基于ANSYS研究綜合效應對折線形鋼梁跨中彎矩的影響

基于ANSYS研究綜合效應對折線形鋼梁跨中彎矩的影響同，受力狀態(tài)也不同。從受力狀態(tài)來看，折線形鋼梁結構體系屬于壓彎構件范疇；實際計算結果發(fā)現(xiàn)，ANSYS計算跨中截面的應力算的應力值相差較遠。通過對荷載-位移曲線、屈服承載力、跨中截面應力的分析，研究綜合效應對折線形鋼梁跨中彎矩的影響，得出屈服承載力和跨中彎矩等隨著坡度的變化規(guī)律。言其具有極大的優(yōu)越性，跨度也在建設過程中逐漸增大，然而隨著市場的發(fā)展和業(yè)主對于廠房防火、防腐、造價等性能的要求，出現(xiàn)了一種新的結點[1]：下部采用受壓性能好、耐久性和耐火性好的混凝土，可降低結構成本和后期維護費用，節(jié)約鋼材；上部釆用輕質高強、便于加工安裝的鋼系在工程中的應用越來越廣泛，目前還沒有專門的國家標準、規(guī)范、規(guī)程構[2]或門式剛架等受力體系設計計算，對這種結構體系的受力性能沒有比較清晰的認識，造成工程事故和隱患?；炷林c鋼梁的連接方式主要有三種：剛接、鉸接、簡支。由于混凝土是脆性材料，一般不易做到理想剛接，簡支又會浪費材料，宜做成鉸接[3]。實際工程中常用的折線形鋼梁屋面坡度為1/15~1/5，不同的坡度由于綜合效應[4]的影響不同，本文通過ANSYS有限元軟件分析綜合效應對折線形鋼梁跨中彎矩的影響。采用有限元軟件ANSYS模擬折線形鋼梁的受力狀態(tài)，鋼材采用Q235，屈服強度為235MPa，彈性模量取2.03×105MPa，泊松比為0.3，切線模量為6100MPa，網格單元采用八結點Solid45實體單元，單元大小設置為20，采用掃掠方式離散單元。試件的邊界條件為簡支，模型的兩端按照剛體接觸處理，形成節(jié)點，通過節(jié)點來控制模型的約束方式，約束條件為：模型兩端限制Uy、Uz、Rz、Ry，在其中一端限制Ux。在模型三分點處施加集中荷載，分400個子步加載，應用自動弧長法，出現(xiàn)第一個下降點時停止計算，輸出每步結果；為了使ANSYS計算結果與實際結構受力更接近，考慮材料的非線性和幾何非線性，應用大變形靜態(tài)分析。試驗共設計了截面為HN150×75×5×7、跨度為3000mm、坡度i為1/5、1/6、1/8、1/10、1/12共5根折線形鋼梁和1根直線形鋼梁，試件模型邊界條件見圖1，試件有限元模型見圖2。對于建筑工程中常用的低碳軟鋼，其應力-應變關系曲線可分為彈性階段、屈服平臺和強化段。本文采用雙折線模型，屈服前的剛度取為彈性剛度，屈服后為斜直線，復雜應力狀態(tài)下的破壞狀態(tài)采用雙線性等向強化屈服準則來判斷。2計算結果分析2.1荷載-位移曲線ANSYS計算得到各試件荷載-跨中位移曲線見圖3，折線形鋼梁的描述。由圖可見，在鋼梁屈服前，荷載較小，構件處于彈性工作狀態(tài)，荷載-位移曲線基本呈線性關系；當荷載繼續(xù)增大，試件開始屈服，構件的剛度逐漸減小，荷載-位移曲線出現(xiàn)轉折點，撓度增長加快；當荷載再繼續(xù)增大，屈服面積加大和屈服區(qū)域的連通，荷載-位移曲線梁在支座約束作用下產生了拱效應，限制了鋼梁撓度的發(fā)展，這種約束效a-直線梁；b-i=1/10；c-i=1/6；d-i=1/12；e-i=1/8；f-i=1/5。圖3不同坡度的荷載-跨中位移曲線2.2應力分析不同坡度應力狀態(tài)的區(qū)別主要表現(xiàn)在折點部位。坡度為1/5和1/6鋼梁折點腹板下部應力較大，上部應力較?。黄露葹?/8、1/10和1/12鋼梁折點腹板上部應力較大，下部應力較小。當達到屈服荷載時，坡度為1/5和1/6鋼梁折點延續(xù)彈性階段的應力狀態(tài)，并在荷載作用處的翼緣和折點腹板下部開始屈服；坡度為1/8、1/10和1/12的梁也延續(xù)彈性階段的應力坡度為1/5和1/6的折線形鋼梁最后由于荷載作用處腹板失穩(wěn)，結構發(fā)生破壞；坡度為1/8、1/10和1/12的折線形鋼梁由于兩個荷載作用區(qū)、折點腹板上部三大屈服區(qū)域連通，導致結構破壞。的鋼梁在腹板下部的應力較大，腹板上部應力較小；坡度為1/10的鋼梁表現(xiàn)出相反的應力狀態(tài)，在腹板下部應力較小，腹板上部應力較大。為了研究折點