索托节点的数值模拟方法研究-哈尔滨工程大学学报.PDF

第３７卷第８期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 哈　 尔　 滨　 工　 程　 大　 学　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｖｏｌ．３７ №．８ ２０１６年８月　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ａｕｇ． ２０１６ 索托节点的数值模拟方法研究 杨维国，王萌，王亚，阮志勇 （北京交通大学 土木建筑工程学院，北京 １０００４４） 摘　 要：为了更加准确地模拟索托结构中的索托节点，本文利用ＡＮＳＹＳ软件进行整体桁架的模拟并进行相关的有 限元分析，提出一种新的索托节点数值模拟方法，即不变刚度短梁法，并与其他３种数值模拟方法（自由度耦合方 － 法、自由度耦合加变刚度弹簧单元方法、点 点接触方法）进行分析对比。 结果表明：４种方法对桁架结构挠度和构 件内力引起的差别并不明显，结果基本吻合，内力走势一致。 由于自由度耦合加变刚度弹簧单元方法已得到验证， 故说明本文提出的不变刚度短梁法是合理可行的；自由度耦合加变刚度弹簧单元方法和不变刚度短梁法能更好地 模拟索托节点处的摩擦力行为，而且这两种方法理论明确且计算简单方便，是相对较好的索托节点数值模拟方法。 － 关键词：索托节点；数值模拟；不变刚度短梁法；自由度耦合；变刚度弹簧；点 点接触；摩擦力 ＤＯＩ：１０．１１９９０／ ｊｈｅｕ．２０１５０５０２５ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ／ ２３．１３９０．ｕ０８２７．００６．ｈｔｍｌ 中图分类号：ＴＵ３９３．３　 文献标志码：Ａ　 文章编号：１００６⁃７０４３（２０１６）０８⁃１０５０⁃０７ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｃａｂｌｅ⁃ｓｕｐｐｏｒｔｅｄｊｏｉｎｔｓ ＹＡＮＧ Ｗｅｉｇｕｏ，ＷＡＮＧ Ｍｅｎｇ，ＷＡＮＧ Ｙａ，ＲＵＡＮ Ｚｈｉｙｏｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＪｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｍｏｒｅ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｃａｂｌｅ⁃ｓｕｐｐｏｒｔｅｄｊｏｉｎｔｓ，ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ｗｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ａｎ ｏｖｅｒａｌｌ ｔｒｕｓｓｂｙ ｕｓｉｎｇ ＡＮＳＹＳ ｍｏｄｅｌ，ａｎｄ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ （ＦＥＭ） ａｎａｌｙｓｅｓ． Ａｓ ａ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｓｈｏｒｔ ｂｅａｍ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ａｄｖａｎｃｅｄｆｏｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ ｃａｂｌｅ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄｊｏｉｎｔｓ． Ｉｔｗａｓａｌｓｏ ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈ ｏｔｈｅｒ ｔｈｒｅｅ ｍｅｔｈ⁃ ｏｄｓ，ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ⁃ｏｆ⁃ｆｒｅｅｄｏｍ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ⁃ｏｆ⁃ｆｒｅｅｄｏｍ ｃｏｕｐｌｉｎｇｗｉｔｈ ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｓｐｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ， ａｎｄｔｈｅｊｏｉｎｔ⁃ｊｏｉｎｔｃｏｎｔａｃｔｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ：ｔｈｅｒｅａｒｅｎｏｏｂｖｉｏｕｓｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｉｎ⁃ ｔｅｒｎａｌ ｆｏｒｃｅｓｆｏｒ ｔｈｅ ｆｏｕｒ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｂａｓｉｃａｌｌｙ ｓａｍｅ．Ｔｈｅ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌｆｏｒｃｅｓｉｓｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ． Ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｆｒｅｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｗｉｔｈ ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓｓｐｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｈａｓｂｅｅｎｖｅｒｉｆｉｅｄ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｓｔｉｆｆｎｅｓ