框架结构受力的有限元计算

框架结构受力的有限元计算一、计算目的1、掌握ANSYS软件的基本几何形体构造、网格划分、边界条件施加等方法。2、熟悉有限元建模、求解及结果分析步骤和方法。3、利用ANSYS软件对梁结构进行有限元计算。二、计算设备PC，ANSYS软件（版本为11.0）三、计算内容实例3:如图框架结构，其顶端受均布力作用，用有限元方法分析该结构的位移。结构中各个截面的参数都为：，，在ANSYS平台上，完成相应的力学分析。四、计算步骤1、分析问题。分析该物理模型可知，所分析结构简单，使用beam：2Delastic即可。以下主要阐述采用梁单元的模型的计算步骤。2、建立有限元模型。a)创建工作文件夹并添加标题；在个人的工作目录下创建一个文件夹，命名为my_first_work，用于保存分析过程中生成的各种文件。启动ANSYS后，使用菜单“File”——“ChangeDirectory…”将工作目录指向my_first_work文件夹；使用/FILNAME,BEAM命令将文件名改为BEAM，这样分析过程中生成的文件均以BEAM为前缀。偏好设定为结构分析，操作如下：GUI:MainMenuPreferencesStructuralb)选择单元；进入单元类型库，操作如下：GUI:MainMenuPreprocessorElementTypeAdd/Edit/DeleteAdd…对话框左侧选择Beam选项，在右侧列表中选择2Delastic3选项，然后单击OK按钮。本步骤也可以用以下命令行形式代替：/PREP7!进入前处理器/ET,1,BEAM3!定义BEAM3单元c)定义实常数；根据单元类型定义实常数，操作如下：GUI:MainMenuPreprocessorRealConstantsAdd/Edit/DeleteAdd…本例中主要定义梁的截面性质，在AREA对应的文本框中输入梁的横截面积6.8e-4d)定义材料属性；定义材料属性（弹性模量和泊松比）的操作如下：GUI:MainMenuPreprocessorMaterialPropsMaterialModelsStructuralLinearElasticIsotropic在弹出的对话框中输入材料参数：杨氏模量(EX):3e11该步骤也可以使用以下命令实现：MP,EX,1,3E11e)创建实体模型；合理规划模型的坐标可以减少一定的工作量，在本例中，将坐标原点取在梁的固定端，将梁的方向置放为x方向。1.创建点：GUI:MainMenuPreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS在NPT对应的文本框中输入点的编号为1，在X,Y,Z对应的文本框中分别输入点的坐标0,0.96,0。同样方式输入编号为2的另一点，坐标为1.44,0,0。编号为3的另一点：0,0,0。编号为4的另一点：1.44,0,0以上步骤可以用命令实现：K,1，，0.96K,2,1.44K,3K,4,1.442.连接线：将上面的两个点连接成线，操作如下：GUI:MainMenuPreprocessorModelingCreateLinesStraightLine依次拾取1,3；2，4两点，即形成两者之间的连线。该步骤可以用命令实现：L,1，3L,2，43、施加约束、载荷并求解。a)定义约束；3,4两点具有约束，利用以下操作定义约束：GUI:MainMenuPreprocessorLoadsDefineLoadsApplyStructuralDisplacementOnKeypoints选择左边的端点，在出现的对话框右边的选框中选择ALLDOF约束所有自由度，点击OK按钮确定。b)施加载荷；GUI:MainMenuPreprocessorLoadsDefineLoadsApplyStructuralForce/MomentOnNodes选择右边的端点，在出现的对话框Lab对应的下拉菜单中选择FX定义X方向的集中力，在Value对应的文本框中输入力的值为3000。施加Y方向均布载荷：ANSYSMainmenu:SolutionDefineLoadsApplyStructualPressureOnBeam选取1,2间的单元ApplyVALI:4167;VALJ:4167OKc）求解五、结果分析1、形变前与形变后的效果对比Fx,Fy方向的内了