Abaqus | 三维刚架与桁架模型分析

刚架：由梁和柱组成的结构，各杆件主要受弯，刚架的结点主要是刚结点。刚架强调的是结构的刚度，不一定是钢结构。

桁架：一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构。桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。

案例一：三维钢框架模型分析

选取梁单元创建部件，材料为钢材，密度7.85E-09，杨氏模量206000，泊松比0.3，屈服应力235，塑性应变0，量纲选取mm级，截面形状工字钢。

设置一个分析步，打开几何非线性，初始增量步设为0.001，无需定义相互作用，底端完全固定，左端中心施加200mm的位移。网格全局尺寸为600，采用B31两结点空间线性梁单元。

由于工字形截面有不同的积分点位置，默认为底部翼缘的左边，导致显示的受力云图不对称，需在结果选项卡中设置截面点-包络，只显示每个截面的最大应力。

应力云图不对称

绘制左端中心结点的位移-力曲线，查看数据表可见在200mm位移时，受到267.486KN的力。

绘制左端中心结点的位移-力曲线，查看数据表可见在101.975mm位移时，受到232.295Mpa应力，即将达到屈服应力235Mpa。

案例二：桁架单元网架分析

选取桁架单元创建部件，材料为钢材，密度7.85E-09，杨氏模量206000，泊松比0.3，屈服应力235，塑性应变0，量纲选取mm级，桁架单元截面形状为圆形，这里选择直径为100mm，壁厚为3mm，计算截面积为914.203。

设置一个分析步，打开几何非线性，初始增量步设为0.001，无需定义相互作用，底端四个结点铰结，顶端16个结点施加-100KN的集中力，对整个模型添加重力，即重力加速度-9800，这里注意单位量纲。

桁架单元的网格划分，需要局部布种，按个数为1布置，采用T3D2两结点线性三维桁架单元。

查看位移，应力云图，观察到顶部四个角点的位移最大为5.378mm，底部四个铰结支座反力为403.7KN，四角的锥体杆件的应力偏大。

选取下图两个桁架杆绘制应力，查看数据表可知上弦杆应力为82.741Mpa，腹杆为161.473Mpa。