雨棚结构分析报告20150419

防雨棚结构 有限元分析计算报告

机械科学研究总院研究中心

2015.04. 19

目录

第一章负载分析计算 ....................................................................................................................... 3

1.1 钢化夹胶玻璃负载分析计算 ............................................................................................ 3 1.2 铝单板负载分析计算 ........................................................................................................ 4 1.3 钢结构负载分析计算 ........................................................................................................ 6 第二章钢化夹胶玻璃分析 ............................................................................................................... 7

2.1有限元模型建立 ................................................................................................................. 7 2.2 材料模型的建立 ................................................................................................................ 8 2.3 边界条件设置及加载 ........................................................................................................ 9 2.4有限元结果分析 ................................................................................................................. 9

2.4.1 总体位移分析 ......................................................................................................... 9 2.4.2 总体应力分析 ....................................................................................................... 10

第三章铝板分析 ............................................................................................................................. 11

3.1有限元模型建立 ............................................................................................................... 11 3.2 材料模型的建立 .............................................................................................................. 12 3.3 边界条件设置及加载 ...................................................................................................... 13 3.4有限元结果分析 ............................................................................................................... 13

3.4.1 总体位移分析 ....................................................................................................... 13 3.4.2 总体应力分析 ....................................................................................................... 14

第四章钢结构分析 ......................................................................................................................... 16

4.1 有限元模型建立 .............................................................................................................. 17 4.2 材料模型的建立 .............................................................................................................. 17 4.3 边界条件设置及加载 ...................................................................................................... 18 4.4有限元结果分析 ............................................................................................................... 19

4.4.1 总体位移分析 ....................................................................................................... 19 4.4.2 总体应力分析 ....................................................................................................... 20 4.4.3 关键部位总体位移分析 ....................................................................................... 20 4.4.4 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。PVB密度1.234g/cm3，弹性模量极小，载荷为自重2010.34Kg，基本风压04KN/m2,抗震等级三级，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: μ=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

112.0110钢结构如图1.5所示，采用优质Q235，弹性模量E=Pa；

泊松比: μ=0.25；抗拉强度375Mpa；屈服强度235Mpa，基本风压04KN/m2,抗震等级三级。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：μ=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。

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：μ=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

112.0110钢结构采用优质Q235，弹性模量E=Pa；泊松比: μ

=0.25；抗拉强度375Mpa；屈服强度235Mpa。基本风压04KN/m2,抗震等级三级。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=2.011011Pa；泊松比: μ=0.25；抗拉强度375Mpa；屈服强度235Mpa。

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。

出师表

两汉：诸葛亮

先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。

宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。

侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。

将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠为督：愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。

亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也

。

臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。

先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。

愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。臣不胜受恩感激。

今当远离，临表涕零，不知所言。