结构力学实习指导书.docx

1、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 12 结构静力计算FORTRAN源程序的使用 22.1 结构力学计算FORTRAN源程序 22.2 平面桁架输入数据文件TRUSS.DAT 22.3 空间桁架输入数据文件STRUSS.DAT 32.4 平面刚架输入数据文件FRAME.DAT 42.5 Compaq Visual Fortran 6.6 编译系统的使用 62.6 FTN95编译系统的使用 73 通用有限元程序ansys的使用 91 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

2、驭球、包世华主编，结构力学教程（）、（），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，Fortran 95 程序设计，中国电力出版社，20

3、02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.F90TRUSS.DAT曾又林，计算结构力学，武汉大学出版社，2002年空间桁架STRUSS.F90STRUSS.DAT平面刚架FRAME.

4、F90FRAME.DAT2.2 平面桁架输入数据文件TRUSS.DAT图示平面桁架，弹性模量E=2108KN/m2，13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：4 5 2 2结点数，单元数，材料组数，结点荷载数1 0 0 1 0 2 0 5 1 1 3 5 5 1 1 4 5 0 0 0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）1 2E8 0.2 2 2E8 0.1材料组号，弹性模量，面积(按材料组顺序填写）1 1 2 1 2 2 3 1 3 3 4 14 1 3 25 2 4 2单元号

5、，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）2 1 10 3 2 -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=2108KN/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： 4 3 1 1结点数，单元数，材料组数，结点荷载数1 4 0 0 1 1 1 2 0 -2 0 0 0 0 3 0 2 0 0 0 0 4 0 0 -3 0 0 0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）1

6、2E8 0.08 材料组号，弹性模量，面积 （按材料组顺序填写）1 1 2 1 2 1 3 1 3 1 4 1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）1 3 -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=2.5107KN/m2，G=1.07107KN/m2， A=0.16m2，I=0.002m4，剪切系数为1.2，输入数据文件FRAME.DAT如下： 3 2 1 3 2 1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1 0 0 0 0 1 2

7、0 4 1 1 1 3 6 4 0 1 0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）1 2.5E7 1.07E7 0.16 0.002 1.2 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（矩形截面=1.2）（按材料组顺序填写）1 1 2 1 2 2 3 1 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）1 6 单元号，单元待释放自由度号(如无释放自由度则不填）2 1 25 2 2 -75 2 3 15 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）1

8、 1 4 10 2 2 3 -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1234荷载类型5678荷载注：第8类跨中荷载为温度变化，a=EA(t1+t2)/2, Q=EI(t2-t1)/h， t1在y轴正方向，t2在y轴负方向。2.5 Compaq Visual Fortran 6.6 编译系统的使用Compaq Visual Fortran 6.6 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

9、使用为例，直接双击fram.f90，Compaq Visual Fortran 6.6 编译系统启动如下图：选BuildRebuild All，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BuildExecute frame.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

10、算结果。2.6 FTN95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silverfrostsilverfrost FTN95Plato3 IDE启动FTN95。通过fileopentruss.f95可将truss.f95调入。如下图：按 BulidBulid 编译连接，生成运行文件truss.exe。（BuildCompile只编译）。按 BulidStart Run 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ANSYS10.0ANSYS Product launcher! ansys计算平面桁架finish/cl

11、ear !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,0n,3,L,L,0n,4,L,0,0et,1,link1 !平面桁架单元 空间桁架用link8mp,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,2,3e,3,4e,2,4e,1,3!输入荷载（含约束）f

12、,2,fx,10f,3,fy,-20d,1,uyd,4,ux,0,uy !D, NODE, Lab, VALUE, VALUE2, NEND, NINC, Lab2, Lab3, Lab4, Lab5, Lab6finish !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