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桁架结构次应力计算问题研究

2021-09-10许志鑫

江苏广播电视报·新教育 2021年17期

摘要:平面桁架结构按理想桁架的计算模型得到的杆件的应力,即所谓的主应力。但实际桁架结构的节点一般为刚接点或弹性节点,就会产生次应力,在一定条件下次应力的数值不能忽略。有关桁架结构次应力计算有多种方法,各有特点。本文主要讨论ANSYS法和一种简易算法。ANSYS计算是现在通用的有限元计算方法,用它计算实际桁架结构次应力是准确可靠的。简易算法是将杆单元处理成梁单元,通过计算理想桁架的节点位移,将桁架中的杆件视为两端固定的梁计算实际桁架的杆端弯矩,得到每个节点的不平衡力矩,再用力矩分配法进行分配,就得到了各个单元的弯矩,从而计算出桁架结构中各杆的次应力。结合一个桁架结构的计算实例,分别用ANSYS法和简易算法计算桁架结构中杆件的次应力。计算结果表明:两种方法都是有效的,满足工程要求。简易算法由于计算过程简单,更具有工程应用前景。

关键词:次应力;有限元分析;简易算法

1桁架次应力计算—有限元法

1.1有限单元法的主要思路

把结构剖分为一系列离散单元,即具有无限多个自由度的连续体化为有限多个自由度的计算模型。然后选择一个表示单元内位移随位置变化的模式,并且按函数插至理论将单元任意一点的位移通过一定的函数关系用节点位移来表示。从分析单个单元入手,用变分原理建立单元,再把所有单元集合起来,并与节点上的外荷载相联系,进行整体的结构分析,得到一组以节点为未知量的方程,引入边界条件即可求解方程得到位移,最后根据几何方程和物理方程求得应力和应变。……

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