工程力学课程设计.docx

1、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

2、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) 1 2(2) 3 1(3) 4 2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，

3、分别二次调用函数Beam2D2Node_ElementStiffness，就可以得到单元的刚度矩阵k1(66)和k2(66)，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 ANSYS Interactive Working directory (设置工作目录) Initial jo

4、bname(设置工作文件名): beam3Run OK(2) 设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences Structural OK(3) 选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor Element TypeAdd/Edit/Delete Add beam：2D elastic 3 OK (返回到Element Types窗口) Close(4) 定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor Material Props Material ModelsStructural Linear Elastic Isotr

5、opic: 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ANSYS Main Menu: Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete Add Type 1 Beam3 OKReal Constant Set No: 1 (第1号实常数), Cross-sectional area:6.8e-4 (梁的横截面积) OK Close(6) 生成几何模型生成节点ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling CreatNodes In Active CSNo

6、de number 1 X:0,Y:0.96,Z:0 ApplyNode number 2 X:1.44,Y:0.96,Z:0 ApplyNode number 3 X:0,Y:0,Z:0ApplyNode number 4 X:1.44,Y:0,Z:0OK生成单元ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Element Auto Numbered Thru Nodes 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AN

7、SYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Force/Moment On Nodes 选择节点1 apply Direction of force: FX VALUE：3000 OK上方施加Y方向的均布载荷ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Beams 选取单元1(节点1和节点2之间) apply VALI：4167VALJ：4167OK 左、右下角节点加约束ANSYS Main Menu: Solution Define Loa

8、ds Apply Structural Displacement On Nodes 选取节点3和节点4 Apply Lab:ALL DOF OK(8) 分析计算ANSYS Main Menu: Solution Solve Current LS OK Should the Solve Command be Executed? Y Close (Solution is done! ) 关闭文字窗口(9) 结果显示 ANSYS Main Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shape Def + Undeformed OK (返回到Plot R

9、esults) (10) 退出系统ANSYS Utility Menu: File Exit Save EverythingOK(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,2,1.44,0.96,0N,3,0,0,0N,4,1.44,0,0E,1,2 !生成单元(连接 1 号节点和 2 号节点)

10、 ，以下类似E,1,3E,2,4D,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。