鑄鋼節點有限元計算分析方法
[摘要]本分析報告采用國際大型通用有限元軟件 ABAQUS對節點進行有限元受力分重點關注鑄鋼節點的應力狀態、變形狀態以及彈塑性。
【關鍵詞]鑄鋼節點;有限元分析
1. 前言
2. 鑄鋼節點是近年來隨著大跨空間桁架結構體系發展起來的一種新型的結構節點形式，具有受力明確、直接、承載力大，減少了節點板、節點球的次應力對
3. 結構內力的影響，可在工廠內整體澆鑄，具有良好的適應性，可根據建筑需要生產出具有復雜外形和內腔的節點。因其優越的性能，在國外已經廣泛應用于大跨空間桁架鋼結構中的重要節點，在國內也在逐步推廣應用。
多數典型工程材料的性能，包括金屬、橡膠、聚合物、復合材料、鋼筋混凝土、可壓縮的彈性泡沫，以及地質材料，例如土壤和巖石等。作為一種通用的模擬工具，應用ABAQUS不僅能夠解決結構分析(應力/位移)問題，而且能夠模擬和研究包括熱傳導、質量擴散、電子元器件的熱控制(熱一電耦合分析)、聲學、土壤力學(滲流一應力耦合分析)和壓電分析等廣闊領域中的問題。
ABAQUS 為用戶提供了廣泛的功能，使用起來又十分簡便。即便是最復雜的問題也可以很容易地建立模型。例如，對于多部件問題，通過對每個部件定義合適的材料模型，然后將它們組裝成幾何構形。對于大多數模擬，包括高度非線性的問題，用戶僅需要提供如結構的幾何形狀、材料性能、邊界條件和荷載工況這些工程數據。在非線性分析中，ABAQUS 能自動選擇合適的荷載增量和收斂準則，ABAQUS 不僅能夠自動選擇這些參數的值，而且在分析過程中也能不斷地調整這些參數值，以確保獲得精確的解答。對于控制問題的數值求解，用戶幾乎不必去定義任何參數。
4. 有限元分析模型的建立在AutoCAD建立節點模型后直接導入ABAQUS軟件中進行分析。材料模型為線彈性，鋼材彈性模量由于鑄鋼節點幾何構造比較復雜，選用實體單元C3D4對幾何模型進行自由劃分。單元網格采用細分網格的網格實驗方法，確定合適的網格，控制單元最小尺寸，以保證有限元分析結果的準確性。
分析模型及材料特性的選取均參考原設計關于鑄鋼節點的說明及《鑄鋼節點應用技術規程》CECS235:2008相關的規定和規程GBT11352-2009《一般工程用鑄造碳鋼件》的相關規定。
材料:理想彈塑性材料，滿足Von-Mises屈服準則;鑄鋼節點采用GS-20Mn5V，屈服強度取300Mpa。圖1所示為鑄鋼的應力-應變關系曲線。
4有限元分析結果
為了便于了解節點內部鑄鋼的應力狀態，圖6給出了節點內部的應力云圖。
5.鑄鋼節點有限元分析結論
在設計荷載作用下，鑄鋼件節點mises應力值不超過材料的設計強度。在最不利荷載組合下鑄鋼節點的最大應力為270.5N/mm2，不超過鑄鋼材料的設計強度，鑄鋼節點一(滿足設計要求。