有限元作業(yè)—三梁平面框架結(jié)構(gòu)的有限元分析

1、三梁平面框架結(jié)構(gòu)的有限元分析針對如圖1所示的框架結(jié)構(gòu)，其頂端受均布力作用，用有限元方法分析該結(jié)構(gòu)的位移。結(jié)構(gòu)中各個截面的參數(shù)都為：，生成相應(yīng)的有限元分析模型。在ANSYS平臺上，完成相應(yīng)的力學(xué)分析。圖1 框架結(jié)構(gòu)受一均布力作用ANSYS解答 ：對該問題進行有限元分析的過程如下。(1) 進入ANSYS(設(shè)定工作目錄和工作文件) 程序 Ansys ANSYS Interactive Working directory (設(shè)置工作目錄) Initial jobname(設(shè)置工作文件名): beam3Run OK(2) 設(shè)置計算類型 ANSYS Main Menu: Preferences Struc

2、tural OK(3) 選擇單元類型ANSYS Main Menu: Preprocessor Element TypeAdd/Edit/Delete Add beam：2node188 OK (返回到Element Types窗口) Close(4) 定義材料參數(shù)ANSYS Main Menu: Preprocessor Material Props Material ModelsStructural Linear Elastic Isotropic: EX:3e11 (彈性模量) OK 鼠標(biāo)點擊該窗口右上角的“r”來關(guān)閉該窗口。（5）定義實常數(shù)以確定平面問題的厚度ANSYS Main Me

3、nu: Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete Add Type 1 Beam3 OKReal Constant Set No: 1 (第1號實常數(shù)), Cross-sectional area:6.8e-4 (梁的橫截面積) OK Close(6) 生成幾何模型生成節(jié)點ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling CreatNodes In Active CSNode number 1 X:0,Y:0.96,Z:0 ApplyNode number 2 X:1.44,Y:0.96,Z:0 ApplyNode nu

4、mber 3 X:0,Y:0,Z:0ApplyNode number 4 X:1.44,Y:0,Z:0OK 生成單元ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Element Auto Numbered Thru Nodes 選擇節(jié)點 1，2(生成單元1) apply 選擇節(jié)點 1， 3(生成單元2) apply 選擇節(jié)點 2， 4(生成單元3)OK (7) 模型施加約束和外載 左邊加X方向的受力ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Force/Moment On Node

5、s 選擇節(jié)點1 apply Direction of force: FX VALUE：3000 OK上方施加Y方向的均布載荷ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Beams 選取單元1(節(jié)點1和節(jié)點2之間) apply VALI：4167VALJ：4167OK 左、右下角節(jié)點加約束ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Nodes 選取節(jié)點3和節(jié)點4 Apply Lab:ALL DOF OK(8

6、) 分析計算ANSYS Main Menu: Solution Solve Current LS OK Should the Solve Command be Executed? Y Close (Solution is done! ) 關(guān)閉文字窗口(9) 結(jié)果顯示 ANSYS Main Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shape Def + Undeformed OK (返回到Plot Results) 各節(jié)點位移計算結(jié)果 NODE UX UY ROTZ1 0.41034E-05 -0.14768E-01 -0.62904E-052

7、0.23191E-06 -0.14773E-01 -0.48275E-063 0.0000 0.0000 0.00004 0.0000 0.0000 0.0000節(jié)點最大位移計算結(jié)果 MAXIMUM ABSOLUTE VALUES NODE 1 2 1 VALUE 0.41034E-05 -0.14773E-01 -0.62904E-05所有單元內(nèi)力計算結(jié)果 單元編號 軸力 軸向應(yīng)力 軸向應(yīng)變 ELEM MFORX SAXL EPELAXL 1 -0.52427 -0.80657E+06 -0.26886E-05 2 -2999.7 -0.46150E+10 -0.15383E-01 3 -3

8、000.7 -0.46165E+10 -0.15388E-01 軸力、向應(yīng)力和軸向應(yīng)變的最小值所在單元 ELEM 3 3 3 VALUE -3000.7 -0.46165E+10 -0.15388E-01軸力、向應(yīng)力和軸向應(yīng)變的最大值及所在單元 ELEM 1 1 1 VALUE -0.52427 -0.80657E+06-0.26886E-05(10) 退出系統(tǒng)ANSYS Utility Menu: File Exit Save EverythingOK完全的命令流/ PREP7 !進入前處理ET,1,beam3 !選擇單元類型R,1,6.5e-7,6.8e-4 !給出實常數(shù)(橫截面積、慣性矩)MP,EX,1,3e11 !給出材料的彈性模量N,1,0,0.96,0 !生成4個節(jié)點,坐標(biāo)(0,0.96,0)，以下類似 N,2,1.44,0.96,0 N,3,0,0,0N,4,1.44,0,0E,1,2 !生成單元(連接1號節(jié)點和2號節(jié)點) ，以下類似E,1,3E,2,4D,3,ALL !將3號節(jié)點的位移全部固定D,4,ALL !將4號節(jié)點的位移全部固定F,1,FX,3000 !在1號節(jié)點處施加