靜定空間桁架ANSYS分析

2017-02-17  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)



導讀:求該空間桁架的約束反力,各節(jié)點的位移和各桿的軸力和應力。本次ANSYS分析要重點掌握畫圖和列表查看節(jié)點和單元編號,會對結(jié)果進行后處理查看。N、mm和MPa單位制。


一、問題描述

圖示為空間桁架,各桿的橫截面積A= 200 mm2。材料的彈性模量E= 200 GPa,泊松比均為0.3。求該空間桁架的約束反力,各節(jié)點的位移和各桿的軸力和應力。

[原創(chuàng)]靜定空間桁架ANSYS分析ansys培訓課程圖片1

二、理論計算

計算過程見參考文獻

[原創(chuàng)]靜定空間桁架ANSYS分析ansys結(jié)果圖片2

鐘明. 結(jié)構(gòu)力學習題集[M]. 北京: 人民教育出版社, 1965:51-55.


各桿軸力計算結(jié)果:

桿

軸力/kN

AB

2.50

AC

-2.00

AD

0

BD

-5.83

BE

-1.00

BC

1.50

CE

-2.12

CD

2.50

CF

-5.00

DE

7.50

DF

-4.00

DG

-1.50

EF

1.50

EG

-8.76

EH

2.00

FI

-6.50

FH

-2.12

FG

5.00

GH

7.50

GI

-4.00

HI

-3.00

約束反力計算結(jié)果:

桿

Fx/kN

Fy /kN

Fz /kN

H

-6.00

-0.50

0

I

4.00

6.50

3.00

G

0

3.00

0


三、GUI求解步驟

1.進入ANSYS

程序→ ANSYS → ANSYS Product Launcher → 改變working directory到指定文件夾→ 在job name輸入:Link → Run。job name可默認為file。

2.定義工作文件名及工作標題

(1)定義工作文件名:UtilityMenu > File > Change Jobname → Change Jobname → 輸入文件名Link→ OK?？刹挥幂斎?默認為file。

(2)定義工作標題:UtilityMenu > File > Change Title → Change Title → 輸入Link→ OK?？刹挥幂斎?。

3.定義單元屬性

(1)定義單元類型:MainMenu > Preprocessor > Element Type > Add /Edit /Delete → Add → 在左列表框中選擇Link,在右列表框中選擇3D finit stn 180 → OK → Close。

[原創(chuàng)]靜定空間桁架ANSYS分析ansys結(jié)果圖片3

(2)定義實常數(shù):MainMenu > Preprocessor > Real Constants > Add → Type 1 → OK → Real Constant Set No.:1,AREA:200→ OK → Close。

[原創(chuàng)]靜定空間桁架ANSYS分析ansys結(jié)果圖片4

(3)設置材料屬性:MainMenu > Preprocessor > Material Props > Material Models → Structural→ Linear → Elastic → Isotropic → EX:2.0E5,PRXY:0.3→ OK。

[原創(chuàng)]靜定空間桁架ANSYS分析ansys結(jié)果圖片5

4.建立模型

(1)定義節(jié)點:MainMenu > Preprocessor > Create > Nodes > In Active CS → 創(chuàng)建節(jié)點A:NODE Node number:1,X,Y,Z Location in active CS:分別輸入4e3,6e3,0→ Apply → 依次創(chuàng)建各個節(jié)點,輸入的節(jié)點坐標見下表→ OK。

[原創(chuàng)]靜定空間桁架ANSYS分析ansys圖片6

依次輸入各個節(jié)點號及坐標:

節(jié)點

節(jié)點號

x /mm

y /mm

z /mm

A

1

4e3

6e3

0

B

2

0

6e3

-3e3

C

3

0

6e3

0

D

4

4e3

3e3

0

E

5

0

3e3

-3e3

F

6

0

3e3

0

G

7

4e3

0

0

H

8

0

0

-3e3

I

9

0

0

0

(2)定義單元:

①定義單元:MainMenu > Preprocessor > Create > Elements > Auto Numbered > ThruNodes → 按照桿的編號,依次拾取節(jié)點。拾取節(jié)點1和2(生成AB桿,單元號1)→ Apply → 依次拾取的節(jié)點見下表→ OK。

桿

單元號

I 節(jié)點

J 節(jié)點

AB

1

1

2

AC

2

1

3

AD

3

1

4

BD

4

2

4

BE

5

2

5

BC

6

2

3

CE

7

3

5

CD

8

3

4

CF

9

3

6

DE

10

4

5

DF

11

4

6

DG

12

4

7

EF

13

5

6

EG

14

5

7

EH

15

5

8

FI

16

6

9

FH

17

6

8

FG

18

6

7

GH

19

7

8

GI

20

7

9

HI

21

8

9

各桿單元編號,先拾取的節(jié)點為I節(jié)點,后拾取的節(jié)點為J節(jié)點。

(3)查看節(jié)點和單元編號

①打開節(jié)點和單元編號:Utility Menu > PlotCtrls > Numbering→ NODE numbers:ON,Elem /Attribnumbering: Element numbers → OK。

[原創(chuàng)]靜定空間桁架ANSYS分析ansys圖片7

②畫圖查看節(jié)點和單元編號:Utility Menu > Plot > Element。

[原創(chuàng)]靜定空間桁架ANSYS分析ansys結(jié)構(gòu)分析圖片8


③列表查看節(jié)點和單元編號

節(jié)點列表:Utility Menu >List > Nodes →OK → File > Close。

[原創(chuàng)]靜定空間桁架ANSYS分析ansys結(jié)構(gòu)分析圖片9

單元列表:UtilityMenu >List >Elements >Nodes + Attributes。列表中第一行依次是ELEM單元號、材料號MAT、單元類型編號TYE、實常數(shù)編號REL、單元坐標系編號ESY、截面編號SEC、I節(jié)點編號、J節(jié)點編號。

[原創(chuàng)]靜定空間桁架ANSYS分析ansys結(jié)構(gòu)分析圖片10

④打開桿單元的單元形狀:Utility Menu > PlotCtrls> Style > Size and Shape → [/ESHAPE]:On。

5.施加邊界條件并求解

(1)施加約束:MainMenu > Solution > Define loads > Apply > Structural > Displacement> On Nodes →

拾取節(jié)點8→ OK → Lab2:UX和UY→ Apply →

拾取節(jié)點9→ Lab2:ALLDOF → Apply →

拾取節(jié)點7→ Lab2:UY→OK。

(2)施加載荷:MainMenu > Solution > Define loads > Apply > Structural > Force/Moment> On Nodes →

拾取節(jié)點1→ OK → Lab:FZ,VALUE:1.5E3→ Apply →

拾取節(jié)點2→ OK → Lab:FX,VALUE:2E3→ Apply →

拾取節(jié)點2→ OK → Lab:FY,VALUE:-4E3→ Apply →

拾取節(jié)點3→ OK → Lab:FY,VALUE:-5E3→ Apply →

拾取節(jié)點4→ OK → Lab:FZ,VALUE:1.5E3→ Apply → OK。

(3)求解前保存模型:UtilityMenu > Files > Save as → 輸入Link_Load.db→ OK。

(4)求解:MainMenu > Solution > Solve > Current LS → File > Close → Solve CurrentLoad Step → OK → Solution is done → Close。

(5)保存結(jié)果文件:UtilityMenu > Files > Save as → 輸入Link_Solve.db→ OK。

6.后處理

(1)查看各節(jié)點位移:

①云圖顯示:MainMenu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solu→ 選擇DOFsolution。→ 分別選擇各方向位移和總位移→ OK。UX、UY和USUM分別表示x方向、y方向和總位移。

[原創(chuàng)]靜定空間桁架ANSYS分析ansys workbanch圖片11

②列表顯示:MainMenu > General Postproc > List Results > Nodal solu → 選擇DOFsolution 下的Displacementvector sum → OK。

[原創(chuàng)]靜定空間桁架ANSYS分析ansys workbanch圖片12

(2)查看各單元軸力:

①查定義LINK180軸力單元表的方法:打開ANSYSHelp,搜索LINK180。

[原創(chuàng)]靜定空間桁架ANSYS分析ansys結(jié)果圖片13

找到LINK180的單元介紹頁面后,找Table180.1: LINK180 Element Output Definitions,在Name欄中FORCE便是軸力,Sxx是軸向應力。

找Table180.2: LINK180 Item and Sequence Numbers,表中Output Quantity Name列找到FORCE,Item為SMISC,編號為1。

②定義軸力單元表:MainMenu > General Postproc > Element Table > Define Table,→ Lab:輸入FN→ Item:選擇Bysequence num → Comb:選擇SMISC,在SMISC后面輸入“1” → OK → Close。

[原創(chuàng)]靜定空間桁架ANSYS分析ansys結(jié)果圖片14

③軸力列表顯示:Main Menu > General Postproc > Element Table > List Element Table→ 選擇FN → OK → 記錄各個單元的軸力 → File → Close。

[原創(chuàng)]靜定空間桁架ANSYS分析ansys結(jié)果圖片15

④畫軸力圖:MainMenu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Line ElemRes → LabI選擇FN,LabJ選擇FN→ OK。

(3) 查看各單元應力

①畫軸向應力圖:MainMenu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solu→ Nodal Solution → Stress → X – Component of stress → OK。

[原創(chuàng)]靜定空間桁架ANSYS分析ansys仿真分析圖片16

開桿單元的單元形狀:Utility Menu > PlotCtrls> Style > Size and Shape → [/ESHAPE]:On。顯示節(jié)點應力云圖之前需要打開單元形狀,否則不能顯示該結(jié)果。

②軸向應力列表顯示:MainMenu>General Postproc>List Results>Element Solution → Element Solution→ Stress → X – Component of stress → OK。

[原創(chuàng)]靜定空間桁架ANSYS分析ansys仿真分析圖片17

說明:桿單元的一個單元只有一個軸力,云圖顯示節(jié)點應力與列表顯示單元應力的結(jié)果一致。桿單元的應力是在單元坐標系下顯示的,因此應選擇X – Component ofstress。

[原創(chuàng)]靜定空間桁架ANSYS分析ansys分析圖片18

(5)列表查看約束反力:MainMenu > General Postproc > List Results > Reaction Solu → All strucforc F → OK。

[原創(chuàng)]靜定空間桁架ANSYS分析ansys分析圖片19

節(jié)點1和節(jié)點3的約束反力結(jié)果如下:

[原創(chuàng)]靜定空間桁架ANSYS分析ansys workbanch圖片20

7.退出ANSYS軟件

Utility Menu> File > Exit → Quit-No Save → OK。


三、APDL求解步驟

/PREP7 !進入前處理

ET,1,LINK180 !單元類型

R,1,200 !實常數(shù)

MP,EX,1,2.0e5 !材料

MP,PRXY,1,0.3

N,1,4e3,6e3,0 !定義節(jié)點

N,2,0,6e3,-3e3

N,3,0,6e3,0

!NGEN,3,3,all, , , ,3E3, ,1,

N,4,4e3,3e3,0

N,5,0,3e3,-3e3

N,6,0,3e3,0

N,7,4e3,0,0

N,8,0,0,-3e3

N,9,0,0,0

/VIEW,1,1,2,3 !視圖

E,1,2 !定義單元

E,1,3

E,1,4

E,2,4

E,2,5

E,2,3

E,3,5

E,3,4

E,3,6

E,4,5

E,4,6

E,4,7

E,5,6

E,5,7

E,5,8

E,6,9

E,6,8

E,6,7

E,7,8

E,7,9

E,8,9

/PNUM,NODE,1 !打開節(jié)點編號

/PNUM,ELEM,1 !打開單元編號

EPLOT !顯示單元和節(jié)點

NLIST,ALL, , , ,NODE,NODE,NODE !節(jié)點列表

elist,all,,,0,0 !單元列表

FINISH

/SOLU !進入求解器

D,8,UY !施加約束

D,8,UX

D,9,ALL

D,7,UY

F,1,FZ,1.5e3 !施加載荷

F,2,FX,2e3

F,2,FY,-4e3

F,3,FY,-5e3

F,4,FZ,1.5e3

SOLVE !求解

FINISH

/POST1

/dev,font,1,Courier*New,400,0,-14,0,0,,, !字體大小

/GFORMAT,F,12,2, !數(shù)據(jù)格式

PLNSOL, U,X, 0,1.0 !X方向的位移云圖

PLNSOL, U,Y, 0,1.0 !Y方向的位移云圖

PLNSOL, U,SUM, 0,1.0 !總位移云圖

PRNSOL,U,COMP !各方向位移列表

/GFORMAT,F,12,0,

ETABLE,FN,SMISC, 1 !定義軸力單元表

PRETAB,FN !軸力單元表列表

PLLS,FN,FN,1,0 !軸力圖云圖

/GFORMAT,F,12,1,

ETABLE,Stress_I,LS, 1 !定義軸向應力單元表

ETABLE,Stress_J,LS, 2

PRETAB,STRESS_I,STRESS_J !軸向應力單元表列表

PLLS,STRESS_I,STRESS_J,1,0 !軸向應力云圖

PLNSOL, S,X, 0,1.0 !節(jié)點的軸向應力,需要打開單元形狀

PRESOL,S,COMP !單元的軸向應力列表

PRRSOL,F !約束反力列表


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