衍架的结构静力分析.docx

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衍架的结构静力分析

衍架的结构静力分析

（一）ANSYS8.0的启动与设置

1．启动。

点击：

开始>所有程序>ANSYS8.0>ANSYS，即可进入ANSYS图形用户主界面。

如图2所示。

其中，几个常用的部分有应用菜单，命令输入栏，主菜单，图形显示区和显示调整工具栏，分别如图2所示。

2．功能设置。

电击主菜单中的“Preference”菜单，弹出“参数设置”对话框，选中“Structural”复选框，点击“OK”按钮，关闭对话框，如图3所示。

本步骤的目的是为了

仅使用该软件的结构分析功能，以简化主菜单中各级子菜单的结构。

3．系统单位设置。

由于ANSYS软件系统默认的单位为英制，因此，在分析之前，应将其设置成国际公制单位。

在命令输入栏中键入“/UNITS，SI”，然后回车即可。

（注：

SI表示国际公制单位）

（二）单元类型，几何特性及材料特性定义

1．定义单元类型。

电击主菜单中的“Preference>ElementType>Add/Edit/Delete”，弹出对话框，点击对话框中的“Add…”按钮，又弹出一对话框（图4），选中该对话框中

的“Link”和“2Dspar1”选项，点击“OK”，关闭图4对话框，返回至上一级对话框，此时，对话框中出现刚才选中的单元类型：

LINK1，如图5所示。

点击“Close”，关闭图5所示对话框。

注：

LINK1属于二维平面杆单元，即我们常说的二力杆，只承受拉压，不考虑弯矩。

2．定义几何特性。

在ANSYS中主要是实常数的定义：

点击主菜单中的“Preprocessor>RealContants>Add/Edit/Delete”,弹出对话框，点击“Add…”按钮，第二

（1）步定义的LINK1单元出现于该对话框中，点击“OK”，弹出下一级对话框，如图6所示。

在AREA一栏杆件的截面积0.125，点击“OK”，回到上一级对话框，如图7所示。

点击“Close”，关闭图7所示对话框。

3．定义材料特性。

点击主菜单中的“Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels”,弹出对话框，如图8所示,逐级双击右框中“Structural,Linear,Elastic,Isotropic”前图标，弹出下一级对话框，在弹性模量文本框中输入：

206E9，在泊松比文本框中输入：

0.3，如图9所示，点击“OK”返回上一级对话框，并点击“关闭”按钮，关闭图8所示对话框。

（三）衍架分析模型的建立

1．生成节点。

图10所示衍架中共有6个节点，其坐标根据已知条件容易求出如下：

1（0，0，0），2（1，0，0），3（2，0，0），4（3，0，0），5（1，1，0），6（2，1，0）。

点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>InActiveCS”,弹出对话框.在“Nodenumber”一栏中输入节点号1，在“XYZLocation”一栏中输入节点1的坐标（0，0，0），如图10所示，点击“Apply”

按钮，在生成1节点的同时弹出与图10一样的对话框，同理将2-6点的坐标输入，以生成其余5个节点。

此时，在显示窗口上显示所生成的6个节点的位置，如图11所示。

2．生成单元格。

点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>Create>Elements>AutoNumbered>ThruNodes”,弹出“节点选择”对话框，如图12所示。

依次点选节点1、2，点击Apply按钮，既可生成①单元。

同理，分别点击2、3；3、4；1、5；2、5；5、6；3、5；3、6；4、6可生成其余8个单元。

生成后的单元如图13所示。

（四）施加载荷

1．施加位移约束。

点击主菜单中的“Preprocessor>Loads>Apply>Structural>Displacement>OnNodes”,弹出与图12所示类似的“节点选择”对话框，点选1节后，然后点击“Apply”按钮，弹出对话框如图14所示，选择右上列表框中的“AllDOF”,并点击“Apply”按钮，弹出对话框如图14所示，选择右上列表框中的UY，并点击“OK”按钮，即可完成对节点4沿y方向的位移约束。

2．施加集中力载荷。

点击主菜单中的“Preprocessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structural>Force/Moment>OnNodes”,弹出对话框如图15所示，在“Directionofforce/mom”一项中选择：

“FY”，在“Force/Momentvalue”一项中输入：

-1000（注：

负号表示力的方向与Y的正向相反），然后点击“OK”按钮关闭对话框，这样，就在节点3处给桁架结构施加了一个竖直向下的集中载荷。

说明：

根据图1所示有限元分析的基本过程，到此为止，有限元分析的前置处理部分已经结束。

但在使用ANSYS软件进行分析的过程中，施加载荷这一步骤往往既可以在前置处理中完成（如本实训一样），也可以在求解器中完成（如点击主菜单中的“Solution>DefineLoads>Apply>Stuctural…”,实现过程完全一样）。

（五）开始求解

点击主菜单中的“Solution>Solve>CurrentLS”,弹出对话框（图16），点击“OK”按钮，开始进行分析求解。

分析完成后，又弹出一信息窗口（图17）提示用户已完成求解，点击“Close”按钮关闭对话框即可。

至于在求解时产生的STATUSCommand窗口，点击“File>Close”关闭即可。

说明：

到此为止，有限元分析的求解器计算部分已经结束。

（六）分析结果显示

图2-3用户主界面

1．显示变形图。

点击主菜单中的“GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShape”,弹出对话框如图18所示。

选中“Def+undeformed”选项，并点击“OK”按钮，即可显示本实训桁架结构变形前后的结果，如图19所示。

2显示变形动画。

点击应用菜单（UtilityMenu）中的PlotCtrls>Animate>DeformedShape…,弹出对话框如图20所示。

选中Def+undeformed”选项，并在“Timedelay”文本框中输入：

0.1,然后点击“OK”按钮，即可显示本实训桁架结构的变性动画。

由于集中力FY作用在3节点上，因此，3节点产生的位移最大。

图21是动画片、显示桁架受力变形的过程，右边窗口是动画显示的控制窗口，可以暂停，也可以拖动显示进度条。

3．列举支反力计算结果。

点击主菜单中的“GeneralPostproc>ListResults>ReactionSolu”，弹出对话框如图22所示。

接受缺省设置，点击“OK”按钮关闭对话框，并弹出一列表窗口，显示了两铰链点（1、4节点）所受的支反力情况，如图23所示。

4.列举各杆件的轴向力计算结果。

点击主菜单中的“GeneralPostproc>ListResult>ElementSolution”，弹出对话框如图24所示，在中间列表框中移动滚动条至最后，选择“BySequencenum”选项，右上列表框中选择“SMISC”选项，右下文本框中输入“SMISC，1”，点击“OK”按钮关闭对话框，并弹出一列表窗口，显示了9个杆单元所受的轴向力，如图25所示，此外，还给出了最大、最小力及其发生位置。

说明：

到此为止，有限元分析的后置处理部分就可以结束了。

实际上，ANSYS软件的后置处理功能非常强大，除了能显示上述结果外，还可以显示其他许多结果，比如，各节点产

生的位移（GeneralPostproc>ListResults>NodalSolution）和各节点所受载荷（GeneralPostproc>ListResults>NodalLoads）等等，有兴趣的读者可自行尝试。

（七）ANSYS软件的保存与退出

1．保存。

点击应用菜单中的“File>SaveasJobname.db,ANSYS”自动将结果保存，缺省的文件名为：

下次打开时，可直接点击“file.db”

2．退出。

点击应用菜单中的“File>Exit…”，弹出保存对话框，选中“SaveEverything”，点击“OK”按扭，即可退出ANSYS。