CAXA,CAE有限元分析软件在钢结构强度分析领域的应用

摘 要：本文主要介绍使用CAXA CAE有限元分析软件对工程施工领域使用的钢支墩在静态稳态状态下下因受力发生的形变（位移以及应力情况的变化）和安全性能进行研究，以分析钢支墩是否满足设计和使用要求，保证工程项目的质量和安全。

关键词：CAXA CAE；有限元分析；钢支墩；钢结构

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.239

1 引言

目前在钢支墩设计计算时， 不仅仅要对钢支墩的刚度和结构强度进行校核计算，还要使用计算机辅助软件对结果进行研究和分析；设计和建模我们使用计算机辅助设计（CAD）类的软件，分析我们使用计算机辅助工程（CAE）类的软件或插件。

2 钢支墩的设计要求

钢结构支墩有以下特点：1、钢结构在安装过程中机械化程度高，2、低碳、节能、绿色环保，可重复利用，3、钢结构耐腐蚀性差，4、自身重量轻但是材料强度高，5、钢结构密封性能好，6、钢材韧性，塑性好，结构可靠性高，材质均匀，7、钢结构耐热不耐火。

3 钢支墩 CAXA CAE模型的建立和分析类型选择

利用三维的计算机辅助设计软件CAXA 实体设计软件对钢支墩进行建模， CAXA 实体设计所拥有的智能图素库和三维球功能可以非常方便的完成模型的建模和设计。比pkpm钢结构软件要更快更方便。

为确保钢支墩分析的准确、 安全可靠， 还要使用CAE软件进行分析。CAE是用Computer Aided求解复杂零件的刚度、结构强度、动力响应、弯曲拉伸稳定性、弹塑性、热传导性等力学性能的结构性能的优化设计和近似数值分析。国产CAXA CAE 插件有以力响应下创新点：采用独有、首创的Sefea（富应变有限元）技术。该技术提高了分析的准确度和速度；允许CAE直接嵌入CAXA CAD模型分析方法。该软件可以使入门级的工程师达到专业FEA分析师的分析精确度。在此我们选用 CAXA CAE分析的静态稳态类型来进行有限元分析。

4 钢支墩 CAXA CAE 分析的结果

使用CAXA CAE有限元分析插件进行对钢支墩进行静态稳态分析，来验证钢支墩能否承受规定数值的载荷值，因受力发生的位移量和应力变化是否满足要求刚度和结构强度是否能达到相关要求，根据结果可以提高钢支墩的质量和安全性。 在设计和计算钢支墩时，必须考虑整体的稳定性和安全性要求，因为钢支墩是用于工程项目的临时支撑平台；通过常规的力学知识只能对钢支墩的某个零件进行受力情况研究和刚度和结构强度分析，但是没办法对整个钢支墩在承受设计载荷时进行研究和分析，从而不能研究其出现的位移量和应力变化量以及整体稳定状态，利用 CAXA 实体设计软件对钢支墩整体建模，使用CAXA CAE做静态稳态分析，来研究钢支墩在规定的载荷值作用下，出现的位移量和应力变化能否达到设计要求、结构强度和刚度是否与设计计算结果一致，从而提高其在使用中的安全性、稳定性、可靠性。利用 CAXA CAE有限元分析软件研究和分析以及计算钢支墩的稳定性。利用 CAXA CAE软件对钢支墩进行分析后， 我们主要想要得到钢支墩分析后的位移模量和等效应力，这两个指标是我们进行静态稳态分析的主要参考数值。我们这里要研究的材料在受力状态下应力与应变之比就是位移模量，范式等效应力就是屈服准则即等效应力。经过 CAXA CAE分析后的结果如图2。

5 研究总结

CAXA CAE 拥有多物理性有限元素一体化分析技术；其基于最小二乘有限元素法的流力及电磁场分析技术；CAXA CAE在钢结构设计领域有这广泛的应用。此外，CAXA CAE还有以下优势：办公文书软件风格的界面，产品易于上手，还可以在一般电脑上轻松地运行；性价比更高，更提出的基于云的软件服务，能广泛应用于用户。

参考文献：

[1]翟雪荣，井庆川.施工单位CAD平台选择实施方案[J].山东工业技术，2016（12）：122.

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