多功能结构试验台有限元分析
有限元实验报告
有限元实验报告一、实验目的本实验旨在通过有限元方法对一个复杂的工程问题进行数值模拟和分析，从而验证理论模型的正确性，优化设计方案，提高设计效率。
二、实验原理有限元方法是一种广泛应用于工程领域中的数值分析方法。
它通过将连续的求解域离散化为由有限个单元组成的集合，从而将复杂的偏微分方程转化为一系列线性方程组进行求解。
本实验将采用有限元方法对一个具体的工程问题进行数值模拟和分析。
三、实验步骤1、问题建模：首先对实际问题进行抽象和简化，建立合适的数学模型。
本实验将以一个简化的桥梁结构为例，分析其在承受载荷下的应力分布和变形情况。
2、划分网格：将连续的求解域离散化为由有限个单元组成的集合。
本实验将采用三维四面体单元对桥梁结构进行划分，以获得更精确的数值解。
3、施加载荷：根据实际工况，对模型施加相应的载荷，包括重力、风载、地震等。
本实验将模拟桥梁在车辆载荷作用下的应力分布和变形情况。
4、求解方程：利用有限元方法，将偏微分方程转化为线性方程组进行求解。
本实验将采用商业软件ANSYS进行有限元分析。
5、结果后处理：对求解结果进行可视化处理和分析。
本实验将采用ANSYS的图形界面展示应力分布和变形情况，并进行相应的数据处理和分析。
四、实验结果及分析1、应力分布：通过有限元分析，我们得到了桥梁在不同工况下的应力分布情况。
如图1所示，桥梁的最大应力出现在支撑部位，这与理论模型预测的结果相符。
同时，通过对比不同工况下的应力分布情况，我们可以发现，随着载荷的增加，最大应力值逐渐增大。
2、变形情况：有限元分析还给出了桥梁在不同工况下的变形情况。
如图2所示，桥梁的最大变形发生在桥面中央部位。
与理论模型相比，有限元分析的结果更为精确，因为在实际工程中，结构的应力分布和变形情况往往受到多种因素的影响，如材料属性、边界条件等。
通过对比不同工况下的变形情况，我们可以发现，随着载荷的增加，最大变形量逐渐增大。
3、结果分析：通过有限元分析，我们验证了理论模型的正确性，得到了更精确的应力分布和变形情况。
基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析共3篇
基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析共3篇基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析1混凝土结构是我们生活和工作环境中不可或缺的部分。
为了保证结构的安全性和耐久性，需要进行大量的试验和分析。
钢筋混凝土结构试验有限元分析是其中一种方法，本文将介绍如何基于ANSYS进行试验有限元分析。
1、前期准备工作进行钢筋混凝土结构试验有限元分析前，需要进行一些前期准备工作。
首先要确定模型的尺寸和几何形状，包括梁的长度、宽度和高度，钢筋的数量和材料等信息。
其次是建立材料模型。
钢筋和混凝土的本构关系可以参考各种规范和文献，例如ACI318和EHE等。
最后是进行荷载和边界条件的设置。
这些参数可以根据试验的要求进行设定。
2、建立有限元模型通过ANSYS软件建立钢筋混凝土结构的有限元模型。
其中，混凝土部分采用可压缩性线性弹性模型；钢筋采用弹塑性模型，可以考虑材料的塑性性质。
首先，选择适当的元素类型，包括梁单元和实体单元。
对于梁单元，要选择适当的截面类型和断面参数。
对于实体单元，要确定网格的大小和形状。
然后，按照模型的几何形状和材料参数设置单元类型和属性。
最后，进行单元的划分和网格生成，调整边界条件，使其与试验条件保持一致。
3、分析和结果在模型准备就绪之后，进行分析和结果的处理。
首先，定义荷载和边界条件，可以模拟多种加载模式，例如单点荷载、均布荷载、自重等。
然后，进行静态分析或动态分析。
静态分析可以计算结构的变形、应力和应变等参数；动态分析可以模拟结构在地震、风等自然灾害下的响应。
最后，进行结果的处理和分析。
包括可视化、动画演示、应力云图、位移云图等，能够对计算结果进行全方位的检查和分析。
综上所述，基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析是一种非常有用的手段，可以帮助工程师更准确地评估结构的安全性和耐久性。
它具有良好的可靠性和可操作性，可在较短的时间内快速建立模型和分析结果。
基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析2钢筋混凝土结构是目前建筑工程最常用的一种结构形式，其优点在于承载能力强、耐久性好、施工方便等。
某复杂高层建筑振动台试验及有限元分析对比
某复杂高层建筑振动台试验及有限元分析对比发表时间：2018-09-07T14:40:09.770Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第11期作者：赵书宁[导读] 近年来在地震区兴建的钢筋混凝土高层建筑逐渐向功能多样、体型复杂、超高的综合方向发展。
广东重工建设监理有限公司 510670 摘要：某 49 层高层建筑结构形式为带转换层的部分框支剪力墙结构，采用主次梁转换，其多项指标超限使该结构属于特别复杂高层建筑结构。
为检验其抗震性能，采用 1：20 的比例制作了缩尺模型，并进行了振动台试验，模型总重量达到 59.9 吨，加速度相似比降至1.69。
本文研究了模型结构的动力特性、地震反应特征、破坏形态和破坏机理。
并且应用有限元程序软件对结构的抗震性能进行了深入的研究，试验与计算结果符合较好。
关键词：高层建筑；复杂结构；有限元分析；振动台试验；转换层结构1引言近年来在地震区兴建的钢筋混凝土高层建筑逐渐向功能多样、体型复杂、超高的综合方向发展。
由于功能需要，大量建筑底部做停车场、商场，需要大跨度规则的结构布置，而上部布置为住宅，由于采光及景观的要求，其竖向构件除核心筒外，几乎与下部竖向构件完全对应不上。
为了满足建筑功能的需要，唯有采用带转换层的部分框支剪力墙结构这一可能对抗震性能不利的结构形式[1～3]。
广州某商住楼为地下 5 层，地上 49 层，地面以上高度 159.1m。
转换层结构布置见图 1。
结构采用部分框支剪力墙结构体系。
1～4 层是由钢管混凝土柱、剪力墙核心筒竖向构件为主的框架-剪力墙结构，4 层为转换层，采用型钢混凝土转换梁，5～49 层为剪力墙结构。
设防烈度 7 度，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类。
根据我国规范[4][5]，该建筑在竖向和平面布置等多处超限，属于复杂结构。
针对该复杂高层建筑结构，在中国建筑科学研究院新建的国内最大振动台上进行了 1：20 的模拟地震振动台试验。
试验模型高度8.16m，模型自重、配重及底座总重量为 59.9t，重力加速度相似比降至 1.69，为目前国内规模最大的高层建筑结构模拟地震振动台试验之一（见图 2），与以往钢筋混凝土高层建筑振动台试验相比，可以更好的预测结构竖向构件抗剪承载能力这一结构抗震重要指标。
结构实验室反力墙受力性能有限元分析
结构实验室反力墙受力性能有限元分析结构实验室反力墙是用来承受结构试验荷载的一种特殊结构。
为了研究反力墙的受力性能，可以利用有限元分析方法进行分析和计算。
有限元分析是利用数值计算方法将连续介质离散成有限个单元，并在每个单元上建立方程，通过求解这些方程来得到整个结构的力学性能。
在进行反力墙的有限元分析时，需要首先建立模型。
可以使用专业的有限元分析软件，如ANSYS、ABAQUS等，创建一个三维模型，并根据实际情况设置相应的材料参数和边界条件。
在模型中，需要将反力墙和周围结构进行合理的建模，包括墙体的几何形状、材料性质和连接方式等。
在进行有限元分析时，需要定义荷载条件。
根据实际结构试验中荷载的作用位置、大小和方向等参数，将相应的荷载作用于反力墙模型上。
可以根据需要设置不同的荷载组合，比如竖向荷载、水平荷载和剪切荷载等。
在得到反力墙受力的计算结果后，可以通过下面几个方面来评估反力墙的受力性能：1. 变形性能：通过分析反力墙在荷载作用下的变形情况，比如位移和应变的分布情况，来评估反力墙的变形性能。
合理的变形控制可以确保结构的安全性和稳定性。
3. 材料使用率：通过分析反力墙中各个构件的材料使用情况，来评估材料的合理利用程度。
合理的材料使用可以提高结构的经济效益。
4. 连接方式：通过分析反力墙中不同构件之间的连接方式，来评估连接的可靠性和刚性。
合理的连接方式可以提高结构的整体性能和稳定性。
通过有限元分析可以对结构实验室反力墙的受力性能进行评估和优化设计，以提高反力墙的整体性能和使用安全性。
有限元分析的结果可以为实际工程的设计和施工提供理论依据和参考。
汽车侧倾试验台台架结构有限元分析
零件参数改进ｌ＋一 Ｉ 结构分析 卜．卜— —１导入分析软件
图 １ 台 面 台 架建 模 分 析 一 体 化设 计 法
在 承载 板架上 。每块承 载板架 通过 ４个支 点 以及横 向 、纵 向拉杆 与主 支架连 接 。主支架 通过 ３个支撑 点 和 ３个举 升油缸 与 地基相 连接 。在侧倾 试验 时 ，主支 架 带 动 四块 承 载板 以及上 面 的 汽车 一起 侧 倾［４１。为 了简化计算 ，将整个台面台架分成主支架与四分之 一 承载板 架 ，分 别进 行有 限元计 算 。
维普资讯
第 ８卷 第 ４期
重 庆科技 学 院学报 （自然 科学 版 ）
２００６年 ｌ２月
汽车侧倾试验台台架结构有限元分析
陈 刚 袁 理ｚ 吴 亚 东 唐 家兵 。 （１．重 庆 大学 ，重庆 ４０００３０；２．重庆科技 学院 ，重 庆 ４０００４２；３．重庆 汽车研 究所 ，重庆 ４０００５０）
２．１．２ 承栽板 的结 构特 点 与简化 支 撑 板 架 模 型 包 括 了 ３根 纵 梁 以及 若 干根 横
梁 ．皆为厚 板 和型材 组焊 而成 。表 面铺有 压花 钢板 ， 上面停放汽车。通过横 向和纵向拉杆与主支架连接 以 固定 横 向和纵 向 自由度 。４个支 撑 连接有 传 感 器 以测 量垂 直 载荷 ．支撑 通过 一 组 钢球 压 在 主支 架 上 （相 当于 平面 副约 束 ），即 只约束垂 直 方 向载荷 ，防止 传 感器 因受 剪切 力而被 损坏 。承载板 架为对 称结构 ， 但 受 力不对 称 。
图 ２ 台 面 台 架 结构 图
２ 承载板 架有 限元分析
２．１ 承载 板 架的 ＣＡＤ 实体 建 模及简 化 ２．１．１ 承 栽板 架零件 参数 化建 模
多功能抓抛一体机工作装置的有限元分析
多功能抓抛一体机工作装置的有限元分析多功能抓抛一体机是一种应用于工业生产和物流领域的智能化设备，一般由机身、抓取系统、抛掷系统、控制系统等部分组成。
其中，工作装置是抓取系统和抛掷系统的关键。
为了保证设备的正常运转和效率，有限元分析技术被广泛应用于工作装置设计中。
在有限元分析中，首先需要建立模型。
多功能抓抛一体机的工作装置主要由机械臂、伺服电机、减速机、液压缸、夹具等组成，因此可以将其抽象成一个由多个零部件组成的系统。
针对不同的工作场景和任务需求，可以设计不同结构形式的工作装置。
接下来，进行有限元分析，主要针对工作装置的强度、刚度、振动等性能进行分析。
首先是静态强度分析。
通过加载正、负载，计算零部件的应变、应力分布情况。
基于仿真结果，优化工作装置的结构，提高其承载能力，保证其在工作过程中不产生变形或破损等意外情况。
其次，是动态强度分析。
多功能抓抛一体机的工作装置在工作过程中受到较大的冲击和震动，因此对其进行动态强度分析是非常有必要的。
在加载不同工作负载的情况下，计算工作装置的响应频率和振动模态，通过有限元分析的仿真模拟和实验验证，确定工作装置的振动特性和抗震能力强度。
在该分析的基础上，可以进一步优化工作装置结构，提高其抗震能力，减少其在工作过程中的振动反馈。
最后，是刚度分析。
多功能抓抛一体机工作装置的精度和准确度与其刚度密切相关。
通过有限元分析技术，可以模拟不同工作环境下的荷载、变形等情况，并计算出工作装置的刚度变化情况。
基于刚度分析的结果，可对工作装置进行结构优化，以满足工作对精度和准确度的要求。
综上所述，多功能抓抛一体机的工作装置需要进行多方面的有限元分析，以提高设备的性能和效率。
有限元分析技术可以帮助优化工作装置的结构和参数，优化工作装置的强度、刚度、振动等性能，提高精度和准确度，保证多功能抓抛一体机在工业生产和物流领域的应用效果。
在多功能抓抛一体机工作装置的有限元分析中，需要进行各项性能指标的计算和分析。
NX有限元分析示例
高压SCR试验台结构有限元分析报告一，分析目的1.1SCR系统管路及试验台的整体强度1.2SCR系统固定支撑强度二，分析对象图1-2图1-31.SCR系统管路系统原理图图1-1 2. SCR系统管路三维模型图1-2图1-3三，3D模型结构受力分析2.分析目的2.1SCR系统管路及试验台的整体强度2.2SCR系统固定支撑强度3.分析对象2.1根据管路系统的原理图（图1-1），分析得出其主要部件如下：滑动支撑、固定支撑、膨胀节（万向型）、膨胀节（压力平衡型）、混合器、反应器。
2.2受力分析2.2.1滑动支撑受力分析滑动支撑受力为：管道重力+摩擦力+管道内气体重力经计算该力F较小，计算时可忽略。
2.2.2固定支撑受力分析固定支撑受力分析经分析系统对万向型膨胀节的盲板力为20T，反应器工作重力约8.5T。
因此下图中三处红圈位置处的固定支撑受力为20T，另有反应器处8.5吨的重力。
为本次分析的主要载荷。
除此三个固定点受力外，其他固定支撑点受力较小，暂不分析。
图2-1四，3D模型结构有限元分析1.分析方法基于NX8.5的高级有限元分析算法选择求解器：NX NASTRAN 结算方案类型：SOL 1012.分析过程2.1．三维模型转化为一维单元线条20T20T8.5T图3-12.2．一维单元划分网格并附加三维截面及属性图3-2其中的划分网格单元: 26772其中使用的节点: 26577单元根据实际三维模型附加截面，材料选择为steel2.3．载荷附加及边界条件固定约束设置图3-2固定位置为：竖梁底部和侧撑固定端。
载荷位置如图3-2 所示（共计四个）。
2.4．NX分析分析结果最大位移量如图3-3所示：图3-3最大位移量为：15.56mm，具体位置在图中所示部位。
最大应力节点位置如图3-4 所示：图3-4最大应力节点为：161.61MPa，具体位置在图中所示部位。
根据以上软件分析结果汇总如下：此框架在受到载荷情况下的。
建筑结构试验台座的有限元分析
看到起 破 坏形态 。
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ ． １ ０ － ３ １
１ ３ Ｏ
２ ． ３ 试 验 装置
河北联合大学学报（ 自然科学版）
第３ ５ 卷
试验装置主要包括了试验台、 反力架、 支座和加载设备。试验台是永久性的固定设备 ， 主要平衡施加在 试验结构物上的荷载所产生的反力 ， 与此同时固定横向支架， 满足构件的侧 向稳定 ， 通过水平反力架对试件
２ 建 筑结构试验 台座概 况
２ ． １ 试验 对 象
在结构试验中， 试验的对象是实际结构或根据实际结构复制的结构或构件 。由于一般的实际结构在试
验中的难度很大 ， 所以都是把试验的结构按照比例缩小后在试验室进行试验 。试验的模型是根据真实的结
构按照一定的比例关系复制的试验代表结构 ， 其特点是具有实际结构的全部或部分特性 ， 是尺寸比实际结构 小很多的代表结构 。在模型上施加外力的大小也是根据原结构 的受力而得到的比例荷载 ， 使模型的受力与 原结构的受力相同， 最后得到模拟试验结果 ， 按照相似理论推导出实际结构 的工作。因此在选择对模型的模
２ ． ２ 试 验 方法
在结构试验的过程中 ， 通常是应用静力试验对结构进行荷载试验 ， 主要原因是大部分的建筑结构在使用 中承受的都是静力荷载。静力试验的加载过程一般情况下都是从零开始慢慢加载， 直到结构破坏。在整个 加载的过程中一般都是在很短的时间完成的 ， 通常称其工作原理 为静力单调加载试验 。静力试验最大 的优
施加水平荷载。反力架的主要作用是平衡施加在试件上荷载所产生的反力 ， 其材料一般是由型钢组成 ， 试验 中的支座是支持结构 ， 传递作用力和模拟实际荷载图式的设备 ， 其组成形式主要有支座和支墩等。加载设备
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０ 引 言
结构试验已经成为建筑结构专业的一门重要基础学科 。它的 目的是对建筑模型或足尺寸构件受到荷载 设计值作用后的性能进行观测和对得到的参数进行分析 ， 如位移、 应力 、 振幅 、 频率等。还可以判断结构的实 际工作性能， 并对其工作性能进行分析评价 ， 工作性能包括刚度、 强度和抗裂性 以及结构实际破坏形态。结 构试验还能对结构物的承担能力做出正确估计 ， 为验证和发展结构 的计算理论提供可靠的依据 。 目前 ， 国内外许多土木建筑工程类高校和研究院所为了满足土木工程结构理论的研究和在工程中推广 应用新 结构 、 材料 、 工艺 的需 要 ， 都建有 大 型 的结构 实验 室 。本 文对 多 功能 试验 台进 行 选 型设 计 和 新 新 一般 实验过程控制的确定 ， 并运用有限元软件对试验台进行整体 的强度 、 刚度 、 抗裂性和局部承压性能进行分析 ， 以保证试验台的安全可靠及使用时的实验精度要求。
对多功能试验台性能的分析选用线弹性全量型模型， 比例一次加载。 按
２ 多功 能试验 台的设计
２ １ 试验 台选型 ．
本文中结构试验台的选型从经济预算、 施工方法以及今后试验的适应能力等方面综合考虑 ， 决定多功能
试 验 台座采 用箱 型试验 台座 。 ２２ 试验 台的 尺寸 选择及控 制实验 的选择 ．
＝
Ｅ ６
（） １
在实际结构设计中， 线弹性仍然是应用很广泛的本构模式。
（） ２ 非线性 弹性关 系
应力和应变不成正比， 但有一一对应关系。卸载后没有参与变形， 应力状态完全 由应变状态决定 ， 而与 加载历史无关。
（） ３ 弹塑性关 系
在变形体材料加载后卸载时产生不可恢复的变形称为塑性变形 ， 基于这一现象 ， 建立了塑性理论。在一 般情况下 ， 根据材料的不同条件作不 同的简化。常用的简化模型： 理想弹塑性模型、 线性强化弹塑性模型 、 刚
Ｊｎ ２ １ ａ． ０ ２
文章编号 ： ９ －７ ６ ２ １ ） １ ０５０ ２ ５２ １ （０ ２ ０ － ９ －９ ０ ０
多功 能结构试 验 台有 限元分 析
王宏宇 ， 曾庆桑
（ 河北联 合大学 建筑 工程学院 ， 河北 唐 山 ０ ３０ ） ６ ０ ９
关键词 ： 多功能试验 台； 限元分析 ；ＤＮ 有 Ａ ＩＡ
试验台的设计需要确定试验台的形式和试验台的两个最基本参数： 承载能力和空间尺寸。如图 １ 所示。
图 １ 试 验 台立 面 图
根据试验 台需要满足的试验类型， 多功能试验台要满足以下 四种工况下的试验要求 ： 多层整体结构抗震 试验、 桥墩试 验 、 体试验 和梁式构 件试验 。荷载 分别选 为 ２０ｋ ５０ｋ 墙 ５ Ｎ、０ Ｎ和 １０ Ｎ三种 作 用器 ， 载 步 ００ｋ 荷
１ 混凝 土材料 的本构模 型
混凝土结构的数值分析中， 必须考虑混凝土结构组成材料的力学性能。在建立混凝土的本构关 系时往 往基于已有的理论框架 ， 再针对混凝土的力学特性 ， 确定甚至适当调整本构关系中各种所需材料参数 。以下
简单介 绍几种 本构关 系 。
（） １ 线弹性本构关系… 应力应变在加载或卸载时呈现线性关系， 即服从胡克定律， 其表达式为：
塑性 模 型 、 化模 型等 。 强
收稿 日期 ：０ １ ３１ ２ １ － —８ ０
９ ６
河北联 合大学学 报 （ 自然 科学版 ）
第３ ４卷
（） ４沆变学模型
对｝凝土材料来讲 ， 昆 流变学模型可在广义范围内研究材料的流动和变形 。其变形是与时间有关的 ， 它存
在着徐变和应力松弛现象。即当变形体的变形固定时， 其应力会随时间而逐渐衰退。
作用 力大小 ｌ００００÷ ．７ 『 ５ １ ２ 如 图 ２所示 。 ０ ０ ０ ０５叮＝ ６６７１７Ｎ，
（） ２ 桥墩压 、 剪 、 弯、 扭试验 桥墩压、 剪、 弯、 扭试验模型为圆柱形桥墩 ： 桥墩直径 １２ｍ， ｌ． 作用力作用于水平方向， ． 高 Ｏ８ｍ， 作用点 是半径为 ０ １ ．５ｍ的圆， 作用力大小为 ５０００ 如图 ３ ０ Ｎ， ０ 所示。 （） ３ 墙体试验 墙体试验模型为二跨三层的剪力墙： 跨度为 ３６ｍ× ． ３６ｍ； ． １２ｍ× ． 层高为 ３３ｍ× ； ． ３墙厚为 ２０ｍｎ ０ ｒ。 作用力作用于水平和垂直两个方向， 作用力大小为５０ ０ Ｏ０ ５叮＝ ８ ０ ６ ０ ０÷ ．７ Ｔ ２ ８ ３Ｎ和 １ ０ ０÷ ．７ ０ ３ ５ ０ ０ ００５霄 ０ ０
摘 要： 河北联合大学新建的建筑工程结构 实验 室的多功能试验台属于受力状况复杂的大型 的 固定结 构。对 结构 实验 室 中的 多功能试验 台进 行 了选型分析 设计 以及控制 试验的 确定 。采 用常规方法对试验 台 进行尺寸参数设计， 结合 Ａ ＩＡ大型软件对其进行 了有限元分析 ， ＤＮ 建立 试验 台有限元模型 ， 模拟不 同工况下试验台的受力情况， 包括对多功能试验台整体的刚度和抗 裂性 、 部 的承压 受力进行 的分析 。 局 中 图分 类号 ：Ｕ １ 文献标 志码 ： Ｔ ３２ Ａ
为一步 。如表 １ 所示 。
表 １ 不同工况下 的荷载设计值／ Ｎ ｋ
（） １ 多层 整体结 构抗震 试验
多层整体结构抗震试验模型为双向两跨五层的框架 ： 跨度为 ３６ｍＸ ； ． ２层高为 １８ ５ 柱截面为 ３０ ． ｍＸ ； ０ ｍ ３０ｍ 梁截面为 １０ｍ ３０ｍ 。作用力作用于水平的两个方向， ｍ× ０ ｍ； ５ ｍ× ０ ｍ 作用点是半径为 ００５ｍ的圆， ．７
第３卷 ４
第１ 期
河北联合大学学报 （ 自然科学版）
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｂ ｉ ｎｔｄＵｎｖ ｒｉ Ｎ ｔ Ｍ ＳｉｎｅＥ ｉ ｎ ｏ ｒ ａ ｅ ｉ ｉｅｓ ｙ（ ａ ｒ ｃ ｃ ｄ ｉ ） ｏ Ｈｅ Ｕ ｅ ｔ ｕ ｅ ｔ ｏ
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ １３ ．１
２１ ０ ２年 １月