工程类课件：节点分析

节点分析主要内容节点分析基本原则节点分析流程实例操作演示一、节点分析基本原则一、节点分析基本原则常用空间钢结构节点，包括：螺栓球节点、焊接球节点、相贯节点和铸钢节点等。焊接球节点相贯节点一、节点分析基本原则常用空间钢结构节点，包括：螺栓球节点、焊接球节点、相贯节点和铸钢节点等。铸钢节点

复杂的焊接球节点、相贯节点及铸钢节点常需进行弹塑性有限元分析来确定其极限承载能力。节点分析重点在于建立节点的实体模型及提取、施加节点所受荷载。一、节点分析基本原则1

复杂、重要、典型节点的有限元分析宜采用实体单元进行弹塑性分析。对铸钢节点，在节点与构件连接处、节点内外表面拐角处等易于产生应力集中的部位，实体单元的最大边长不应大于该处最薄壁厚，其余部位的单元尺寸可适当增大，但单元尺寸变化宜平缓。(单元划分准则)2节点的有限元分析中，根据节点的具体约束形式确定与实际情况相似的边界条件。3

节点的有限元分析中，作用在节点上的外荷载和约束力的平衡条件应与设计内力一致。4

节点承受多种荷载工况时，可根据经验将提取的最具代表性的一种荷载工况下的设计内力乘以1.1~1.3的内力放大系数，作为所有工况下的设计内力。5为了减少计算资源要求和节省计算时间,并防止非节点区过早破坏，更好地分析节点区的受力状态，宜对非节点区设置成弹性材料进行分析。6进行弹塑性有限元分析时，节点材料的应力-应变曲线宜采用具有一定强化刚度的二折线模型。复杂应力状态下的强度准则应采用vonMises屈服条件。一、节点分析基本原则

重要杆件，应力比最大节点，作为连接此类截面杆件的所有节点中最不利情况。一、节点分析基本原则

（1）双线性随动强化（BKIN）

（2）双线性等向强化（BIS0）（3）多线性随动强化（MKIN）（4）多线性等向强化（MISO）节点材料的应力-应变曲线一、节点分析基本原则《铸钢节点应用技术规程》《索结构技术规程》其他关键节点应当考虑适当的安全系数。主要是判断设计荷载下，节点应力不超过允许值一、节点分析基本原则《铸钢节点应用技术规程》《索结构技术规程》二、节点分析流程二、节点分析流程基于Ansys软件进行节点分析的主要步骤如下：1、明确分析对象；2、建立节点实体模型；3、提取节点内力；4、节点分析最佳约束选取；5、节点弹塑性有限元分析。二、节点分析流程

大跨度钢结构中，需要重点分析的节点主要是支座边缘节点、内力传递复杂节点、杆件汇交比较多的节点、汇交于节点的杆件内力比较大的节点以及无参考计算公式的节点，也可以是同时含有以上特点的节点。1明确分析对象二、节点分析流程

待分析的节点一般需在结构整体模型中提取。整体模型可以由MIDAS/Gen、sap2000、3D3S和Ansys等软件建立。1明确分析对象二、节点分析流程将整体结构模型中所要分析节点的杆件轴线导入Rhino中。根据导出的轴线建立与整体模型相对应的节点实体模型，并导出保存为Ansys可以读取的sat文件。2建立实体模型建立的节点实体模型，各个节点坐标及各杆件的长度单位等跟整体模型分析软件中的整体模型一致。二、节点分析流程

节点模型所受的作用主要包括自重、其负荷范围内杆件上集中力和屋面荷载的等效节点力、相连杆件的内力。2提取节点内力和等效节点力提取杆件内力提取等效节点力

等效节点力一般跟杆件内力相比都比较小，但为了使所要分析节点的受力是一个平衡力系，计算结果更加准确，仍建议把分析节点处的等效节点力提取出来，尤其是当等效节点力的数量级跟所施加杆件内力相当时，不可忽略。二、节点分析流程

先用梁单元。

分析节点从整体模型中取出来，施加上的是一组平衡力，即提取的各杆件端节点的内力、分析节点的等效节点力和各杆件的自重。

节点分析时，常选择其中一个节点全部固结，另外选择一个节点进行部分约束。所选择的两节点应尽量分散，但不应在同一条直线上。

通过查看分析结果中的支座反力是否趋近于零或者相对比较小，判断最佳约束方式。3最佳约束选取二、节点分析流程

模型网格划分–自由网格划分（更高级的需自己研究）

荷载施加

计算

提取结果

4节点弹塑性分析节点分析时，通过改变荷载的倍数，计算节点的极限承载力，提取节点的应力图，画荷载位移曲线等。三、实例操作演示三、实例操作演示提取模型

模型单位：mm导出中心线，dxf文件三、实例操作演示RHINO建模

三维实体模型圆管可以采用“圆管”曲线要拟合圆弧三、实例操作演示RHINO建模

布尔分割、合并等多采用布尔分割删除干净多余结构三、实例操作演示RHINO建模

寻找节点区范围用垂直面分割节点范围为节点区高度的1.5~2倍熟练后，可一开始建模就分节点区及非节点区将节点区的构件运用布尔运算联集相加成为一个体，从而区别开节点区和非节点区；三、实例操作演示RHINO建模

寻找节点区范围节点范围为节点区高度的1.5~2倍熟练后，可一开始建模就分节点区及非节点区将节点区的构件运用布尔运算联集相加成为一个体，从而区别开节点区和非节点区；三、实例操作演示模型导出导出选取的物件----保存为ACIS(*.sat)文件熟练后，可一开始建模就分节点区及非节点区将节点区的构件运用布尔运算联集相加成为一个体，从而区别开节点区和非节点区；三、实例操作演示提出内力等效节点力提取略去~轴力最大对应的工况弯矩最大对应的工况看应力比最大对应的工况统一单元坐标轴三、实例操作演示提出内力方向很重要三、实例操作演示节点分析支座选取边界条件明确，有加劲肋施加完所有荷载后，选择不同的杆件进行约束（一般约束刚度较大的杆件的端部）。改变不同的支座约束情况比较其支座反力，支座反力最小的为最佳约束。三、实例操作演示导入ansys全英文路径文件名导入SAT文件检查是否为体模型vplot三、实例操作演示有限元模型计算分析模型干净处理定义材料定义方向点建立质量单元划分网格建立刚域加荷载约束计算查看结果三、实例操作演示有限元模型计算分析模型干净处理定义材料有限元模型计算分析定义方向点建立质量单元通过rhino操作三、实例操作演示有限元模型计算分析划分网格建立刚域核心区网格密，其他区网格稀疏三、实例操作演示mesh有限元模型计算分析加荷载约束计算三、实例操作演示有限元模型计算分析查看结果三、实例操作演示查看结果:1倍荷载工况下应力、变形；极限承载力下应力、变形；荷载位移曲线。三、实例操作演示所有有限元软件做节点分析都是此步骤！三、实例操作演示Midas内力方向Sap2000内力方向3D3S内力方向三、其他在空间结构中，经常碰到复杂的节点，常规的公式验算已不能满足需求，需进行节点分析。节点分