线膨胀系数对屋架的变形影响分析

史前进

摘 要：该文以一个人字形钢屋架作为基本模型，通过结构有限元计算分析软件ansys对其建立静态模型，并施加约束和荷载进行计算，分析了人字形钢屋架在线膨胀系数变化下的变形的差异。计算结果显示：在不同线膨胀系数的情况下，模型的各个杆件以及节点处的变形都很大的变化，所得到的结论可以为建筑工程研究和设计提供相关的依据。

关键词：线膨胀系数 人字形屋架 变形 ansys

中图分类号：O4234 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（b）-0091-01

1 有限元模型的建立

本例为一个由钢材和钢管组成的跨度为7 m的人字形钢屋架，主梁高为1.5 m。本案例单元采用材料库中的beam188单元，将本例中不同构件截面的几何特性以及材料弹性模量及泊松比列于表1所示。

将材料属性定义好以后，对人字形钢屋架建立模型，并且划分网格施加约束求解。本结构对两端点的节点简化为为简支铰接处理，并且在底梁的各个节点施加向下的2000 kN的竖向力，所建的有限元模型及如图1所示。

2 不同线膨胀系数对的人字形钢桁架变形影响分析

首先定义结构的参考温度为-20 ℃，将材料的线膨胀系数首先设定为1.34×10-5，对结构进行求解，然后在后处理中查看结构的变形云图（如图2所示）；再将材料的线膨胀系数首先设定为1.24×10-5，对结构进行求解以后查看结构的变形云图（如图3所示）。之后再定义结构的参考温度为20 ℃，使用不同的线膨胀的系数值，查看所得结构的变形云图如图4、图5所示。

通过以上几组变形云图，可以得到以下几个结论。

由于两个底梁端点是被固定铰支座，所以在两种不同温度下对于不同线膨胀系数的梁的变形最小值都出现在了主梁底梁的两个端节点处（不变形），而变形最大的点都是出现在顶梁的上节点处。

在相同的线膨胀系数的情况下，参考温度越高，结构的变形就越大。

在相同参考温度的情况下，结构采用的线膨胀系数越大，其变形就越大。

参考文献

[1] 王洋，郝志军.ANSYS在土木工程应用实例[M].中国水利水电出版社，2010.

[2] 许树峰.高层建筑结构温度效应的简化计算[J].低温建筑技术，2007（6）：65-66.

[3] 冯秀苓.高层建筑结构温度效应分析[J].煤炭工程，2006（4）：76-78.endprint

摘 要：该文以一个人字形钢屋架作为基本模型，通过结构有限元计算分析软件ansys对其建立静态模型，并施加约束和荷载进行计算，分析了人字形钢屋架在线膨胀系数变化下的变形的差异。计算结果显示：在不同线膨胀系数的情况下，模型的各个杆件以及节点处的变形都很大的变化，所得到的结论可以为建筑工程研究和设计提供相关的依据。

关键词：线膨胀系数 人字形屋架 变形 ansys

中图分类号：O4234 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（b）-0091-01

1 有限元模型的建立

本例为一个由钢材和钢管组成的跨度为7 m的人字形钢屋架，主梁高为1.5 m。本案例单元采用材料库中的beam188单元，将本例中不同构件截面的几何特性以及材料弹性模量及泊松比列于表1所示。

将材料属性定义好以后，对人字形钢屋架建立模型，并且划分网格施加约束求解。本结构对两端点的节点简化为为简支铰接处理，并且在底梁的各个节点施加向下的2000 kN的竖向力，所建的有限元模型及如图1所示。

2 不同线膨胀系数对的人字形钢桁架变形影响分析

首先定义结构的参考温度为-20 ℃，将材料的线膨胀系数首先设定为1.34×10-5，对结构进行求解，然后在后处理中查看结构的变形云图（如图2所示）；再将材料的线膨胀系数首先设定为1.24×10-5，对结构进行求解以后查看结构的变形云图（如图3所示）。之后再定义结构的参考温度为20 ℃，使用不同的线膨胀的系数值，查看所得结构的变形云图如图4、图5所示。

通过以上几组变形云图，可以得到以下几个结论。

由于两个底梁端点是被固定铰支座，所以在两种不同温度下对于不同线膨胀系数的梁的变形最小值都出现在了主梁底梁的两个端节点处（不变形），而变形最大的点都是出现在顶梁的上节点处。

在相同的线膨胀系数的情况下，参考温度越高，结构的变形就越大。

在相同参考温度的情况下，结构采用的线膨胀系数越大，其变形就越大。

参考文献

[1] 王洋，郝志军.ANSYS在土木工程应用实例[M].中国水利水电出版社，2010.

[2] 许树峰.高层建筑结构温度效应的简化计算[J].低温建筑技术，2007（6）：65-66.

[3] 冯秀苓.高层建筑结构温度效应分析[J].煤炭工程，2006（4）：76-78.endprint

摘 要：该文以一个人字形钢屋架作为基本模型，通过结构有限元计算分析软件ansys对其建立静态模型，并施加约束和荷载进行计算，分析了人字形钢屋架在线膨胀系数变化下的变形的差异。计算结果显示：在不同线膨胀系数的情况下，模型的各个杆件以及节点处的变形都很大的变化，所得到的结论可以为建筑工程研究和设计提供相关的依据。

关键词：线膨胀系数 人字形屋架 变形 ansys

中图分类号：O4234 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（b）-0091-01

1 有限元模型的建立

本例为一个由钢材和钢管组成的跨度为7 m的人字形钢屋架，主梁高为1.5 m。本案例单元采用材料库中的beam188单元，将本例中不同构件截面的几何特性以及材料弹性模量及泊松比列于表1所示。

将材料属性定义好以后，对人字形钢屋架建立模型，并且划分网格施加约束求解。本结构对两端点的节点简化为为简支铰接处理，并且在底梁的各个节点施加向下的2000 kN的竖向力，所建的有限元模型及如图1所示。

2 不同线膨胀系数对的人字形钢桁架变形影响分析

首先定义结构的参考温度为-20 ℃，将材料的线膨胀系数首先设定为1.34×10-5，对结构进行求解，然后在后处理中查看结构的变形云图（如图2所示）；再将材料的线膨胀系数首先设定为1.24×10-5，对结构进行求解以后查看结构的变形云图（如图3所示）。之后再定义结构的参考温度为20 ℃，使用不同的线膨胀的系数值，查看所得结构的变形云图如图4、图5所示。

通过以上几组变形云图，可以得到以下几个结论。

由于两个底梁端点是被固定铰支座，所以在两种不同温度下对于不同线膨胀系数的梁的变形最小值都出现在了主梁底梁的两个端节点处（不变形），而变形最大的点都是出现在顶梁的上节点处。

在相同的线膨胀系数的情况下，参考温度越高，结构的变形就越大。

在相同参考温度的情况下，结构采用的线膨胀系数越大，其变形就越大。

参考文献

[1] 王洋，郝志军.ANSYS在土木工程应用实例[M].中国水利水电出版社，2010.

[2] 许树峰.高层建筑结构温度效应的简化计算[J].低温建筑技术，2007（6）：65-66.

[3] 冯秀苓.高层建筑结构温度效应分析[J].煤炭工程，2006（4）：76-78.endprint