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角鋼有限元分析時(shí)采用“掃略”和“自由網(wǎng)格”相結(jié)合的方式劃分網(wǎng)格，并手動(dòng)劃分模型局部網(wǎng)格的大小。
在模型的對(duì)稱面上施加對(duì)稱邊界條件，在模擬柱肢的鋼板上施加固定約束（ALLDOF），同時(shí)限制角鋼水平肢的豎向位移（DOFUY）。為了獲得角鋼在單調(diào)拉力荷載下的水平肢合力-位移關(guān)系，在角鋼水平肢端部橫截面施加水平位移荷載（Ux=10mm）。
無(wú)肋角鋼的變形如圖所示，與加載前相比（見(jiàn)圖），由于限制了水平肢的豎向位移，因此水平肢以平動(dòng)為主，變形的區(qū)域主要集中在角鋼的豎肢。由圖可知，角鋼豎肢的應(yīng)力較大，水平肢的應(yīng)力較小可忽略不計(jì)；豎肢與水平肢相交處鋼材屈服，沿著角鋼的長(zhǎng)度方向形成了局部的“屈服帶”。由圖可知，高強(qiáng)度螺栓基本處于彈性狀態(tài)，只有螺桿的個(gè)別區(qū)域進(jìn)入塑性狀態(tài)。
單肋角鋼的變形與無(wú)肋角鋼的變形類似，變形的區(qū)域主要集中在角鋼的豎肢。由圖可知，角鋼豎肢的應(yīng)力較大，水平肢大部分區(qū)域的應(yīng)力較小可忽略不計(jì)；鋼材屈服的區(qū)域集中在豎肢與水平肢相交處、加勁肋與豎肢相交處和加勁肋的上部；豎肢開孔處的局壓應(yīng)力很大，該處附近的鋼材同樣屈服。由圖可知，高強(qiáng)度螺栓基本處于彈性狀態(tài)，只有螺桿的個(gè)別區(qū)域進(jìn)入塑性狀態(tài)。
雙肋角鋼的變形特點(diǎn)與無(wú)肋、單肋角鋼的類似。由圖可知，角鋼豎肢的應(yīng)力較大，水平肢大部分區(qū)域的應(yīng)力較小可忽略不計(jì)；鋼材進(jìn)入屈服的區(qū)域集中在加勁肋的中上部，其他區(qū)域的應(yīng)力普遍低于鋼材的屈服應(yīng)力。由圖可知，高強(qiáng)度螺栓的螺母處于彈性狀態(tài)，螺桿的部分區(qū)域進(jìn)入塑性狀態(tài)。
提取角鋼肢背處一點(diǎn)的水平位移和角鋼水平肢截面的合力，其關(guān)系如圖所示。由圖可知，由有限元模擬得到的無(wú)肋角鋼荷載-位移關(guān)系與理論分析結(jié)果非常接近，比較的結(jié)果證明了有限元模擬分析的正確性。如圖所示，提取3種角鋼的荷載-位移關(guān)系并將結(jié)果繪制在同一坐標(biāo)軸中。結(jié)果表明：?jiǎn)卫摺㈦p肋角鋼的屈服荷載、初始剛度分別約為無(wú)肋角鋼的2倍、3倍；設(shè)置加勁肋可有效提高角鋼的力學(xué)性能。
本文使用有限元軟件ANSYS對(duì)頂?shù)捉卿撨B接中的角鋼進(jìn)行了水平加載分析。計(jì)算結(jié)果表明：有限元模擬結(jié)果與理論分析結(jié)果非常接近，證明了有限元模擬分析的正確性；單肋、雙肋角鋼的屈服點(diǎn)、初始剛度分別約為無(wú)肋角鋼的2倍、3倍；設(shè)置加勁肋可有效提高角鋼的力學(xué)性能。
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