四杆结构的ANSYS实例分析步骤

《有限元分析及应用》上机指南清华大学机械工程系曾攀雷丽萍1【知识点2.5】ANSYS算例四杆桁架结构的有限元分析如图1所示的结构，各杆的弹性模量和横截面积都为4229.510N/mmE,2100mmA，试求解该结构的节点位移、单元应力以及支反力。图1四杆桁架结构下面针对如图1所示的四杆桁架结构的问题，在ANSYS平台上，完成相应的力学分析。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(GUI,graphicuserinterface)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。1基于图形界面(GUI)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(设置工作文件名):planetruss→Run→OK(2)设置计算类型ANSYSMainMenu:Preferences…→Structural→OK(3)选择单元类型ANSYSMainMenu:Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete…→Add…→Link：2Dspar1→OK(返回到ElementTypes窗口)→Close(4)定义材料参数ANSYSMainMenu:Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels→Structural→Linear→Elastic→Isotropic:EX:2.95e5(弹性模量)，PRXY:0.3(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ANSYSMainMenu:Preprocessor→RealConstants…→Add/Edit/Delete→Add→Type1→OK→RealConstantSetNo:1(第1号实常数),AREA:100(单元的截面积)→OK→Close(6)生成单元ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Creat→Nodes→InActiveCS→Nodenumber1→X:0,Y:0,Z:0→Apply→Nodenumber2→X:400,Y:0,Z:0→Apply→Nodenumber3→X:400,Y:300,Z:0→Apply→Nodenumber4→X:0,Y:300,Z:0→OK《有限元分析及应用》上机指南清华大学机械工程系曾攀雷丽萍2ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Elements→ElemAttributes（接受默认值）→Usernumbered→Thrunodes→OK→选择node1和node2→Apply→选择node2和node3→Apply→选择node1和node3→Apply→选择node4和node3→Apply→OK(7)模型施加约束和外载添加位移的约束，分别将1节点X和Y方向、2节点Y方向、4节点的X和Y方向位移约束。ANSYSMainMenu:Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Displacement→OnNodes→用鼠标选择节点1→Apply→Lab2DOFs:UX，UY，VALUE：0→Apply→用鼠标选择节点2→Apply→Lab2DOFs:UY，VALUE：0→Apply→用鼠标选择节点4→Apply→Lab2DOFs:UX,UY，VALUE：0→OK加载集中力ANSYSMainMenu:Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Force/moment→OnNodes→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ANSYSMainMenu:Solution→Solve→CurrentLS→OK→ShouldTheSolveCommandbeExecuted?Y→Close(Solutionisdone!)→关闭文字窗口(10)结果显示ANSYSMainMenu:GeneralPostproc→PlotResults→DeformedShape…→Def+Undeformed→OK(返回到PlotResults)→ContourPlot→NodalSolu…→DOFsolution→Displacementvectorsum(可以看到位移云图)ANSYSMainMenu:GeneralPostproc→ListResults→Nodalsolution→DOFsolution→Displacementvectorsum(弹出的文本文件显示各个节点的位移)ANSYSMainMenu:GeneralPostproc→ListResults→ReactionSolu→ALLitems→OK(弹出的文本文件显示各个节点反力)ANSYSMainMenu:GeneralPostproc→ListResults→NodalSolution→Displacementvectorsum→OK(弹出的文本文件显示各个节点位移值)(11)退出系统ANSYSUtilityMenu:File→Exit…→SaveEverything→OK2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。!%%%%%%%%四杆桁架结构的有限元分析%%%%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,,,2.95e5,!给出材料的弹性模量R,1,100,!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,2,400,0,0,!生成2号节点,坐标(0.4,0,0)N,3,400,300,0,!生成3号节点,坐标(0.4,0.3,0)《有限元分析及应用》上机指南清华大学机械工程系曾攀雷丽萍3N,4,0,300,0,!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PRRSOL,!显示支反力PRNSOL,U,COMP!显示节点位移值FINISH!结束后处理!%%%%%%%%四杆桁架结构的有限元分析%%%%end%%%%%%