大型钢结构飞机库大门风载力有限元分析方法研究.pdf

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1、窒大型钢结构飞机库大门风载力有限元分析方去研究陈旭华陈学军兵总成阳机电产品制造公司摘要：通过有限元分析软件Ansys，考虑实际受力情况特点，利用有限元分析方法处理大型钢结构机库大门在风载作用下的变形和结构应力问题，验证钢结构的可靠性，达到在满足使用要求的同时优化结构设计的目的。关键词：有限元方法；风压；机库大门Abstract：ConsideringtheacturalstressbytheAnsysusingtheFEMtohandlethedistortionandthestructuralstressofthelargesteelstructur

2、ehangerdoorunderthewindpressure，verifythereliabilityofsteelstructure，tomeettherequirementswhileoptimizingthestructuraldesign．KeyWords：finiteelementmethod(FEM)，windpressure，hangerdoor1概述机库大门是飞机维修库的重要组成部分，机库＼B1／‘大门结构的可靠性直接关系到用户的工作效率和＼BR1BR1／安全生产，是飞机维修工作的前提保障。因此，结构、B1的可靠性决定了机库大门的设备

3、质量和厂家的企C1C2C1业信誉。×C1C2C1、本文通过对大型钢结构大门在风载下的有限／／BR1B1BR＼1＼元分析，探讨接近于实际工况的风载力加载方式，验证大门结构的可靠性和合理性。／BlC1＼．2计算实例C3C3工程概况：北京某工程飞机库钢结构大门，总l81CitIRq1～m目C1体尺寸为高20m，宽110m，厚0．5m。大门共分6扇，图1大门结构骨架单扇门尺寸为高20m，宽18．4m，厚0．5m。每个门扇表1结构构件尺寸单位：mm上部装有两个上导滚，下部装有电动驱动系统。6扇名称截面尺寸大门在三条轨道中独立行驶，大门设计寿命50年，B1(梁)5

4、00x2OOx6x10抗地震设防等级8级。C1(柱)500x2O0x6x10C2500x260x8x123有限元建模C3300x5O0x8xl6大门钢结构骨架如图1所示。BR1中102x4构件尺寸见表1。2011．0937大门骨架是由各H型梁组焊而成，梁柱节点认一风压高度变化系数；为是刚性连接。在Ansys中通过设定材料的特性，弹o_一一基本风压，kN／m。性模量2．1xlOMPa，泊松比0．3，材料密度7．85t／m，按照GB50009-2001《建筑结构荷载规范》，查来模拟钢材的牌号Q235B。因为模型属于典型的细表得北京地区50年一遇基本风压为0

5、．45kN／m：,按长式结构，所以在建模时采用带中间节点的使用位置的实际情况，确定使用位置为B类(即田Beam189号梁单元进行模拟。Beam189单元适合于野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城分析从细长到中等粗短的梁结构，该单元基于铁木市郊区)。各系数随高度变化情况见表1。辛哥梁结构理论，并考虑了剪切变形的影响。表1风载系数随高度变化表Beam189是三维线性(3节点)或者二次梁单元。每个离地面高度节点有六个或者七个自由度，除了节点坐标系X、Y、系数名称5m10m15m20mZ方向的平动和绕x、Y、Z轴的转动外，还可定义第1．881．781

6、．721．69七个自由度，即横截面的翘曲。另外Beam189单元1．001．001．14l_25可通过Ansys中内置的对普通常见截面的尺寸定义l外面+0．8+0．8+O．8+0．8功能，直接给定各梁柱的截面大小，因此，在计算得l内面-0_2-0．2-0．2-0．2出结果后，即可修改不合适的梁柱尺寸，进行二次K∞00．67880．64080．70590．7605计算。所以，这个单元非常适合线性、大角度转动和非线性大应变问题Ⅲ。由于机库属于围护结构，大门所受风压为单向所建立的机库大门有限元模型见图2。风载，因此。的大小取单面数据+0．8。，噜rl＼．／“

7、；由表1可以看出，大门所受风载力随着高度的增加而呈逐渐增大的趋势，为了真实的模拟实际情＼／、况下的风载情况，将大门按照高度以每5m划分为4×／个区域，每个区域的风载标准值分别进行计算。为／＼／／＼了增加大门钢结构的安全系数，每个区域的风载系／＼1数取值按照此区域的高度上限为标准。则每个区域_所承受的风压大小为风载荷标准值与区域面积腿的乘积。风压是通过覆在门体上的板材传递到大门＼⋯钢结构的，而在Ansys中，有限元的受力是以线载荷■-／的方式进行加载，再将风压转换成结构上每根梁柱、所受的线载荷，其计算方法为：区域风压值／此区域-梁柱长度总和。另外，大门本

8、体的重量通过软件设定／密度和重力加速度直接进行加载，大门板材及其他附／件的重量相对于钢结构来说