工程力学课程设计.docx
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工程力学课程设计
《工程力学课程设计》
课程报告
任课教师：
余慧杰
学生姓名：
安明亮
学号:
1214410717
时间：
2014-07-10
一.问题描述与分析
二.ANSYS操作过程与方法
（1）进入ANSYS（设定工作目录和工作文件）
（2）设置计算类型
（3）选择单元类型
（4）定义材料参数
（5）定义实常数以确定平面问题的厚度
（6）生成几何模型
（7）模型施加约束和外载
（8）分析计算
（9）结果显示
（10）退出系统
（11）计算结果的验证
三.有限元分析结果
四.小结
五.课程体会
一.问题描述与分析
三梁平面框架结构的有限元分析
针对【典型例题】3.3.7
（1）的模型，即如图3-19所示的框架结构，其顶端受均布力作用，用有限元方法分析该结构的位移。
结构中各个截面的参数都为：
，
，
，相应的有限元分析模型见图3-20。
在ANSYS平台上，完成相应的力学分析。
框架结构受一均布力作用
结构的离散化与编号
将该结构离散为3个单元，节点位移及单元编号如图3-20所示，有关节点和单元的信息见下表。
单元编号节点编号
（1）12
（2）31
（3）42
节点位移列阵为
节点外载列阵为
支反力列阵为
其中，
为节点4的沿x方向的支反力、沿y方向的支反力和支反力矩，均为待求值。
节点位移及单元编号
效在节点上的外力
首先在MATLAB环境下，输入弹性模量E、横截面积A、惯性矩I和长度L，然后针对单元1，单元2和单元3，分别二次调用函数Beam2D2Node_ElementStiffness，就可以得到单元的刚度矩阵k1（6×6）和k2（6×6），且单元2和单元3的刚度矩阵相同。
>>E=3E11;
>>I=6.5E-7;
>>A=6.8E-4;
>>L1=1.44;
>>L2=0.96;
>>k1=Beam2D2Node_Stiffness（E,I,A,L1）;
>>k2=Beam2D2Node_Stiffness（E,I,A,L2）;
二.ANSYS操作过程与方法
（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）:
beam3→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…→beam：
2Delastic3→OK（返回到ElementTypes窗口）→Close
（4）定义材料参数
ANSYSMainMenu:
Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels→Structural→Linear→Elastic→Isotropic:
EX:
3e11（弹性模量）→OK→鼠标点击该窗口右上角的“”来关闭该窗口
（5）定义实常数以确定平面问题的厚度
ANSYSMainMenu:
Preprocessor→RealConstants…→Add/Edit/Delete→Add→Type1Beam3→OK→RealConstantSetNo:
1（第1号实常数）,Cross-sectionalarea:
6.8e-4（梁的横截面积）→OK→Close
（6）生成几何模型
生成节点
ANSYSMainMenu:
Preprocessor→Modeling→Creat→Nodes→InActiveCS→Nodenumber1→X:
0,Y:
0.96,Z:
0→Apply→Nodenumber2→X:
1.44,Y:
0.96,Z:
0→Apply→Nodenumber3→X:
0,Y:
0,Z:
0→Apply→Nodenumber4→X:
1.44,Y:
0,Z:
0→OK
生成单元
ANSYSMainMenu:
Preprocessor→Modeling→Create→Element→AutoNumbered→ThruNodes→选择节点1，2（生成单元1）→apply→选择节点1，3（生成单元2）→apply→选择节点2，4（生成单元3）→OK
（7）模型施加约束和外载
左边加X方向的受力
ANSYSMainMenu:
Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Force/Moment→OnNodes→选择节点1→apply→Directionofforce:
FX→VALUE：
3000→OK→
上方施加Y方向的均布载荷
ANSYSMainMenu:
Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Pressure→OnBeams→选取单元1（节点1和节点2之间）→apply→VALI：
4167→VALJ：
4167→OK
左、右下角节点加约束
ANSYSMainMenu:
Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Displacement→OnNodes→选取节点3和节点4→Apply→Lab:
ALLDOF→OK
（8）分析计算
ANSYSMainMenu:
Solution→Solve→CurrentLS→OK→ShouldtheSolveCommandbeExecuted?
Y→Close（Solutionisdone!
）→关闭文字窗口
（9）结果显示
ANSYSMainMenu:
GeneralPostproc→PlotResults→DeformedShape…→Def+Undeformed→OK（返回到PlotResults）
（10）退出系统
ANSYSUtilityMenu:
File→Exit…→SaveEverything→OK
（11）计算结果的验证
与MATLAB支反力计算结果一致。
三、有限元分析结果
四.小结
/PREP7!
进入前处理
ET,1,beam3!
选择单元类型
R,1,6.5e-7,6.8e-4!
给出实常数（横截面积、惯性矩）MP,EX,1,3e11!
给出材料的弹性模量
N,1,0,0.96,0!
生成4个节点,坐标（0,0.96,0），以下类似
N,2,1.44,0.96,0
N,3,0,0,0
N,4,1.44,0,0
E,1,2!
生成单元（连接1号节点和2号节点），以下类似
E,1,3
E,2,4
D,3,ALL!
将3号节点的位移全部固定D,4,ALL!
将4号节点的位移全部固定F,1,FX,3000!
在1号节点处施加x方向的力（3000）SFBEAM,1,1,PRESS,4167!
施加均布压力
FINISH!
结束前处理状态
/SOLU!
进入求解模块
SOLVE!
求解
FINISH!
结束求解状态
/POST1!
进入后处理PLDISP,1!
显示变形状况FINISH!
结束后处理
五.课程体会
通过这次课程设计，简单了解了ANSYS软件的一些基本功能，增强了自己独立解决问题的能力。
认识到科技带来的便捷，以及科技改变世界的力量。
并看到自己很多方面的不足和巨大的进步空间。
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