有限元实验指导书1

实验一：平面桁架静力分析一、实验课题Belgium桁架如图所示，共有11个结点和19个单元，其中上弦杆1～6的横截面积为A1=3cm2，下弦杆7～11的横截面积为A2=2cm2，中间斜撑杆12～19的横截面积为A3=1cm2，已知材料的弹性模量E=200GPa，载荷F=50kN，P=10kN，跨度l=1.2m，高度h=0.6m，试对其进行静力分析。二、实验要求1掌握杆单元的定义方法；2掌握桁架模型的建立方法；3掌握边界条件的处理方法；4掌握集中载荷的施加方法；5熟悉杆单元的输出结果和查询方法。三、实验步骤：Ⅰ进入ANSYS点击【程序】→【ANSYS5.4】→【RunInteractiveNow】Ⅱ建立有限元模型1输入标题(1)点击【File】→【ChangeTitle】；(2)输入标题“BelgiumTrussStaticAnalysis”；(3)点击【OK】按钮。2选择分析类型(1)点击【MainMenu】→【Preferences】；(2)选择structural复选框，然后点击【OK】按钮。3确定单元类型(1)点击【MainMenu】→【Preprocessor】→【ElementType】→【Add/Edit/Delete】；(2)点击【Add】，选择structurallink族中2-Dspar(LINK1)单元，点击【OK】，再击【Close】关闭对话框。4定义实常数(截面积)(1)点击【MainMenu】→【Preprocessor】→【RealConstants】；(2)先点击【Add】，再点击【OK】；(3)输入实常数号1，截面积3E-4，再点击【Apply】；(4)输入实常数号2，截面积2E-4，再点击【Apply】；(5)输入实常数号3，截面积1E-4，再点击【OK】及【Close】。5定义材料性质(1)点击【MainMenu】→【Preprocessor】→【MaterialProps】→【Constant-Isotropic】；(2)点击【OK】；(3)输入弹性模量EX为200E+9，然后点击【OK】。6输入节点坐标(1)点击【MainMenu】→【Preprocessor】→【ModelingCreate】→【Nodes】→【InActiveCS】；(2)输入节点号1，及其坐标0,0，然后点击【Apply】；(3)输入节点号2，及其坐标0.20,0.20，然后点击【Apply】；(4)输入节点号3，及其坐标0.24,0，然后点击【Apply】；……(5)输入节点号11，及其坐标1.20,0，然后点击【OK】；7定义杆单元(1)点击【MainMenu】→【Preprocessor】→【Modeling-Create】→【Elements】→【ElemAttributes】；(2)输入实常数号1，然后点击【OK】；(3)点击【MainMenu】→【Preprocessor】→【Modeling-Create】→【Elements】→【AutoNumbered】→【ThruNodes】；(4)点取节点1和2生成单元1，然后点击【Apply】；点取节点2和4生成单元2，然后点击【Apply】；点取节点4和6生成单元3，然后点击【Apply】；点取节点6和8生成单元4，然后点击【Apply】；点取节点8和10生成单元5，然后点击【Apply】；点取节点10和11生成单元6，然后点击【OK】。(5)点击【MainMenu】→【Preprocessor】→【Modeling-Create】→【Elements】→【ElemAttributes】；(6)输入实常数号2，然后点击【OK】；(7)点击【MainMenu】→【Preprocessor】→【Modeling-Create】→【Elements】→【AutoNumbered】→【ThruNodes】；(8)点取节点1和3生成单元7，然后点击【Apply】；点取节点3和5生成单元8，然后点击【Apply】；点取节点5和7生成单元9，然后点击【Apply】；点取节点7和9生成单元10，然后点击【Apply】；点取节点9和11生成单元11，然后点击【OK】。(9)点击【MainMenu】→【Preprocessor】→【Modeling-Create】→【Elements】→【ElemAttributes】；(10)输入实常数号3，然后点击【OK】；(11)点击【MainMenu】→【Preprocessor】→【Modeling-Create】→【Elements】→【AutoNumbered】→【ThruNodes】；(12)点取节点2和3生成单元12，然后点击【Apply】；点取节点3和4生成单元13，然后点击【Apply】；点取节点4和5生成单元14，然后点击【Apply】；点取节点5和6生成单元15，然后点击【Apply】；点取节点6和7生成单元16，然后点击【Apply】。点取节点7和8生成单元17，然后点击【Apply】；点取节点8和9生成单元18，然后点击【Apply】；点取节点9和10生成单元19，然后点击【OK】。8显示单元属性号(1)点击【PlotCtrls】→【Numbering】；(2)打开Nodenumbers复选框；(3)在Elem/Attribnumbering选择框选Realconstnum，然后点击【OK】；(4)点击【Plot】→【Elements】；Ⅲ求解1定义约束(1)点击【MainMenu】→【Solution】→【Loads-Apply】→【Structural-Displacement】→【OnNodes】；(2)点取节点1和节点11再在拾取窗中点击【OK】；(3)选择ALLDOF，再点击【OK】。2施加载荷(1)点击【MainMenu】→【Solution】→【Loads-Apply】→【Structural-Force/Moment】→【OnNodes】；(2)拾取节点6，再在拾取窗中点击【OK】；(3)在Directionofforce/mom框中选FY，在Force/momValue框中输入载荷值-50000然后点击【OK】。(4)点击【MainMenu】→【Solution】→【Loads-Apply】→【Structural-Force/Moment】→【OnNodes】；(5)拾取节点3和9，再在拾取窗中点击【OK】；(6)在Directionofforce/mom框中选FY，在Force/momValue框中输入载荷值-10000然后点击【OK】。3求解(1)点击【MainMenu】→【Solution】→【Solve】→【CurrentLS】；(2)浏览显示的信息，点击【OK】后开始求解；(3)点击【Close】关闭information框，然后再关闭文本框。Ⅳ后处理1画变形图(1)点击【MainMenu】→【GeneralPostproc】→【PlotResults】→【DeformedShade】；(2)选取Del+undeformed选项，然后点击【OK】。2查看节点位移(1)点击【MainMenu】→【GeneralPostproc】→【ListResults】→【NodalSolution】；(2)在Itemtobelisted框中选DOFSolution及其AllDOFsDOF，然后点击【OK】。3查看单元结果(1)点击【MainMenu】→【GeneralPostproc】→【ListResults】→【ElementSolution】；(2)在Itemtobelisted框中选LineElemresults及其StructuralELEM，点击【OK】。Ⅴ退出ANSYS点击工具栏上【Quit】按钮，选择quit-nosave!复选框，再点击【OK】。四、ANSYS命令流文件/TITLE,BelgiumTrussStaticAnalysis/PREP7ET,1,LINK1R,1,3E-4,,R,2,2E-4,,R,3,1E-4,,MP,EX,1,200E+9N,1,0,0N,2,0.20,0.20N,3,0.24,0N,4,0.40,0.40N,5,0.48,0N,6,0.60,0.60N,7,0.72,0N,8,0.80,0.40N,9,0.96,0N,10,1.00,0.20N,11,1.2,0TYPE,1MAT,1REAL,1E,1,2E,2,4E,4,6E,6,8E,8,10E,10,11TYPE,1MAT,1REAL,2E,1,3E,3,5E,5,7E,7,9E,9,11TYPE,1MAT,1REAL,3E,2,3E,3,4E,4,5E,5,6E,6,7E,7,8E,8,9E,9,10EPLOTFINISH/SOLUD,1,ALL,0,D,11,ALL,0,F,6,FY,-50000F,2,FY,-10000F,9,FY,-10000SOLVEFINISH/POST1PLDISPPRDISPPRESOL,ELEMFINISH/EXIT,NOSAV五、解答MPa169六、思考题1.若将杆12和杆19去除，计算有否影响？2.试对右图结构作静力分析。已知三杆用球铰链连接于O点，平面ABC是铅垂面，平面BOC是水平面，三杆的长度均为l=1m，横截面积均为A=100mm2，弹性模量E=200GPa，重物W=1kN，杆重不计。（提示：选用LINK8空间杆单元）实验二：平面刚架静力分析一、实验课题平面刚架如图所示，已知刚架内各段梁均为矩形截面，各参数如下：梁截面高：h=100mm宽：b=50mm分布载荷：q=4.8kN/m，集中力偶：M=5kN-m弹性模量：E=200GPa切变模量：G=80GPa二、实验要求1掌握平面梁单元的定义方法；2掌握刚架模型的建立方法；3掌握边界条件的处理方法；4掌握分布载荷和力偶的施加方法；5熟悉平面梁单元的输出内容及查询方法。三、实验步骤：Ⅰ进入ANSYS点击【程序】→【ANSYS5.4】→【RunInteractiveNow】Ⅱ建立有限元模型1输入标题(1)点击【File】→【ChangeTitle】；(2)输入标题“PlaneFrameStaticAnalysis”；(3)点击【OK】按钮。2选择分析类型(1)点击【MainMenu】→【Preferences】；(2)选择structural复选框，然后点击【OK】按钮。3确定单元类型(1)点击【MainMenu】→【Preprocessor】→【ElementType】→【Add/Edit/Delete】；(2)点击【Add】，选择structuralbeam族中2-DElastic3单元；(3)先击【OK】按钮，再击【Close】关闭对话框。4定义实常数(截面积)(1)点击【MainMenu】→【Preprocessor】→【RealConstants】；(2)先点击【Add】，再点击【OK】；(3)依次输入面积5E-3，惯性矩4.1667E-6，梁高0.1，再点击【OK】和【Close】。5定义材料性质(1)点击【MainMenu】→【Preprocessor】→【MaterialProps】→【Constant-Isotropic】；(2)点击【OK】；(3)输入弹性模量200E+09，然后点击【OK】。6输入节点坐标(1)点击【MainMenu】→【Preprocessor】→【ModelingCreate】→【Nodes】→【InActiveCS】；(2)输入节点号1，及其坐标0,0，然后点击【Apply】；(3)输入节点号2，及其坐标5,0，然后点击【Apply】；(4)输入节点号3，及其坐标10,0，然后点击【Apply】；(5)输入节点号4，及其坐标5,-5，然后点击【OK】。7定义杆单元(1)点击【MainMenu】→【Preprocessor】→【Modeling-Create】→【Elements】→【AutoNumbered】→【ThruNodes】；(4