搜索教育部機械CAE工程師考試ANSYS分析樣題-平面桁架
2017-02-17 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網
導讀:教育部“機械CAE工程師”考試“ANSYS分析”本樣題來源于網絡,想了解教育部機械CAE工程師考試詳情,請關注全國計算機輔助技術認證官方網站-CAXC官網http://www.caxc.org.cn/。
根據(jù)官網介紹:制造業(yè)是一個國家發(fā)展的支柱行業(yè),制造業(yè)的發(fā)展決定著國家的發(fā)展。目前,我國出口產品以低附加值、勞動密集型產品為主。從現(xiàn)實和發(fā)展的眼光看,把“世界車間”打造成“世界工廠”,把“中國制造”變成“中國創(chuàng)造”勢在必行。我國大學生中38%為工科類學生,雖然畢業(yè)人數(shù)眾多,但是并不能滿足企業(yè)需求。CAXC項目采用現(xiàn)代信息技術、網絡技術、多媒體技術等先進的教育技術手段,將最新的、最普及的,最實用的2D CAD/3D CAD/CAE /CAPP/CAM/PDM設計管理技術與技能傳送給學員,使學員在短期內了解工業(yè)產品設計流程,極大地縮短了學員在企業(yè)的實習周期,學以致用,快速為企業(yè)設計更好的產品。
本次實例要熟練的進行桁架結構ANSYS有限元分析。選擇平面桁架單元時,低版本可選LINK1單元,高版本無LINK1單元,應選LINK180單元。
一、問題描述
圖示桁架結構,已知A = 0.2 m2,E = 2×1011Pa,μ = 0.3,Fy = 25 kN。求A、B的約束反力和在X、Y方向上最大位移的節(jié)點及其位移的大小。
二、GUI操作步驟
1.進入ANSYS
程序→ ANSYS → ANSYSProduct 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。可不用輸入,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3Dfinit stn 180 → OK → Close。
選擇平面桁架單元時,低版本可選LINK1單元,高版本無LINK1單元,應選LINK180單元。
(2)定義實常數(shù):MainMenu > Preprocessor > Real Constants > Add → Type 1 → OK → RealConstant Set No.:1,AREA:0.2E6→ OK → Close。ANSYS無單位,需自己統(tǒng)一(本次采用N、mm和MPa單位制)。
(3)設置材料屬性:MainMenu > Preprocessor > Material Props > Material Models → Structural→ Linear → Elastic → Isotropic → EX:2.0E5,PRXY:0.3→ OK。
4.建立模型
單元編號①~⑨見圖,節(jié)點編號A、B、C、D、E和F分別為節(jié)點1、節(jié)點2~節(jié)點6。
(1)定義節(jié)點:MainMenu > Preprocessor > Create > Nodes > In Active CS → 依次輸入4個節(jié)點坐標1(0,0,0),2(10e3,0,0),3(3e3,0,0),4(7e3,0,0),5(3e3,3e3,0),6(7e3,3e3,0) → OK。
(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3(生成單元1)→ Apply → 省略→ 拾取節(jié)點5和6(生成單元9)→ OK。
②打開節(jié)點和單元編號:Utility Menu > PlotCtrls > Numbering→ NODE numbers:ON,Elem/Attribnumbering: Element numbers。→ OK。
③顯示單元:Utility Menu > Plot > Element,查看節(jié)點和單元編號,見下圖。
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2→ OK → Lab2:AllDOF → Apply
→拾取節(jié)點1→ Lab2:UY→ OK。
(2)施加載荷:MainMenu > Solution > Define loads > Apply > Structural > Force/Moment> On Nodes
→ 拾取節(jié)點3→ OK → Lab:FY,VALUE:-30E3→Apply,
→ 拾取節(jié)點6→ OK → Lab:FX,VALUE:20E3→Apply,
→ 拾取節(jié)點6→ OK → Lab:FY,VALUE:-25E3→ 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。以下三個云圖中的UX和UY分別表示x方向和y方向位移。
②列表顯示:MainMenu > General Postproc > List Results > Nodal solu → 選擇DOFsolution 下的Displacementvector sum → OK。
(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。
找到LINK180的單元介紹頁面后,找Table180.1: LINK180 Element OutputDefinitions,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OutputQuantity 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。
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。
④畫軸力圖:MainMenu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Line ElemRes(見圖1.5)→ LabI選擇FN,LabJ選擇FN→ OK。
(3) 查看各單元應力:
①定義軸向應力單元表:MainMenu > General Postproc > Element Table > Define Table,→ Lab:輸入Stress_I→ Item:選擇Bysequence num → Comb:選擇LS,在LS后面輸入“1” → OK → Apply → Lab:輸入Stress_J→ Item:選擇Bysequence num → Comb:選擇LS,在LS后面輸入“2”→ OK → Close。
③軸向應力列表顯示:MainMenu > General Postproc > Element Table > List Element Table →選擇Stress_I和Stress_J→ OK →記錄各個單元的軸向應力→ File → Close。
④畫軸向應力圖:MainMenu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Line ElemRes(見圖1.5)→ LabI選擇Stress_I,LabJ選擇Stress_J→ OK。
(4) 查看各單元應力的另一種方法:
①畫軸向應力圖:MainMenu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solu→ Nodal Solution → Stress → X – Component of stress → OK。
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。
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。
(5)列表查看約束反力:MainMenu > General Postproc > List Results > Reaction Solu → All strucforc F → OK。
節(jié)點1和節(jié)點3的約束反力結果如下:
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,1,0.2e6 !實常數(shù),N、mm和MPa單位
MP,EX,1,2.0e5 !材料
MP,PRXY,1,0.3
N,1,0,0,0 !定義節(jié)點
N,2, 10e3,0,0
N,3, 3e3,0,0
N,4, 7e3,0,0
N,5, 3e3,3e3,0
N,6, 7e3,3e3,0
E,1,3 !定義單元
E,3,4
E,4,2
E,1,5
E,3,5
E,3,6
E,4,6
E,2,6
E,5,6
/PNUM,NODE,1 !打開節(jié)點編號
/PNUM,ELEM,1 !打開單元編號
EPLOT !顯示單元
/ESHAPE,1.0 !打開單元形狀
FINISH
/SOLU !進入求解器
D,1,UY !施加約束
D,2,ALL
F,3,FY,-30e3 !施加載荷
F,6,FX,20e3
F,6,FY,-25e3
SOLVE !求解
FINISH
/POST1 !進入后處理
/dev,font,1,Courier*New,400,0,-14,0,0,,, !字體大小
/GFORMAT,F,12,3, !數(shù)數(shù)據(jù)格式
PLNSOL, U,X, 0,1.0 !X方向位移云圖
PLNSOL, U,Y, 0,1.0 !Y方向位移云圖
PLNSOL, U,SUM, 0,1.0 !總位移云圖
PRNSOL,U,COMP !位移列表
/GFORMAT,F,12,0, !數(shù)據(jù)格式
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 !軸力云圖
/GFORMAT,F,12,1, !數(shù)據(jù)格式
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)點的軸向應力云圖,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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