第一篇：基于Ansys10.0戶外廣告牌受風載的受力分析及結果顯示

基于Ansys10.0戶外廣告牌受風載的受力分析及結果

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專業：機械電子工程

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摘要：本文基于 Ansys10.0的平臺上，采用有限單元法對戶外廣告牌在受風載的作用下的受力分析以及結果顯示。關鍵詞：廣告牌；風載荷；力學分析；

1、引言

近年來,大型戶外廣告牌呈雨后春筍般地豎立在高速公路、鐵路、國道、省道、城市道路沿線，由于目前相當一部分大型戶外廣告牌沒有經過正規設計和正規施工,更談不上質量監督和質量驗收 ,留下很大的安全隱患，這方面的事故近年來發生多起。因此 ,有必要對戶外廣告牌進行全面的力學分析，使得廣告牌的設計更加合理和完善。

2、廣告牌上的作用力

施加在戶外廣告牌上的作用力可分為永久作用力和可變作用力兩類，永久作用力包括結構自重、廣告牌或固定設備(燈光照明設施)自重等。變作用力包括風荷載、覆冰荷載、安裝或檢修荷載等。

對于高聳廣告牌結構來說 ,水平荷載(主要是風荷載)成為結構承受的主要荷載。因而，廣告牌結構設計主要考慮的因素是風荷載效應,風荷載的正確取值是合理設計這類結構的關鍵。

3、計算模型

本文的分析對象為一戶外廣告牌，受水平均布風載荷，載荷作用在廣告牌面上。廣告牌部分為solid（185）單元，廣告牌的支撐部分為beam（188）單元。廣告牌長m800m，高500mm，厚60mm，立柱高為600mm，半徑20mm。材料參數：solid單元，材料為鋼，彈性模量E=29e6,泊松比u=0.3，密度7.8e-6；beam單元，彈性模量E=210e8，泊松比u=0.3。

網格劃分：單元的邊界長度不超過40。載荷：端面上的拉力，形式為面分布均勻載荷。約束：兩地面端完全約束。

建模并劃分好單元以后的結果為：

圖一

單元劃分以及施加約束、載荷圖

4、計算結果分析

（1）總位移圖

圖二 總位移顯示圖

（2）求解后的結構變形圖

圖三結構變形圖

（3）等效應力圖

圖四

等效應力發布圖

（4）矢量顯示總位移圖

圖五

矢量顯示總位移圖

（4）定義路徑顯示圖

通過定義不同的節點組成一條路徑圖，并把這些節點處在x方向、y方向、z方向以及總的應力用曲線的形式描述出來進而分析廣告牌上的應力特點。

（5）沿路徑線性化等效應力顯示圖

4、結果分析

由圖二知該廣告牌在受到水平風荷載作用時面板的變形最大，且在頂部處最為突出，變形最大。在該水平風荷載作用下會產生順風向的水平位移,如果這些變形過大,將直接影響到廣告牌的正常使用及感觀效果,因此,設計中應嚴格限制其變形。

由圖三可以看出廣告牌的支撐立柱應力最大位置位于立柱和廣告牌的結合部,因為立柱下部在風荷載作用時彎矩最大,柱表面拉應力最大。因此這個部位在基礎設計時要格外注意。

5、結束語

通過戶外廣告牌的受力分析及其基于Ansys10.0的顯示結果，我們可以得出以下結論：

(1)通過在面板上施加不同大小的荷載,可以看出廣告牌的側偏量（位移量）隨著水平荷載的增大而增大且頂部變化最大，并接近線性變化。

(2)通過計算可知在受到偏心荷載作用時,廣告牌面板與支撐立柱的連接處是廣告牌容易破壞的地方 ,所以在設計、檢修時這些地方應列為重點部位。

（3）在承受風荷載的作用下,廣告牌結構對支撐立柱的要求都是很高的 ,因此在設計和施工時應加以重視，以確保基礎的強度、剛度及穩定性滿足頂部結構在荷載作用下的承載力的要求。

參考文獻：

《ANSYS輔助分析應用基礎教程上機指導》張樂樂編著 清華大學出版社 《大型廣告牌結構的設計及抗側性能研究》

樊曉.南京:東南大學 《風荷載作用下高速公路廣告牌的力學分析》 馮振宇

建筑科學與工程學報