2、斜材；3、辅材；4、端板；5、螺栓。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例1：
一种不等边角钢节间交叉斜材的分析方法，包括以下步骤：
S1、建立不等边角钢节间交叉斜材的有限元模型，有限元模型如图1-4所示，其中：主材与斜材选用SHELL181单元建模，主材与斜材的交点处开孔，建立螺栓的有限元模型，螺栓选用SOLID186单元建模，采用目标单元TARGE170和接触单元CONTA174模拟主材、斜材、螺栓三者之间的接触,辅材采用壳单元进行建模。
S2、通过软件ANSYS进行有限元分析得到结果，其中：交叉斜材交点、辅材与斜材、辅材与主材之间的连接关系采用节点耦合关系，斜材屈服强度以及弹性模量取材性试验实测值，主材与辅材屈服强度以及弹性模量取标准值，切线模量为0。
其中限元分析包括以下步骤：
S2-1、设定约束形式为：约束主材底部端板的X、Y、Z方向的平动自由度，以及绕X轴、Y轴的转动自由度，对侧向力加载点以及辅材与主材的交点处设置Z方向位移约束；
S2-2、加载侧向力进行分析，在加载过程中打开大变形开关。
实施例2：
实施例2中建立的有限元模型如图5所示，其他参数同实施例1。
将实施例1和实施例2中建立的限元模型在不同的工况下面进行ANSYS计算，并进行实物试验，其试验结果如表1所示。
表1
注：FE表示试验承载力；FAN表示ANSYS计算值。
其中，806C工况表示实施例1中采用L80x6等边角钢两端偏心受压的工况；806E工况表示实施例2中采用L80x6等边角钢两端偏心受压的工况。
90566C工况表示实施例1中采用L90x56x6的不等边两端偏心受压的工况；90566E工况表示实施例2中采用L90x56x6的不等边两端偏心受压的工况。
9010C工况表示实施例1中采用L90x10等边角钢两端偏心受压的工况；9010E工况表示实施例2中采用L80x6等边角钢两端偏心受压的工况。
1107010C工况表示实施例1中采用L110x70x10不等边角钢两端偏心受压的工况；1107010E工况表示实施例2中采用L110x70x10不等边角钢两端偏心受压的工况。
从表1可知试验值与有限元计算值相差范围在-14.77％～6.53％，除了I I号节间左推情况下，即9010E与1107010E，其余工况结果误差范围均在7％以内，标准差仅为4％，吻合结果较好，验证了有限元模型的可靠性。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种不等边角钢节间交叉斜材的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、建立不等边角钢节间交叉斜材的有限元模型，其中：主材与斜材选用SHELL181单元建模，主材与斜材的交点处开孔，建立螺栓的有限元模型，螺栓选用SOLID186单元建模，采用目标单元TARGE170和接触单元CONTA174模拟主材、斜材、螺栓三者之间的接触；
S2、进行有限元分析得到结果，其中：交叉斜材交点、辅材与斜材、辅材与主材之间的连接关系采用节点耦合关系。
2.根据权利要求1所述的一种不等边角钢节间交叉斜材的分析方法，其特征在于，所述步骤S2中限元分析包括以下步骤：
S2-1、设定约束形式为：约束主材底部端板的X、Y、Z方向的平动自由度，以及绕X轴、Y轴的转动自由度，对侧向力加载点以及辅材与主材的交点处设置Z方向位移约束；
S2-2、加载侧向力进行分析。
3.根据权利要求2所述的一种不等边角钢节间交叉斜材的分析方法，其特征在于，该不等边角钢节间交叉斜材的分析方法通过软件ANSYS完成。
4.根据权利要求3所述的一种不等边角钢节间交叉斜材的分析方法，其特征在于，所述步骤S2-2的加载过程中大变形开关打开。
5.根据权利要求1所述的一种不等边角钢节间交叉斜材的分析方法，其特征在于，所述步骤S2中斜材屈服强度以及弹性模量取材性试验实测值，主材与辅材屈服强度以及弹性模量取标准值，切线模量为0。
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