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系統識別號 U0026-2806201101353700
論文名稱(中文) ANSYS應用在桿件元素之破壞分析
論文名稱(英文) Application of ANSYS to the Analysis of Failure for Bar Elements
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 土木工程學系碩博士班
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 99
學期 2
出版年 100
研究生(中文) 羅際揚
研究生(英文) Ji-Yang Luao
學號 n66981177
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 110頁
口試委員 指導教授-徐德修
共同指導教授-朱世禹
口試委員-朱聖浩
中文關鍵字 鋼架結構  ANSYS  有限元素法  斜撐桿件元素  破壞分析 
英文關鍵字 steel frame  ANSYS  finite element method  bar element  failure analysis 
學科別分類
中文摘要 由於電腦輔助分析軟體的成熟發展,使分析技術普遍被土木營造業所採用,除了提升建築結構的設計與強度外,更增加了建物的安全性。鋼架結構已廣泛應用於公共工程中,然而近年來,鋼材價格不斷飆漲,在成本考量下,強度高、安全性好的鋼架結構,便是設計考量的重要因素。鋼架內部的斜撐桿件可提高結構整體勁度,又可額外增加結構消能能力,因此斜撐桿件的斷面型式,以及裝設於鋼架上的位置,將影響到鋼架結構的行為表現。
本研究即是以電腦輔助分析軟體ANSYS Workbench來分析鋼架搭配上不同的斜撐桿件設計,共分成三部分進行,第一部分為參考公共設施的鋼架設計資料,再輔以ANSYS Workbench DesignModeler繪製鋼架及斜撐桿件模型;第二部分為利用有限元素軟體ANSYS Workbench進行結構應力及變位分析;第三部分為對鋼架結構之加載載重、破壞模式及變位量進行研究探討,藉以獲得較佳的斜撐設計。
英文摘要 Due to the highly development of the computer-aided technology, finite element method has being become as much more popular and commonly used in civil engineering applications. Safety and economy no doubt are the main concerns to engineers in the structural design process. For the purpose to investigate the behavior of the structural responses in detail, software package ANSYS is used herein for the simulation analysis. Rigid joint trusses are considered as axial-flexural bar element structures. Static analysis with refined finite element models is solved with members in various cross sections. Whole section yielding and member buckling are considered as the damage stages as the failure mode of the structures. It is believed that the methodology can be applied to structural optimal design problems to make the proper selection of members.
論文目次 摘要 Ⅰ
致謝 Ⅲ
目錄 Ⅴ
表目錄 Ⅷ
圖目錄 IX
第一章 緒論 1
1-1 研究動機與目的 1
1-2 研究方法 2
1-3 文獻回顧 4
1-4 章節提要 6
第二章 研究理論基礎 8
2-1有限元素法 8
2-2 ANSYS有限元素分析軟體 9
2-2.1 元素種類 10
2-2.2 結構分析 12
2-3 鋼斜撐的基本理論與強度分析 13
2-3.1 鋼材料應力-應變關係 13
2-3.2 降伏條件準則 15
2-4 拉力與壓力之破壞理論分析 16
2-4.1 拉力理論分析 16
2-4.2 壓力理論分析 17
2-4.3 彈性挫屈理論與非彈性挫屈理論 17
第三章 鋼架及桿件模型之規劃與模擬 21
3-1 鋼架及桿件基本材料特性 21
3-2 實體模型的建立 23
3-2.1 鋼架之設計尺寸及結構型式 23
3-2.2 斜撐桿件模型的建立 26
3-3 元素網格的劃分 35
3-3.1 使用之元素型式 35
3-3.2 網格分割 37
3-4 接觸元素的設定 46
3-5 邊界條件與載重的設定 47
3-6 結果顯示的設定 49
第四章 數值模擬分析結果 50
4-1 數值模擬之目標 50
4-2 數值模擬分析結果 50
4-2.1初始降伏點分析 50
4-2.2 結構破壞分析 68
4-2.3 卸載後殘留應力分析 85
第五章 結論與未來展望 103
5-1 結論 103
5-2 未來展望 105
參考文獻 106
自述 110
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