正 文
(二)求G点位移
参考结构力学中的力法,利用图乘法进行计算: (1)作出Mp图,将Mp图进行分解叠加,方便图乘:
(2)在基本结构中G处作用单位力(F=1),作出的该单位力作用下的弯矩图:
4
正 文
利用图乘法,其中:
E?2?108KN/m2
0.1?0.01230.01?(0.2?0.024)32I?[?0.094?0.1?0.012]?2? 1212?2.579?10?5(m4)则G点竖向位移为
?G?125?2113.871?9.031[2?(?2?20??)??4?1?]EI382221100?(?12.902) EI3?3.961(mm)
注:以上计算是基于不考虑结构杆件的轴向压拉变形,所以计算结果仅是G点处的竖向位移,不是总位移。
5
正 文
三、ABAQUS建模分析 (一)建模
按题目要求在abaqus软件中对该结构进行合理建模。 建模流程:(文件命名方式:英文+学号)
1、准备工作:新建模型》设定模型保存位置》将模型文件名改为“beam13” 2、创建“part”
用画线工具把结构框架画出来,默认构件命名为“part-1”,如下图:
结构框架图
3、定义特性“property” (1)定义材料特性
杆件材料为钢材,弹性模量为200GPa,泊松比为0.3(由于题中未明确给出泊松比,此处取0.3),材料名为“steel13”。
(2)定义截面特性
根据设计任务书,杆件截面为H200×100×10×12(长×宽×腹板×翼缘)。按要求创建一个工字型截面,命名为“beam-profile13”。
(3)创建部件“sections”,命名为“beam13”截面形式为刚刚定义的“beam-profile13”。
(4)把材料属性和截面属性赋予给第二步中绘制的结构单元。 4、对结构单元进行装配“assembly” 5、创建分析步“step”
一般软件会默认创建一个起步“initial”,在这个基础上再创建一个线弹性分析,命名为“apply loads 13”。设置输出内容。
6、定义边界条件和荷载
(1)先对需要约束和赋予荷载的节点和单元分组,对应创建固接组“gujie13”、铰接组“jiaozhi”、大小为10KN/m的均布荷载组“junbuhezai13-10”。
(2)分别对相应的组定义。 7、对结构划分“mesh”
6
正 文
8、完成以上操作后,基本模型就创建完毕了,如下图:
结构完整实体模型
(二)分析
1、创建分析“job”
创建一个全分析,命名为“beam13-analysis”,进行数据检查,执行分析。分析结果如下图:
ABAQUS对结构的分析结果
2、查询G点位移。如下图:
7
正 文
查看G点总位移
G点总位移
查看G点总位移
G点竖向位移
由ABAQUS分析得,G点总位移为:0.00711518m,竖向位移为0.00423296m
四、对比分析
力学分析得G点竖向位移为3.961mm,有限元软件ABAQUS分析得G点竖向位移为4.233mm,二者相差0.272mm,即差6.43%。
用力学法分析时,计算过程中对计算数值精确到千分位,而Abaqus软件计算结果精确到亿分位。再者,力学分析对结构进行了简化,且不考虑杆件的轴向拉压变形,由此导致手算结果和电算结果有差异。Abaqus有限元分析软件进行的是“黑匣子”计算,其分析过程中必对结构进行了简化,如此计算结果也只是真实值的近似值。
8
正 文
五、参考文献
[1]结构力学Ⅰ —— 基本教程 (第三版) 龙奴球 包世华 袁驷 主编
9