有限元分析（桁架结构）

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有限元上机分析报告

学院：机械工程专业及班级：机械设计及其自动化08级7班姓名：王浩煜学号：20232798题目编号：2

1.题目概况

1.1结构组成和基本数据

结构：该结构为一个六根杆组成的桁架结构，其中四根杆组成了直径为800cm的正方形，其他两根杆的两节点为四边形的四个角。

材料：该六根杆截面面积均为100cm2，材料均为Q235，弹性模量为200GPa，对于直径或厚度大于100mm的截面其强度设计值为190Mpa。

载荷：结构的左上和左下角被铰接固定，限制了其在平面内x和y方向的位移，右上角受到大小为2000KN的集中载荷。

结构的整体状况如下图所示：

1.2分析任务

该分析的任务是对该结构的静强度进行校核分析以验算该结构否满足强度要求。

2.模型建立

2.1物理模型简化及其分析

由于该结构为桁架结构，故认为每根杆件只会沿着轴线进行拉压，而不会发

生弯曲和扭转等变形。结构中每根杆为铰接连接，有集中载荷作用于最上方的杆和最右方杆的铰接点。

2.2单元选择及其分析

由于该结构的杆可以认为是只受拉压的杆件，故可以使用LINK180单元，该单元是有着广泛工程应用的杆单元，它可以用来模拟桁架、缆索、连杆、弹簧等等。这种三维杆单元是杆轴方向的拉压单元，每个节点具有三个自由度：沿节点坐标系X、Y、Z方向的平动。就像铰接结构一样，不承受弯矩。输入的数据有：两个节点、横截面面积（AREA）、单位长度的质量(ADDMAS)及材料属性。输出有：单元节点位移、节点的应力应变等等。由此可见，LINK180单元适用于该结构的分析。

3.3模型建立及网格划分

（1）启动Ansys软件，选择Preferences→Structural，即将其他非结构菜单过滤掉。

（2）选择单元类型：选择Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete→Add，在出现的对话框中选择Link→3dfinitstn180，即LINK180，点击“OK〞

（3）选择实常数：选择Preprocessor→RealConstants→Add/Edit/Delete→Add，在出现的对话框中的Cross-sectionalarea中输入100，点击“OK〞。

（4）材料定义：Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels→Structural→Linear→Elastic→Isotropic，出现以下窗口，在EX即弹性模量处输入2e7，点击“OK〞。

（5）建立线模型：Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→InactiveCS，由于坐标值在不输入状况下默认为0，故直接点击“Apply〞则出现坐标为（0，0）的1点，再在X项输入800，则出现坐标为（80，0）的2点，依次得到坐标为（0，80）和（80，80）的3点和4点最终选择“OK〞。最终可在绘图区域看到4个点。

选择Preprocessor→Modeling→Create→Lines→StraightLine，选择点两点做一条线，完成后图形如下所示：

（6）划分网格：选择Preprocessor→Meshing→MeshAttributes→PickedLines，选择桁架结构的六根杆点击“OK〞。