今天給各位分享節(jié)點(diǎn)有限元分析的知識(shí)，其中也會(huì)對(duì)節(jié)點(diǎn)有限元分析 極限承載力進(jìn)行解釋，如果能碰巧解決你現(xiàn)在面臨的問(wèn)題，別忘了關(guān)注本站，現(xiàn)在開(kāi)始吧！，本文目錄一覽：，1、，結(jié)構(gòu)百問(wèn)14-Abaqus節(jié)點(diǎn)有限元分析，2、，有限元分析方法是指什么？，3、，名詞解釋：有限元分析：有限元、節(jié)點(diǎn)自由度？
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本文目錄一覽：
- 1、結(jié)構(gòu)百問(wèn)14-Abaqus節(jié)點(diǎn)有限元分析
- 2、有限元分析方法是指什么？
- 3、名詞解釋：有限元分析：有限元、節(jié)點(diǎn)自由度？
- 4、土木工程學(xué)科有限元分析？
- 5、有限元分析時(shí)，節(jié)點(diǎn)之間不傳力，怎么解決
結(jié)構(gòu)百問(wèn)14-Abaqus節(jié)點(diǎn)有限元分析
以某鎖網(wǎng)結(jié)構(gòu)為例節(jié)點(diǎn)有限元分析，總結(jié)一下利用Abaqus進(jìn)行三維節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元有限元分析節(jié)點(diǎn)有限元分析的步驟。
可以直接在Abaqus中建模，也可以通過(guò)軟件轉(zhuǎn)換建模。
例如，已有CAD三維模型，可以通過(guò)犀牛軟件打開(kāi)，導(dǎo)出為sat文件，然后在Abaqus中導(dǎo)入sat文件，生成part。
對(duì)于本為一體的多個(gè)part，可以通過(guò)merge操作合并為一個(gè)part，從而免去后續(xù)繁雜的接觸定義。
（1）首先定義材性，對(duì)于常見(jiàn)的鋼材可使用理想彈塑性模型節(jié)點(diǎn)有限元分析；
（2）定義截面，對(duì)于實(shí)體模型，Type：Solid，Homogeneous；
（3）指定截面，將定義好的截面指定給部件。
將不同的part移動(dòng)到正確的位置組裝成要分析的完整模型，同一個(gè)part可以生成多個(gè)實(shí)例。
對(duì)于靜態(tài)加載，使用Static，General即可。
常見(jiàn)的接觸類型包括Surface-to-surface contact（面面接觸），Tie（綁定），Coupling（耦合）等，可以按需定義。
在Initial中定義邊界條件，在Step-1中定義荷載。此處固定兩個(gè)鋼管端面，在鎖頭端面施加拉力，拉力通過(guò)換算成壓強(qiáng)Pressure的形式施加。
常規(guī)形狀的模型可以使用C3D8R的六面體網(wǎng)格，對(duì)于形狀怪異，無(wú)法通過(guò)八面體網(wǎng)格劃分的模型需要使用C3D10或者C3D4的四面體網(wǎng)格。當(dāng)然，C3D4網(wǎng)格的計(jì)算收斂性不如C3D8R。
創(chuàng)建分析作業(yè)，并提交?？梢酝ㄟ^(guò)使用多核CPU并行計(jì)算提高計(jì)算速度。
分析完成后可以查看節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)。
Mises應(yīng)力最大值為882.5MPa，應(yīng)力最大位置為錨具叉耳接頭處。節(jié)點(diǎn)核心區(qū)應(yīng)力最大值出現(xiàn)在加勁肋端部與鋼管連接處，且達(dá)到屈服應(yīng)力。
PEEQ大于0的位置表示進(jìn)入塑性狀態(tài)。從結(jié)果來(lái)看，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)塑性應(yīng)變最大值出現(xiàn)在加勁肋端部與鋼管連接處，其節(jié)點(diǎn)有限元分析他位置均處于彈性狀態(tài)。
-2017年1月8日
有限元分析方法是指什么？
有限元分析（FEA，F(xiàn)inite Element Analysis）利用數(shù)學(xué)近似的方法對(duì)真實(shí)物理系統(tǒng)（幾何和載荷工況）進(jìn)行模擬。利用簡(jiǎn)單而又相互作用的元素（即單元），就可以用有限數(shù)量的未知量去逼近無(wú)限未知量的真實(shí)系統(tǒng)。
有限元分析是用較簡(jiǎn)單的問(wèn)題代替復(fù)雜問(wèn)題后再求解。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對(duì)每一單元假定一個(gè)合適的（較簡(jiǎn)單的）近似解，然后推導(dǎo)求解這個(gè)域總的滿足條件（如結(jié)構(gòu)的平衡條件），從而得到問(wèn)題的解。
因?yàn)閷?shí)際問(wèn)題被較簡(jiǎn)單的問(wèn)題所代替，所以這個(gè)解不是準(zhǔn)確解，而是近似解。由于大多數(shù)實(shí)際問(wèn)題難以得到準(zhǔn)確解，而有限元不僅計(jì)算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。
擴(kuò)展資料：
有限元方法與其他求解邊值問(wèn)題近似方法的根本區(qū)別在于它的近似性僅限于相對(duì)小的子域中。20世紀(jì)60年代初首次提出結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算有限元概念的克拉夫（Clough）教授形象地將其描繪為：“有限元法=Rayleigh Ritz法+分片函數(shù)”，即有限元法是Rayleigh Ritz法的一種局部化情況。
不同于求解（往往是困難的）滿足整個(gè)定義域邊界條件的允許函數(shù)的Rayleigh Ritz法，有限元法將函數(shù)定義在簡(jiǎn)單幾何形狀（如二維問(wèn)題中的三角形或任意四邊形）的單元域上（分片函數(shù)），且不考慮整個(gè)定義域的復(fù)雜邊界條件，這是有限元法優(yōu)于其他近似方法的原因之一。
名詞解釋：有限元分析：有限元、節(jié)點(diǎn)自由度？
有限元方法的基本原理：將連續(xù)的求解域離散為一組單元的組合體，用在每個(gè)單元內(nèi)假設(shè)的近似函數(shù)來(lái)分片的表示求解域上待求的未知場(chǎng)函數(shù)，近似函數(shù)通常由未知場(chǎng)函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)在單元各節(jié)點(diǎn)的數(shù)值插值函數(shù)來(lái)表示。從而使一個(gè)連續(xù)的無(wú)限自由度問(wèn)題變成離散的有限自由度問(wèn)題。
將連續(xù)的求解域離散為一組單元的組合體，用在每個(gè)單元內(nèi)假設(shè)的近似函數(shù)來(lái)分片的表示求解域上待求的未知場(chǎng)函數(shù)，近似函數(shù)通常由未知場(chǎng)函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)在單元各節(jié)點(diǎn)的數(shù)值插值函數(shù)來(lái)表達(dá)。從而使一個(gè)連續(xù)的無(wú)限自由度問(wèn)題變成離散的有限自由度問(wèn)題。
土木工程學(xué)科有限元分析？
1有限元模型模型的建立
采用大型有限元分析軟件ABAQUS對(duì)本連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行非線性有限元分析。T型鋼與方鋼管采用Tie模擬焊接；T型鋼與梁采用BoltForce通過(guò)調(diào)整螺栓長(zhǎng)度模擬高強(qiáng)螺栓連接并實(shí)現(xiàn)預(yù)加載，考慮到栓帽與T型鋼腹板、螺母與梁翼緣、梁翼緣與T型鋼腹板的摩擦，摩擦系數(shù)選定為0.4。T型鋼、方鋼管柱、H形鋼梁和高強(qiáng)螺栓均采用實(shí)體單元實(shí)現(xiàn)。模擬邊界條件采用對(duì)柱底限制x、y和z方向的位移和x、z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)柱頂限制x、y方向的線位移和x、z方向的轉(zhuǎn)角。對(duì)梁端限制其平面外的轉(zhuǎn)動(dòng)。BASE模型中對(duì)柱頂施加軸壓比為0.2的軸向壓力，對(duì)鋼梁的懸臂端施加z方向位移控制的往復(fù)荷載[9]。
2BASE模型在往復(fù)荷載下的受力性能
BASE模型的彎矩-轉(zhuǎn)角滯回曲線如圖3，滯回曲線呈現(xiàn)梭型，且穩(wěn)定飽滿，并隨著梁端循環(huán)位移的不斷增大，曲線整體剛度不斷降低；梁端的極限承載力為74.361kN，極限承載力良好，對(duì)應(yīng)梁端豎向位移為49.3mm；極限彎矩為89.2kN·m，極限轉(zhuǎn)角為0.041rad，表明該節(jié)點(diǎn)具有較好的變形能力；耗能系數(shù)為2.09，表明耗能性能良好。綜上可以認(rèn)為，BASE模型連接節(jié)點(diǎn)具有理想的抗震性能。節(jié)點(diǎn)的最終破壞形式為兩個(gè)T型鋼腹板根部區(qū)域發(fā)生屈服破壞。其中，能量耗散系數(shù)eC按最大荷載對(duì)應(yīng)的滯回曲線所包圍的面積來(lái)衡量，見(jiàn)圖4所示。
3BH模型在往復(fù)荷載下的受力性能
BH250和BH300模型的彎矩-轉(zhuǎn)角滯回曲線如圖5與圖6?？梢?jiàn)BH模型的滯回曲線趨勢(shì)與BASE模型相似，呈現(xiàn)飽滿的梭型[5]。與BASE模型對(duì)比，BH250模型的初始轉(zhuǎn)動(dòng)剛度增加了6%，BH300的初始轉(zhuǎn)動(dòng)剛度增加了16%；BH250模型的極限承載力增加了30%，BH300模型的極限承載力增加了45%，說(shuō)明梁高度變化對(duì)節(jié)點(diǎn)的極限承載力有相當(dāng)大的影響，原因是在其他條件相同的情況下，隨著梁高度的增加，梁上下翼緣承擔(dān)的拉、壓力相應(yīng)減小，因此節(jié)點(diǎn)的承載力提高；BH250模型的耗能系數(shù)增加了6.6%，BH300模型的耗能系數(shù)增加了7.6%。綜上可得，梁高度的變化對(duì)整個(gè)節(jié)點(diǎn)的承載能力有明顯影響，對(duì)最初始轉(zhuǎn)動(dòng)剛度、耗能能力影響較小，因此適當(dāng)提高梁高度有助于節(jié)點(diǎn)承載能力的提高。
4LTW模型在往復(fù)荷載下的受力性能
LTW240和LTW280模型的滯回曲線如圖7和圖8?？梢?jiàn)LTW240模型的滯回曲線趨勢(shì)與BASE模型相似，呈梭型，較飽滿。與BASE模型對(duì)比，LTW240的初始轉(zhuǎn)動(dòng)剛度增加了29%，極限承載力與BASE模型基本相同，耗能系數(shù)增加了7.6%。LTW280模型的滯回曲線與BASE模型差別較大，呈尖弓型。與BASE模型對(duì)比，LTW的初始轉(zhuǎn)動(dòng)剛度減少了88%，剛度嚴(yán)重下降，原因是當(dāng)施加荷載時(shí)，由于T型鋼腹板過(guò)長(zhǎng)，力矩過(guò)大，彎矩過(guò)大，造成T型鋼的剛度急劇下降，導(dǎo)致整體剛度嚴(yán)重下降，因此曲線呈尖弓型，耗能性能較差，不具備實(shí)際研究意義。綜上可得，適當(dāng)改變腹板長(zhǎng)度，對(duì)提高耗能性能有一定影響，過(guò)大增加腹板長(zhǎng)度，會(huì)造成剛度的急劇下降，因此在對(duì)腹板長(zhǎng)度進(jìn)行改動(dòng)是要適量[10]。
5結(jié)論
利用有限元分析軟件ABAQUS對(duì)不同尺寸構(gòu)件的連接節(jié)點(diǎn)在往復(fù)荷載下的力學(xué)性能進(jìn)行分析，得出梁高度的變化對(duì)整個(gè)節(jié)點(diǎn)的承載能力有明顯影響，對(duì)最初始轉(zhuǎn)動(dòng)剛度、耗能能力影響較??；T型鋼腹板對(duì)節(jié)點(diǎn)的初始轉(zhuǎn)動(dòng)剛度影響較大，對(duì)極限承載力及耗能能力影響較小。T型鋼腹板過(guò)長(zhǎng)，會(huì)造成節(jié)點(diǎn)的初始剛度嚴(yán)重下降。因此在設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)時(shí)可根據(jù)情況變化梁高度，并在初始轉(zhuǎn)動(dòng)剛度允許范圍內(nèi)，適當(dāng)改變T型鋼腹板的長(zhǎng)度尺寸。
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有限元分析時(shí)，節(jié)點(diǎn)之間不傳力，怎么解決
第一個(gè)問(wèn)題， 答案是單元節(jié)點(diǎn)應(yīng)力接近理論值，理論上在單元節(jié)點(diǎn)上，該點(diǎn)應(yīng)力值是精確滿足本構(gòu)方程的，所以該點(diǎn)的值是精確值，但是有時(shí)候單元采取高斯積分點(diǎn)，這時(shí)候在高斯點(diǎn)上就是精確值，而單元節(jié)點(diǎn)上就不是了，再一個(gè)，有限單元法的直接解是位移，而應(yīng)力值是派生解，是位移取導(dǎo)數(shù)得出，當(dāng)位移精確的時(shí)候，應(yīng)力值不一定精確，這很好理解，當(dāng)一個(gè)函數(shù)本身連續(xù)的時(shí)候，他的導(dǎo)數(shù)不一定連續(xù)，這就需要所謂的“應(yīng)力磨平”一般是有計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)完成的，最后，現(xiàn)在的通用有限單元法程序都是以里茲變分和伽遼金加權(quán)殘數(shù)為理論基礎(chǔ)的，這種最小位能原理求得位移近似解的彈性變性能是精確解變形能的下界，也就是說(shuō)，該方法得出的近似位移場(chǎng)在總體上偏小，即結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型顯得偏于剛硬。第二個(gè)問(wèn)題，我還沒(méi)有做過(guò)優(yōu)化分析，暫時(shí)解答不了這個(gè)問(wèn)題.
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