設(shè)計(jì)中有些結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)依靠的是前輩經(jīng)驗(yàn)，缺少理論依據(jù)和相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，或者是幾種結(jié)構(gòu)形式，不知道哪種形式在更優(yōu)，強(qiáng)度更好。通過仿真模型，離散，加載載荷和邊界可以方便快捷直觀的解決這些困惑，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式不斷進(jìn)步。本例通過簡(jiǎn)單螺釘柱設(shè)計(jì)，說明仿真在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)應(yīng)用。

 

 

圖 1 螺釘柱模型

 

目的： 確定圖中螺釘柱設(shè)計(jì)的各個(gè)參數(shù)值。

方法： 使用 ABAQUS/standard 模塊，固定底板邊緣，通過施加力 F1、F2，查看比較各個(gè)模型

受力變形情況

1、參數(shù) L 的確定

 

 

圖 2 離散模型

 

如上圖，整體模型包含上筋板長(zhǎng)度 L 逐漸減大的 25 個(gè)模型

 

 

圖 3 施加力 F1 后，應(yīng)力集中區(qū)域和最大位移位置（變形系數(shù) 10）

 

 

查看各個(gè)模型的受力和位移，做出 Smax 和 Umax 曲線，從而確定 L 的最佳取值。

 

2、參數(shù) l 的確定

 

a 第 1 個(gè)模型 b 第 17 個(gè)模型

圖 5 離散模型

 

整體模型中包含了 l 值逐漸增大的 17 個(gè)模型。

 

 

圖 6 施加力 F1 后，模型的位移云圖和應(yīng)力云圖

 

 

圖 7 Smax、Umax 與 l 對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線

 

通過施加力 F1、F2，做出 Smax、Umax 與 l 對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線，確定 l 取值。

 

3、參數(shù) h 的取值

 

a 第 1 個(gè)模型 b 第 25 個(gè)模型

圖 8 離散模型

 

整體模型中包含了 h 值逐漸增大的 27 個(gè)模型

 

圖 9 當(dāng) h 取不同值時(shí)，最大應(yīng)力區(qū)域出現(xiàn)變化

 

圖 10 Smax、Umax 與 h 對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線

 

固定柱子高度 H,改變肋板高度 h, Smax，Umax 與 h關(guān)系曲線如上圖,根據(jù)曲線及應(yīng)力位置變化確定 h 取值。

 

4、參數(shù) H 的取值

 

a 第 1 個(gè)模型 b 第 27 個(gè)模型

圖 11 離散模型

 

 

圖 12 h/H 恒定，分別改變 h,H 取值，位移曲線圖

 

當(dāng) h/H<0.35 時(shí)，固定肋板高度的位移曲線更陡；當(dāng) h/H>0.35 時(shí)，曲線形狀相似。從位移曲線上的值看，當(dāng)柱子過高時(shí)，會(huì)造成很大的變形，因此在滿足連接長(zhǎng)度時(shí)，H 盡可能取小值。

 

結(jié)論

通過以上的分析，從曲線中可以確定各個(gè)參數(shù)的最佳取值范圍，用于指導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

 

資料來源：達(dá)索官方