
应力分析
经过几何模型离散化后,该桁架模型节点为173个,单元337个。桁架上下玄弦杆由H型钢H350×350×10×15组成。定义模型的单元类型为beam单元,然后根据型刚类型在cross section中定义界面参数。如下图所示:
▼ 定义材料特性

▼ 定义单元属性(1)

▼ 定义单元属性(2)

该桁架一端为水泥支腿,一端为钢结构支腿。添加位移边界条件时,将水泥柱端定义为固结约束,另一侧定义为铰接约束。
添加载荷时,根据受力简图,对每个节点添加应对的应力,并注意添加重力载荷。
添加边界条件和载荷后,桁架分析模型如下图示:
▼ 有限元分析模型

计算与处理
前处理完成后,点击Solve in Nastran 选项进行计算分析。在计算结果选项中新建冯·米塞斯应力输出项,以查看桁架受力情况。输出结果如下图所示:
▼ 桁架变形云图

▼ 桁架应力云图

▼ 桁架冯·米塞斯应力曲线

根据桁架结构设计要求,80m桁架允许最大变形量为100m,根据分析结果可知,该桁架最大变形在铰接端,为64.2mm满足设计要求。最大压强为73.45Mpa,位于桁架固结端的腹杆上,满足型钢材料强度要求。
经计算各杆件的安全系数最小值为3.4,考虑到制造加工时上下弦杆质心线与腹杆或面板质心线不一致,强度降低至0.85倍,在考虑到压杆稳定系数为0.85,所以安全系数最小值相当于2.45。
▼ 桁架安装实景

有限元分析结果表明,在静力载荷作用下,桁架结构最大应力小于材料的许用能力,桁架符合强度设计要求;桁架最大变形量小于允许的指标要求,桁架符合刚度设计要求。

