《有限元基础教程》_【ANSYS算例】5.3(8)平面问题斜支座的处理(GUI)及命令流

【ANSYS算例】5.3(8)平面问题斜支座的处理如图5-7所示，为一个带斜支座的平面应力结构，其中位置2及3处为固定约束，位置4处为一个45º的斜支座，试用一个4节点矩形单元分析该结构的位移场。(a)平面结构(b)有限元分析模型图5-7带斜支座的平面结构基于ANSYS平台，分别采用约束方程以及局部坐标系的斜支座约束这两种方式来进行处理。解答给出的操作过程及命令流如下。1基于图形界面的交互式操作(stepbystep)(1)进入ANSYS（设定工作目录和工作文件）程序→ANSYS→ANSYSInteractive→Workingdirectory（设置工作目录）→Initialjobname:Planesupport(设置工作文件名)→Run→OK(2)设置计算类型ANSYSMainMenu：Preferences…→Structural→OK(3)定义单元类型ANSYSMainMenu：Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete...→Add…→Solid:Quad4node42→OK（返回到ElementTypes窗口）→Type1PLANE42→Options…→K3:Planestrsw/thk(带厚度的平面应力问题)→OK→Close(4)定义实常数ANSYSMainMenu：Preprocessor→RealConstants…→Add…→Type1PLANE42→OK→输入RealConstantsSetNo:1,THK:0.1→Close(关闭RealConstants窗口)(5)定义材料参数ANSYSMainMenu：Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels→Structural→Linear→Isotropic→EX:2E5,PRXY:0.25(定义泊松比及弹性模量)→OK→Close（关闭材料定义窗口）(6)构造平面模型生成节点ANSYSMainMenu：Preprocessor→Modeling→Create→Nodes→InActiveCS→Nodenumber:1，X，Y，ZLocationinactiveCS:2，2，0→Apply→同样依次输入其余3个节点坐标（最左端为起始点，坐标分别为（0，2，0）、（0，0，0）、（2，0，0））（若采用【典型例题】5.3(7)中直接法（2），可将4号节点THXY设置为斜方向45°，然后直接对该节点使用UY=0的约束即可。注意使用约束方程或其它方法时不进行此项设置）生成元素并分配材料类型、实常数ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Elements→ElemAttributes→MAT,1,TYPE,1PLANE42,REAL,1→OKANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Elements→AutoNumbered→ThruNodes→点击1，2，3，4号节点(生成单元)(7)模型加约束左边施加X,Y方向的位移约束ANSYSMainMenu:Solution→DefineLoads→Apply→-Structural→DisplacementOnNodes→选取2，3号节点→OK→Lab2:AllDOF(施加X,Y方向的位移约束)→OK以下提供两种方法处理斜支座问题，使用时选择一种方法。采用约束方程来处理斜支座ANSYSMainMenu：Preprocessor→Coupling/Ceqn→ConstraintEqn：Const:0,NODE1:4,Lab1:UX,C1:1,NODE2:4,Lab2:UY,C2:1→OK或者采用斜支座的局部坐标来施加位移约束ANSYSUtilityMenu：WorkPlane→LocalCoordinateSystem→Createlocalsystem→AtspecifiedLOC+→单击图形中的任意一点→OK→XC、YC、ZC分别设定为2，0，0,THXY：45→OKANSYSMainMenu：Preprocessor→modeling→Move/Modify→RotateNodeCS→ToactiveCS→选择4号节点ANSYSMainMenu：Solution→DefineLoads→Apply→Structural→DisplacementOnNodes→选取4号节点→OK→选择Lab2:UY(施加Y方向的位移约束)→OK(8)施加载荷ANSYSMainMenu:Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Force/Moment→OnNodes→点击1号节点→OK→Lab：FX,Value:10→Apply→再次点击1号节点→OK→Lab：FY,Value:10→OK(9)计算分析ANSYSMainMenu：Solution→AnalysisType→NewAnalysis→Static→OKANSYSMainMenu：Solution→Solve→CurrentLS→OK(10)计算结果ANSYSMainMenu：GeneralPostproc→PlotResults→ContourPlot→NodalSolu→Nodalsolution→DOFSolution→Displacementvectorsum→OK(观察位移矢量分布)ANSYSMainMenu：GeneralPostproc→ListResults→NodalSolu→Nodalsolution→DOFSolution→Displacementvectorsum→OK(查看各节点位移精确值)(11)退出系统ANSYSUtilityMenu：File→Exit→SaveEverything→OK2．完整的命令流提供的命令流如下。!%%%%%%%%[ANSYS算例]5.3(8)%%%%begin%%%%%/PREP7!进入前处理ANTYPE,STATIC!设定为静态分析MP,EX,1,2E5!定义1号材料的弹性模量MP,PRXY,1,0.25!设定1号材料的泊松比ET,1,PLANE42!选取单元类型1KEYOPT,1,3,3!设置为带厚度的平面问题R,1,0.1!设定实常数No.1，厚度0.1N,1,2,2!生成节点1N,2,,2!生成节点2N,3,,,!生成节点3N,4,2,,!生成节点4!--------对应于【典型例题】5.3(7)中直接法（2）---begin---!N,4,2,,,45!节点4的绕z旋转设置为45°，!D,4,UY!然后在旋转后的节点坐标下添加位移约束!--------对应于【典型例题】5.3(7)中直接法（2）---end---MAT,1!设定为材料No.1TYPE,1!设定单元No.1REAL,1!设定实常数No.1E,1,2,3,4!生成一个平面单元D,2,ALL!对节点2施加固定的位移约束D,3,ALL!对节点3施加固定的位移约束!-------以下提供两种方法处理斜支座问题,使用时选择一种方法!---方法1begin----以下的一条命令为采用约束方程的方式对斜支座进行处理CE,1,0,4,UX,1,4,UY,-1!建立约束方程(No.1):0=node4_UX*1+node_UY*(-1)!---方法1end---!---方法2begin--以下三条命令为定义局部坐标系，进行旋转，施加位移约束!local,11,0,2,0,0,45!在4号节点建立局部坐标系!nrotat,4!将4号节点坐标系旋转为与局部坐标系相同!D,4,UY!在局部坐标下添加位移约束!---方法2end!------斜支座约束处理完毕F,1,FX,10!施加外力FXF,1,FY,10!施加外力FYFINISH!结束前处理/SOLU!进入求解模块SOLVE!求解!=====进入一般的后处理模块/POST1!进入后处理PLDISP,1!计算的变形位移显示(变形前与后的对照)finish!退出所在模块!%%%%%%%%[ANSYS算例]5.3(8)%%%%end%%%%%