ansys工字懸臂梁受力分析

1、工字梁端面受力分析 金屬塑性成型原理三級項目 組 員：楊 釗 吳立軍 周坤 鄭福鑫 邢增日問題描述 下圖是一工字梁受力簡圖，工字梁型號為32a，其跨度為1.0m，求其 在集中力P1和P2作用下O點的撓度。該工字梁材料的彈性模量為220GPa， 泊松比為0.3，集中力P18000N，P25000N。問題分析 該問題屬于梁的彎曲問題。由于該工字梁屬于標準型材，在分析過 程中選擇下圖所示的幾何模型，通過選擇相應的梁單元進行求解，這 樣就簡化了3D模型復雜的建模過程和求解步驟。 幾何模型求解步驟： 定義工作文件名和工作標題 1） 選擇Utility MenuFileChange Jobname 命令，

2、出現(xiàn)Change Jobname對話 框，在/FILNAM Enter new jobname 輸入欄中輸入工作文件名exercise4，并將New log and error files 設置為Yes單擊【OK】按鈕關閉該對話框。 命令流：/FILNAMEEXERCISE4 2） 選擇Utility MenuFileChange Title命令，出現(xiàn)Change Title對話框，在 /TITLEEnter new title 欄中輸入I BEAM SUBJECTED TO CONCENTRATED FORCE，單擊 【OK】按鈕關閉該對話框。 命令流：/TITLEI BEAM SUBJEC

3、TED TO CONCENTRATED FORCE 定義單元類型 1） 選擇Main MenuPreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete命令出現(xiàn)ElementTypes對話框，單擊【Add】按鈕 出現(xiàn)Library of ElementTypes對話框。 2）在Library of ElementTypes復選框中選擇Structural Beam 2D Elastic 3在Elementtype reference number 輸入欄中輸入1，如下圖所示，單擊【OK】按鈕關閉該對話框。 命令流：ET1BEAM3Beam3單元 梁是工程結構中最為常用的結構形

4、式之一。ANSYS程序中提供了多種二維 和三維的梁單元，分別具有不同的特性。BEAM3是具有拉伸、壓縮和彎曲的單 軸2-D彈性梁單元。單元的每個節(jié)點有三個自由度，即沿xy方向的線位移及繞Z 軸的角位移。下圖給出了單元的幾何圖形、節(jié)點位置及坐標系統(tǒng)。單元由兩個 節(jié)點、橫截面面積、橫截面慣性矩、截面高度及材料屬性定義。 實常數(shù)： AREA 橫截面面積 IZZ 截面慣性矩 HEIGHT 截面高 SHEARZ 剪切變形系數(shù) ISTRN 初始應變 ADDMAS 每單位長度附加質量3）單擊ElementTypes對話框上的【Close】按鈕，關閉該對話框。4 選擇Main MenuPreprocessor

5、Real Constants Add/Edit/Delete命令，出現(xiàn)RealConstants對話框，如圖4所示，單擊【Add】按鈕 出現(xiàn)對話框 下圖所示。 命令流：R10.0066550.000190.32 定義材料性能參數(shù) 1）選擇MainMenuPreprocessorMaterialPropsMaterial Models命令，出現(xiàn)Define Material Model Behavior對話框。 2）在Material Models Available 輸入欄中選擇StructuralLinearElasticIsotropic命令，出現(xiàn) Linear Isotropic Pro

6、perties Mater. 對話框，在Linear Isotropic Material Properties for Material Number 1 輸入框中，選其中的EX輸入欄輸入2.2e11，在PRXY輸入欄輸入0.3，如下圖所示，單擊【 OK】按鈕關閉該對話框。 命令流：MPDATAEX12.11e11 MPDAAPRXY10.3 3 在Define Material Model Behavior對話框中選擇MaterialExit命令， 關閉對話框。 4 選擇MainMenuPreprocessorSectionsBeamCmmonSectns 命令，出現(xiàn)BeamTool對話框

7、，在Sub-Type下拉菜單中選擇工字梁標記，在 W1、W2、W3、t1、t2、t3輸入欄中分別輸入32a型工字梁的特征參數(shù)，如 圖所示。單擊【Preview】按鈕，ANSYS顯示窗口將顯示工字梁的相關信息 ，如圖所示，單擊【OK】按鈕關閉該對話框。 命令流：SECDATA0.130.130.320.0150.0150.095000000 創(chuàng)建有限元模型 1）選擇MainMenuPreprocessorModelingCreateKeypointsIn Active CS命令 ，出現(xiàn)Create Keypoints In Active Coordinate System 對話框。 2 在NPT

8、 Keypoint number輸入欄中輸入1，在X、Y、Z Location in active CS輸入欄中分別 輸入0，0，0，如圖所示。 命令流：K1000 3）單擊【Apply】按鈕，在NPT Keypoint number輸入欄中輸入2，在X，Y，Z Location in 輸入欄中分別輸入 ， ， ，單擊【 】按鈕關閉該對話框 active CS輸入欄中分別輸入1，0，0，單擊【OK】按鈕關閉該對話框 命令流：K2，100 4）選擇Utility MenuPlotCtrlsNumbering命令，出現(xiàn)Plot Numbering Controls對話框 ，選中KP Keypoin

9、t numbers和LINE Line numbers 選項，使其狀態(tài)由Off變?yōu)镺n，其余選項 采用默認設置，單擊【OK】按鈕關閉該對話框。 命令流：/PNUMKP1 /PNUMLINE1 5）選擇MainMenuPreprocessorModelingCreateLinesLines Straight Line 命令出現(xiàn)Straight Line 拾取菜單，用鼠標在屏幕上選取編號為1、2的關鍵點，單擊【OK】按 鈕關閉該對話框。 命令流：L12 6）選擇Utility MenuPlotCtrlsStyleColorsReverseVideo命令，設置顯示顏色。 7） 選擇Utility M

10、enuFileChange Title命令，出現(xiàn)Change Title對話框，在/TITLEEnter new title 欄中輸入GEOMETRIC MODEL，單擊【OK】按鈕關閉該對話框。 命令流：/TITLEeometric model 8）選擇Utility MenuPlotLines命令，ANSYS顯示窗口將顯示如圖所示的幾何模型。 9）選擇MainMenuPreprocessorMeshingSize CntrlsManulSizeLines PickedLines命令 出現(xiàn)Element Size on Picked Lines 拾取菜單，如圖所示，用鼠標在ANSYS 顯示窗

11、口選取編號為L1的線段，單擊【OK】按鈕，出現(xiàn)Element Size on Picked Lines對話框， 在NDIV No.of element divisions 輸入欄中輸入10，其余選項采用默認設置，如圖所示，單擊【 OK】按鈕關閉該對話框。 命令流：ESIZE10 10）選擇MainMenuPreprocessorMeshingMeshLines命令，出現(xiàn)Mesh Lines 拾取菜單，用鼠標在ANSYS顯示窗口選取編號為L1的線段，單擊【OK】按鈕關閉該菜單。 命令流：LMESH1 11）選擇Utility MenuFileSave as命令，出現(xiàn)Save Database對話

12、框，在Save Database to輸入欄中輸入exercise1.db保存上述的操作過程，單擊【OK】按鈕關閉該對話框 。 加載求解 1）選擇MainMenuSolutionAnalysis TypeNew Analysis命令，出現(xiàn)New Analysis對話框，選 擇分析類型為Static，單擊【OK】按鈕關閉該對話框。 2）選擇MainMenuSolutionDefineLoadsApplyStructuralDisplacementOnKeypoints 命令，出現(xiàn)Apply U，ROT on KPs拾取菜單，用鼠標在ANSYS顯示窗口選取編號為1的關鍵點，單擊【OK 】按鈕，出現(xiàn)

13、Apply U，ROT on KPs對話框，參照圖對其進行設置，單擊【OK】按鈕關閉該對話框。 命令流：DK1ALL 3 選擇MainMenuSolutionDefine LoadsApplyStructuralForce/MomentOn Keypoints 命令，出現(xiàn)Apply F/M on KPs拾取菜單。 4）用鼠標在ANSYS顯示窗口選取編號為2關鍵點，單擊【OK】按鈕，出現(xiàn)Apply F/M on KPs對 話框，在Lab Direction of force/mom下拉菜單中選擇FY，在Apply as下拉菜單中選擇Constant value，在VALUE Force/mome

14、nt value 輸入欄中輸入-8000，如圖所示。 命令流：FK2FY-80005）單擊【Apply】按鈕，在Lab Direction of force/mom下拉菜單中選擇FX，在Apply as下拉菜單中選擇Constant value，在VALUE Force/moment value 輸入欄中輸入5000，單擊【OK】按鈕關閉該對話框。 命令流：FK2FX5000 6）選擇MainMenuSolutionSolveCurrent LS命令，出現(xiàn)Solve Current Load Step 對話框，同時出現(xiàn)/STATUS Command 窗口，單擊其上的FILEClose命令，關閉

15、該窗口。 7）單擊Solve Current Load Step對話框中的【OK】按鈕，ANSYS開始求解計算。 命令流：SOLVE 8）求解結束時，出現(xiàn)Note提示框，單擊【Close】按鈕關閉該對話框。 8）求解結束時 出現(xiàn)Note提示框 單擊【Close】按鈕關閉該對話框 9）選擇Utility MenuFileSave as命令，出現(xiàn)Save Database對話框，在Save Database to輸入欄中輸入exercise2.db保存上述的求解結果，單擊【OK】按鈕關閉該對話框。 查看求解結果 1） 選擇Utility MenuFileChange Title命令，出現(xiàn)Chang

16、e Title對話框，在/TITLEEnter new title 欄中輸入DEFORMED SHAPE UNDEFORMED SHAPE，單擊【OK】按鈕關閉該對話框。 2）選擇MainMenuGeneral PostprocPlot ResultsDeformed Shape命令，出現(xiàn)Plot Deformed Shape對話框，在KUND Items to be plotted選項中選擇Defunderformed選項， ANSYS顯示窗口將顯示變形后的幾何形狀和未變形的幾何形狀，如圖所示。 3） 選擇Utility MenuFileChange Title命令，出現(xiàn)Change Title對話框，在/TITLEEnter new title 欄中輸入DISPLACE IN Y DIRECTION，單擊【OK】按鈕關閉該對話框。 4）選擇MainMenuGeneral PostprocPlot ResultsContourPlotNodal Solu命令，出 現(xiàn)Contour Nodal Solution Data對話框。 5）在Item，Comp Item to be contoured 選項框中選擇DOF solutionY-Component of displacement，單擊【OK】按鈕，ANSYS顯示窗口將顯