结构力学实习指导书.docx
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结构力学实习指导书
结构力学计算机实习指导书
目录
1结构力学求解器的使用1
2结构静力计算FORTRAN源程序的使用2
2.1结构力学计算FORTRAN源程序2
2.2平面桁架输入数据文件TRUSS.DAT2
2.3空间桁架输入数据文件STRUSS.DAT3
2.4平面刚架输入数据文件FRAME.DAT4
2.5CompaqVisualFortran6.6编译系统的使用6
2.6FTN95编译系统的使用7
3通用有限元程序ansys的使用9
1结构力学求解器的使用
学习目的：
熟练掌握结构力学求解器的使用。
参考文献：
1袁驷，程序结构力学，高等教育出版社，2001年。
2龙驭球、包世华主编，结构力学教程（Ⅰ）、（Ⅱ），高等教育出版社，2001年。
3
（1）计算图示桁架的轴力，将轴力数值清楚地标注在图上。
（2）计算图示刚架的内力，作内力图（弯矩图、剪力图、轴力图）。
要求将内力数值清楚地标注在图上。
已知梁EA=106kN，EI=20000kNm2，柱EA=105kN，EI=15000kNm2。
集中力单位为kN，均匀分布力单位为kN/m。
2结构静力计算FORTRAN源程序的使用
学习目的：
熟悉平面桁架、平面刚架静力计算FORTRAN源程序的使用。
参考文献：
1曾又林，计算结构力学，武汉大学出版社，2002年
2彭国伦，Fortran95程序设计，中国电力出版社，2002年
3
2.1结构力学计算FORTRAN源程序
平面桁架、空间桁架、平面刚架静力计算FORTRAN源程序及相应的数据文件例子见表1。
由FORTRAN语言编译系统编译生成运行文件后，运行时要指定一个数据文件和一个结果文件。
数据文件为文本文件，由文本编辑器生成，提供计算所需的数据。
数据文件内的数据格式为自由格式。
结果文件储存计算结果。
结果文件名不得与数据文件名相同。
表1结构力学静力计算程序文件
结构
FORTRAN程序
数据文件（算例）
原理
平面桁架
TRUSS.F90
TRUSS.DAT
曾又林，计算结构力学，
武汉大学出版社，2002年
空间桁架
STRUSS.F90
STRUSS.DAT
平面刚架
FRAME.F90
FRAME.DAT
2.2平面桁架输入数据文件TRUSS.DAT
图示平面桁架，弹性模量E=2×108KN/m2，1~3单元A=0.2m2，4、5单元A=0.1m2，结点2受集中荷载作用，数据文件TRUSS.DAT如下：
4522
结点数，单元数，材料组数，结点荷载数
10010
20511
35511
45000
结点号，结点x、y坐标，结点位移u、v约束信息
（0表示固定，1表示自由）
（按结点顺序填写）
12E80.2
22E80.1
材料组号，弹性模量，面积
（按材料组顺序填写）
1121
2231
3341
4132
5242
单元号，单元起始端、末端结点号，单元所在材料组号
（按单元顺序填写）
2110
32-20
结点号，荷载方向（1表示x方向，2表示y方向），荷载大小
2.3空间桁架输入数据文件STRUSS.DAT
图示空间桁架，弹性模量E=2×108KN/m2，单元面积A=0.08m2，结点1受集中荷载作用，输入数据文件STRUSS.DAT如下：
4311
结点数，单元数，材料组数，结点荷载数
1400111
20-20000
3020000
400-3000
结点号，结点x、y、z坐标，结点位移u、v、w的约束信息
（0表示固定，1表示自由）
（按结点顺序填写）
12E80.08
材料组号，弹性模量，面积（按材料组顺序填写）
1121
2131
3141
单元号，单元起始端、末端结点号，单元所在材料组号
（按单元顺序填写）
13-10
结点号，结点荷载方向（1、2、3分别表示x、y、z方向），荷载大小
2.4平面刚架输入数据文件FRAME.DAT
图示平面刚架，弹性模量E=2.5×107KN/m2，G=1.07×107KN/m2，A=0.16m2，I=0.002m4，剪切系数为1.2，输入数据文件FRAME.DAT如下：
321321
结点数,单元数,材料组数,结点荷载数,
非结点荷载数,待释放自由度个数
100001
204111
364010
结点号，结点x、y坐标，结点位移u、v、θ
约束信息
（0表示固定，1表示自由）
（按结点顺序填写）
12.5E71.07E70.160.0021.2
材料组号，弹性模量E，剪切模量G，面积A，
惯性矩I，截面剪切系数μ（矩形截面μ=1.2）
（按材料组顺序填写）
1121
2231
单元号，单元起始端、末端结点号，
单元所在材料组号
（按单元顺序填写）
16
单元号，单元待释放自由度号
（如无释放自由度则不填）
2125
22-75
2315
结点号，结点荷载方向（1表示Px，2表示Py，
3表示M），结点荷载大小
（如无结点荷载则不填）
114–10
223-150
单元号，非结点荷载类型，非结点荷载的a、q见下表。
（如无非结点荷载则不填）
结构内力图如下：
表2平面刚架非结点荷载（跨中荷载）类型
类型
1
2
3
4
荷载
类型
5
6
7
8
荷载
注：
第8类跨中荷载为温度变化，a=EAα（t1+t2）/2,Q=EIα（t2-t1）/h，t1在y轴正方向，t2在y轴负方向。
2.5CompaqVisualFortran6.6编译系统的使用
CompaqVisualFortran6.6编译系统使用时要建立项目空间与项目，一个项目空间内有一个到几个项目。
一个项目可生成一个运行文件。
以下为一个项目的使用方法：
以fram.f90文件的使用为例，直接双击fram.f90，CompaqVisualFortran6.6编译系统启动如下图：
选Build→RebuildAll，出现的对话框选Yes，得到如下的窗口。
在窗口的左侧显示生成了工作空间（workspace）Fram，工作空间内有一个项目（project）fram，项目fram内有Fortran文件fram.for。
Fortran文件的源程序出现在窗口的右侧。
同时在窗口的底部显示生成了运行文件fram.exe。
由Build→Executeframe.exe，运行fram.exe，出现如下窗口。
按提示依次输入数据文件名与结果文件名，出现“计算结束”，最后在结果文件内看计算结果。
2.6FTN95编译系统的使用
FTN95是一个fortran95编译器，其个人版可在
开始→程序→silverfrost→silverfrostFTN95→Plato3IDE
启动FTN95。
通过
file→open→truss.f95
可将truss.f95调入。
如下图：
按Bulid→Bulid编译连接，生成运行文件truss.exe。
（Build→Compile只编译）。
按Bulid→StartRun运行程序truss.exe。
3通用有限元程序ansys的使用
ansys的启动：
开始→程序→ANSYS10.0→ANSYSProductlauncher
!
ansys计算平面桁架
finish
/clear!
清空数据库
/prep7!
进入前处理
/PNUM,NODE,1$/PNUM,ELEM,1!
显示结点号与单元号
L=5!
定义参数
!
输入结点
n,1,0,0,0!
结点N,NODE,X,Y,Z,
n,2,0,L,0
n,3,L,L,0
n,4,L,0,0
et,1,link1!
平面桁架单元空间桁架用link8
mp,ex,1,1e6!
定义弹性模量
mp,mu,1,0!
定义泊松比
r,1,0.05!
定义实常数杆件面积
!
输入单元
mat,1$real,1$type,1
!
定义单元的材料、实常数、单元
e,1,2!
定义单元
e,2,3
e,3,4
e,2,4
e,1,3
!
输入荷载（含约束）
f,2,fx,10
f,3,fy,-20
d,1,uy
d,4,ux,0,,,,uy
!
D,NODE,Lab,VALUE,VALUE2,NEND,NINC,Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6
finish!
结束退出前处理
/solu!
进入求解器
ANTYPE,0!
静力求解
solve!
求解
finish!
结束退出求解器
/post1!
进入后处理
PLDISP,2!
变形图+未变形轮廓
PLDISP,0!
变形图
/DSCALE,1,OFF!
不变形
/pbc,u,,1!
显示约束
/pbc,f,,2!
显示集中力
ETABLE,stress,LS,1!
定义应力表格
PLLS,stress,stress,1,0!
应力图
PRETAB,STRESS!
列出应力数据
ETABLE,f1,SMISC,1!
轴力
PLLS,F1,F1,1,0!
轴力图
PRETAB,f1!
列出轴力数据
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