ANSYS门式框架梁的铰接处理及静力

07-门式框架梁的铰接处理及静力分析算例来源：《ANSYSWorkbench有限元分析实例详解》（周炬、苏金英著）算例制作：孟志华算例校核：关键词：框架、梁单元、铰接、自由度释放、静力分析、Beam188摘要本算例对一个门式框架的梁几何模型，进行静力分析，支架结构被简化为梁结构，采用了Beam188单元。本算例可以学习掌握ANSYS中梁模型的网格划分、荷载施加，以及梁单元的后处理方法。特别地，对于工程中常见的两个梁节点铰接的连接形式，算例中采用了“梁端节点自由度释放”的操作来实现。本例题是ANSYS中梁单元结构分析及后处理的基本例题，是梁结构分析的入门题目。案例描述本算例对一个支架结构进行静力分析，支架结构被简化为梁结构。梁结构上作用有顶部的均布力，门架两个柱的底部节点固定。门架梁的结构尺寸如下图，门架的柱和梁，在一侧为固接形式、另一侧为铰接形式。柱和梁的横截面均为圆管截面，材料使用ANSYS自带的钢材料3.1打开ANSYSWorkbench，打开Mechanical静力分析模块。（1） 首先启动ANSYSWorkbench环境。然后通过【File】菜单或快捷按钮，导入已有的“梁支架.wbpj”文件。文件已经提供了梁的几何模型和横截面信息，并且梁的连接节点已经做了“共享拓扑”处理。（2） 在Workbench环境的起始界面下，在项目视窗【ProjectSchematic】中，已经创建了一个静力分析过程项目A。在项目A中，双击【Model】（也有使用鼠标右键弹出菜单），即可打开Mechanical模块，在该模块内进行网格划分、荷载施加、求解计算、后处理。提示：ANSYS已经提供了静力分析、模态分析、热分析等分析流程的工具箱，工程师可根据工程需要，拖动所需流程模板放置到项目流程的视窗中。本例题使用的静力分析流程，从上至下包含了工程材料数据、几何建模、有限元模型、分析工况设置、求解计算、后处理等步骤，可分别打开不同的模块来完成不同的操作。3当.苍2兔.进免入M醉e监c谅h腐a艰n颤i累c陷a固l，进更行几联何和导截面领检查饼及材通料设腾置（1）导入魔的残几灵何言模计型弱检渴查谁确躲认谢：胶在煎左颤侧嘉目毯录烤树浑【O上u洒t者l搜i特n增e】下历依次魂找到蹈【P床r应o看j行e圣c术t】-【M锣o舅d场e通l】-【Ge插om先et翅ry】匪，磁该致目站录尘下桥为福所匆有状导归入酱的裂几增何遇模缠型纸。宴此柜处廉仅乏有蒸一舒个“横梁”零件砖，因糠为在S吧p抱a续c泰e须c今l萌a隙i从m建论模衔时师使舅用剪了“共享援拓扑”的港设亮置捎，窜三贩根优梁撤通锄过喊共孩节问点摘连衔接谱并惑且槽材锄料派、钳截乎面题属杨性冈一斑致餐，毁因收此漫直唯接创被江自迈动葵合势并阁为饺一淡个画零撒件哄。打开颗梁截比面的慢显示盼开关省：在狱顶部漏菜单漠栏，屠点开鼓【V老i饶e四w】近菜嚼单刑，徐并欢勾队选白“Cr创os呢s浪se剪ct叔io嚷n摆so列li友ds”选膛项，良此时痰，梁饱的显慎示将贼不再脏是线止条，附而是孤圆管录截面若的形锦状。提陪示食：益打勒开草“C债r陆o既s卷s负s驳e岔c蚊t怒i朋o违n饶s市o扭l易i板d次s”稿选沾项誉开乎关附，里对寨于盆梁够模多型示，翅将香显搂示绢出桑梁金的肤横淋截丘面朱，境对歇于歉壳似模助型勾，架将纳显乓示沸壳翅的欲厚谎度寻。枣若歌梁虫的透角统钢侄布饺置袍不坑符蚊合喂实涉际贪工辛程对，培应统返寸回制到Sp顽ac哑ec姜la奶im模块开中重均新用智“定脱向”势工具迁来调好整横远截面承的布陷置方赖向。3觉.县2帮.进业入Me葛ch杀an叼ic献al，摄进么行似几害何艘和辫截期面信检暮查宏及夏材蚂料设番置以（办续持）给物梁川模茫型享赋松予殊材楼料摊：搅在祸左感侧体目澡录裤树到【O皱u情t罪l钥i殃n导e】下羞依次稿找到奔【Pr渠oj帝ec监t】-【M瓜o厕d蚁e雀l】-【G雄e烘o户m醒e备t竟r嚷y】，识左键相点中宅“s弯u待r薯f符a讲c锣e旋b翁o燥d牺y”哭几贞何惯模克型绞，调此毕时榴在伤界过面唯左钟下漂角穷的习【D剪e霜t闸a参i寨l】伟细稼节椅设饭置揪面控板壶中刻可谨为辅单才个积零粘件遣赋迅予步材勇料馆或睁更冻多愁设果置讲。劲找径到歉细喂节渔设台置服面曾板盈下拒的揭【Ma赔te出ri即al】-【As复si佩gn白me炭nt】，辽检查良是否踩设为押系统蛇缺省爷提供独的材林料st睡ru劳ct惠ur叼al袋s袖te剃el。3孔.肺3尼.修改巧右边危柱-梁文的令连则接鹊形诞式甲，陪改叫为诞“太铰枝接勇”对弱于女工体程雹中谁常秃见悠的与两供个疲梁爹节耗点辩铰寄接运的涌连撕接确形赶式及，滔本源例甜题察采质用谷了恭“脏梁哀端芹节裹点尚自声由鼻度混释凡放旧”接的差方嘴法叉来叼实限现职，绒即尿将孤一偶个秃共篮享探节梯点伍修挺改我为煮靠1-增6个香自储由去度同耦即合末连块接导的介两饥个扣节省点吸。拖操早作出方铸法浆如范下坚：（1）末在GU姿I界盏面情左亲侧例目嫩录太树埋下孙，嚼找骂到【C宣on症ne株ct辆io漫n】，厦对碰其蹦点毯鼠奴标亿右犬键庸弹码出控菜有单院，透插舌入乱一糖个【E你nd夏R项el饼ea溜se助】操盘作蛙。提示撇：在AN股SY衫S的锤有搏限骆元量分矿析帖过佩程窃中工，五各脱个伸零悔部畅件析的片连谅接越关苗系巨定牧义具和夺操承作斑修睛改消，包均悦提镰供还过订该数目掏录云树炒【C究o逆n炕n虫e破c麦t拒i援o疯n】士下密的脱弹镇出男菜鸭单淹添准加切。宜包裤括线接敌触翁关招系刑、丙运弱动医副肝关午系境、旬弹愧簧财连律接哭、涝梁漆杆史连荡接不等丽。3冈.保3棵.修改晌右边甚柱-梁以的葵连似接刊形削式挡，衰改帜为“铰淘接”宇（续璃）（2）冻在【E载nd秩r环el轿ea告se裹】对应竟的下强方细率节设隐置面金板中磨，在【V辈er渔te爱x化Ge最om害tr姨y】，先由选中逝右上安角柱-梁连较接的光节点涝，Ap王pl孩y确认唤，即奶选该群点为被铰接脸点；絮再在【E崖dg技e意Ge内om页tr肃y】选中爪右边炭的柱辰，点A兼p笛p拿l脱y确认慰。然理后再配设置【R摊ot捷Y栽】项为Fr嚷ee。即己释放染铰接惭点的Y方向魂转动厉自由胳度，票让柱威和梁愿的共轮享节题点可禁以发泄生转围动。3.交4.进慎行桂网蜜格印划剧分（1）踩完亦成肌网功格欧划肿分行：灵本昼例捷题拨采物用薯系跟统威默揉认披的锋网湖格娘尺记寸晓即不可裹。枯因圈此插，和直掠接偿在珠左痕侧荐目倚录甜树【O灾ut困li辫ne弓】-肥【M跟es券h】上鱼鼠皇标驰右阁键酿点披击岂，哗弹形出啄菜光单乏中田选汗择Ge盘ne赵ra蛾te付M船es本h，旷即唤可柔完解成薄网冲格艇划径分趁。渡划南分蓄完依成盲后貌，行可素以忠在【蛇M瞎e李s豆h征】相狭关元的障细笔节传设怒置阴面斤板悬中母，续在【虚S住t浑a祝t盼i惕s蛇t袜i放c球s死】中孤看烤到售节层点弃数馒为7盼4，翻单窑元伶数允为3命6。3.服5.施武加恒荷妨载前及弱约唱束逆边上界健条丧件（1）此施占加若集盆中专力矩荷过载庸：坛在贪目丹录士树【火O银u机t歪l物i洪n裙e沟】掩-吩【位S体t县a姐t汽i策c详S搬t楚r拨u厌c首t金u直r摊a和l来】静力籍分析良工况河位置倦，鼠驾标右饼键点悠击，突在弹外出菜龟单中笋使用【要I胸n接s脑e枪r芝t精】羽-痰【卫F翻o烛r四c炕e偏】集截中波力疲。序然堪后蜜在查该葵集微中养力蛛的梢下锅方睛细疗节绑设虎置幕面背板炮中方，荐设淋置怒加森载室位僚置蚁、制方桶向安、剖数暖值吐。具体相操作拒是，妹第一延步，拌在细辛节设锻置面维板中悲的【G技eo冬me叨tr母y】，辜选努中码顶赌部起横砌梁扭“撒线无段耐”们作引为胸加够载袋部喜位狡，豪并眯点要击Ap予pl沿y确认晓。第班二步吨，点汇击面唐板中域的【D焰ir客ec纤ti授on品】，选炒择左店边垂老直的翅梁线晴段，贵并点气击Ap衰pl紧y确认她。最诵后，划在面供板中浸的【M怖ag窑ni指tu哭de物】输六入1国0箩0剃0份0征N（赤注适意药在抢视瓜窗荐中概检厕查彼力掩的农方厨向遮是辟向饥下初的拦）例。提示校：在A摩N挨S当Y沙S情W熊o歪r孩k经b雷e芬n信c希h环铜境袭下陷，课载命荷俱类窜型灵【F注o份r家c巴e】的蚀用途遗很多原且非骨常方毙便，迷可以在加传聪统意堆义的凑“集相中力摄”（折只能爆作用渗在点紧上）真，也猴可以条加“分锋布逢力”（锣可僚以楚作蓬用裁在赵面桥或赶线肚上即）胆。办在桂加“分珠布奋力”时，提【F舅o浇r折c凝e】输诱入的轻是作嘴用在现面/线上润的总井作用敌力数绢值，稀【P嫂r哭e阻s便s里u孤r匠e】滔则敞是朵输零入海单随位附面狂积烛上严的级作吹用稠力束。3.庙5.施加漆荷载竹及约罚束边勤界胞条钟件灰（所续岁）（2）吉施加购固定臂约束带：在垂目录距树【O般ut瓣li水ne秧】-垒【S反ta弃ti善c喂St替ru真ct矿ur涝al投】静肝力鄙分茅析窜工资况骆位拆置患，倡鼠泰标察右继键绪点拿击淋，叶在艺弹圈出佳菜遣单速中蛋使窄用【底I每n雨s静e独r找t掏】毛-难【狭F咏i臭x建e雹d幅S拣u模p园p育o员r牲t背】，即两固定慰约束席。然滴后在酬该固母定约鼻束的丹下方监细节珠设置哨面板播中，拴在【G虾eo廊me唐tr叉y】位狂置池指堂定铜约潮束坦的升部融位峰，踢即捷选漫中穗结余构陪的绸左圾下屯角顺、翁右割下共角走两喘个替端种点跑，忆并举点叔击A毙p甘p货l舟y确裙认培。提示旧：选叫择梁震端点议时，俗建议柜使用故顶部第快捷撑工具押栏的值选择艺工具凯，即广在点渠、线训、面学、体糖中切将换为旱“点占”进饥行选政择操酱作。3.劝6.静力叶分析国求解本例勺题虽逐然使洒用了齿梁模冤型，作但仍亚为常逝规的索静力星、线载性问纲题，不因此椒无需免进行负更多己的求益解控网制。榜在左届边目经录树【O垄ut巾li锁ne渠s】久-【营St挽at社ic银S缺tr篮uc雕tu谢ra牺l】或者【梦S浅o酱l庸u练t习i籍o番n鸭】位置脂，点睡鼠标忆右键匪，弹枕出菜肚单选So陷lv首e，进胡行求跌解。提禁示迫：茶特家别姻注冰意邻，肚在兼计肆算汗完啊成湾后母，笛可吹以研找碰到案左谣边辰目尤录脉树候【Ou详tl巨in渴es】-【St慕at如ic赛S饥tr畏uc嗽tu典ra每l】-【So缺lu咬ti恼on】肠，宴左焦键侍点工击桥并务在前对虏应你的减额与下木方紧细痒节彩设否置坛面喂板阻中对，作将营【B态e赖a港m朴S丸e毅c冶t沾i艰o知n土R侧e灾s跪u论l凶t策s】蹲选细项猴设卸置户为飘“Y罚e峡s”殖。剥该侵操溉作饼，酿是馅将保在葬后校处衣理黑中坡提剂供逐梁怜单门元赞截斗面易的满应鸟力妥应首变穗结访果站，躬默斜认挡为N删o，即铸不提宣供截肥面的脉应力绳应变衬结果挡以加粒快显冈示速姥度。3.驳7.应力/位帮移罢结极果索后六处骑理（1）义插入邻并查钳看Vo何n用Mi看se经s应力艳结果区：计言算完沸成后般，在删左侧庭目录边树【背o圆u栗t发l茶i荒n萍e侄】斩-货【制S凯o捷l嚼u哪t求i帐o漂n羽】位置谦，鼠剩标右形键，挣弹出放菜单环，选棍择-【忧in译se泊rt格】-叙【s潜tr滤es幻玉s】误-【瞒Eq琴ui金va步le刑nt谋s历tr侵es悟s/厨Vo仗n-嘉mi尿se布s】，即原可在S尝o胳l缺u项t侦i列o嫌n栏下风插入抄一个Vo送n-衡mi蛙se厚s应接力续的蒸结盐果群。幼然俘后高继吉续没在新左魄侧庄目贱录竞树【o功ut肚li姥ne能】-碍【S邪ol储ut泪io萝n】上物用矩鼠肝标糖右惧键陪弹祸出发菜薄单呆，踏选热择E具v狂a场l骗u拜a汤t忙e党R伏e本s馆u竭l悲t络s，完御成结倘果文薄件的湖数据悉导入粒和图淘形显翻示。在本真例题胶中，V蚊o匙n比-父m片i残e命s挎e应摇力估最伶大才值射为1饭1冶3左9欺M均p为a，杆位莫置渐在挥横喜梁仅跨衫中浇偏畅右区。3叮.厘7惜.应力/位移鸣结果后处蹲理（咽续）（2）伍插入迁并查林看位睛移结售果：昨同理烂，在圈后处碍理的重弹出描菜单率中，焦选择-忘【坛i揭n计s足e抖r坊t额】写-迈【公D哥e叙f宇o趟r堂m统a兰t注i告o染n坦】跌-报【渗T芝o厕t帅a键l挎】，即蔑可插存入一如个结厨构总视位移涂的结芦果。龟然后结继续汇在左菊侧目绸录树【薯o乞u祸t舅l阳i阁n掘e幸】卫-织【咱S吨o展l笑u尺t靠i她o柿n骑】上喷用邻鼠停标愚右枣键呈弹萍出励菜宾单粘，酒选孙择E辆v泉a划l坚u答a扣t丙e磨R李e俯s顿u肆l矛t准s，誓完镇成旱结饺果瞎文傲件薄的斩数扶据塘导寨入何和箩图退形保显榨示。该例盐题的纹结构全总位夫移，庆即X、Y、Z三世方镰向卫的蜡位惕移毫矢免量访和应，亮为1.聋23府mm。3之.阵8年.弯描矩撒图游剪衫力暑图绪后毙处产理在穿之饮前住的将梁奖模涛型赢后耐处诵理塑的界例唱题戚中派，应已邻经岸学协习赔过果弯费矩徐图马、娘剪古力下图套、母轴亲力葡图陆的岸生尽成吩方迈法屑。挽这溜里辛将奶学贿习移另别一迁种蒙显诞示草弯洁矩尸图格、项剪侍力宿图筹、诱轴歌力私图样的挥方急法办。（1）梅在G娘U太I界面廉左侧医的目营录树财中，墨找到【欠P泪r术o北j熟e甘c钉t稼】长-蛋【皇M血o贱d奋e迎l根】，催并晶在螺其剖上迎鼠润标科右树键户点悬击桨，会弹尊出布菜叔单傲，屑添雷加攀一写个【铸C即o餐n鞭s巡寿t肠r粉u借c词t筹i宏o掉n阻G呢e赵o案m占e糖t港r盗y滔】，以沸用于寺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