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标题: 如何预估索的预应力? [打印本页]

作者: qlfaaa    时间: 2009-7-13 11:38     标题: 如何预估索的预应力?

20米的跨度的膜,膜面预应力取了3.66MPa,法拉利膜,E取800Mpa,要控制膜片的位移满足CECS158-2004膜结构技术规范的要求(跨度1/250),索E取150000Mpa,索的预应力一般要加多少?风荷载1.4*0.7e-3Mpa
      我是在校学生,所以没有工程经验,算了几次都是位移大不能满足规范,求达人帮助!十分感谢
作者: 自由之思想    时间: 2009-7-14 10:36

参见下面的链接,你可以使用论坛的搜索功能,有很多解答……

http://okok.org/forum/viewthread ... arch=true#pid358385
作者: 自由之思想    时间: 2009-7-14 10:38

【转贴】如何考虑索的预应力以及如何处理预应力的损失!

考虑索预应力的方法有:

1,可在real constant定义初应变。但是你必须考虑到预应力损失。对于预应力损失小的结构可能比较合适,但是对于损失比较大的结构,可能与你设想的相差极大。

2,采用降温法。其原理和上面的方法本质上是一样的。就是先确定一个处应变,根据热膨胀系数反算出温度差,然后施加相应的温度。同样存在上述的问题。

3,采用等效力,先将索用一对拉力代替(拉力值等于索的设计拉力),算出索两端的变形,然后再确定初应变,可以避免很大的预应力损失。但是,由于结构变形的过程中,索力的角度会发生变化,因此,也有一定误差,但是不大。

4,利用apdl语言编写一段程序进行叠带,得到的结果相当的精确。

   利用4来进行施加索的预应力的,能很好的达到设计拉力,精度在1%之内。(我做的工程总共120根索,单索体系,不是索网)。

论坛中也有高手对前面1到3中方法,进行修正的,据说都能达到非常高的精度,但是语焉不详。希望大家能够交流一下具体的做法。使后面作索的兄弟少一点困惑。也是我可以学习大家的先进经验。越具体越好。

第三种方法中,先加上一对力可以大致估计出索的预应力损失的应变,在加上索设计应力的应变,就是索的初始应变的取值了。

但是这种方法(包括其他方法)的不足之处在与,预先加的力的方向在计算过程中方向是不便的,但是索的方向却是有改变的。这就导致索的拉力方向与你施加的力的方向就有一定的夹角,误差就来自这里。就看与索相连的结构的刚度了。刚度大的话,估计的会比较准。如果刚度很小的话,差距比较大。我做的一个工程,由于刚度比较小,差距在百分之五十左右。不太适用。但是有人用这种方法做的,稍加调整,能达到比较好的效果

第四种方法中,至于利用公式叠带的方法,中心思路就是:a=(n1-n2)/e/A+a

a是每一步叠带前的初应变,n1是目标力)(设计索拉力),n2是某次叠带后索的拉力。

这中方法精度非常的高,几乎可以达到百分之一百(对于单索体系而言,索网没有试过)。

有兴趣的可以用apdl语言编写一段小程序段,非常有用。

以下是我做的一个工程用apdl语言编程来调整索的预应力的

中间索的编号比较乱,这是因为我是从cad中倒入的模型,没有办法

还望谅解。如果索的编号比较有规则的话几行字就能搞定。原理很简单,大家不要见笑。非常实用,精度很高。

大家可以交流一下

FINISH

/POST26

!修改稳定索的预应力

GOALF=30000 !稳定索的设计预应力f30KN

E=160000 !弹性模量1.6e5Mpa

*GET,F18601,ELEM,18601,SMISC,1

*GET,F19311,ELEM,19311,SMISC,1

*GET,F21051,ELEM,21051,SMISC,1

*GET,F21053,ELEM,21053,SMISC,1

*GET,F21055,ELEM,21055,SMISC,1

*GET,R18601_5,RCON,5,CONST,2

*GET,R19311_8,RCON,8,CONST,2

*GET,R21051_9,RCON,9,CONST,2

*GET,R21053_10,RCON,10,CONST,2

*GET,R21055_11,RCON,11,CONST,2

*GET,A18601_5,RCON,5,CONST,1

*GET,A19311_8,RCON,8,CONST,1

*GET,A21051_9,RCON,9,CONST,1

*GET,A21053_10,RCON,10,CONST,1

*GET,A21055_11,RCON,11,CONST,1

R18601_5=(GOALF-F18601)/E/A18601_5/1+R18601_5

R19311_8=(GOALF-F19311)/E/A19311_8/1+R19311_8

R21051_9=(GOALF-F21051)/E/A21051_9/1+R21051_9

R21053_10=(GOALF-F21053)/E/A21053_10/1+R21053_10

R21055_11=(GOALF-F21055)/E/A21055_11/1+R21055_11

FINISH

/PREP7

R,5,A18601_5,R18601_5

R,8,A19311_8,R19311_8

R,9,A21051_9,R21051_9

R,10,A21053_10,R21053_10

R,11,A21055_11,R21055_11

FINISH

/POST26

!修改飞杆索的预应力(element 19309)

GOALFFG=40000 !飞杆索的预应力f40KN

                                        !弹性模量1.6e5Mpa

*GET,F19309,ELEM,19309,SMISC,1

*GET,R19309_12,RCON,12,CONST,2

*GET,A19309_12,RCON,12,CONST,1

R19309_12=(GOALFFG-F19309)/E/A19309_12/1+R19309_12

FINISH

/PREP7

R,12,A19309_12,R19309_12

FINISH

*do,ii,18486,18532,1

/POST26

!修改飞杆索的预应力(remainder cable)

*GET,FTemp,ELEM,ii,SMISC,1

*GET,RTemp,RCON,ii-18473,CONST,2

*GET,ATemp,RCON,ii-18473,CONST,1

RTemp=(GOALFFG-FTemp)/E/ATemp/1+RTemp

FINISH

/PREP7

R,ii-18473,ATemp,RTemp

FINISH

*enddo

总体上误差控制在3%以内。

但是,利用了对称,只对一半的得索进行了调整。

调整的索的误差控制在0.1%以内。

以下是关于处理预应力的损失

ANSYS如何"张拉"一根索?

此问题确实是存在的,因为刚张拉后的索力是已知的,即结构变形后该索的内力是已知的(张拉力),而如果直接施加该张拉力,则是在结构未变形的基础上施加的,故结构变形后,索力发生了变化(不是张拉的数值了)。注意失去的内力不是普通意义上的“应力损失”,一般解决方法有两种:

1.采用扩大系数提高初应变的数值,直到所求得的索内力为你张拉的数值;该法需要不断调正初应变,最后得到正确的结果,一般扩大系数为:初施加的力(初应变)/计算后的内力。

2.采用生死单元。杀死索单元,直接用荷载P(张拉力为P)施加到节点上,计算;然后激活索单元(初应变=P/E/A,不需增大系数),去掉所施加的节点荷载,计算。这样你的张拉力可正好施加上,即相当于张拉该索。

Q:1. “采用生死单元。杀死索单元,直接用荷载P(张拉力为P)施加到节点上,计算;然后激活索单元(初应变=P/E/A,不需增大系数),去掉所施加的节点荷载,计算。这样你的张拉力可正好施加上,即相当于张拉该索。"

      我想问如何将P施加到结点上,索是倾斜的,有两个节点。是在这两个节点沿索的轴向施加吗?这样便涉及到力与两个坐标方向有夹角,请问如何施加。

2.施加的力的方向好象不会在结构变形时也发生变化,那这个力的方向是取变形前的还是变形后的呢?

3.将索单元杀死,这时候结构的变形还会考虑该索的贡献吗,由于要张拉很多根而且是一根根的拉,单元可以被多次杀死吗?

A:楼上两位先生:

1.将P施加到结点上,在索端的两个节点沿索的轴向施加。施加方法可以将力分解后施加,也可以旋转节点坐标系施加(可搜索以前的帖子)。

2.施加的力(集中)的方向是在变形前,而变形后此力的方向不会改变。这有点误差,但实际结构的变形应该很小,不会影响到你所担心的问题(张拉弦结构没有搞过,是否变形很大?)

3.杀死单元,该单元将不提供刚度,但一旦激活该单元,自然也就有贡献了。

4.张拉很多索时,既然是一根一根进行的,则可全部杀死索单元,然后通过上述方法逐步张拉全部的索。但为什么会有多次杀死呢?一旦一根索张拉完毕,就是结构的一部分了,而张拉第二根时,就应该对第一根有影响啊(除非你同时张拉所有的索),或者说张拉第二根后,第一根的索力就不是P1了,这是正确的。

为方便理解,上述问题可参看如下命令流文件。

!试算扩大系数法,有点愚昧,但数量较少时可。

finish

/clear

/prep7

d0=500

d1=10

p=200000 !N

!------------

mja=acos(-1)*0.25*d0*d0

mja1=acos(-1)*0.25*d1*d1

gxji=acos(-1)*d0*d0*d0*d0/64

eg=2.1e5

et,1,beam3

et,2,link1

mp,ex,1,eg

mp,prxy,1,0.3

r,1,mja,gxji,d0

r,2,mja1,p/mja1/eg*1.6037

k,1

k,2,,2000

k,3,,12000

k,4,-10000,2000

l,1,2

l,2,3

l,2,4

latt,1,1,1

lesize,all,,,10

lsel,none

l,4,3

latt,1,2,2

lesize,all,,,1

lsel,all

lmesh,all

dk,1,all

/solu

solve

/post1

pldisp,1

etable,ni,smisc,1

plls,ni,ni

!dmax=73.169

!===============================

!采用生死单元法

finish

/clear

/prep7

d0=500

d1=10

p=200000 !N

!------------

mja=acos(-1)*0.25*d0*d0

mja1=acos(-1)*0.25*d1*d1

gxji=acos(-1)*d0*d0*d0*d0/64

eg=2.1e5

et,1,beam3

et,2,link1

mp,ex,1,eg

mp,prxy,1,0.3

r,1,mja,gxji,d0

r,2,mja1,p/mja1/eg

k,1

k,2,,2000

k,3,,12000

k,4,-10000,2000

l,1,2

l,2,3

l,2,4

latt,1,1,1

lesize,all,,,10

lsel,none

l,4,3

latt,1,2,2

lesize,all,,,1

allsel,all

lmesh,all

dk,1,all

/solu

antype,0

nropt,full

time,1

nsubst,10

pi=acos(-1)

p1=p*cos(45/180*pi)

f,12,fx,-p1 !用的分解力方法

f,12,fy,-p1

f,22,fx,p1

f,22,fy,p1

ekill,31

solve

/solu

time,2

nsubst,10

ealive,31

fdele,all,all

solve

finish

/post1

etable,ni,smisc,1

plls,ni,ni

!dmx=73.169
作者: wujunyan128    时间: 2009-7-26 09:54

我有一个比较简单的方法,不知道是否正确。
1、还是使用初应变的方法;
2、给拉索材料定义一个比较小的弹模;
3、按这个弹模换算一个比较大的初应变;
4、进行计算,因为索两端张拉力没变,所以拉索的应变变化值是不变的,但是由于弹模变小了,所以对应的张拉力的损失也就变小了;
自己试算了一下,弹模降一个数量级,精度就可以保证在5%左右了。不知道是否有概念性的错误,请大家赐教
作者: epiphyllum    时间: 2009-7-26 18:33

1/250不是指膜面吧,否则怎么可能满足?!
作者: kkk417    时间: 2009-9-24 21:43

楼主问的问题是在已知荷载的情况下求初始预应力的问题,楼上好像讨论的方向不对吧?这是一个反分析的问题,也是一个优化的问题,用优化去做更好。




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