ANSYS作业三梁结构的瞬态完全法分析报告

1、word格式文档M户a货有限元原理与工程应用题目梁结构的瞬态完全法分析年级与专业机械电子工程12级所在学院（系）机械工程学系梁结构的瞬态完全法分析1要求如图1所示板-梁结构，板件上表面施加随时间变化的均布压力，计算在下列已知条件下结构的瞬态响应情况。全部采用A3钢材料，特性：杨氏模量=2e11N/m2,泊松比=0.3,密度=7.8e3 Kg/m3 ；板壳：厚度=0.02m；四条腿(梁的 几何特性：截面面积=2e-4 m2 ,惯性矩=2e-8 m4,宽度=0.01 m ,高度=0.02 m压力载荷与时间的关系曲线如图2所示。01246时间(s)图2板上压力-时间关系2操作步骤2.1 定义工作文件

2、名及工作标题(1) 定义工作文件名：执行 Utility Menu/File/Change Jobnam瑜令，在弹 出的Change JobnameX寸话框中输入文件名为“ Harmonic”，同时勾上【Newlog and error files ,单击 地 按钮。(2) 定义工作标题：执行 Utility Menu/File/Change Title 命令，弹出 Change Title 对话框中输入 “ Harmonic response of the structure ” ，然后单 击皿按钮。(3) 设置参数图3设定参数(4) 重新显示：执行 Utility Menu/Plot/Re

3、plot 命令。2.2 显示工作平面(1) 显示工作平面，执行 Utility Menu/WorkPlane/Display Working Plane命令。(2) 关闭三角坐标 符号的显示：执行 Utility Menu/PlotCtrls/WindowControls/Window Options 命令，弹出 Window Options 对话框。在 Location of triad 下拉列表框中选择 Not shown选项，单击 0g I按钮。2.3 建立梁结构模型2.3.1 定义单元类型(1) 选择单元类型：执行 PreprocessorElement TypeAdd/Edit/De

4、lete 命令，弹出复选框【Element Type,单击“ Add,弹出【Library of Element Types对话框中选择 “ Structural Shell ” 和 “Elastic 4node63,单击 Apply 按钮。(2) 选择单元类型：在左右列表中分别选择“StructuralBearn和“ 3DElastic 4 ，单击 Apply 按钮。(3) 选择单元类型：在左右列表中分别选择“StructuralMasd和 3Dmass21,单击一按钮。单击“ Type3”单元类型，单击 Options按钮，弹 出【MASS21 element type options 对

5、话框，在 “ Rotary inertia options ” 列表中选择“ 3D w/o rot iner ”选项，单击 ”.按钮。图 4 Element Types ”对话框图 5 MASS21 element ”对话框(4) 定义第 1 类单元实常数：执行 PreprocessorReal ConstantsAdd /Edit/Delete 命令，弹出【Real Constants 复选框，单击 “Add,选择 Type 1 Shell63 ”选项，单击“ OK ,弹出如下图所示对话框，将参数如图3进行设置，单击装胺钮。A ReH Constant Set Murnber 1. for

6、SHELL63EElement Type Reference No. 1Real Constant Set No.1Shell thickness st node I TKCD0,02jtnodeJ TK(J)at node K TK(Kat node L TKCL)Elastic fecundation sliffriess EFSElement X-axis rotatior THETABending mom of inrtid ratio RMIDist from mid urf tc top CTOPDiE from mid surf to bot CBOTAdded mass/unr

7、t areg A.DMLJAOK I ApplyCancel I Help图6 Real Constant”对话框(5) 定义第 2 类单元实常数：执行 PreprocessorReal ConstantsAdd /Edit/Delete 命令，弹出【Real Constants 复选框，单击 “Add,选择 Type 2 BEAM4选项，单击“OK ,弹出如下图所示对话框，将参数如图4进行设置， 单击 31 按钮。图7 Real Constant”对话框(6) 定义第 3 类单元实常数：执行 PreprocessorReal ConstantsAdd /Edit/Delete 命令，弹出【R

8、eal Constants 复选框，单击 “Add,选择 Type 3 MASS21选项，单击“OK ,弹出如下图所示对话框，将参数如图5进行设置，单击图8 Real Constant”对话框按钮。专业整理(7) 定义材料参数：执行 PreprocessorMaterial PropsMaterial Model 命令，弹出【De巾ne Material Model Behavior ,在弹出的对话框中进行设置，依次点击 StructuralLinearElasticIsotropic ,弹出【Linear IsotropicProperties for Material Number 1,对

9、话框中的参数设置如图9所示，单击强胺钮即可。图9Density”对话框执行 PreprocessorMaterial PropsMaterial Model 命令，弹出【Define Material Model Behavior ,在弹出的对话框中进行设置，依次点击 StructuralDensity ,弹出【Density for Material Number 1,对话框中的参数设置如图10所示，单击二匚 按钮即可。图10 Density”对话框2.3.2 生成几何模型(1)生成矩形执行 PreprocessorModelingCreateAreasRectangleBy Dimensi

10、ons 命 令，弹出【Create Rectangle by Dimensions】对话框,依次在 “ X-coordinate ” 和“Y-coordinate ”输入 “0, length ”，“ 0,width ”，最后生成的结果如图 11所示。ANTY?E NUMJSN 2013L:31i4*Hm men i r tf =ipnum尸 of thn f rncztut尸图11生成矩形(2)生成点执行 PreprocessorModelingCreateKeypointsIn Active CS命令，弹出 复选框【Create Keypoints in Active Coordinate

11、 System】,依次在 “ Keypoint number 和 “Location in active C6 输入 “5, 0, 0, high ”， “6, length , 0, high ”， “7, length , width , high ”， “8, 0, width , high ”，最后生成 的结果如图13所示。图 12Create Keypoints ”对话框图13生成点(3)在关键点间连线执行 PreprocessorModelingCreateLinesLinesStraight Line 命令， 弹出复选框【Create Straight Line ,选中平面中的点

12、“1,5” “2,6” “3,7”“4,8”，建立如图14所示的几何模型。单击2.3.3 划分有限元网格(1)定义网格密度执行 PreprocessorMeshingSize ControlsManualSizeGlobalSize 命令, 弹出复选框【Global Element Sizes 】，在【Element edge length 】输入 “ 0.1” 。 单击 0K 按钮。如图15所示。图15Global”对话框(2)划分面网格执行 PreprocessorMeshingMesh AreasFree 命令，拾取矩形面，单击-J按钮。如图16所示。图16划分网格2.3.4 生成有限元

13、梁结构执行 PreprocessorMeshingMesh AttributesDefault Attribs 命令，弹 出复选框【MeshAttributes 】，在【Element type numbed 和【Real constant set number 输入“2 BEAM4和“ 2”。单击 .按钮。如图17所示。图 17 Meshing Attributes ”对话框划分线网格执行 PreprocessorMeshingMesh Lines 命令，拾取 “L5, L6, L7, L8” , 单击业按钮。如图18所示。JAX 2013lfi:46:44Harmonic r&sponse

14、 a f 七上巳 struct lira图18划分线网格2.3.5 生成质量块单元(1)生成节点执行 PreprocessorModelingCreateNodesIn Active CS命令，弹出复选 框【Create Nodes in Active Coordinate System ,依次在 “ Node numbed 和 “Location in active C6 输入 “5, length/2 , width/2 , mass_hig” ,如 图19所示。图19Create”对话框(2)选择质量单元执行 PreprocessorMeshingMesh AttributesDefau

15、lt Attribs 命令，弹 出复选框【MeshAttributes 】，在【Element type numbed 和【Real constant set number 输入 “ 3 MASS21 和 “ 3 。单击 按钮。(3)直接生成单元执行 PreprocessorModelingCreateElementsAuto NumberdThru Nodes 命令，弹出复选框【Element from Nodes1,输入 “500”，单击13K 按钮。 (4)指定刚化区域执行 PreprocessorCoupling/CeqnRigid Region 命令，弹出拾取框，拾取 编号为“500

16、”的质量节点，单击一 按钮。在编号为“ 500”的节点附近继续 拾取编号为“ 136,138,154 ”和“156”的节点，单击 按钮。最后生成如图 20的结果。ftamonic xoirporu?e of the otxucture图20质量块单元2.3.6 模态分析(1)设置分析类型执行 SolutionAnalysis TypeNew Analysis 命令，弹出复选框【New Analysis ,选中“ Model”，单击 ”.按钮。图 21 New Analysis ”对话框(2)设置模态分析方法执行 SolutionAnalysis Type Analysis Options 命令

17、，弹出复选框【Model Analysis ,选中 “Block Lanczos，在【No.of modesto extract 和【No.of modes to expend均输入 10,选中【Calculate elem results , 单击L_l 按钮。R M-odal Analysis111MoOOPTrMratlioflM- of m odec co eracr(muil twf-or #l|i rnihodt fxopt 胪声n:tlMtlp图 22 Model Analysis ”对话框(3)施加约束条件执行 SolutionDefine Loads ApplyStructu

18、ralDisplacementOn Nodes命令，拾取“232、242、252、262”节点，单击二二 按钮。弹出复选框【Apply U, ROT on NodeSI对话框，选中“ ALL DOF选项， 单击 能 按钮。H-nTarMii(1 Tftiiponsws of 七 he art; rue turn图23施加约束(4)选择所有物体选取菜单途径 Utility MenuSelectEverything 。(5)计算求解执行SolutionSolve Current LS ,进行求解。执行 Finish 退出模态求解 程序。图24模态求解2.3.7 瞬态动力分析(1)选取菜单途径 Ma

19、in MenuSolution-Analysis Type-New Analysis ,弹 出New Analysis对话框。选择Transient ,然后单击OK在接下来的界 面仍然单击OK(2)选取菜单途径 Main MenuSolutionSol n Controls ,弹出 SolutionControls 窗口。在 Time at end of load step 处输入 1;在 Time step size处输入 0.2 ；在 Stepped or ramped b.c 处单击 ramped;单击 Automatic time stepping 为 on；在 Minimumtime

20、 step size 处输入 0.05 ;在 Maximumtime step size 处输入0.5。单击OK(3)选取菜单途径 Main MenuSolutionSol n Controls ,弹出 Solution Controls 窗口。在 Massmatrix multiplier 处输入 5。选中 Rampedoading(表斜坡信号)单击OK选 取 菜 单 途 径MainMenuSolution-Loads-Apply-Structure-PressureOn Areas。弹出 Apply PRESon Areas 拾取窗口。单击 Pick All ,弹出 Apply PRESo

21、n Areas 对话框。在pressure value 处输入10000。单击OK(5)选取菜单途径 Main menuSolutionWrite LS File ,弹出 Write Load StepFile 对话框。在 Load step file number n 处输入 1,单击 OK(6)选取菜单途径 Main MenuSolutionSol n Controls ,弹出 Solution Controls 窗口。在 Time at end of load step 处输入 2；单击 OK(7)选取菜单途径 Main MenuSolutionSol n Controls ,弹出 So

22、lution Controls 窗口。在 Massmatrix multiplier 处输入 5。选中 Stepped loading(表斜坡信号)单击OK(8)选取菜单途径MainMenuSolution-Loads-Apply-Structure-PressureOn Areas。弹出 Apply PRES on Areas 拾取窗口。单击 Pick All ,弹出 Apply PRES on Areas 对话 框。在 pressure value 处输入 10000。单击 OK(9)选取菜单途径 Main menuSolutionWrite LS File ,弹出 Write Load

23、Step File 对话框。在 Load step file number n 处输入 2,单击 OK(10) 选取菜单途径 Main MenuSolutionSol n Controls ,弹出 SolutionControls 窗口。在 Time at end of load step 处输入 4；单击 OK(11) 选取菜单途径 Main MenuSolutionSol n Controls ,弹出 SolutionControls 窗口。在 Massmatrix multiplier 处输入 5。选中 Stepped loading(表斜坡信号)单击OK(12) 选 取 菜 单 途 径

24、MainMenuSolution-Loads-Apply-Structure-PressureOn Areas。弹出 Apply PRES on Areas 拾取窗口。单击 Pick All ,弹出 Apply PRES on Areas 对话 框。在pressure value 处输入5000。单击OK(13) 选取菜单途径 Main menuSolutionWrite LSFile，弹出 Write Load Step File 对话框。在 Load step file number n 处输入 3,单击 OK(14) 选取菜单途径Main MenuSolutionSol n Controls,弹出SolutionControls 窗口。在 Time at end of load step 处输入 5;单击 OK(15) 选取菜单途径Main MenuSolutionSol n Controls,弹出Soluti