最新ANSYS实例分析报告内有结果.doc
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1、精品资料ANSYS实例分析报告内有结果.【ANSYS算例】3.4.2(1) 基于图形界面的桁架桥梁结构分析(step by step) 下面以一个简单桁架桥梁为例,以展示有限元分析的全过程。背景素材选自位于密执安的Old North Park Bridge (1904 - 1988),见图3-22。该桁架桥由型钢组成,顶梁及侧梁,桥身弦杆,底梁分别采用3种不同型号的型钢,结构参数见表3-6。桥长L=32m,桥高H=5.5m。桥身由8段桁架组成,每段长4m。该桥梁可以通行卡车,若这里仅考虑卡车位于桥梁中间位置,假设卡车的质量为4000kg,若取一半的模型,可以将卡车对桥梁的作用力简化为P1 ,P
2、2和P3 ,其中P1= P3=5000 N, P2=10000N,见图3-23。图3-22位于密执安的Old North Park Bridge (1904 - 1988)图3-23 桥梁的简化平面模型(取桥梁的一半)表3-6 桥梁结构中各种构件的几何性能参数构件惯性矩m4横截面积m2顶梁及侧梁(Beam1)桥身弦梁(Beam2)底梁(Beam3)解答 以下为基于ANSYS图形界面(Graphic User Interface , GUI)的菜单操作流程。(1) 进入ANSYS(设定工作目录和工作文件) 程序 ANSYS ANSYS Interactive Working directory(
3、设置工作目录) Initial jobname(设置工作文件名):TrussBridge Run OK(2) 设置计算类型ANSYS Main Menu:Preferences Structural OK(3) 定义单元类型ANSYS Main Menu:Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete. Add Beam: 2d elastic 3 OK(返回到Element Types窗口) Close(4) 定义实常数以确定梁单元的截面参数ANSYS Main Menu: Preprocessor Real Constants Add/Edit/Dele
4、te Add select Type 1 Beam 3 OK input Real Constants Set No. : 1 , AREA: 2.19E-3,Izz: 3.83e-6(1号实常数用于顶梁和侧梁) Apply input Real Constants Set No. : 2 , AREA: 1.185E-3,Izz: 1.87E-6 (2号实常数用于弦杆) Apply input Real Constants Set No. : 3, AREA: 3.031E-3,Izz: 8.47E-6 (3号实常数用于底梁) OK (back to Real Constants windo
5、w) Close (the Real Constants window)(5) 定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic input EX: 2.1e11, PRXY: 0.3(定义泊松比及弹性模量) OK Density (定义材料密度) input DENS: 7800, OK Close(关闭材料定义窗口)(6) 构造桁架桥模型生成桥体几何模型ANSYS Main Menu:Preprocessor Modeling Crea
6、te Keypoints In Active CS NPT Keypoint number:1,X,Y,Z Location in active CS:0,0 Apply 同样输入其余15个特征点坐标(最左端为起始点,坐标分别为 (4,0), (8,0), (12,0), (16,0), (20,0), (24,0), (28,0), (32,0), (4,5.5), (8,5.5), (12,5.5), (16.5.5), (20,5.5), (24,5.5), (28,5.5)) Lines Lines Straight Line 依次分别连接特征点 OK网格划分ANSYS Main Me
7、nu: Preprocessor Meshing Mesh Attributes Picked Lines 选择桥顶梁及侧梁 OK select REAL: 1, TYPE: 1 Apply 选择桥体弦杆 OK select REAL: 2, TYPE: 1 Apply 选择桥底梁 OK select REAL: 3, TYPE:1 OK ANSYS Main Menu:Preprocessor Meshing MeshTool 位于Size Controls下的Lines:Set Element Size on Picked Pick all Apply NDIV:1 OK Mesh Lin
8、es Pick all OK (划分网格)(7) 模型加约束ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Nodes 选取桥身左端节点 OK select Lab2: All DOF(施加全部约束) Apply 选取桥身右端节点 OK select Lab2: UY(施加Y方向约束) OK(8) 施加载荷ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Force/Moment On Keypoints 选取底梁上卡车两侧关键点(X坐标
9、为12及20) OK select Lab: FY,Value: -5000 Apply 选取底梁上卡车中部关键点(X坐标为16) OK select Lab: FY,Value: -10000 OK ANSYS Utility Menu: Select Everything(9) 计算分析ANSYS Main Menu:Solution Solve Current LS OK(10) 结果显示ANSYS Main Menu:General Postproc Plot Results Deformed shape Def shape only OK(返回到Plot Results) Conto
10、ur Plot Nodal Solu DOF Solution, Y-Component of Displacement OK(显示Y方向位移UY)(见图3-24(a)定义线性单元I节点的轴力ANSYS Main Menu General Postproc Element Table Define Table Add Lab: bar_I, By sequence num: SMISC,1 OK Close定义线性单元J节点的轴力ANSYS Main Menu General Postproc Element Table Define Table Add Lab: bar_J, By sequ
11、ence num: SMISC,1 OK Close画出线性单元的受力图(见图3-24(b)ANSYS Main Menu General Postproc Plot Results Contour Plot Line Elem Res LabI: bar_I, LabJ: bar_J, Fact: 1 OK(11) 退出系统ANSYS Utility Menu:File Exit Save Everything OK(a)桥梁中部最大挠度值为0.003 374m (b)桥梁中部轴力最大值为25 380N图3.24 桁架桥挠度UY以及单元轴力计算结果【ANSYS算例】3.4.2(2) 基于命令
12、流方式的桁架桥梁结构分析 !% ANSYS算例3.4.2(2) % begin %!-注:命令流中的符号$,可将多行命令流写成一行-/prep7 !进入前处理/PLOPTS,DATE,0 !设置不显示日期和时间!=设置单元和材料 ET,1,BEAM3 !定义单元类型R,1,2.19E-3,3.83e-6, , , , , !定义1号实常数用于顶梁侧梁R,2,1.185E-3,1.87e-6,0,0,0,0, !定义2号实常数用于弦杆R,3,3.031E-3,8.47E-6,0,0,0,0, !定义3号实常数用于底梁MP,EX,1,2.1E11 !定义材料弹性模量MP,PRXY,1,0.30 !
13、定义材料泊松比MP,DENS,1,7800 !定义材料密度!-定义几何关键点 K,1,0,0, $ K,2,4,0, $ K,3,8,0, $K,4,12,0, $K,5,16,0, $K,6,20,0, $K,7,24,0, $K,8,28,0, $K,9,32,0, $K,10,4,5.5, $K,11,8,5.5, $K,12,12,5.5, $K,13,16,5.5, $K,14,20,5.5, $K,15,24,5.5, $K,16,28,5.5,!-通过几何点生成桥底梁的线L,1,2 $L,2,3 $L,3,4 $L,4,5 $L,5,6 $L,6,7 $L,7,8 $L,8,9
14、!-生成桥顶梁和侧梁的线L,9,16 $L,15,16 $L,14,15 $L,13,14 $L,12,13 $L,11,12 $L,10,11 $L,1,10 !-生成桥身弦杆的线 L,2,10 $L,3,10 $L,3,11 $L,4,11 $L,4,12 $L,4,13 $L,5,13 $L,6,13 $L,6,14 $L,6,15 $L,7,15 $L,7,16 $L,8,16 !-选择桥顶梁和侧梁指定单元属性 LSEL,S,9,16,1,LATT,1,1,1, !-选择桥身弦杆指定单元属性 LSEL,S,17,29,1,LATT,1,2,1,!-选择桥底梁指定单元属性 LSEL,S,
15、1,8,1,LATT,1,3,1,!-划分网格 AllSEL,all !再恢复选择所有对象LESIZE,all,1,1 !对所有对象进行单元划分前的分段设置 LMESH,all !对所有几何线进行单元划分 !=在求解模块中,施加位移约束、外力,进行求解/soluNSEL,S,LOC,X,0 !根据几何位置选择节点 D,all,ALL, !对所选择的节点施加位移约束AllSEL,all !再恢复选择所有对象 NSEL,S,LOC,X,32 !根据几何位置选择节点D,all,UY, !对所选择的节点施加位移约束ALLSEL,all !再恢复选择所有对象 !-基于几何关键点施加载荷FK,4,FY,-
16、5000 $FK,6,FY,-5000 $FK,5,FY,-10000/replot !重画图形Allsel,all !选择所有信息(包括所有节点、单元和载荷等)solve !求解!=进入一般的后处理模块 /post1 !后处理PLNSOL, U,Y, 0,1.0 !显示Y方向位移PLNSOL, U,X, 0,1.0 !显示X方向位移!-显示线单元轴力-ETABLE,bar_I,SMISC, 1ETABLE,bar_J,SMISC, 1PLLS,BAR_I,BAR_J,0.5,1 !画出轴力图 finish !结束!% ANSYS算例3.4.2(2) % end %【ANSYS算例】3.2.5
17、(3) 四杆桁架结构的有限元分析 下面针对【典型例题】3.2.5(1)的问题,在ANSYS平台上,完成相应的力学分析。即如图3-8所示的结构,各杆的弹性模量和横截面积都为, ,基于ANSYS平台,求解该结构的节点位移、单元应力以及支反力。图3-8 四杆桁架结构解答 对该问题进行有限元分析的过程如下。以下为基于ANSYS图形界面( graphic user interface,GUI)的菜单操作流程;注意:符号“”表示针对菜单中选项的鼠标点击操作。关于ANSYS的操作方式见附录B。1 基于图形界面的交互式操作(step by step)(1) 进入ANSYS(设定工作目录和工作文件)程序 ANS
18、YS ANSYS Interactive Working directory (设置工作目录) Initial jobname(设置工作文件名): planetrussRun OK(2) 设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences Structural OK(3) 选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor Element TypeAdd/Edit/Delete Add Link:2D spar 1 OK (返回到Element Types窗口) Close(4) 定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor M
19、aterial Props Material ModelsStructural Linear Elastic Isotropic: EX:2.95e11 (弹性模量),PRXY: 0 (泊松比) OK 鼠标点击该窗口右上角的“r”来关闭该窗口(5) 定义实常数以确定单元的截面积 ANSYS Main Menu: Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete Add Type 1 OKReal Constant Set No: 1 (第1号实常数), AREA: 1e-4 (单元的截面积) OKClose(6) 生成单元 ANSYS Main Menu:
20、 Preprocessor Modeling CreatNodes In Active CSNode number 1 X:0,Y:0,Z:0 ApplyNode number 2 X:0.4,Y:0,Z:0 ApplyNode number 3 X:0.4,Y:0.3,Z:0ApplyNode number 4 X:0,Y:0.3,Z:0OKANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create ElementsElem Attributes (接受默认值)User numberedThru nodes OK选择节点 1,2 Apply选择节点 2,3 A
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