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

1　引言

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。

2　鋼支墩的設(shè)計(jì)要求

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。

3　鋼支墩CAXA CAE模型的建立和分析類型選擇

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

4　鋼支墩CAXA CAE 分析的結(jié)果

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

5　研究總結(jié)

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.