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实验一 梁结构静力有限元分析

一、实验目的：

1、加深有限元理论关于网格划分概念、划分原则等的理解。

2、熟悉有限元建模、求解及结果分析步骤和方法。

3、能利用ANSYS软件对梁结构进行静力有限元分析。

二、实验设备：

微机，ANSYS软件（教学版）。

三、实验内容：

利用ANSYS软件对图示由工字钢组成的梁结构进行静力学分析，以获得其应力分布情况。

F=10000N

6m

B

B δ=0.015

0.4

0.46m

0.4

0.6A A

0.6

0.6A-A B-B

0.6

四、实验步骤：

1、建立有限元模型：

建立工作文件夹：

在运行ANSYS之前，在默认工作目录下建立一个文件夹，名称为beam，在随后的分析过程中所生成的所有文件都将保存在这个文件夹中。

启动ANSYS后，使用菜单“File”——“ChangeDirectory…”将工作目录指向beam文件夹；使用“ChangeJobname…”输入beam为初始文件名，使分析过程中生成的文件均以beam为前缀。

选择结构分析，操作如下：

GUI:MainMenuPreferencesStructural

选择单元：

操作如下： GUI:MainMenuPreprocessorElementTypeAdd/Edit/DeleteAddStructuralBeam3D3node189

然后关闭ElementTypes对话框。

定义材料属性：

定义弹性模量和泊松比，操作如下：

GUI:MainMenuPreprocessorMaterialPropsMaterialModelsStructurallinear

ElasticIsotropic

在弹出的对话框中输入材料参数： 杨氏模量(EX)：2.06e11

泊松比(PRXY)：0.3

定义梁的截面类型和尺寸：

操作如下： GUI:MainMenuPreprocessorSectionsBeamCommonSections

选择“工”字型，W1=W2=0.4,W3=0.6,t1=t2=t3=0.015

创建实体模型：

首先定义3个关键点，然后通过关键点生成梁实体模型。定义关键点操作如下：

GUI:MainMenuPreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS

关键点坐标参数如下：

1＃关键点X=0，Y=0，Z=0

2＃关键点X=0，Y=6，Z=0

3＃关键点X=6，Y=6，Z=0

连线操作如下：

GUI:MainMenuPreprocessorModelingCreateLinesLinesStraightLine

将1和2、2和3连成直线。

（6）划分网格

①首先要设定各梁的截面方向，操作如下：

GUI:MainMenuPreprocessorMeshingMeshAttributesPickedLines

选中12线后点“OK”，在弹出对话框中“PickOrientationKeypoint”项选为Yes,选中第3点为参考点。同样，选中23线后以第1点为参考点。

②划分网格为10份，操作如下：

GUI:MainMenuPreprocessorMeshingMeshToolLinesset(NDIV处输入10)Mesh

③划分完后显示出截面可看得更清楚，操作如下：

菜单“Plotctrls”StyleSizeandShape…Displayofelement项为OnCtrl键+鼠标右键可调角度。

④保存数据库。 GUI:ToolbarSAVE_DB

2、施加载荷并求解：

定义约束

定义1＃关键点的约束，操作如下：

GUI:MainMenuSolutionDefineLoadsApplyStructuralDisplacementOnKeypoints

选择1＃关键点，单击OK按钮。在被约束自由度(DOFstobeconstrained)列表中选”AllDoF”限制所有，单击OK按钮。这时在图形窗口中可看到1＃关键点处出现箭头，表示此点已被约束，箭头表示被约束的方向。

（2)施加载荷

在梁的上边中间施加向下的载荷Fy＝-10000N，操作如下：

GUI：SolutionDefineLoadsApplyStructuralForce/MomentOnNodes

弹出ApplyF/MonNodes对话框