全国大学生结构设计竞赛计算书.docx

全国大学生结构设计竞赛计算书.docx

《全国大学生结构设计竞赛计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《全国大学生结构设计竞赛计算书.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

全国大学生结构设计竞赛计算书

1结构建模及主要参数

本结构采用MIDAS进行结构建模及分析。

1.1midas结构模型

利用有限元分析软件midas建立了结构的分析模型，模型采川梁单元建立，如图1-1所示。

（a）结构分析模型三维轴测图

（b）结构分析模型侧面图

UH

♦4

III

（C）结构分析模型立而图

图模型图

（d）结构分析模型平面图

1.2结构分析中的主要参数

在midas建模分析中，对主要参数进行了如下定义：

（1）材料部分：

竹皮的弹性模量设为GOOON/mm-抗拉强度设为60N/mnf；

（2）几何信息部分：

桁架杆件采用了矩形截面，截面尺寸有两种，第一种（高6mm,宽6mm,厚度1mm）；第二种（高12mm,宽6mm,厚度1mm）。

虚拟梁采用矩形截面截面，截面尺寸：

高4mm,宽4mmo

（3）荷载工况部分:

根据赛题规定,可能有4种荷载工况。

第一级荷载为GAI二90N、GA2二90N、

GBl二90N、GB2=90N.GCl=90N>GC2=90N>GDl=90N>GD2=90N,第二级荷载为GAl二90N、GA2=0N>

GB1=180N.GB2=90N.GG二90N、GC2=90NxGDi二90N、GD2=90N,第三级荷载为GAi二90N、GA2二ON、GBi二0N>GB2=270N.GCl=90N,GC2二90N>GDi二90N、GD2二90N,第四级荷载为50N的移动荷载，并保持第三级荷载不变。

（4）结构支座部分：

支座节点位置全部使用固结约束。

2受力分析

2.1强度分析

（D第一级荷载

在第一级荷载作用下，查看结构的梁单元内力图。

经分析，其应力情况如图2T所示，可知：

结构最大拉应力为17.59MPa,最大压应力为

MRASQSPPOSTQROBSSOqOGAMKKS5S

Ls7.J4077»-€00•3$2.7®oroax.-H）oO

-291mKCO——334S改-C.

fE4*C8

-L3t722oX0J

■-IGTKCS

•2KCM4C6

-20.01MPa,结构满足材料强度要求。

~4l（Vr«

肓.07/口肓95我沅•二.

乙0.W

图2"第一级荷载下梁单元应力

（2）第二级荷载

在第二级荷载作用下，查看结构的梁单元内力图。

经分析，其应力情况如图2-2所示，可知：

结构最大拉应力为20.18Mpa,最大压应力为24.78MPa结构满足材料强度要求。

Hi

MtDAS»<5UI

cw祝工冰

五餐（JR六00

20182花心.

16094U«2

LXCK«4CC1Z91853WKC038304*0・

00：

•吃帕0

■4J4558.MO

:

fi/42X2««OC；-12521*^*1-l£6097.*0012J0W77eH»I

M7S5-•Oa

图2・2第二级荷载下的梁单元应力

（3）第三级荷载

经分析，其应力情况如图2-3所示，可知：

结构最大拉应力为3L05MPa,最大压应力为

34.59MPa,超过材料抗压强度30MPa,对局部杆件进行加固即可。

图2•3第三级荷载下的梁单元应力

（4）第四级荷载

在保持三级加载不变时，施加移动荷载。

经分析，其应力情况如图2-4所示，可知：

结构最大拉应力为35.66MPa,结构满足材料强度要求

图2-4第四级荷载下的梁单元应力

2.2刚度分析

（1）第一级荷载

第一级荷载作用下，测点位移满足要求。

经分析，其变形情况如图2-5所示，可知：

结构在位移测点的最大位移满足+T0mm的比赛要求,结构最大位移为2.066inmo

MtDASSV

图2・5—级荷载下的结构变形图

（2）第二级荷载

结构在第二级荷载作用下，观察结构变形情况。

经分析，其变形情况如图2.6所示，可知：

结构最大位移为2.596mm,发生在悬臂段端点位置处。

图2・6二级荷载下的结构变形图

（3）第三级荷载

结构在第三级荷载作用下，观察结构变形情况。

经分析，其变形情况如图2-7所示，可知：

结构最大位移为2.950mm,发生在悬臂段端点位置处。

MX>AS.fCiviP»3CTWDJKOR

图2-7三级荷载下的结构变形图

（4）第四级荷载

结构在第四级荷载作用下，观察结构变形情况。

经分析，其变形情况如图2-8所示，可知:

结构最大位移为0.552mm。

图2・8四级荷载下的结构变形图

2.3稳定分析

（1）第一级荷载

经分析，其失稳模态如图2-9所示，可知：

安全系数为-5.33&满足稳定性要求。

图2・9第一级荷载作用下的一阶失稳模态图

（2）第二级荷载

经分析，其失稳模态如图2T0所示，可知：

安全系数为-4.9&满足稳定性要求。

IttDAS/ZE”S8

BUCXItNGH8E

杀蚊.T$9X-H）CC

NCOE1

NAK:

914

工_石-

u珏07*3/谨6丁

・TN

匕巨率

图2・10第二级荷载作用下的一阶失稳模态图

（3）第三级荷载

经分析，其失稳模态如图2-11所示，可知：

安全系数为-4.193,满足稳定性要求。

MCOE1

MAXJ

小.晒刀5■力

■♦:

C7A3jM65

KZT5

Z«0.500

POgT-ROtSSCX

BIXXLPJGMOPE

性鼻W

图2•门第三级荷载作用下的一阶失稳模态图

2.4小结

综合上述分析，结构在强度、刚度、稳定性方面均满足要求，结构安全。

3模型尺寸图

（a）模型俯视图

（b）模型正立面图

（C）模型侧立面图

（d）模型轴侧图

图3-1模型示意图

编号

截面形状

表3・1主要构件参数表

尺寸

桁架

虚拟梁

矩形

矩形

6X6Xlmm；12X6XImm

4X4mni

数量

795

22