【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。求，才能滿足使用要求。該課題角支座的應(yīng)力分布規(guī)律，課題具有使用價(jià)值,是。能參數(shù)分析和經(jīng)濟(jì)性比較,找出了主要影響因素、影響規(guī)律和影響大小。討，提出了補(bǔ)充建議。但是進(jìn)行角支座的建模及強(qiáng)度分析需要使用PROE和。的版本，PROE有網(wǎng)上教學(xué)和漢化版，較容易上手。具有比較大的難度，需要在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)和幫助下才能完成有限元的分析。

　　

【正文】 構(gòu)件就是一種約束。支座對(duì)它所支承的構(gòu)件的約束反力也叫支座反力。支座的構(gòu)造是多種多樣的，其具體情況也是比較復(fù)雜的，只有加以簡(jiǎn)化，歸納成幾個(gè)類(lèi)型，才便于分析計(jì)算。建筑結(jié)構(gòu)的支座通常分為固定鉸支座，滑移支座，固定 (端 )支座和輥軸支座四類(lèi)。 (1)滑移支座 :垂直方向不能移動(dòng)，可以轉(zhuǎn)動(dòng)，可以沿水平方向移動(dòng)。 構(gòu)件與支座用銷(xiāo)釘連接，而支座可沿支承面移動(dòng)，這種約束，只能約束 構(gòu)件沿垂直于支承面方向的移動(dòng)，而不能阻止構(gòu)件繞銷(xiāo)釘?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)和沿支承面方向的移動(dòng)。所以，它的約束反力的作用點(diǎn)就是約束與被約束物體的接觸點(diǎn)、約束反力通過(guò)銷(xiāo)釘?shù)闹行?，垂直于支承面，方向可能指向?gòu)件，也可能背離構(gòu)件，視主動(dòng)力情況而定。 (2)固定鉸支座 :可以轉(zhuǎn)動(dòng)，水平、垂直方向不能移動(dòng)。 構(gòu)件與支座用光滑的圓柱鉸鏈聯(lián)接，構(gòu)件不能產(chǎn)生沿任何方向的移動(dòng)，但可以繞銷(xiāo)釘轉(zhuǎn)動(dòng)，可見(jiàn)固定鉸支座的約束反力與圓柱鉸鏈約束相同，即約束反力一定作用于接觸點(diǎn)，通過(guò)銷(xiāo)釘中心，方向未定。固定鉸支座的約束反力，可以用FRA 和一未知方向角 α 表示， 也可以用一個(gè)水平力 FXA 和垂直力 FYA 表示。 (3) 固定 (端 )支座 整澆鋼筋混凝土的雨篷，它的一端完全嵌固在墻中，一端懸空，這樣的支座叫固定端支座。在嵌固端，既不能沿任何方向移動(dòng)，也不能轉(zhuǎn)動(dòng)，所以固定端支座除產(chǎn)生水平和豎直方向的約束反力外，還有一個(gè)約束反力偶。 (4)輥軸支座 豎向位移為零，可水平位移，可轉(zhuǎn)動(dòng)。 4 PROE 軟件角支座的三維建模 PROE建模的思路和過(guò)程 23 因?yàn)榻侵ё慕Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、特點(diǎn)鮮明，所以使用 PROE 進(jìn)行角支座的三維建模也很簡(jiǎn)單。 建立三維模型是使用 版本的軟件，打開(kāi)零 件設(shè)計(jì)界面，首先選定一個(gè)平面，再次平面上建立基礎(chǔ)的拉幾何圖案即一個(gè)長(zhǎng)方形長(zhǎng) 200cm 寬100cm。確定后選中長(zhǎng)方形拉伸 40cm，然后繼續(xù)在此平面上作圖，畫(huà)出一個(gè)直徑 30cm 的圓形并陣列出其他 5 個(gè)。 即下圖 步驟 1 要求這 6 個(gè)圓形在長(zhǎng)方形的下半部每邊 3 個(gè)并平行，完成作圖后確定選擇移除材料。繼續(xù)在此平面作圖并選擇長(zhǎng)方形的上半部建立一個(gè)寬 40cm 的相同長(zhǎng)度的長(zhǎng)方形并拉伸 160cm，在拉伸的長(zhǎng)方形挖同樣的 6 個(gè)螺孔。 即構(gòu)成了角支座的主體，即下圖 24 步驟 2 完成在 零件中做出支撐塊，即完成角支座三維模型的建立。 即下圖 步驟 3 ANSYS的導(dǎo)入和分析 將繪制完成的角支座三維模型保存為 IGES 格式的文件（注意 IGES 文件只能存放于全英文文件中，不然無(wú)法被 ANSYS 軟件讀取 ）， 如下圖 選定三維模型的導(dǎo)入 打開(kāi) ANSYS 軟件將 IGES 幾何模型文件 經(jīng)由 ANSYS 的 FILM 菜單中的IMPORT 指令輸入到 ANSYS 軟件中，文件導(dǎo)入完成后即可開(kāi)始 ANSYS 的分析和計(jì)算。 25 網(wǎng)格劃分 將角支座導(dǎo)入后選擇 PREPROEESSOR 選項(xiàng)點(diǎn)擊 ELEMENT TYPE 打開(kāi)角支座的材料和形狀的選擇界面，選擇角支座的材 料為 Solid，形狀為 briek 即磚狀物體。 然后打開(kāi) MATERIAL PROPS 選項(xiàng) 點(diǎn)擊 MATERIAL MODEL 選擇STRACTURE 點(diǎn)擊 Linean 繼續(xù)點(diǎn)擊 Elartic 再點(diǎn)擊 Isotropic，即下圖 打開(kāi) ANSYS 分析的數(shù)據(jù)輸入界面，輸入 EX 為 ， PRXY 為 。 如下圖 輸入數(shù)據(jù) 26 點(diǎn)擊 MESH 選項(xiàng)打開(kāi)網(wǎng)格數(shù)據(jù)界面，選擇角支座的 SMART SIZE 為最大即 9，如下圖 在網(wǎng)格數(shù)據(jù)界面點(diǎn)擊 mesh 選擇拾取全部等待幾秒后角支座網(wǎng)格畫(huà)成，即為下圖 27 角支座網(wǎng)格圖 本次設(shè)計(jì)的角支座的最大承受載荷為 500， 打開(kāi) ANSYS 軟件的 LOAD 選項(xiàng)點(diǎn)擊 DEFINE LOALS 中的 APPLY 選項(xiàng)對(duì)角支座施加約束，約束的作用點(diǎn)為角支座的下底座的 6 個(gè)螺孔面。 角支座加約束 28 將角支座下底座固定完成后即可對(duì)角支座的上部施加載荷即為 500，角支座載荷的施加點(diǎn)為角支座上部的 6 個(gè)螺孔面。 加載荷 固定和施加載荷完成后 即可 開(kāi)始 下一步的 計(jì)算 。 5 角支座的有限元結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析 軟件計(jì)算 和內(nèi)容 由于角支座的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格的最大粗糙尺寸，所以軟件的計(jì)算過(guò)程也十分簡(jiǎn)單 ,加載 完成后求解 如下圖 求解 29 計(jì)算過(guò)程如下圖 軟件計(jì)算過(guò)程 等待軟件件算完成如下圖 計(jì)算完成 在電腦完成計(jì)算之前不能隨便操作電腦，因?yàn)榇藭r(shí)軟件正處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)計(jì)算的過(guò)程， 電腦的大部分運(yùn)算資源被占用，在執(zhí)行其他操作的話可能會(huì)造成軟件的崩潰，造成計(jì)算失敗和數(shù)據(jù)的丟失。 查看 von Mises 等效應(yīng)力 30 查看角支座的位移圖，如下 查看位移 點(diǎn)擊即可得到角支座的位移圖如下 角支座的位移圖 31 點(diǎn)擊打開(kāi)角支座的應(yīng)變圖菜單，如下圖 查看應(yīng)變 點(diǎn)擊角支座的應(yīng)變圖，如下 角支 座的應(yīng)變圖 32 查看接觸應(yīng)力 從主菜單欄選擇 Main Menu： General Postproc Plot Result Contour Plot Nodal Solu 命令，打開(kāi) Contour Nodal Solution Date（等值線顯示節(jié)點(diǎn)解數(shù)據(jù)）對(duì)話框。在 Item to be contoured（等值線顯示結(jié)果項(xiàng)）域中選擇 Stress（應(yīng)力）選項(xiàng)。在對(duì)話框列表中分別選擇 XComponent of stress（ X 方向應(yīng)力） 圖 YComponent of stress（ Y 方向應(yīng)力） 圖 ZComponent of stress（ Z 方向應(yīng)力）圖 von Mises stress（總方向應(yīng)力）選項(xiàng)。選擇 Deformed shape only（僅顯示變形后模型） 圖 4 單元選項(xiàng)按鈕。即可得出各個(gè)方向應(yīng)力分布圖，如圖所示。 查看應(yīng)力 角支座各個(gè)方向和總的應(yīng)力圖 圖 1 X 方向的位移圖 33 圖 2 Y 方向的位移圖 圖 3 Z 方向的位移圖 34 角支座 總 的應(yīng)力圖 接觸應(yīng)力集中點(diǎn)分析 由角支座的應(yīng)力圖可以清晰的觀察到 位移最大的部位為角支座上部螺孔的右上方，其形變非常 明顯，越是角支座材料薄弱的部位其發(fā)生的形變也越大。而作為實(shí)驗(yàn)的角支座單元的螺孔也較為靠近 角支座的邊緣，所以根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的情況數(shù)據(jù)， 設(shè)計(jì)最新的性能更高的角支座時(shí)，應(yīng)該盡量將螺孔向角支座的中部集中，但是也不能太靠近中部以防導(dǎo)致 角支座的中部因應(yīng)變過(guò)大，而導(dǎo)致角支座從中部被撕裂開(kāi)。 結(jié)論 論文以角支座的建模及強(qiáng)度分析作為研究課題，以 Pro/E 軟件 對(duì)角支座的精確建模 ，以有限元理論為基礎(chǔ)，以 ANSYS 有限元分析軟件作為研究工具，對(duì) 角支座的強(qiáng)度作 有限元分析， 得出如下結(jié)論： 利用 Pro/E 軟件來(lái)創(chuàng)建漸 角支座三維有限元 模型， 為有限元的分析和計(jì)算 提供了極大的方便，因?yàn)檩^ ANSYS 來(lái)說(shuō)， Pro/E 軟件進(jìn)行三維建模更方便容易。 35 網(wǎng)格劃分時(shí)，沒(méi)有采用完全自由網(wǎng)格劃分，因?yàn)?ANSYS 有自己的劃分規(guī)則，確保了在 ANSYS 中進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析的正確性，從而可以大大減少試驗(yàn)費(fèi)用，降低成本，為 角支座 的優(yōu)化設(shè)計(jì)和可靠性設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，進(jìn)而可以?xún)?yōu)化 角支座的 材料和工藝，最終實(shí)現(xiàn) 角支座 結(jié)構(gòu)、材料和工藝的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。 因?yàn)槲抑R(shí)面還很狹窄，知識(shí)的儲(chǔ)備也還很薄弱，所以 致謝 參考文獻(xiàn) [1]劉錫良，林彥 .鑄鋼節(jié)點(diǎn)的工程應(yīng)用與研究 [J].建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展， 2020， 6(1)： 1219. 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