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1、防雨棚结构有限元分析计算报告某防雨棚结构有限元分析计算报告XXXXXXXXXXXX.XX.XX目录第一章负载分析计算31.1 钢化夹胶玻璃负载分析计算31.2 铝单板负载分析计算41.3 钢结构负载分析计算6第二章钢化夹胶玻璃分析72.1有限元模型建立72.2 材料模型的建立82.3 边界条件设置及加载92.4有限元结果分析92.4.1 总体位移分析92.4.2 总体应力分析10第三章铝板分析113.1有限元模型建立113.2 材料模型的建立123.3 边界条件设置及加载133.4有限元结果分析133.4.1 总体位移分析133.4.2 总体应力分析14第四章钢结构分析164.1 有限元模型建
2、立174.2 材料模型的建立174.3 边界条件设置及加载184.4有限元结果分析194.4.1 总体位移分析194.4.2 总体应力分析204.4.3 关键部位总体位移分析204.4.4 关键部位总体应变分析21 第一章负载分析计算玻璃雨棚（如图1.1所示）主要由三部分组成，钢化夹胶玻璃、铝单板以及钢结构。图1.1 玻璃雨棚三维图1.1 钢化夹胶玻璃负载分析计算图1.2 钢化夹胶玻璃三维图钢化夹胶玻璃采用6+0.76PVB+6钢化夹胶玻璃，长度11400mm，宽度5700mm，钢化玻璃密度2.5g/cm3，弹性模量是72GPa，泊松比是0.20，抗拉强度290Mpa，屈服强度330Mpa。P
3、VB密度1.234g/cm3，弹性模量极小，载荷为自重2010.34Kg，共有55个受力支撑点。1.2 铝单板负载分析计算图1.3 铝单板三维图铝单板采用国产优质产品（颜色以样板为准）为2.5mm氟碳喷涂铝单板，弹性模量71.7GPa；泊松比: =0.3；抗拉强度180-280Mpa，屈服强度100-170Mpa，截面如图4.2所示，两侧边长6000mm，正面长12000mm，密度2.7g/cm3，载荷为自重280.64Kg，经简化共有19个受力支撑点。图1.4铝单板截面1.3 钢结构负载分析计算图1.5钢结构钢结构如图1.5所示，采用优质Q235，弹性模量E=Pa；泊松比: =0.25；抗拉
4、强度375Mpa；屈服强度235Mpa。一端预埋在墙体，整体受自重载荷作用，自重3412.97Kg，以及钢化夹胶玻璃与铝单板共同组成的外部载荷，可将外部载荷简化55个受力点，钢结构外围19个受力点承受钢化夹胶玻璃与铝单板重量的共同作用，单点载荷为51.32Kg；内部36个受力点仅承受钢化夹胶玻璃重量的作用，载荷为36.55Kg。第二章钢化夹胶玻璃分析本章主要分析了某防雨棚钢化夹胶玻璃，如图2.1所示，在自身重力下所承受的应力及变形（静力分析），并给出了计算结果及图示，最终分析验证其强度安全性。图2.1钢化夹胶玻璃几何模型钢化夹胶玻璃采用6+0.76PVB+6钢化夹胶玻璃，长度11400mm，宽
5、度5700mm，钢化玻璃密度2.5g/cm3，弹性模量是72GPa，泊松比是0.20，抗拉强度290Mpa，屈服强度330Mpa。PVB密度1.234g/cm3，弹性模量极小，载荷为自重2010.34Kg，共有55个受力支撑点。2.1有限元模型建立计算初始，对其防雨棚钢化夹胶玻璃细节作了简化。模型采用Solid45实体单元，采用四面体自由网格划分，在主要受压力的区域和关注其变形的区域进行了网格加密与细化。有限元网格模型如图2.2所示。图2.2 有限元模型的建立2.2 材料模型的建立图2.3 材料参数钢化夹胶玻璃采用6+0.76PVB+6钢化夹胶玻璃，主要机械性能如下：弹性模量是72GPa，泊松
6、比是0.20，抗拉强度为290Mpa，屈服强度为330Mpa。2.3 边界条件设置及加载图2.4 边界条件的加载在钢化夹胶玻璃与钢结构接触点上施加了固定约束；考虑到钢化夹胶玻璃自身的重力，施加了重力载荷，载荷为自重约2010.34Kg，共有55个受力支撑点。2.4有限元结果分析2.4.1 总体位移分析由图2.5总体位移云图可以看出，防雨棚钢化夹胶玻璃的最大位移为0.2245mm。其最大位移发生在防雨棚钢化夹胶玻璃中间区域，即与钢架接触的支撑点中间位置，但其值非常低，完全能满足使用要求。图2.5 总体位移云图2.4.2 总体应力分析图2.6 总体应力云图由总体应力云图可以看出，防雨棚钢化夹胶玻璃
7、的最大应力值为4.2963Mpa，出现在钢化夹胶玻璃最内侧支撑点上，但该最大应力值远小于材料的屈服强度值330Mpa。综上可知：该防雨棚的钢化夹胶玻璃强度和刚度皆能满足其使用要求，其结构安全、可靠。第三章铝板分析本章主要对某防雨棚铝板进行了结构静力学分析，如图3.1所示，在自身重力下所承受的应力及变形（静力分析），并给出了计算结果及图示，最终分析验证其强度安全性。图3.1铝板几何模型铝单板采用国产优质产品（颜色以样板为准）为2.5mm氟碳喷涂铝单板，弹性模量71.7GPa；泊松比：=0.3；抗拉强度180-280Mpa，屈服强度100-170Mpa，截面如图4.2所示，两侧边长6000mm，正
8、面长12000mm，密度2.7g/cm3，载荷为自重280.64Kg，经简化共有19个受力支撑点。3.1有限元模型建立计算初始，对其防雨棚铝单板细节作了简化。模型采用Solid45实体单元，采用四面体自由网格划分，在主要受压力的区域和关注其变形的区域进行了网格加密与细化。有限元网格模型如图3.2所示。图3.2 有限元模型的建立3.2 材料模型的建立防雨棚铝板采用2.5mm氟碳喷涂铝单板，主要机械性能如下：弹性模量71.7GPa；泊松比：=0.3；抗拉强度180-280Mpa，屈服强度100-170Mpa。 图3.3 材料参数3.3 边界条件设置及加载图3.4 边界条件的加载各个零部件间均采用绑
9、定接触进行连接。特别地，将零件之间的焊接连接也设置为绑定接触。在铝板与钢结构接触点上施加了固定约束；考虑到铝板自身的重力，施加了重力载荷，载荷为自重280.64Kg，经简化共有19个受力支撑点。3.4有限元结果分析3.4.1 总体位移分析由图3.5总体位移云图可以看出，防雨棚铝板的最大位移为0.27234 mm。其最大位移发生在防雨棚铝板两侧，具体为铝板两边与钢架连接且靠近墙体周围的内侧区域，如图3.6所示，其值非常低，完全能满足使用要求。图3.5 总体位移云图图3.6 最大位移点3.4.2 总体应力分析图3.7 总体应力云图图3.8 最大应力点由总体应力云图可以看出，防雨棚铝板的最大应力值为
10、8.3439Mpa，出现在铝板两侧两个支撑点中间区域，该最大应力值远小于材料的屈服强度值100-170Mpa。综上可知：该防雨棚的铝板强度和刚度皆能满足其使用要求，其结构安全、可靠。第四章钢结构分析本章主要分析了某防雨棚钢结构，如图4.1所示，在自身重力以及钢化夹胶玻璃与外围铝板共同压力下所承受的应力及变形（静力分析），并给出了计算结果及图示，最终分析验证其强度安全性。图4.1 钢结构几何模型钢结构采用优质Q235，弹性模量E=Pa；泊松比: =0.25；抗拉强度375Mpa；屈服强度235Mpa。如图所示，一端预埋在墙体，整体受自重载荷作用，自重3412.97Kg，以及钢化夹胶玻璃与铝单板共
11、同组成的外部载荷，可将外部载荷简化27个受力点，钢结构外围19个受力点承受钢化夹胶玻璃与铝单板重量的共同作用，单点载荷为51.32Kg；内部36个个受力点仅承受钢化夹胶玻璃重量的作用，载荷为36.55Kg。4.1 有限元模型建立计算初始，对其防雨棚钢结构细节作了简化。模型采用Solid45实体单元，采用四面体自由网格划分，在主要受压力的区域和关注其变形的区域进行了网格加密与细化。有限元网格模型如图4.2所示。 图4.2有限元模型的建立4.2 材料模型的建立防雨棚钢结构主要材料为Q235钢，材料主要机械性能如下：弹性模量E=Pa；泊松比: =0.25；抗拉强度375Mpa；屈服强度235Mpa。
12、图4.3 材料参数4.3 边界条件设置及加载各个零部件间均采用绑定接触进行连接。特别地，将零件之间的焊接连接也设置为绑定接触。在防雨棚与墙壁接触的面上施加了固定约束；考虑到防雨棚自身的重力，施加了重力载荷；防雨棚上表面安置有夹胶玻璃，外围设计有铝单板，将外部载荷简化55个受力点，钢结构外围19个受力点承受钢化夹胶玻璃与铝单板重量的共同作用，单点载荷为51.32Kg；内部36个个受力点仅承受钢化夹胶玻璃重量的作用，载荷为36.55Kg。 图4.4 边界条件的加载4.4有限元结果分析4.4.1 总体位移分析由总体位移云图可以看出，防雨棚钢结构的最大位移为1.9673mm。其最大位移发生在防雨棚最前
13、端横梁处。这是因为此防雨棚结构为悬臂梁结构，在不承受任何外力的情况下，与墙壁接触的一端为固定支撑，变形最小，另一端为悬空，其边缘处变形必然最大，但其值非常低，完全能满足使用要求。图4.5 总体位移云图4.4.2 总体应力分析图4.6 总体应力云图由总体应力云图可以看出，防雨棚钢结构的最大应力值为32.465Mpa，出现在防雨棚的侧梁靠近墙体位置。且该最大应力值远小于材料的屈服强度值235Mpa。4.4.3 关键部位总体位移分析图4.7 前横梁总体位移云图图4.8 斜拉杆总体位移云图如图4.7-8所示，前横梁最大位移1.9673mm，在横梁中间位置，这是由其悬臂结构所决定的；斜拉杆最大位移0.86612mm，在斜拉杆中间区域。4.4.4 关键部位总体应变分析如图4.9-10所示，前横梁的最大应力值为8.6704Mpa，斜拉杆最大应力为32.465Mpa，最大应力值远小于材料的屈服强度值235Mpa。图4.9 前横梁总体应力云图图4.10 斜拉杆总体应力云图综上可知：该防雨棚的钢结构强度和刚度皆能满足其使用要求，其结构安全、可靠。22
