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基于ANSYS Workbench的玻璃面板承載力分析

來源:2012年會論文集  作者:姜仁  日期:2012-4-26
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摘要:本文采用ANSYS Workbench有限元分析軟件對玻璃面板的結構承載力進行了數值模擬,分別采用SHELL和SOLID等單元對給定模型進行計算,并將模擬結果和實際檢測數據進行了對比分析。本文還對適合玻璃承載力分析的幾種常用單元進行了討論。
關鍵字:有限元;玻璃;載力
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  (2)線性解隨荷載的進一步加大,與試驗值的偏差也逐步加大。

  (3)三類單元Shell63、Shell181和Solid186的結果相差不大,均能滿足工程設計要求,因此可以采用系統默認單元設置進行有限元分析。

  4  ANSYS Workbench結構分析實用技術
  4.1  玻璃面板計算分析單元的選擇
  在對幾何模型網格劃分時,需要指定單元類型,通常玻璃的厚度與短邊長度的比值小于0.1 時,應采用SHELL單元。使用SHELL單元模擬薄的實體結構,可以降低模型的計算規模,而且精度滿足要求,因此習慣上采用SHELL63單元(4節點)進行玻璃面板的有限元分析。SOLID單元功能比較強大(SOLID187是10節點六面體,SOLID186是20節點六面體),也可以被采用,尤其是在計算技術的提高和計算計硬件的升級支持下,采用SOLID單元,更能體現有限元分析的優越性。

  4.2  插入APDL命令流
  APDL命令流是ANSYS軟件系統的精華,在Geometry,Contact,Environment和Solution下均可進行插入。能將APDL的靈活高效和Mechanicl的快捷相結合,是熟悉APDL開發者的高效接口。能夠完成的有用功能有:替換系統缺省的單元、控制計算結果的讀取、進行附加的計算等。

  4.3  通過PATH監視計算結果
  對起重要作用的計算結果,可以指定路徑PATH,用來表征結果的變化,并提取其最大值和最小值,實現顯示及打印。

  4.4  變量參數集的使用
  在ANSYS Workbench中,設置了變量參數集,可以在Workbench中進行設定,在分析時自動采用,不用對其MODEL的設置進行修改,這樣保證建模數據比較固定。通過變量參數集,還可以將模型中的數據進行輸出,便于調試和參數化設計。

  4.5  安全系數工具的使用
  在后處理中,Tools提供了Stress Tool,能夠將應力以安全系數的形式進行云圖顯示,很容易檢查到玻璃應力分布的薄弱部位。

  4.6  充分利用CAD圖形接口
  Ansys提供很多CAD軟件的圖形導入功能,如果不能直接導入,可在宿主CAD中將模型轉存為通用文件,如IEGS、DWG文件等。比如Rhino模型的3dm文件,即可采用IEGS格式進行導入。

  5  結論
  5.1  采用線性有限元分析方法,得到的結果較實際保守,因此可以考慮玻璃面板的幾何非線性影響。規范[4]中規定的折減系數是必要的。

  5.2  Shell單元和Solid單元分析結果比較接近。在工程應用過程中可以采用Ansys系統默認的單元進行分析。

  5.3  ANSYS Workbench適合于工程分析,與ANSYS經典分析方法相比,更為簡單,求解效率更高,但相對來講功能比較簡單,因此采用插入APDL命令流的方法,實現能夠有效擴充分析功能,進行細節控制,滿足不同工程的需要。

  參考文獻
  1.姜仁,任意三角形玻璃面板彎曲問題研究,2009年全國門窗幕墻年會論文集,2009.3
  2.張朝輝,ANSYS 12.0結構分析工程應用實例解析(第3版),機械工業出版社,2010.1
  3.浦廣益等,ANSYS Workbench 12 基礎教程與實例詳解,中國水利水電出版社,2010.10
  4.JGJ102-2003玻璃幕墻工程技術規范》,中國建筑工業出版社,2003.10
  5.劉正權 姜仁,APDL參數化有限元分析技術在點支式玻璃幕墻設計中的應用,建筑科學,2006,22(1)【完】
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