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本文目錄一覽：
- 1、土木工程學(xué)科有限元分析？
- 2,、有限元分析方法是指什么,？
- 3,、結(jié)構(gòu)百問14-Abaqus節(jié)點有限元分析
- 4、名詞解釋：有限元分析：有限元,、節(jié)點自由度？
土木工程學(xué)科有限元分析,？
1有限元模型模型的建立
采用大型有限元分析軟件ABAQUS對本連接節(jié)點進行非線性有限元分析。T型鋼與方鋼管采用Tie模擬焊接,；T型鋼與梁采用BoltForce通過調(diào)整螺栓長度模擬高強螺栓連接并實現(xiàn)預(yù)加載,，考慮到栓帽與T型鋼腹板、螺母與梁翼緣,、梁翼緣與T型鋼腹板的摩擦,，摩擦系數(shù)選定為0.4。T型鋼,、方鋼管柱,、H形鋼梁和高強螺栓均采用實體單元實現(xiàn)。模擬邊界條件采用對柱底限制x,、y和z方向的位移和x,、z方向的轉(zhuǎn)動，對柱頂限制x,、y方向的線位移和x,、z方向的轉(zhuǎn)角,。對梁端限制其平面外的轉(zhuǎn)動。BASE模型中對柱頂施加軸壓比為0.2的軸向壓力,，對鋼梁的懸臂端施加z方向位移控制的往復(fù)荷載[9],。
2BASE模型在往復(fù)荷載下的受力性能
BASE模型的彎矩-轉(zhuǎn)角滯回曲線如圖3，滯回曲線呈現(xiàn)梭型,，且穩(wěn)定飽滿,，并隨著梁端循環(huán)位移的不斷增大，曲線整體剛度不斷降低,；梁端的極限承載力為74.361kN,，極限承載力良好，對應(yīng)梁端豎向位移為49.3mm,；極限彎矩為89.2kN·m,，極限轉(zhuǎn)角為0.041rad，表明該節(jié)點具有較好的變形能力,；耗能系數(shù)為2.09,，表明耗能性能良好。綜上可以認為,，BASE模型連接節(jié)點具有理想的抗震性能,。節(jié)點的最終破壞形式為兩個T型鋼腹板根部區(qū)域發(fā)生屈服破壞。其中,，能量耗散系數(shù)eC按最大荷載對應(yīng)的滯回曲線所包圍的面積來衡量,，見圖4所示。
3BH模型在往復(fù)荷載下的受力性能
BH250和BH300模型的彎矩-轉(zhuǎn)角滯回曲線如圖5與圖6,?？梢夿H模型的滯回曲線趨勢與BASE模型相似，呈現(xiàn)飽滿的梭型[5],。與BASE模型對比,，BH250模型的初始轉(zhuǎn)動剛度增加了6%，BH300的初始轉(zhuǎn)動剛度增加了16%,；BH250模型的極限承載力增加了30%,，BH300模型的極限承載力增加了45%，說明梁高度變化對節(jié)點的極限承載力有相當(dāng)大的影響,，原因是在其他條件相同的情況下，隨著梁高度的增加,，梁上下翼緣承擔(dān)的拉,、壓力相應(yīng)減小，因此節(jié)點的承載力提高,；BH250模型的耗能系數(shù)增加了6.6%,，BH300模型的耗能系數(shù)增加了7.6%,。綜上可得，梁高度的變化對整個節(jié)點的承載能力有明顯影響,，對最初始轉(zhuǎn)動剛度,、耗能能力影響較小，因此適當(dāng)提高梁高度有助于節(jié)點承載能力的提高,。
4LTW模型在往復(fù)荷載下的受力性能
LTW240和LTW280模型的滯回曲線如圖7和圖8,。可見LTW240模型的滯回曲線趨勢與BASE模型相似,，呈梭型,，較飽滿。與BASE模型對比,，LTW240的初始轉(zhuǎn)動剛度增加了29%,，極限承載力與BASE模型基本相同，耗能系數(shù)增加了7.6%,。LTW280模型的滯回曲線與BASE模型差別較大,，呈尖弓型。與BASE模型對比,，LTW的初始轉(zhuǎn)動剛度減少了88%,，剛度嚴(yán)重下降，原因是當(dāng)施加荷載時,，由于T型鋼腹板過長,，力矩過大，彎矩過大,，造成T型鋼的剛度急劇下降,，導(dǎo)致整體剛度嚴(yán)重下降，因此曲線呈尖弓型,，耗能性能較差,，不具備實際研究意義。綜上可得,，適當(dāng)改變腹板長度,，對提高耗能性能有一定影響，過大增加腹板長度,，會造成剛度的急劇下降,，因此在對腹板長度進行改動是要適量[10]。
5結(jié)論
利用有限元分析軟件ABAQUS對不同尺寸構(gòu)件的連接節(jié)點在往復(fù)荷載下的力學(xué)性能進行分析,，得出梁高度的變化對整個節(jié)點的承載能力有明顯影響,，對最初始轉(zhuǎn)動剛度、耗能能力影響較小,；T型鋼腹板對節(jié)點的初始轉(zhuǎn)動剛度影響較大,，對極限承載力及耗能能力影響較小。T型鋼腹板過長,，會造成節(jié)點的初始剛度嚴(yán)重下降,。因此在設(shè)計節(jié)點時可根據(jù)情況變化梁高度，并在初始轉(zhuǎn)動剛度允許范圍內(nèi),，適當(dāng)改變T型鋼腹板的長度尺寸,。
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有限元分析方法是指什么？
有限元分析（FEA,，F(xiàn)inite Element Analysis）利用數(shù)學(xué)近似的方法對真實物理系統(tǒng)（幾何和載荷工況）進行模擬,。利用簡單而又相互作用的元素（即單元），就可以用有限數(shù)量的未知量去逼近無限未知量的真實系統(tǒng),。
有限元分析是用較簡單的問題代替復(fù)雜問題后再求解,。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對每一單元假定一個合適的（較簡單的）近似解,，然后推導(dǎo)求解這個域總的滿足條件（如結(jié)構(gòu)的平衡條件）,，從而得到問題的解。
因為實際問題被較簡單的問題所代替,，所以這個解不是準(zhǔn)確解,，而是近似解。由于大多數(shù)實際問題難以得到準(zhǔn)確解,，而有限元不僅計算精度高,，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段,。
擴展資料：
有限元方法與其他求解邊值問題近似方法的根本區(qū)別在于它的近似性僅限于相對小的子域中,。20世紀(jì)60年代初首次提出結(jié)構(gòu)力學(xué)計算有限元概念的克拉夫（Clough）教授形象地將其描繪為：“有限元法=Rayleigh Ritz法+分片函數(shù)”，即有限元法是Rayleigh Ritz法的一種局部化情況,。
不同于求解（往往是困難的）滿足整個定義域邊界條件的允許函數(shù)的Rayleigh Ritz法,，有限元法將函數(shù)定義在簡單幾何形狀（如二維問題中的三角形或任意四邊形）的單元域上（分片函數(shù)），且不考慮整個定義域的復(fù)雜邊界條件,，這是有限元法優(yōu)于其他近似方法的原因之一,。
結(jié)構(gòu)百問14-Abaqus節(jié)點有限元分析
以某鎖網(wǎng)結(jié)構(gòu)為例節(jié)點有限元分析，總結(jié)一下利用Abaqus進行三維節(jié)點實體單元有限元分析節(jié)點有限元分析的步驟,。
可以直接在Abaqus中建模,，也可以通過軟件轉(zhuǎn)換建模,。
例如,，已有CAD三維模型,，可以通過犀牛軟件打開，導(dǎo)出為sat文件,，然后在Abaqus中導(dǎo)入sat文件,，生成part。
對于本為一體的多個part,，可以通過merge操作合并為一個part,，從而免去后續(xù)繁雜的接觸定義。
（1）首先定義材性,，對于常見的鋼材可使用理想彈塑性模型,；
（2）定義截面，對于實體模型,，Type：Solid,，Homogeneous；
（3）指定截面,，將定義好的截面指定給部件,。
將不同的part移動到正確的位置組裝成要分析的完整模型，同一個part可以生成多個實例,。
對于靜態(tài)加載,，使用Static，General即可,。
常見的接觸類型包括Surface-to-surface contact（面面接觸）,，Tie（綁定），Coupling（耦合）等,，可以按需定義,。
在Initial中定義邊界條件，在Step-1中定義荷載,。此處固定兩個鋼管端面,，在鎖頭端面施加拉力，拉力通過換算成壓強Pressure的形式施加,。
常規(guī)形狀的模型可以使用C3D8R的六面體網(wǎng)格,，對于形狀怪異，無法通過八面體網(wǎng)格劃分的模型需要使用C3D10或者C3D4的四面體網(wǎng)格,。當(dāng)然,，C3D4網(wǎng)格的計算收斂性不如C3D8R。
創(chuàng)建分析作業(yè),，并提交,。可以通過使用多核CPU并行計算提高計算速度。
分析完成后可以查看節(jié)點的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài),。
Mises應(yīng)力最大值為882.5MPa,，應(yīng)力最大位置為錨具叉耳接頭處。節(jié)點核心區(qū)應(yīng)力最大值出現(xiàn)在加勁肋端部與鋼管連接處,，且達到屈服應(yīng)力,。
PEEQ大于0的位置表示進入塑性狀態(tài)。從結(jié)果來看,，節(jié)點核心區(qū)塑性應(yīng)變最大值出現(xiàn)在加勁肋端部與鋼管連接處,，其他位置均處于彈性狀態(tài)。
-2017年1月8日
名詞解釋：有限元分析：有限元、節(jié)點自由度,？
有限元方法節(jié)點有限元分析的基本原理節(jié)點有限元分析：將連續(xù)的求解域離散為一組單元的組合體,，用在每個單元內(nèi)假設(shè)的近似函數(shù)來分片的表示求解域上待求的未知場函數(shù)，近似函數(shù)通常由未知場函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)在單元各節(jié)點的數(shù)值插值函數(shù)來表示,。從而使一個連續(xù)的無限自由度問題變成離散的有限自由度問題,。
將連續(xù)的求解域離散為一組單元的組合體，用在每個單元內(nèi)假設(shè)的近似函數(shù)來分片的表示求解域上待求的未知場函數(shù),，近似函數(shù)通常由未知場函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)在單元各節(jié)點的數(shù)值插值函數(shù)來表達,。從而使一個連續(xù)的無限自由度問題變成離散的有限自由度問題。
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