知識庫丨 Civil 鋼截面非線性溫度計算要點(diǎn)

2016-10-28  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

對鋼結(jié)構(gòu)橋梁進(jìn)行梁截面非線性溫度計算時,應(yīng)力結(jié)果經(jīng)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(shè)置兩個方面進(jìn)行詳細(xì)的說明,使大家明確鋼結(jié)構(gòu)截面非線性溫度的設(shè)置和正確的計算結(jié)果。

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(diǎn):

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(dǎo)入midas Civil時,CAD單位系統(tǒng)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(diào)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(diǎn),在各種學(xué)習(xí)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(shí)例說明。圖1.1,在CAD中準(zhǔn)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(dǎo)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(jié)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

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(guī)定義如下圖1.7,設(shè)置要點(diǎn):1)頂對齊;2)等寬200mm,溫度折線0-20mm,對應(yīng)溫度10℃。

圖 1.7 梁截面非線性溫度表格

圖 1.8 應(yīng)力圖

? 結(jié)論:

根據(jù)04規(guī)范附錄B,手算溫差作用效應(yīng)過程如下:

圖 1.9 應(yīng)力點(diǎn)

可以看出,中對齊時,默認(rèn)應(yīng)力輸出點(diǎn)是頂板中線位置處,并不是上緣端點(diǎn),同時,如果使用頂參考,定義

鋼截面非線性溫度計算要點(diǎn)

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溫度折線,則溫度起始位置也是中線處,導(dǎo)致實(shí)際希望的上緣應(yīng)力點(diǎn)處是沒有溫度作用的,應(yīng)力結(jié)果當(dāng)然不正確,調(diào)整后的應(yīng)力結(jié)果如圖1.10所示。

圖 1.10 調(diào)整后應(yīng)力結(jié)果

圖 1.11 截面調(diào)整

截面調(diào)整時,修改1-4應(yīng)力點(diǎn)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(biāo),而且必須完全正確,相差毫米都不行,否則,結(jié)果會相差非常大。

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