焊接多面空心球节点有限元分析

实际结构中的焊接多面空心球处于空间受力状态，但研究结构表明在多向和单向受力状态下空心球节点的承载能力与单向的承载能力相接近，因此选取单向受力状态的焊接空心球模型进行有限元分析。在单向受力状态下，将球管分开来考虑，把管对球壳的作用力作为一圈竖向的均布力，在此受力情形下分析球壳表面的应分力分布规律。由于球壳及荷载的轴对称性，可只分析空心球的1/8，各边界的支承形式均为滑动铰支座，即只允许边界在对称面内的洗向水平位移，不允许其它方向的位移及任何方向的转动。
基本的分析思路是：把球壳离散为三角形单元，在三角形单元的分界线以适当的约束链接在一起成为析板，解此折板结构就可以得到球面各点的内力位移。当三角形单元划分的非常小。及有限三角形单元相当多时，折板结构的解就可以逼近球壳的真实解了。
球壳三角形单元的应力状态可以认为是平面应力状态和薄板应力状态的组合。这是因为在小位移情形下，平面应力状态的节点力和弯曲应力状态下的节点位移互不相关，而弯曲应力状态下的节点力与平面应力状态下的节点位移也互不相关。所以组合状态下的单元则度矩阵可以直接由平面应力单元和弯曲板单元的刚度矩阵组合而成。然后通过求解总体刚度方程可得到节点位移，进而求得应变和应力。

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