大型钢结构件有限元力学分析方法

浅谈大型钢结构件有限元力学分析方法

摘要：在建筑材料中，大型钢结构比较独特，在对它进行有限力学分析时，需要对它的方法以及特点进行研究分析。本文就是以此作为主题，来进行探析的。

关键词：建筑材料；大型钢；独特；有限元；探析

中图分类号：tu7 文献标识码：a 文章编号：1671-3362（2013）05-0147-01

1大型钢的特点

大型钢的特点，大致可以分为两个，其一是大型钢的载荷特点，其二是大型钢的结构特点。

大型钢的载荷特点，大致可以分为三个，其一是工作载荷比较大，其二是大型钢自身的重量，其三是所受到的载荷大。

大型钢的特点。大致有三个，其一是结构比较复杂繁多，其二是体积比较庞大，其三是桁架结构多。

2所构建模型的特点

在构建模型时，必须要实际的施工情况相联系，对单元方面的选择，是非常简单的，通常来说，只需要两个部分就可以了，其一是一个面单元，其二是一个梁单元。

在构建模型时，是存在着一定困难，大致有三个难点，其一是工作量非常大，这是因为大型钢的结构比较复杂，零件也比较多，从而就造成了构建模型的工作量比较大；其二是有限元的模型比较大，计算量也比较大，尽管有限元把大型钢划分为若干个单元，但

是，由于大型钢的过于庞大，划分之后的数量还是非常多；其三是模型在对接时是比较麻烦的，由于工作量比较大，就导致了需要多人共同完成。

3有限元建模的办法

构建大型钢的有限元模型时，需要有四个程序，其一是构建有限元模型的前处理，其二是分块构建模型，其三是模型的叠加，其四是对载荷的处理。

3.1构建有限元模型的前处理

为了构建模型时比较简便，可以从三个方面进行简化，其一是用于包装主楼的一些铁皮，质量与其它部分相对比，是比较小的，因此，在构建模型的时候，是可以进行简化的；其二是对一些可以不进行力学方面研究分析的部分，在研究分析中，只考虑自身重力的因素，因此，不需要建立出实际的模型；其三是大型钢的结构部件是主要是由两个方面构成的，其一是钢梁，其二是钢板，它们之间是由三个方法联接的，其一是铆接，其二是螺栓联接，其三是焊接。

3.2分块构建模型

要与实际的参数以及几何结构相结合，在构建模型的时候，就可以采用从上到下的顺序，在构建模型的时候，最好不要随意修改。在构建模型的时候，需要需要注意几个方面的问题，其一是使用的是间接构建模型的办法；其二是不能够出现断点；其三是在建立面单元过程中所出现的问题；其四是在画线以及画面时所出现的问题；其五是关于编号的问题；其六是让改变减到最少；其七是让运

算量达到最少。

使用的是间接构建模型的办法。第一步是要建立一些关键点，把这些关键点画成线，这些线构成一个面；第二步是把每个点、线、面都确定参数，然后再进行单元划分；第三步是与各点、各线、各面的具体情况相结合，以此来选择单元划分的大小以及疏密；第四步是与几何要素相联系，以此来进行单元划分，确定出模型。

不能够出现断点。在一条线或者是一个面上，构成它的每一个点都必须是它的一个重要的元素。

在建立面单元过程中所出现的问题。在构建面单元时，必须是一个封闭的曲线框。

在画线以及画面时所出现的问题。在画线以及画面的时候，对于同一类的元素，可以确定它们的参数，再根据这些参数来进行单元的划分。这样做，可以把多个部分的程序叠加起来，就会变得非常容易。

关于编号的问题。在构建有限元模型的时候，各线、各面、节点以及单元编号都是由程序来生成的，如果把它们重叠组合，编号就要发生改变。

让改变减到最少。尽量不要发生变化，因为一旦发生了变化，就会导致编号发生改变，与之相关的部分也要随着改动，这样就增大了工作量。

让运算量达到最少，这样就可以提高运算的速度，为了达到这个目的，是可以在计算中寻找规律的。

3.3模型的叠加

把各单元的模型构建完成后，经过调试，确定成功无疑之后，就可以把它们全部叠加起来，构建成为一个完整的模型。在叠加的过程中，需要注意到三个方面的问题，其一是编号不能够相重合，其二是某些点的坐标值要随着程序的运算而发生变化，其三是编号要随着程序的运算而发生变化。

3.4载荷处理

在计算的过程中，设备的载荷必须要是实际的。在实际的工作中，载荷大致是包括三个方面，其一是风载荷，其二是自重，其三是工作载荷。其中，设备的自重，只要把加速度的因素考虑进去就可以了。

4计算以及结果

大部分有限元的模型构建的工作完成，以及载荷的施加的工作完成，之后，就可以进行计算了。在这时，对面单元需要应力分析，对梁单位则需要变形分析对于设备的位移情况，用绘制节点的办法就可以达到目的，而且可以通过节点的前后位置知道它们的位移量，这样做，一来可以直观看出位移的情况，二来可以有利于快速计算。

对于面单元的问题，可以通过两种图形的制作，一来可以比较直观观察出应力改变的情况，二来有利于计算。这两种图形，其一是等效应变图，其二是等效应力图。

对于梁单元，直接运用等效应变图、等效应力图、列表的方法已

经不能够表示出应力的变化情况，那就必须使用其它的方法，比如，与实际情况相结合，能够建立单元反应以及应变的单元表，然后再绘制等效应力图、等效应变图、列表来反映变化值来求得结果。

5结语

在进行力学分析时，一定要与实际情况相联系，在进行分析时应该考虑得比较全面。参考文献

[1]韦宝成，杨伟旗，章青，白相强.大型钢结构非滑道建造过程中风荷载作用的研究[j].港工技术，2010，11（6）：206-207. [2]朱红波，刘旭.30000kn液压支架试验台的有限元力学性能分析[j]，煤炭科学技术，2010，17（3）：216-217.

（编辑：蒋东旭）