ANSYS在国度体育馆预设中的应用

ANSYS相关阅读,1,ANSYS在国度体育馆预设中的应用,ANSYS相关阅读,2,1引言国度体育馆位于北京市中轴线东侧，成府路南侧，奥林匹克公园核心区内。国度体育馆是2008年第29届奥林匹克运动会的主体育馆，承受奥林匹克运动会开、落幕式与田径运动，总建造平面或物体表面的大小约为25万m2。建造的预设运用年数为100年，其“鸟巢”结构将变成北京市的关紧微记性建造。该建造地面以上最简单的面呈鸭子蛋圆型，长轴为332.3m，短轴为296.4m。主体结构由钢筋水泥看台与带有可捭阖屋盖的大跨度钢屋盖两局部构成。屋盖的主结构由48榀桁架与半中腰环梁构成，支承在周边24根组合柱之上。屋盖的顶面呈鞍形，无上点高度为68.5m，谷底高度为42.8m。主桁架环绕屋盖中部的环梁放射形安置，与屋面及立面的次结构一块儿形成了“鸟巢”的特别建造造型，主场看台局部认为合适而使用钢筋水泥框架剪力墙结构整体体系，与大跨,ANSYS相关阅读,3,度钢结构绝对脱开。2结构剖析2.1计算手续的挑选在开始阶段的预设时，预设担任职务的人周密研讨了各种软件的功能及优欠缺，最后经过比较表决认为合适而使用ANSYS软件。由于首先ANSYS有浩博的单元库，土木匠程中等用的梁板壳都有结果熟的单元可以选取。其次ANSYS具备节点耦合和设置刚域功能，可以摹拟计算板型中一点构件之间的互相关系。ANSYS还具备单元的生死功能，经过设置单元的生死达到摹拟结构动工过程的目标。最让预设担任职务的人欣赏的是，ANSYS是个开放的有限元平台，供给了APDL，UIDL等研发工具，可以让用户自个儿研发专业板块。计算相比较手续认为合适而使用Sap2000。2.2结构剖析的主要内部实质意义2.2.1计算板型及假定1）群体板型中全部构件都认为合适而使用ANSYS中beam4单元。2）曲梁和弧梁用多段直线梁,ANSYS相关阅读,4,单元摹拟。2.2.2静力剖析结构的主要荷载涵盖：恒荷载、活荷载，雪荷载、风荷载、温度效用。那里面恒荷载含结构自重、吊顶、水槽和马道设施等等，活荷载由建造结构荷载规范（GB5009-2001）不父母屋盖确认，雪荷载由建造结构荷载规范（GB5009-2001）取预设基准期100年雪压，风荷载认为合适而使用风洞报告陈述数值，温度效用依据北京市近30年的气候学计数资料确认。牌楼安全等级为一级，关紧性系数取1.1，分项系数、组合系数按建造结构荷载规范(GB5009-2001)及建造抗震预设规范(GB-2001)选取，。2.2.3抗震剖析结构的设置防卫烈度为8度，预设地震分组为第1组。工程场地为III类。地震剖析认为合适而使用振型分解反响谱法，地震效用效应认为合适而使用CQC法。群体板型取振型120个，表1为前30振型,ANSYS相关阅读,5,的频率与周期。图2为其主振型图。2.2.4加肋构件的有限元剖析在“鸟巢”结构的固定屋盖中，主结构、次结构及组合柱均认为合适而使用烧焊箱形剖面，杆件之间均认为合适而使用焊邻接署。为了满意建造造型要求，构件外形尺寸遭受较大限止。主桁架弦杆宽度均为1200mm，高度为800mm1200mm，次结构构件的宽度均为1200mm，在屋面处的高度为8001000mm，立面处的高度为1200mm。国度体育馆“鸟巢”结建构型特别、屋盖结构跨度很大，钢结构自重在构件内部作用力中所占比重非常大。因为钢结构直接显露于室外，温度变动将在结构中引动非常大的内部作用力和变型。对于这种特别的结构整体体系来说，保障结构在罕遇地震效用时的安全性至关关紧。因为这个，减损用钢量不惟对节省投资、扼制作价有直接的好处，同时对于减小地震与温度效用、加强结构的安全性也,ANSYS相关阅读,6,具备非常重大的意义。在国度体育馆预设过程中，为了减缓结构的自重，对于受力较小的次结构构件，有两种预设方案，一种是认为合适而使用格构式构件加外覆扮饰性薄钢板的作法。额外一种是思索问题在箱型剖面构件内里认为合适而使用设置横向和纵向加劲肋的方法。因为这个预设担任职务的人专门研讨了加肋构件和非加肋构件的承载力。以Q345钢材的烧焊箱形构件1000120088为例，构件计算长度取L=20.0m，研讨了不加肋、加一道儿纵肋和两道纵肋时构件的承载力，如图3所示。研讨最后结果表明,设置加劲肋对于延缓薄壁箱形构件发生部分弯曲、增长构件承载力、减小用钢千分尺有非常大的效用。设置加劲肋后，薄壁箱形构件的实际轴压比增长，固然在达到极限承载力后还可以保持一定的承载力，但延性有所减弱。图4为箱形薄壁构件弯曲时范性区进展事情状况。2.2.5复杂节,ANSYS相关阅读,7,点的有限元剖析因为国度体育馆的体格非常复杂，板型中众多部位显露出来数量多杆件汇交的事情状况，这时务必对节点施行有限元剖析能力判断节点建构的管用性。为此预设担任职务的人专门制定了节点有限元预设的技术条件。节点剖析的普通流程为：在实体板型的有限元剖析办公中，准确给予负荷及边界条件是获得合理最后结果的关键之一。理论上，这些个部分建构承担的负荷是效用于对应杆件上的全部内部作用力，所以将所对应杆件剖面上的轴力、弯矩等当成负荷加到所取剖面上或将该剖面在群体剖析中萌生的变型当成约束条件给予应该是最非常准确的方法。在群体板型剖析中，只是每个单元的两端节点上有解。ANSYS实体板型因为网格区分清楚，每个剖面往往要被分成众多份，因为这个面对着怎么样将群体板型的内部作用力等效加在ANSYS实体板型上的问题，中国建造预设研讨院的预设担任职务的人在实体,ANSYS相关阅读,8,板型剖面形心处树立节点，利用ANSYS的耦合功能将剖面上节点自由度与剖面形心节点自由度耦合起来，再将负荷加到形心节点上。这么可以摹拟平剖面如果。对于实体板型的杆件截取一段长度，普通不会超过杆件剖面尺度的34倍，一个总的原则是要合乎圣维南原理。即简化边界不可以对关切地区范围的最后结果萌生显著的影响。因为这个预设者可以依据需求灵活把握。图5为一个典型的柱顶复杂节点的应力云图。3二次研发技术因为ANSYS软件只是一个结构剖析软件，匮缺对行业规范的不可缺少支持。为此中国建造预设研讨院结构技术研发部研发了ANSYS空间结构的专门预设板块CAGDESIGN。CAGDESIGN是主要针对空间结构研发的。为了对研发的板块品质把守关口，设立了专门的研发小组。制订了软件研发的技术条件，规定了手续应遵循的标准和规范。与ANSYS的前后处置,ANSYS相关阅读,9,相对应，CAGDESIGN主要分为三局部，即前处置板块CAGPREP7，计算求解板块CAGSOLU和后处置板块CAGPOST。前处置板块CAGPREP7的主邀功能是：设置CAGDESIGN的起初背景，ANSYS与AutoCAD的数值交换接口，常用剖面的实常数计算板块。依据空间结构的独特的地方，主要选取了常用的梁单元，杆单元和索单元。计算求解板块CAGSOLU的功能主要是定义单工况荷载，如恒荷载，雪荷载，风荷载，温度效用。这些个荷载可以是单元荷载，也可以是节点荷载。为了与其它手续相比较，预留了接口。在国度体育馆的预设中，为理解决加载复杂的问题，预设担任职务的人先在MST中加载，而后在改换到ANSYS板型中。CAGSOLU依据工程的需求可以依据建造抗震预设规范（GB-2001）认为合适而使用振型分解反响谱法计算结构的地震响,ANSYS相关阅读,10,应。地震响应涵盖小震和中震。后处置板块CAGPOST主要用于工况组合和剖面的计算，计算后的最后结果可以以图形的方式在ANSYS图形界面上显露各个杆件的应力散布。与此相组成一套研发了Excel接口文件，用来调试板型剖面，对板型施行优化。4小结ANSYS作为大型通用有限元软件，在国度体育馆预设中获得了广泛的应用。此软件通过数量多的测试，计算的精密度和牢稳性都有保障。用户可以直接经过ANSYS的开放系统，研发自个儿定制的板块，不需要消耗的钱数量多精神力对研发平台施行保护。中国建造预设研讨院结构技术研发部