文洛式温室主体结构有限元仿真分析

王暾 王宏亮 杨龙飞 王文江 赵成龙 何昭君

摘 要：文洛式温室因其具有透光率高、成本低的特点，已经成为广泛应用的温室结构形式，为研究文洛式温室结构的主体结构性能，本文采用有限元分析软件ANSYS，对一个跨距12.80m，开间5.00m的文洛式温室主体结构进行有限元仿真计算，分析在风载、雪载，结构自重和配重及附属结构作用下，温室整体结构的强度和稳定性，模拟计算结果为温室的主体结构中立柱和桁架结构的设计提供依据。

关键词：文洛式温室;结构有限;元分析;立柱桁架

文洛式溫室是世界上硬质覆盖材料温室中使用量最大的结构形式，在国内已经成为玻璃温室和PC板温室的首选结构，并且由于其具有质量轻、用料少等优点，已成为现代温室发展的主流。目前国内智能温室处于起步阶段，其需求量也在逐年增加，尤其随着国家经济多元化发展，温室应用范围也在不断扩大，对结构的设计也有了一定的创新，结构的稳定性直接关系到温室能否在恶劣环境下正常运行。

影响温室结构最大的因素有风载荷和雪载荷，也是存在最为普遍的可变载荷，是在温室设计时主要考虑的因素，所以有必要对温室主体结构进行受力分析。

一、有限元模型

1.模型结构参数。选用文洛式温室整体结构为研究对象，其主体结构是由表面镀锌处理的Q235B型材，具体参数如下：

2.单元类型。在ansys15.0软件中，采用两节点的3-D梁单元Beam188建立模型。取模型材料的弹性模量为206GPa，泊松比为0.3，屈服应力235MPa，划分单元网格，建立文洛式温室整体结构的计算模型，如图1所示。

3.约束情况。本研究固定文洛式温室立柱底部各方向的平动及转动自由度，在桁架、天沟与立柱采用节点连接。

4.荷载工况。为使仿真计算更能反映真实情况，本研究考虑文洛式温室在使用过程中所受到的主要载荷，即静载荷+雪载荷+风载荷+物重。下图为受力情况：

二、结果与分析

对模型在加雪载、风载和配重等载荷情况下进行模拟仿真计算，最大应力值发生在桁架，数值为24MPa，小于材料的屈服极限，如图3所示。

图4主体结构位移云图，从图可知最大变形在屋脊，位移为50mm，整体变形较小。

三、结束语

利用ANSYS软件对文洛式温室主体结构在风载、雪载和配重等作用下的受力全过程进行仿真计算，根据仿真结果可得到结论：温室整体骨架的强度及变形能够满足相应的风雪载荷和附属结构的自重影响，该温室主体结构整体强度较高，为减少应力集中，应力最大位置在设计时需进行优化。

参考文献：

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