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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張群郁
研究生(外文):Chun-YuChang
論文名稱:ANSYS應用於3D桿件元素之結構分析
論文名稱(外文):Analysis of 3D Member Structures by Software ANSYS WORKBENCH
指導教授:徐德修徐德修引用關係
指導教授(外文):Deh-Shiu Hsu
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:土木工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:131
中文關鍵詞:鋼結構ANSYS有限元素法斜撐桿件塑性非線性破壞分析
外文關鍵詞:Steel structureANSYSfinite element methodsolid elementplasticnonlinearlyfailure analysis
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近年來,隨著建築技術的精進,結構物的強度與安全性也隨之提升,鋼結構設計亦不斷改進,並廣泛應用於公共工程當中,近年發展之輕型三維類桁架,鋼架結構多有應用在結構體中,此結構每單位重量的強度及勁度相當高。
材料在彈性階段時之結構行為已被前人所熟悉,當達到降伏進入塑性階段後,結構行為無法單純以理論推導而得,其中且因反覆的由彈性進入塑性、塑性進入彈性而更顯複雜。
類桁架結構與傳統桁架結構行為不同,傳統桁架載重僅作用於節點處,但類桁架載重可作用於桿件上,擁有桁架的幾何形狀,卻有鋼架的結構行為,桁架與類桁架兩者結構行為完全不相同。為了熟知三維類桁架結構在彈塑性間之行為,本研究利用電腦輔助工程分析軟體ANSYS Workbench來分析結構體材料達降伏進入塑性階段後之行為,如應力、變位、極限載重、破壞模式等進行研究探討,藉此獲得其彈塑性動力行為反應,並可據以進行合理之結構設計。

In recent years, building design and construction technology have been developed to enhance the strength and safety of the structures, including steel structures which are widely used in public works. Three dimensional truss-like steel frame which behaves with very high strength and stiffness is widely used.
Although it is already clear knowledge as structures vibrate in elastic stage, it will become much more complicated when it vibrate beyond elastic limit and the material goes into yielding stage. The structures behaves nonlinearly.
In order to investigate the dynamic behavior of the three dimensional truss-like steel frame, computer-aided engineering analysis software package ANSYS Workbench is used here in. Dynamic behaviors of the mentioned structure, such as stress, deflections, ultimate loads, and failure modes…etc. are detected in detail. It is expected to help engineers to face the design work in the future.

摘要 Ⅰ
誌謝 Ⅲ
目錄 VI
表目錄 IX
圖目錄 X
第一章 緒論 1
1-1 研究動機與目的 1
1-2 研究方法 4
1-3 文獻回顧 5
1-4 章節提要 10
第二章 研究理論基礎 11
2-1有限元素法(Finite Element Method)11
2-2 ANSYS WORKBENCH有限元素分析軟體 13
2-2.1 ANSYS WORKBENCH有限元素分析軟體 13
2-2.2 ANSYS WORKBENCH分析流程 16
2-2.3 元素種類 22
2-3基本理論與強度分析 27
2-3.1 鋼材拉伸試驗之應力-應變關係 28
2-3.2 降伏(破壞)準則 33
2-4 桿件之拉力與壓力破壞理論分析 36
2-4.1 桿件之拉力理論分析 36
2-4.2 桿件之壓力理論分析 37
2-4.3 彈性挫屈理論 37
2-4.4非彈性挫屈理論 42
2-5動力分析理論 44
2-5.1 Newmark Method 50
2-5.2 HHT(Hilber Hughes Taylor Method) 53
2-5.3 Newton Raphson Method 56
第三章 三維桿件模型之設計 59
3-1桿件之基本材料特性 59
3-2 實體模型的建立 61
3-2.1設計尺寸及結構型式 61
3-3 元素網格的劃分 67
3-3.1 使用之元素型式 67
3-3.2 建立網格設定 68
3-4 邊界條件與載重設定 71
第四章 數值模擬分析結果 75
4-1 數值模擬之目標 75
4-2 數值模擬之載重設定 76
4-3 數值模擬分析結果 79
4-3.1靜力初始降伏點分析 79
4-3.2 靜力結構破壞分析 83
4-3.3 靜力卸載後殘餘應力分析 95
4-3.4動力初始降伏點分析 102
4-3.5 動力結構破壞分析 110
第五章 結論與未來展望 122
5-1 結論 123
5-2 未來展望 126
參考文獻 127
附錄 130



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29.羅際揚,ANSYS應用在桿元素之破壞分析,國立成功大學土木工程學系碩士論文,20011.06.
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