翟雪榮，井慶川（安徽電力建設第一工程有限公司，安徽 淮南 232000）

CAXA CAE有限元分析軟件在鋼結構強度分析領域的應用

翟雪榮，井慶川
（安徽電力建設第一工程有限公司，安徽 淮南 232000）

本文主要介紹使用CAXA CAE有限元分析軟件對工程施工領域使用的鋼支墩在靜態(tài)穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下下因受力發(fā)生的形變（位移以及應力情況的變化）和安全性能進行研究，以分析鋼支墩是否滿足設計和使用要求，保證工程項目的質量和安全。

CAXA CAE；有限元分析；鋼支墩；鋼結構

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.239

1　引言

目前在鋼支墩設計計算時， 不僅僅要對鋼支墩的剛度和結構強度進行校核計算，還要使用計算機輔助軟件對結果進行研究和分析；設計和建模我們使用計算機輔助設計（CAD）類的軟件，分析我們使用計算機輔助工程（CAE）類的軟件或插件。

2　鋼支墩的設計要求

鋼結構支墩有以下特點：1、鋼結構在安裝過程中機械化程度高，2、低碳、節(jié)能、綠色環(huán)保，可重復利用，3、鋼結構耐腐蝕性差，4、自身重量輕但是材料強度高，5、鋼結構密封性能好，6、鋼材韌性，塑性好，結構可靠性高，材質均勻，7、鋼結構耐熱不耐火。

3　鋼支墩CAXA CAE模型的建立和分析類型選擇

利用三維的計算機輔助設計軟件CAXA 實體設計軟件對鋼支墩進行建模， CAXA 實體設計所擁有的智能圖素庫和三維球功能可以非常方便的完成模型的建模和設計。比pkpm鋼結構軟件要更快更方便。

為確保鋼支墩分析的準確、 安全可靠， 還要使用CAE軟件進行分析。CAE是用Computer Aided求解復雜零件的剛度、結構強度、動力響應、彎曲拉伸穩(wěn)定性、彈塑性、熱傳導性等力學性能的結構性能的優(yōu)化設計和近似數(shù)值分析。國產CAXA CAE 插件有以力響應下創(chuàng)新點：采用獨有、首創(chuàng)的Sefea（富應變有限元）技術。該技術提高了分析的準確度和速度；允許CAE直接嵌入CAXA CAD模型分析方法。該軟件可以使入門級的工程師達到專業(yè)FEA分析師的分析精確度。在此我們選用 CAXA CAE分析的靜態(tài)穩(wěn)態(tài)類型來進行有限元分析。

圖1　CAE分析類型選擇

4　鋼支墩CAXA CAE 分析的結果

使用CAXA CAE有限元分析插件進行對鋼支墩進行靜態(tài)穩(wěn)態(tài)分析，來驗證鋼支墩能否承受規(guī)定數(shù)值的載荷值，因受力發(fā)生的位移量和應力變化是否滿足要求剛度和結構強度是否能達到相關要求，根據結果可以提高鋼支墩的質量和安全性。 在設計和計算鋼支墩時，必須考慮整體的穩(wěn)定性和安全性要求，因為鋼支墩是用于工程項目的臨時支撐平臺；通過常規(guī)的力學知識只能對鋼支墩的某個零件進行受力情況研究和剛度和結構強度分析，但是沒辦法對整個鋼支墩在承受設計載荷時進行研究和分析，從而不能研究其出現(xiàn)的位移量和應力變化量以及整體穩(wěn)定狀態(tài)，利用 CAXA 實體設計軟件對鋼支墩整體建模，使用CAXA CAE做靜態(tài)穩(wěn)態(tài)分析，來研究鋼支墩在規(guī)定的載荷值作用下，出現(xiàn)的位移量和應力變化能否達到設計要求、結構強度和剛度是否與設計計算結果一致，從而提高其在使用中的安全性、穩(wěn)定性、可靠性。利用 CAXA CAE有限元分析軟件研究和分析以及計算鋼支墩的穩(wěn)定性。利用 CAXA CAE軟件對鋼支墩進行分析后， 我們主要想要得到鋼支墩分析后的位移模量和等效應力，這兩個指標是我們進行靜態(tài)穩(wěn)態(tài)分析的主要參考數(shù)值。我們這里要研究的材料在受力狀態(tài)下應力與應變之比就是位移模量，范式等效應力就是屈服準則即等效應力。經過 CAXA CAE分析后的結果如圖2。

圖2　位移模量和等效應力圖

5　研究總結

CAXA CAE 擁有多物理性有限元素一體化分析技術；其基于最小二乘有限元素法的流力及電磁場分析技術；CAXA CAE在鋼結構設計領域有這廣泛的應用。此外，CAXA CAE還有以下優(yōu)勢：辦公文書軟件風格的界面，產品易于上手，還可以在一般電腦上輕松地運行；性價比更高，更提出的基于云的軟件服務，能廣泛應用于用戶。

［1］翟雪榮，井慶川.施工單位CAD平臺選擇實施方案［J］.山東工業(yè)技術，2016（12）：122.