翟雪榮,井慶川(安徽電力建設(shè)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(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析領(lǐng)域的應(yīng)用
翟雪榮,井慶川
(安徽電力建設(shè)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(duì)工程施工領(lǐng)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(yīng)力情況的變化)和安全性能進(jìn)行研究,以分析鋼支墩是否滿足設(shè)計(jì)和使用要求,保證工程項(xiàng)目的質(zhì)量和安全。
CAXA CAE;有限元分析;鋼支墩;鋼結(jié)構(gòu)
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.239
目前在鋼支墩設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí), 不僅僅要對(duì)鋼支墩的剛度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算,還要使用計(jì)算機(jī)輔助軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行研究和分析;設(shè)計(jì)和建模我們使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)類的軟件,分析我們使用計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)類的軟件或插件。
鋼結(jié)構(gòu)支墩有以下特點(diǎn):1、鋼結(jié)構(gòu)在安裝過(guò)程中機(jī)械化程度高,2、低碳、節(jié)能、綠色環(huán)保,可重復(fù)利用,3、鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性差,4、自身重量輕但是材料強(qiáng)度高,5、鋼結(jié)構(gòu)密封性能好,6、鋼材韌性,塑性好,結(jié)構(gòu)可靠性高,材質(zhì)均勻,7、鋼結(jié)構(gòu)耐熱不耐火。
利用三維的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件CAXA 實(shí)體設(shè)計(jì)軟件對(duì)鋼支墩進(jìn)行建模, CAXA 實(shí)體設(shè)計(jì)所擁有的智能圖素庫(kù)和三維球功能可以非常方便的完成模型的建模和設(shè)計(jì)。比pkpm鋼結(jié)構(gòu)軟件要更快更方便。
為確保鋼支墩分析的準(zhǔn)確、 安全可靠, 還要使用CAE軟件進(jìn)行分析。CAE是用Computer Aided求解復(fù)雜零件的剛度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、動(dòng)力響應(yīng)、彎曲拉伸穩(wěn)定性、彈塑性、熱傳導(dǎo)性等力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)和近似數(shù)值分析。國(guó)產(chǎn)CAXA CAE 插件有以力響應(yīng)下創(chuàng)新點(diǎn):采用獨(dú)有、首創(chuàng)的Sefea(富應(yīng)變有限元)技術(shù)。該技術(shù)提高了分析的準(zhǔn)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(jí)的工程師達(dá)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(lái)進(jìn)行有限元分析。
圖1 CAE分析類型選擇
使用CAXA CAE有限元分析插件進(jìn)行對(duì)鋼支墩進(jìn)行靜態(tài)穩(wěn)態(tài)分析,來(lái)驗(yàn)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(yīng)力變化是否滿足要求剛度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是否能達(dá)到相關(guān)要求,根據(jù)結(jié)果可以提高鋼支墩的質(zhì)量和安全性。 在設(shè)計(jì)和計(jì)算鋼支墩時(shí),必須考慮整體的穩(wěn)定性和安全性要求,因?yàn)殇撝Ф帐怯糜诠こ添?xiàng)目的臨時(shí)支撐平臺(tái);通過(guò)常規(guī)的力學(xué)知識(shí)只能對(duì)鋼支墩的某個(gè)零件進(jìn)行受力情況研究和剛度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析,但是沒辦法對(duì)整個(gè)鋼支墩在承受設(shè)計(jì)載荷時(shí)進(jìn)行研究和分析,從而不能研究其出現(xiàn)的位移量和應(yīng)力變化量以及整體穩(wěn)定狀態(tài),利用 CAXA 實(shí)體設(shè)計(jì)軟件對(duì)鋼支墩整體建模,使用CAXA CAE做靜態(tài)穩(wěn)態(tài)分析,來(lái)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(yīng)力變化能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度是否與設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)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(jì)算鋼支墩的穩(wěn)定性。利用 CAXA CAE軟件對(duì)鋼支墩進(jìn)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(yīng)力,這兩個(gè)指標(biāo)是我們進(jìn)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(yīng)力與應(yīng)變之比就是位移模量,范式等效應(yīng)力就是屈服準(zhǔn)則即等效應(yīng)力。經(jīng)過(guò) CAXA CAE分析后的結(jié)果如圖2。
圖2 位移模量和等效應(yīng)力圖
CAXA CAE 擁有多物理性有限元素一體化分析技術(shù);其基于最小二乘有限元素法的流力及電磁場(chǎng)分析技術(shù);CAXA CAE在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域有這廣泛的應(yīng)用。此外,CAXA CAE還有以下優(yōu)勢(shì):辦公文書軟件風(fēng)格的界面,產(chǎn)品易于上手,還可以在一般電腦上輕松地運(yùn)行;性價(jià)比更高,更提出的基于云的軟件服務(wù),能廣泛應(yīng)用于用戶。
[1]翟雪榮,井慶川.施工單位CAD平臺(tái)選擇實(shí)施方案[J].山東工業(yè)技術(shù),2016(12):122.