ANSYS实例分析75道(含结果).doc

【ANSYS 算例算例】3.4.2(1) 基于图形界面的桁架桥梁结构分析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 ，P2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) 64 3.83 10 m 32 2.19 10 m 桥身弦梁(Beam2) 6 1.87 10 3 1.185 10 底梁(Beam3) 6 8.47 10 3 3.031 10 解答解答 以下为基于 ANSYS 图形界面(Graphic User Interface , GUI)的菜单操作流程。 (1) 进入进入 ANSYS（设定工作目录和工作文件）（设定工作目录和工作文件） 程序程序 ANSYS ANSYS Interactive Working directory（设置工作目录） Initial jobname（设置工作文件名）:TrussBridge Run OK (2) 设置计算类型设置计算类型 ANSYS Main Menu：Preferences Structural OK (3) 定义单元类型定义单元类型 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定义实常数以确定梁单元的截面参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete 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 window) Close (the Real Constants window) (5) 定义材料参数定义材料参数 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) 构造桁架桥模型构造桁架桥模型 生成桥体几何模型 ANSYS Main Menu：Preprocessor Modeling Create 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 Menu: 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 Lines Pick all OK (划分网格) (7) 模型加约束模型加约束 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) 计算分析计算分析 ANSYS Main Menu：Solution Solve Current LS OK (10) 结果显示结果显示 ANSYS Main Menu：General Postproc Plot Results Deformed shape Def shape only OK（返回到 Plot Results） Contour 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 sequence 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 算例算例】3.4.2(2) 基于命令流方式的桁架桥梁结构分析基于命令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 !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 !-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,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 /solu NSEL,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,-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, 1 ETABLE,bar_J,SMISC, 1 PLLS,BAR_I,BAR_J,0.5,1 !画出轴力图 finish !结束 !% ANSYS 算例3.4.2(2) % end % 【ANSYS 算例算例】3.2.5(3) 四杆桁架结构的有限元分析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, 42 29.5 10 N/mmE = ，基于 ANSYS 平台，求解该结构的节点位移、单元应力以及支反力。 2 100mmA= 图 3-8 四杆桁架结构 解答解答 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) 程序程序 ANSYS ANSYS Interactive Working directory (设置工作目录) Initial jobname(设置工 作文件名): planetrussRun OK (2) 设置计算类型设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences Structural OK (3) 选择单元类型选择单元类型 ANSYS Main Menu: Preprocessor Element TypeAdd/Edit/Delete Add Link：2D spar 1 OK (返回到 Element Types 窗口) Close (4) 定义材料参数定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor Material 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 “”来关闭该窗口 (5) 定义实常数以确定单元的截面积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) 生成单元生成单元 ANSYS Main Menu: 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:0OK ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create ElementsElem Attributes （接受默认值接受默认值） User numberedThru nodes OK选择节点 1，2 Apply选择节点 2，3 Apply选择节点 1，3 Apply选择节点 3， 4 ApplyOK (7) 模型施加约束和外载模型施加约束和外载 添加位移的约束，分别将节点 1 X 和 Y 方向、节点 2 Y 方向、节点 4 的 X 和 Y 方向位移约束。 ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Nodes 用鼠标选择节点 1 Apply Lab2 DOFs: UX，UY ，VALUE：0 Apply用鼠标选择节点 2 Apply Lab2 DOFs: UY ，VALUE：0 Apply用鼠标选择节点 4 Apply Lab2 DOFs: UX,UY ，VALUE：0 OK 加载集中力 ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Force/moment On Nodes 用鼠标选择结构节点 2 Apply FX， VALUE: 20000 Apply用鼠标选择结构节点 3 Apply FY，VALUE: 25000 OK (9) 分析计算分析计算 ANSYS Main Menu: Solution Solve Current LS OK Should The Solve Command be Executed? Y Close (Solution is done! ) 关闭文字窗口 (10) 结果显示结果显示 ANSYS Main Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shape Def + Undeformed OK (返回到 Plot Results) Contour Plot Nodal Solu DOF solutionDisplacement vector sum (可 以看到位移云图) ANSYS Main Menu: General Postproc List Results Nodal solution DOF solutionDisplacement vector sum (弹出的文本文件显示各个节点的位移) ANSYS Main Menu: General Postproc List Results Reaction SoluALL items OK (弹出的文本 文件显示各个节点反力) (11) 退出系统退出系统 ANSYS Utility Menu: File Exit Save EverythingOK 2完整的命令流完整的命令流 以下为命令流语句。注意：以“!”打头的文字为注释内容，其后的文字和符号不起 运行作用。关于命令流的调用方式见附录 B。 !% 典型例题3.2.5(1) % begin % / PREP7 !进入前处理 /PLOPTS,DATE,0 !设置不显示日期和时间 !=设置单元、材料，生成节点及单元 ET,1,LINK1 !选择单元类型 UIMP,1,EX, , ,2.95e11, !给出材料的弹性模量 R,1,1e-4, !给出实常数(横截面积) N,1,0,0,0, !生成 1 号节点,坐标(0,0,0) N,2,0.4,0,0, !生成 2 号节点,坐标(0.4,0,0) N,3,0.4,0.3,0, !生成 3 号节点,坐标(0.4,0.3,0) N,4,0,0.3,0, !生成 4 号节点,坐标(0,0.3,0) E,1,2 !生成 1 号单元(连接 1 号节点和 2 号节点) E,2,3 !生成 2 号单元(连接 2 号节点和 3 号节点) E,1,3 !生成 3 号单元(连接 1 号节点和 3 号节点) E,4,3 !生成 4 号单元(连接 4 号节点和 3 号节点) FINISH !前处理结束 !=在求解模块中，施加位移约束、外力，进行求解 /SOLU !进入求解状态(在该状态可以施加约束及外力) D,1,ALL !将 1 号节点的位移全部固定 D,2,UY， !将 2 号节点的 Y 方向位移固定 D,4,ALL !将 4 号节点的位移全部固定 F,2,FX,20000, !在 2 号节点处施加 X 方向的力(20000) F,3,FY,-25000, !在 3 号节点处施加 Y 方向的力(-25000) SOLVE !进行求解 FINISH !结束求解状态 !=进入一般的后处理模块 /POST1 !进入后处理 PLDISP,1 !显示变形状况 FINISH !结束后处理 !% 典型例题3.2.5(1) % end % 【ANSYS 算例算例】3.3.7(3) 三梁平面框架结构的有限元分析三梁平面框架结构的有限元分析 针对【典型例题】3.3.7(1)的模型，即如图 3-19 所示的框架结构，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：， 11 3.0 10 PaE = ，相应的有限元分析模型见图 3-20。在 ANSYS 平 74 6.5 10mI - = 42 6.8 10mA - = 台上，完成相应的力学分析。 图 3-19 框架结构受一均布力作用 （a） 节点位移及单元编号 （b） 等效在节点上的外力 图 3-20 单元划分、节点位移及节点上的外载 解答解答 对该问题进行有限元分析的过程如下。 1基于图形界面的交互式操作基于图形界面的交互式操作(step by step) (1) 进入进入 ANSYS(设定工作目录和工作文件设定工作目录和工作文件) 程序程序 ANSYS ANSYS Interactive Working directory (设置工作目录) Initial jobname(设置工 作文件名): beam3Run OK (2) 设置计算类型设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences Structural OK (3) 选择单元类型选择单元类型 ANSYS Main Menu: Preprocessor Element TypeAdd/Edit/Delete Add beam：2D elastic 3 OK (返回到 Element Types 窗口) Close (4) 定义材料参数定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor Material Props Material ModelsStructural Linear Elastic Isotropic: EX:3e11 (弹性模量) OK 鼠标点击该窗口右上角的“”来关闭该窗口 (5) 定义实常数以确定平面问题的厚度定义实常数以确定平面问题的厚度 ANSYS Main Menu: Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete Add Type 1 Beam3 OKReal Constant Set No: 1 (第 1 号实常数), Cross-sectional area:6.8e-4 (梁的横截面积) OK Close (6) 生成几何模型生成几何模型 生成节点 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 number 3 X:0,Y:0,Z:0ApplyNode number 4 X:1.44,Y:0,Z:0OK 生成单元 ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Element Auto Numbered Thru Nodes 选择节点 1，2(生成单元 1) apply 选择节点 1， 3(生成单元 2) apply 选择节点 2， 4(生成单元 3)OK (7) 模型施加约束和外载模型施加约束和外载 左边加 X 方向的受力 ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Force/Moment On Nodes 选择节点选择节点 1 apply Direction of force: FX VALUE：3000 OK 上方施加 Y 方向的均布载荷 ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Beams 选取 单元 1(节点 1 和节点 2 之间) apply VALI：4167VALJ：4167OK 左、右下角节点加约束 ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Nodes 选取节点 3 和节点 4 Apply Lab:ALL DOF OK (8) 分析计算分析计算 ANSYS Main Menu: Solution Solve Current LS OK Should the Solve Command be Executed? Y Close (Solution is done! ) 关闭文字窗口关闭文字窗口 (9) 结果显示结果显示 ANSYS Main Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shape Def + Undeformed OK (返回到 Plot Results) (10) 退出系统退出系统 ANSYS Utility Menu: File Exit Save EverythingOK (11) 计算结果的验证计算结果的验证 与 MATLAB 支反力计算结果一致。 2完全的命令流完全的命令流 !% 典型例题3.3.7(3) % begin % / PREP7 !进入前处理 ET,1,beam3 !选择单元类型 R,1,6.5e-7,6.8e-4 !给出实常数(横截面积、惯性矩) MP,EX,1,3e11 !给出材料的弹性模量 N,1,0,0.96,0 !生成 4 个节点,坐标(0,0.96,0)，以下类似 N,2,1.44,0.96,0 N,3,0,0,0 N,4,1.44,0,0 E,1,2 !生成单元(连接 1 号节点和 2 号节点) ，以下类似 E,1,3 E,2,4 D,3,ALL !将 3 号节点的位移全部固定 D,4,ALL !将 4 号节点的位移全部固定 F,1,FX,3000 !在 1 号节点处施加 X 方向的力(3000) SFBEAM,1,1,PRESS,4167 !施加均布压力 FINISH !结束前处理状态 /SOLU !进入求解模块 SOLVE !求解 FINISH !结束求解状态 /POST1 !进入后处理 PLDISP,1 !显示变形状况 FINISH !结束后处理 !% 典型例题3.3.7(3) % end % 实验一实验一 衍架的结构静力分析衍架的结构静力分析 一、问题描述一、问题描述 图 1 所示为由 9 个杆件组成的衍架结构，两端分别在 1，4 点用铰链支承，3 点受到一 个方向向下的力 Fy ,衍架的尺寸已在图中标出，单位： m。试计算各杆件的受力。 其他已知参数如下: 弹性模量（也称扬式模量） E=206GPa；泊松比 =0.3； 作用力 Fy =-1000N；杆件 的横截面积 A=0.125m2. 显然，该问题属于典型的衍架 静力分析问题，通过理论求解 方法（如节点法或截面法）也可以很容易求出个杆件的受力，但这里为什么要用 ANSYS 软 件对其分析呢？ 三、结果演示三、结果演示 通过使用 ANSYS8.0 软件对该衍架结构进行静力分析，其分析结果与理论计算结果如表 1 所示。 表 1 ANSYS 分析结果与理论计算结果的比较 杆件序号 123456789 ANSYS 分 析结果/N 333.33333.33666.67-471.400-666.67471.40666.67-947.81 理论计算 结果/N 333.333333.333666.667- 471.405 0-666.667471.405666.667- 942.809 误差/% 0.30.30.30.500.30.50.30.1 比较结果表明，使用 ANSYS 分析的结果与理论计算结果的误差不超过 0.5%，因此， 利用 ANSYS 软件分析来替代理论计算是完全可行的。 四、实训步骤四、实训步骤 （一）（一） ANSYS8.0ANSYS8.0 的启动与设置的启动与设置 1 启动。点击：开始所有程序 ANSYS8.0 ANSYS，即可进入 ANSYS 图形用户主界 面。如图 2 所示。其中，几个常用的部分有应用菜单，命令输入栏，主菜单，图形显示区 和显示调整工具栏，分别如图 2 所示。 图 1 衍架结构简图 2 功能设置。电击主菜单中的“Preference”菜单，弹出“参数设置”对话框，选 中“Structural”复选框，点击“OK”按钮，关闭对话框，如图 3 所示。本步骤的目的是 为了仅使用该软件的结构分析功能，以简化主菜单中各级子菜单的结构。 3 系统单位设置。由于 ANSYS 软件系统默认的单位为英制，因此，在分析之前，应 将其设置成国际公制单位。在命令输入栏中键入“/UNITS，SI” ，然后回车即可。 （注：SI 表示国际公制单位） （二）（二） 单元类型，几何特性及材料特性定义单元类型，几何特性及材料特性定义 图 3 Preference 参数设置对话框 图 4 单元类型库对话框图 5 单元类型对话框 1定义单元类型。电击主菜单中的“Preference Element TypeAdd/Edit/Delete” ， 弹出对话框，点击对话框中的“Add”按钮，又弹出一对话框（图 4） ，选中该对话框中 的“Link”和“ 2D spar 1”选项，点击“OK” ，关闭图 4 对话框，返回至上一级对话 框，此时，对话框中出现刚才选中的单元类型：LINK1，如图 5 所示。点击“Close” ，关闭 图 5 所示对话框。注：LINK1 属于二维平面杆单元，即我们常说的二力杆，只承受拉压， 不考虑弯矩。 2定义几何特性。在 ANSYS 中主要是实常数的定义：点击主菜单中的 “PreprocessorRealContantsAdd/Edit/Delete”, 弹出对话框，点击“Add”按钮， 第二（1）步定义的 LINK1 单元出现于该对话框中，点击“OK” ，弹出下一级对话框，如图 6 所示。在 AREA 一栏杆件的截面积 0.125，点击“OK” ，回到上一级对话框，如图 7 所示。 图 6 单元类型对话框图 7 实常数对话框 图 8 材料特性对话框 点击“Close” ，关闭图 7 所示对话框。 3定义材料特性。点击主菜单中的“PreprocessorMaterial Props Material Models”, 弹出对话框，如图 8 所示,逐级双击右框中 “Structural,Linear,Elastic,Isotropic”前图标，弹出下一级对话框，在弹性模量文本 框中输入：206E9，在泊松比文本框中输入：0.3，如图 9 所示，点击“OK” 返回上一级对 话框，并点击“关闭”按钮，关闭图 8 所示对话框。 （三）（三） 衍架分析模型的建立衍架分析模型的建立 1 生成节点。图 10 所 示衍架中共有 6 个节点，其 坐标根据已知条件容易求出 如下：1（0，0，0） ， 2（1，0，0） ，3（2，0，0） ， 4（3，0，0） ，5（1，1，0） ， 6（2，1，0） 。点击主菜单中 的 “PreprocessorModelingC reateNodesIn Active CS”, 弹出对话框.在“Node number”一栏中输入节点号 1，在“XYZ Location”一栏中 输入节点 1 的坐标 （0，0，0） ，如图 10 所 示，点击“Apply” 按钮，在生成 1 节点的同 时弹出与图 10 一样的对 图 9 材料特性参数对话框 图 10 节点生成参数输入对话框 图 11 生成节点显示 话框，同理将 2-6 点的坐标输入，以生成其余 5 个节点。此时，在显示窗口上显示所生成 的 6 个节点的位置，如图 11 所示。 2 生成单元格。 点击主菜单中的 “PreprocessorModelingCreateElementsAutoNumberedThru Nodes”,弹出“节点选择”对话框，如图 12 所示。依次点选节点 1、2，点击 Apply 按钮，既可生成单元。同理，分别点击 2、3； 3、4；1、5；2、5；5、6；3、5；3、6；4、6 可生成其 余 8 个单元。生成后的单元如图 13 所示。 （四）施加载荷（四）施加载荷 1施加位移约束。点击主菜单中的 “PreprocessorLoadsApplyStructuralDisplacementOn Nodes”,弹出与图 12 所示类似的“节点选择”对话框，点选 1 节后，然后点击“Apply”按钮，弹出对话框如图 14 所示，选 择右上列表框中的“All DOF”,并点击“Apply” 按钮，弹出 对话框如图 14 所示，选择右上列表框中的 UY，并点击“OK”按 钮，即可完成对节点 4 沿 y 方向的位移约束。 图 12 节点选择对话框 图 13 生成单元显示 2施加集中力载荷。点击主菜单中的“PreprocessorLoadsDefine LoadsApplyStructuralForce/MomentOn Nodes”,弹出对话框如图 15 所示，在 “Direction of force/mom”一项中选择：“FY”，在“Force/Moment value” 一项中输 入：-1 000（注：负号表示力的方向与 Y 的正向相反），然后点击“OK”按钮关闭对话框， 这样，就在节点 3 处给桁架结构施加了一个竖直向下的集中载荷。 说明：根据图 1 所示有限元分析的基本过程，到此为止，有限元分析的前置处理部分 已经结束。 但在使用 ANSYS 软 件进行分 析的过程 中，施加 载荷这一 步骤往往 既可以在 前置处理中完成（如本实训一样），也可以在求解器中完成（如点击主菜单中的 “SolutionDefine LoadsApplyStuctural”,实现过程完全一样）。 （五）开始求解（五）开始求解 图 14 节点 1 的位移约束 图 15 施加载荷 点击主菜单中的 “SolutionSolveCurrent LS”,弹出对话框（图 16）， 点击“OK”按钮，开始 进行分析求解。分析完成 后，又弹出一信息窗口 （图 17）提示用户已完 成求解，点击“Close”按钮关闭对话框即可。至于在求解时产生的 STATUS Command 窗口， 点击“FileClose”关闭即可。 说明：到此为止，有限元分析的求解器计算部分已经结束。 （六）分析结果显示（六）分析结果显示 1显示变形图。点击主菜单中的“General PostprocPlot ResultsDeformed Shape”,弹出对话框如图 18 所示。选中“Def + undeformed”选项，并点击“OK”按钮， 即可显示本实训桁架结构变形前后的结果，如图 19 所示。 图 2-3 用户主界面 图 16 求解对话框 图 17 求解完成 图 18 显示变形图设置 2 显示变形动 画。点击应用菜单 （Utility Menu） 中的 Plot Ctrls AnimateDeformed Shape,弹出对话 框如 图 20 所示。 选中 Def+u ndefo rmed ”选 项， 并在 “Tim e delay”文本框中输入：0.1,然后点击“OK”按钮，即可显示本实训桁架结构的变性动画。 由于集中力 FY 作用在 3 节点上，因此，3 节点产生的位移最大。图 21 是动画片、显示桁 架受力变形的过程，右边窗口是动画显示的控制窗口，可以暂停，也可以拖动显示进度条。 图 19 用户主界面 图 20 变形动画参数设置 3列举支反力计算结果。点击主菜单中的“General PostprocList Results Reaction Solu”， 弹出对话 框如图 22 所示。接 受缺省设 置，点击 “OK”按 钮关闭对 话框，并 弹出一列 表窗口，显示了两铰链点（1、4 节点）所受的支反力情况，如图 23 所示。 4.列举各杆件的轴向力计算结果。点击主菜单中的“General PostprocList Result Element Solution”，弹出对话框如图 24 所示，在中间列表框中移动滚动条至最后，选择 “By Sequence num”选项，右上列表框中选择“SMISC”选项，右下文本框中输入 “SMISC，1”，点击“OK”按钮关闭对话框，并弹出一列表窗口，显示了 9 个杆单元所受 的轴向力，如图 25 所示，此外，还给出了最大、最小力及其发生位置。 说明：到此为止，有限元分析的后置处理部分就可以结束了。实际上，ANSYS 软件的 后置处理功能非常强大，除了能显示上述结果外，还可以显示其他许多结果，比如，各节 图 21 动画仿真控制对话框 图 22 显示支反力参数设置对话框 点产生的位移（General Postproc List Results Nodal Solution）和各节点所 受载荷（General Postproc List Results Nodal Loads）等等，有兴趣的 读者可自行尝试。 （七）（七）ANSYSANSYS 软件的保存与退出软件的保存与退出 1保存。点击应用菜单中的 “FileSave as Jobname.db,ANSYS”自 动将结果保存，缺省的文件名为：下次打 开时，可直接点击“file.db” 2退出。点击应用菜单中的 “FileExit”，弹出保存对话框，选 中“Save Everything”，点击“OK”按 扭，即可退出 ANSYS。 图 23 显示支反力列表 图 25 显示轴向力列表 图 24 单元求解结果参数选择对话框 实验二实验二 三维实体结构的分析三维实体结构的分析 介绍三维实体结构的有限元分析。 一、问题描述一、问题描述 图 25 所示为一工字钢梁，两端均为固定端，其截面尺寸为， 。试建立该工字钢梁的三维实体模mdmcmbmaml03 . 0 ,02. 0,2 . 0,16 . 0 ,0 . 1 型，并在考虑重力的情况下对其进行结构静力分析。其他已知参数如下： 弹性模量（也称杨式模量） E= 206GPa；泊松比； 3 . 0u 材料密度；重力加速度； 3 /7800mkg 2 /8 . 9smg 作用力 Fy 作用于梁的上表面沿长度方向中线处，为分布力，其大小 Fy=-5000N 图 25 工字钢结构示意图 三、结果演示三、结果演示 使用 ASSYS 8。0