屋面网壳结构等效节点荷载在ANSYS中的实现方法

       近日，水哥有看到粉丝对屋面等效节点荷载的施加有一定困惑，现以某屋面网壳结构为例，简述在ANSYS中实现等效节点荷载施加的方法。该案例摘自水哥即将推出新课程的第39个例子。

39 屋面网壳等效节点荷载计算

【工程概况】

    如下所示一六边形空间网壳结构，边长为6m，层高1.8m，钢管截面面积为707mm2，材料弹性模量为210Gpa,泊松比为0.3，密度为7850kg/m3，各节点均为铰接，屋面受均布投影荷载10KN/m2作用，采用等效节点荷载方法，计算结构自重以及外部荷载用下的响应。

【案例目的】

1、掌握导入CAD面域的基本方法

2、掌握Surf154单元的基本特征

3、掌握利用Surf154施加投影荷载的基本方法

4、掌握获取等效节点荷载的基本方法

【案例说明】

    本案例主要考察使用者对Surf154单元荷载施加方向的理解以及后续对结果提取循环的使用，Surf154单元作为一种荷载施加辅助单元，通过控制其单元关键项，能让使用者实现复杂荷载的施加。

    单就以屋面等效节点荷载而言，思路为通过控制154单元第11个关键项的设置，考虑投影荷载，施加方向为5，采用方向向量确定荷载方向，约束网壳所有节点，得到仅在均布荷载作用下的支座反力。通过后处理循环获取每个节点的支座反力并存入数组，删除154单元，施加节点力与重力荷载，并进而求解。

【操作步骤】

一、在CAD中绘制图形，并形成面域，导出为sat格式，放入软件工作目录下

二、导入sat文件，并设置显示模式为normal

三、定义单元、材料属性、布尔运算及划分单元

/FACET,NORML

!布尔运算

lovlap,all

et,1,link180

et,2,surf154

keyopt,2,11,0

r,1,708

mp,ex,1,2.1e5

mp,dens,1,7850e-12

mp,prxy,1,0.3

latt,1,1,1

lesize,all,,,1

lmesh,all

type,2

amesh,all

nummrg,node

numcmp,all

四、施加屋面投影荷载，设置按箭头显示

!此处只考虑均布荷载的等效节点荷载，不考虑自重

esel,s,type,,2

sfe,all,5,pres,,10e-3,0,0,-1

!荷载按照箭头显示

/psf,pres,,2

allsel,all

五、约束所有节点，求解

/solu

d,all,all,0

solve

六、进入后处理，定义数组，获取支座反力

/post1

!获取每个节点的支座反力

*get,nodenum,node,0,num,maxd

*dim,KX1,array,nodenum

*dim,Ky1,array,nodenum

*dim,Kz1,array,nodenum

*do,i,1,nodenum

nsel,s,,,i

fsum

*get,Kx1(i),fsum,0,item,fx

*get,Ky1(i),fsum,0,item,fy

*get,Kz1(i),fsum,0,item,fz

*enddo

七、进入前处理，删除节点约束及154单元，并施加等效节点力

/prep7

!删除表面效应单元

allsel,all

aclear,all

!删除所有的节点约束

ddele,all,all

!施加等效节点荷载

*do,i,1,nodenum

f,i,fx,kx1(i)

f,i,fy,ky1(i)

f,i,fz,kz1(i)

*enddo

八、进入后处理，施加自重，约束外围节点，求解

/solu

nsel,s,loc,z,0

d,all,all,0

allsel,all

acel,,,9800

solve

九、结果查看

/post1

plnsol,u,z,1

!应力云图绘制

etable,YL1,Ls,1

pletab,YL1

!轴力云图绘制

etable,ZL1,smisc,1

pletab,zl1

 

位移云图(mm)

应力云图(Mpa)

轴力云图(N)

祝好

ANSYS结构院

2019.06.25