基于ANSYS Workbench的玻璃面板结构分析.doc

基于 ANSYS Workbench 的玻璃面板承载力分析【摘要】本文采用 ANSYS Workbench 有限元分析软件对玻璃面板的结构承载力进行了数值模拟, 分别采用 SHELL 和 SOLID 等单元对给定模型进行计算, 并将模拟结果和实际检测数据进行了对比分析。本文还对适合玻璃承载力分析的几种常用单元进行了讨论。关键字:有限元玻璃承载力 1 前言 玻璃面板结构承载力设计玻璃面板是建筑幕墙的主要结构构件, 一方面起到围护结构的作用, 另一方面承担传递风荷载和其它荷载的作用。近年来频繁反生玻璃坠落伤人事故, 因此对其进行可靠的数值模拟计算至关重要。我国现行规范[4] 对玻璃的计算提出了数值计算方法, 并通过折减系数修正小挠度理论与实际工程的偏差。但弯曲应力和挠度采用相同的折减系数与客观实际存在误差, 因此对于较大工程或重要工程需采用更为精确的方法进行计算, 本文以四边简支矩形板为例,探讨 ANSYS 有限元方法对玻璃承载力的数值模拟技术。关于任意三角形等异形玻璃面板的承载力计算,可参照文献[1,5] 进行。 ANSYS 软件进行有限元分析的方法计算机辅助工程技术( CAE ) 已经得到越来越广泛的使用, CAE 的技术种类有很多,其中包括有限元法( FEM )、边界元法( BEM )和有限差分法( FDM )等。每一种方法各有其应用的领域,而其中有限元法应用的领域越来越广,现已应用于结构静力学、结构动力学、热力学、流体力学、电路学、电磁学等领域。目前常用的分析软件有 ANSYS 、 SAP2000 、 ETABS 、 STAAD 、 MIDAS 和 MIDAS 等,国产软件主要有 PKPM 、 3D3S 和 MTS 等。在 ANSYS 的高版本中,提供多种建模分析手段,比较常用的方法有: GUI 可视化方法、 APDL 语言方法和通过 Workbench 的 DesignModeler 建模分析方法。 GUI 可视化分析方法比较传统, 有很多资料可供参考[2], 对有限元分析的控制比较细致, 但学起来比较复杂,可视化效果也不够理想。 APDL 语言分析方法是由类似于 FORTRAN 77 的程序设计语言部分和 1000 多条 ANSY S 命令组成。具有参数、数组表达式、函数、流程控制( 循环与分支)、重复执行命令、缩写、宏及用户程序等。通过 APDL 命令流将 ANSYS 命令组织起来,编写出参数化的用户程序,进行参数化建模, 并能实现有限元分析的全过程。该方法很复杂, 但能够对有限元分析各个环节的细节进行控制,是具有专业水准的分析方法。 ANSYS Workbench 及其组成模块分析方法是近些年发展起来的可视化有限元分析技术, 能够用来解决复杂的实际工程问题。它的主界面引入了工程流程图的概念, 通过各个分析系统间的连接, 将数值模拟过程结合在一起, 每个相对独立分析系统的数值模拟过程一般是采用简化假定或者真实的物理模型,将 CAD 模型构造成有限元网格模型,再通过施加载荷和边界条件后运行求解得到分析结果,分析系统之间通过共同变量建立关联。 ANSYS Workbench 分析方法的特点(1) Ansys Workbench 是一个 CAE 开发平台。是一种全新的人性化界面操作系统, 建模与网格划分比经典方法方便,比较