铸钢节点有限元解析总结报告计算书

1、铸钢节点有限元解析总结报告计算书铸钢节点有限元解析总结报告计算书铸钢节点有限元解析总结报告计算书实用标准文案铸钢节点有限元解析计算书精彩文档实用标准文案目录1解析软件.12节点基本大体.12.1铸钢节点材料基本性能.12.1.1铸钢节点材料基本性能.12.1.2材料本构关系.12.2节点散布大体.23铸钢节点一有限元解析.33.1节点大体.33.1.1节点大体.33.1.2内力采用.33.2单元采用及网格区分.43.3边界条件和荷载作用.53.4弹性解析结果.63.4.1应力云图.63.4.2变形云图.63.5弹塑性极限承载力解析.74铸钢节点二有限元解析.84.1节点大体.84.1.1节点大

2、体.84.1.2内力采用.94.2单元采用及网格区分.94.3边界条件和荷载作用.104.4弹性解析结果.114.4.1应力云图.114.4.2变形云图.114.5弹塑性极限承载力解析.125铸钢节点三A有限元解析.135.1节点大体.13精彩文档实用标准文案5.1.1节点大体.135.1.2内力采用.145.2单元采用及网格区分.155.3边界条件和荷载作用.155.4弹性解析结果.165.4.1应力云图.165.4.2变形云图.165.5弹塑性极限承载力解析.176铸钢节点三B有限元解析.186.1节点大体.186.1.1节点大体.186.1.2内力采用.196.2单元采用及网格区分.19

3、6.3边界条件和荷载作用.206.4弹性解析结果.206.4.1应力云图.206.4.2变形云图.216.5弹塑性极限承载力解析.21精彩文档实用标准文案精彩文档实用标准文案解析软件对内蒙古赛马场铸钢节点进行有限元解析，采用大型通用有限元解析软件ABAQUS进行。ABAQUS被宽泛地认为是功能最强的有限元软件之一，能够解析复杂的固体力学、构造力学系统，特别是能够驾驭特别庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。在非线性解析中，ABAQUS能自动选择相应载荷增量和收敛限度。它不单能够选择合适参数，而且能连续调节参数以保证在解析过程中有效的获得精准解。节点基本大体2.1铸钢节点材料基本性能2.1.1铸钢

4、节点材料基本性能材质吻合铸钢节点应用技术规范中G20Mn5QT的有关规定，其化学成分与力学性能应吻合下表规定：材质化学成分%节余元素%CSiMnPSCrMoNi碳当G20Mn量50.170.61.00.00.30.10.80.40.2300.02205051.6经调质热办理后，铸钢件的力学性能应达到下表要求：铸钢钢种室温下冲击功值牌号材料钦佩强度抗拉强度Rm(MPa)伸长率温度冲击功号Rpo.2(MPa)A（）()JG20Mn5QT1.622室温6030050065022-400272.1.2材料本构关系ABAQUS中材料的塑性本构需输入真应力塑性应变数据，其变换公式如下所示：名义应变与真切应

5、变的有关关系精彩文档实用标准文案trueln(1nom)名义应力与真切应力的有关关系truenom(1nom)塑性应变：pltrueeltruetrueE根据以上的变换公式得的真切应力塑性应变曲线G20Mn5QT钢的弹性模量2.06105N/mm2，泊松比为0.3，在ABAQUS中输入的G20Mn5QT真应力塑性应变曲线如下。G20Mn5QT钢真应力塑性应变曲线2.2节点散布大体精彩文档实用标准文案铸钢节点一有限元解析3.1节点大体3.1.1节点大体该节点位于两个方向倒三角桁架交汇的支座处，对整体安全性起重要的作用，并且为多杆连结节点，边界及受力均较为复杂，需对其进行有限元解析。7314731

6、5534773135370731216261节点三维轴测图表3-1杆件规格表单元号构件规格材质5347P650 x30G20Mn5QT5370P900 x30G20Mn5QT7312P325x14G20Mn5QT7313P325x14G20Mn5QT7314P325x14G20Mn5QT7315P325x14G20Mn5QT16261P900 x30G20Mn5QT3.1.2内力采用精彩文档实用标准文案施加在铸钢节点上的力经过midas软件从整体构造中提取，根据内力组合原则采用节点处的控制组合，详细提取的内力如下表所示：表3-2荷载工况下杆件的内力荷载剪力-y剪力扭矩弯矩-y弯矩-z单元轴向（

7、kN）-z工况（kN）（kN*m）（kN*m）（kN*m）（kN）gLCB153473746.5201.3207.779.949.6241.5gLCB153705485.3-1140.3188.5-874.3-125.444.5gLCB17312766.937.1-0.65.21.644.8gLCB173131733.05.10.6-5.532.82.6gLCB173141107.3-14.83.914-1.3-25.8gLCB173151337.77.01.63.811.621.5gLCB1162614476.41182.31017.-6.5-68.1-1729.463.2单元采用及网格区分

8、由于所选节点形状较为复杂，采用自由网格区分技术对节点进行网格区分，单元采用Tet（四面体）线性单元C3D4。在保证求解精度的条件下，减小计算代价，采取以下举措：区分网格时，对节点相贯及较细管径等部位进行了网格细分，以保证求解精度；关于非相贯区及较粗管径采用较大尺寸网格，以保证运行速度。精彩文档实用标准文案图3-1有限元网格模型3.3边界条件和荷载作用边界：在铸钢件与底板接触的截面施加完全固定拘束。荷载：集中力和集中弯矩施加于钢管端面的中心点参照点，该中心参照点通过与钢管端面绑定刚体拘束，将集中力和集中弯矩平均地传达给管壁实体。精彩文档实用标准文案图3-2铸钢件边界及荷载施加图3.4弹性解析结果

9、3.4.1应力云图CB49下的铸钢件应力云图3.4.2变形云图CB49下的铸钢件变形云图从VonMise应力云图可知，在一倍设计荷载下铸钢件最大应力为211.0MPa，拥有一定的安全储备。从铸钢件的变形图能够看出节点位移很小，最大为0.9mm，说明该铸钢节点拥有较大刚度。精彩文档实用标准文案3.5弹塑性极限承载力解析根据铸钢节点应用技术规范，经过弹塑性有限元解析可获得节点的极限承载力，钢材本构按理想弹塑性，钦佩强度为300MPa，弹性模量2.06105N/mm，泊松比为0.3；钢材弹塑性本构根据前述应力塑性应变曲线确定。损坏荷载施加方式为所有杆端力均逐步增加，直至节点损坏。极限荷载下铸钢件应力

10、云图从所得构件荷载-位移全过程曲线可获得相应极限承载力。精彩文档实用标准文案荷载作用全过程荷载位移曲线上图中横坐标“荷载倍数”x代表含义为：施加构件实际受力x倍大小的力，纵坐标y代表含义为：某结点在相应荷载下产生的位移量y。实际采用的结点为铸钢节点达到极限承载力时应力最大的点。从图中我们能够看出，当施加的荷载达到实际受力4倍以上时，节点位移发生突变，即铸钢节点极限承载力为设计荷载值的4倍，其值大于3倍的设计承载力，知足规范要求。铸钢节点二有限元解析4.1节点大体4.1.1节点大体该节点位于构造主要部位，对整体安全性起重要的作用，并且为多杆连结节点，受力复杂，需对其进行有限元解析。3753101

11、3789048896891337519260931195973776节点三维轴测图表4-1杆件规格表精彩文档实用标准文案单元号构件规格材质3751P450X50G20Mn5QT3753P325X40G20Mn5QT3776P325X40G20Mn5QT8896P180X25G20Mn5QT8904P180X25G20Mn5QT8913P180X25G20Mn5QT9260P180X25G20Mn5QT9311P180X25G20Mn5QT9597P450X50G20Mn5QT10137P180X25G20Mn5QT4.1.2内力采用施加在铸钢节点上的力经过midas软件从整体构造中提取，根据内

12、力组合原则采用节点处的控制组合，详细提取的内力如下表所示。表4-2荷载工况下杆件的内力荷载单元轴向(kN)剪力剪力扭矩弯矩弯矩工况-y(kN)-z(kN)(kN*m)-y(kN*m)-z(kN*m)CB323751-938.67-34-13.910.5310.68-51.92CB3237531470.0513.24-0.56.74-20.0124.85CB3237761072.375.43-67.82-1.56-89.462.18CB328896-277.751.53-0.42-0.54-2.052.83CB328904-538.593.213.720.96.927.34CB328913347

13、.050.810.590.613.282.45CB329260236.330.7-1.57-1.45-1.331.54CB329311-405.31-0.32-2.48-0.88-3.14-0.25CB329597-14477.4844.86-30.5737.94-20.67CB3210137-661.22-1.11-1.611.29-1.87-2.184.2单元采用及网格区分由于所选节点形状较为复杂，采用自由网格区分技术对节点进行网格区分，精彩文档实用标准文案单元采用Tet（四面体）二次单元C3D4，以提高求解精度。由于有限元模型中采用了二次单元后，往往会增加程序计算时间，在保证求解精度的条

14、件下，减小计算代价，采取以下举措：区分网格时，对节点相贯等重要部位进行了网格细分，以保证求解精度，对与不重要的部位采用较粗网格进行计算。图4-1有限元网格模型4.3边界条件和荷载作用在节点解析时的边界拘束可认为刚接。根据上述内力取值施加。精彩文档实用标准文案图4-2铸钢件边界拘束条件4.4弹性解析结果4.4.1应力云图CB32下的节点整体应力云图4.4.2变形云图精彩文档实用标准文案CB32下的节点变形云图从节点VonMise应力云图可知，在一倍设计荷载下节点应力最大处为281.8MPa，拥有一定的安全储备。从节点的变形图能够看出节点位移很小，最大为1.86mm，说明该铸钢节点拥有较大刚度。4

15、.5弹塑性极限承载力解析根据铸钢节点应用技术规范，经过弹塑性有限元解析可获得节点的极限承载力，钢材本构按理想弹塑性，钦佩强度为300MPa，弹性模量2.06105N/mm，泊松比为0.3；钢材弹塑性本构根据前述应力塑性应变曲线确定。损坏荷载施加方式为所有杆端力均逐步增加，直至节点损坏。精彩文档实用标准文案极限荷载下节点整体应力云图荷载作用全过程荷载位移曲线上图给出了铸钢节点杆件在1到10倍设计荷载下节点极限承载力，从图中我们能够得出极限承载力为设计荷载值的4倍，其值大于3倍的设计承载力，铸钢节点承载力知足规范要求。5铸钢节点三A有限元解析5.1节点大体5.1.1节点大体精彩文档实用标准文案该节

16、点位于构造主要部位，对整体安全性起重要的作用，并且为多杆连结节点，受力复杂，需对其进行有限元解析。8321833583209564782583349567节点三维轴测图表5-1杆件规格表单元号构件规格材质7825P450X50G20Mn5QT8320P180X25G20Mn5QT8321P180X25G20Mn5QT8334P180X25G20Mn5QT8335P180X25G20Mn5QT9564P351X50G20Mn5QT9567P351X50G20Mn5QT5.1.2内力采用施加在铸钢节点上的力经过midas软件从整体构造中提取，根据内力组合原则采用节点处的控制组合，详细提取的内力如下

17、表所示。表5-2荷载工况下杆件的内力荷载轴向剪力剪力扭矩弯矩弯矩工况单元-y(kN)-z(kN)(kN*m)-y(kN*m)-z(kN*m)(kN)CB307825-2400.317.59.0720.49-1.3218.13精彩文档实用标准文案3CB308320-48.58-1.85-1.380.12-0.47-5.28CB308321166.43-0.19-0.3-1.310.43-1.46CB308334101.67-2.29-2.420.13-1.99-5.74CB308335-168.91-1.65-1.86-1.21-2.3-2.879564-1818.7-0.020.584.251

18、.9-6.28CB302CB309567-627.120.120.873.851.77-3.155.2单元采用及网格区分由于所选节点形状较为复杂，采用自由网格区分技术对节点进行网格区分，单元采用Tet（四面体）二次单元C3D4，以提高求解精度。由于有限元模型中采用了二次单元后，往往会增加程序计算时间，在保证求解精度的条件下，减小计算代价，采取以下举措：区分网格时，对节点相贯等重要部位进行了网格细分，以保证求解精度，对与不重要的部位采用较粗网格进行计算。图5-1有限元网格模型5.3边界条件和荷载作用在节点解析时的边界拘束可认为刚接。根据上述内力取值施加。精彩文档实用标准文案图5-2铸钢件边界拘束

19、条件5.4弹性解析结果5.4.1应力云图CB30下的节点整体应力云图5.4.2变形云图精彩文档实用标准文案CB30下的节点变形云图从节点VonMise应力云图可知，在一倍设计荷载下节点应力最大处为56.85MPa，拥有一定的安全储备。从节点的变形图能够看出节点位移很小，最大为0.56mm，说明该铸钢节点拥有较大刚度。5.5弹塑性极限承载力解析根据铸钢节点应用技术规范，经过弹塑性有限元解析可获得节点的极限承载力，钢材本构按理想弹塑性，钦佩强度为300MPa，弹性模量2.06105N/mm，泊松比为0.3；钢材弹塑性本构根据前述应力塑性应变曲线确定。损坏荷载施加方式为所有杆端力均逐步增加，直至节点

20、损坏。极限荷载下节点整体应力云图精彩文档实用标准文案荷载作用全过程荷载位移曲线上图给出了铸钢节点杆件在1到10倍设计荷载下节点极限承载力，从图中我们能够得出极限承载力为设计荷载值的8倍，其值大于3倍的设计承载力，铸钢节点承载力知足规范要求。6铸钢节点三B有限元解析6.1节点大体6.1.1节点大体该节点位于构造主要部位，对整体安全性起重要的作用，并且为多杆连结节点，受力复杂，需对其进行有限元解析。精彩文档实用标准文案节点三维轴测图表6-1杆件规格表单元号构件规格材质7765P500 x50G20Mn5QT8006P180 x25G20Mn5QT8007P180 x25G20Mn5QT8020P1

21、80 x25G20Mn5QT8045P180 x25G20Mn5QT9534P351x50G20Mn5QT9537P351x50G20Mn5QT6.1.2内力采用施加在铸钢节点上的力经过midas软件从整体构造中提取，根据内力组合原则采用节点处的控制组合，详细提取的内力如下表所示：表6-2荷载工况下杆件的内力荷载剪力剪力-z扭矩弯矩-y弯矩-z单元轴向（kN）-y工况（kN）（kN*m）（kN*m）（kN*m）（kN）CB17765-3595.54-4.7966.432.7848.64-9.8CB180062.081.01-0.81-0.061.121.11CB18007172.161.37-0.21-0.291.151.73CB18020270.40.23-0.4-0.151.141.03CB1804512.620.03-0.59-0.291.850.18CB19534-1940.345.9112.