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1、实验一 衍架的结构静力分析结构静力分析是ANSYS软件中最简单，应用最广泛的一种功能，它主要用于分析结构在 固定载荷（主要包括外部施加的作用力，稳态惯性力如重力和离心力，位移载荷和温度载荷 等）作用下所引起的系统或部件的位移，应力，应变和力。一般情况下，结构静力分析适用 于不考虑或惯性，阻尼以及动载荷等对结构响应的影响不大的场合，如温度，建筑规范中的 等价静力风载和地震载荷等在结构中所引起的响应。结构静力分析分为线性分析和非线性分析两类，由于非线性分析涉及大变形，塑性，蠕 变和应力强化等内容，较为复杂，不适于作为入门教学。因此，本实训中只讨论ANSYS的线 性结构静力分析。一、问题描述6弹性模
2、量（也称扬式模量）单位：m。试计算各杆件的受力。 刁图1所示为由9个杆件组成的衍架结构，两端分别在1，4点用铰链支承，3点受到一 个方向向下的力F，衍架的尺寸已在图中标出,y一 1 - 1 -一 1 -1E=206GPa；泊松比卩=0.3；4图1衍架结构简图其他已知参数如下：作用力F =-1000N；杆件的y显然，该问题属于典型的衍架横截面积A=0.125m2.静力分析问题，通过理论求解 方法（如节点法或截面法）也可以很容易求出个杆件的受力，但这里为什么要用ANSYS软件 对其分析呢？二、实训目的本实训的目的有二：一是使学生熟悉ANSYS8.0软件的用户界面，了解有限元分析的一 般过程；二是通
3、过使用ANSYS软件分析的结果和理论计算结果进行比较，以建立起对利用 ANSYS软件进行问题根系的信任度，为以后使用ANSYS软件进行更复杂的结构分析打基础。三、结果演示命令输入栏回区AfSTS Aultiphysic Utility Idzlo.JdCSTS Tnolhu-瓠TEJffi| EES1WJ)B| QUII| fPrafiRFJi|WEYS Niirn Emil主菜单显示调整工具栏I.le itie ciEl nt Fin i：C.i.rl3 lorkflane F-=tajne1.-3 曲era HeQnCtrls /=“Z7应用菜单ANSYSIE M AME IIrre|Er
4、-n-c h b-o-x1General T as t-prTiniCsHiI巒TJSisL-Dga c hJ, fl-L (| TwlDsi：ipi Ojt.Biaidx kI -nxi. HIjf*K-vbTi 毎DU Idll tT*F3閔1_9_SJS0A1迖图2用户主界面通过使用ANSYS8.0软件对该衍架结构进行静力分析，其分析结果与理论计算结果如表 1所示。表1ANSYS分析结果与理论计算结果的比较杆件序号123456789ANSYS 分333.33333.33666.67-471.400-666.67471.40666.67-947.81析结果/N理论计算333.333333.
5、333666.667-471.400-666.667471.405666.667-942.80结果/N59误差/%0.30.30.30.500.30.50.30.1比较结果表明，使用 ANSYS 分析的结果与理论计算结果的误差不超过 0.5%，因此 利用 ANSYS 软件分析来替代理论计算是完全可行的。四、实训步骤（一）ANSYS80的启动与设置1. 启动。点击：开始所有程序ANSYS8.0 ANSYS,即可进入ANSYS图形用户主界面。如图2所示。其中，几个常用的部分有应用菜单，命令输入栏，主菜单，图形显示区和显示调整工具栏，分别如图2 所示。2. 功能设置。电击主菜单中的“Preferen
6、ce”菜单，弹出“参数设置”对话框，选中“Structural”复选框，点击“OK”按钮，关闭对话框，如图3所示。本步骤的目的是为了图3 Preference参数设置对话框仅使用该软件的结构分析功能，以简化主菜单中各级子菜单的结构。3. 系统单位设置。由于ANSYS软件系统默认的单位为英制，因此，在分析之前，应将其设置成国际公制单位。在命令输入栏中键入“/UNITS, SI”，然后回车即可。（注：SI表FJ EleBent Types|XDefined ElemerLt Types:C皿电 |Help |图5单元类型对话框图4单元类型库对话框示国际公制单位）（二） 单元类型，几何特性及材料特性
7、定义1. 定义单元类型。电击主菜单中的 “PreferenceElement TypeAdd/Edit/Delete”,弹出对话框，点击对话框中的“Add”按钮，又弹出一对话框(图4),选中该对话框中的“Link”和“ 2D spar 1”选项，点击“0K”，关闭图4对话框，返回至上一级对话框，此时，对话框中出现刚才选中的单元类型：LINK1，如图5所示。点击“Close”，关闭图6单元类型对话框图7实常数对话框图8材料特性对话框图5所示对话框。注：LINK 1属于二维平面杆单元，即我们常说的二力杆，只承受拉压，不 考虑弯矩。2. 定义几何特性。在 ANSYS 中主要是实常数的定义：点击主菜单
8、中的 “PreprocessorRealContantsAdd/Edit/Delete” ,弹出对话框，点击Add”按钮，第 二 (1)步定义的LINK1单元出现于该对话框中，点击“0K”，弹出下一级对话框，如图6所示。在AREA 一栏杆件的截面积0.125,点击“0K”，回到上一级对话框，如图7所示。点击“Close”，关闭图7所示对话框。3. 定义材料特性。点击主菜单中的 “PreprocessorMa terial PropsMat erial Models” , 弹出对话框，如图8所示，逐级双击右框中“Structural,Linear,Elastic,Isotropic”前图 标，弹
9、出下一级对话框，在弹性模量文本框中输入：206E9，在泊松比文本框中输入：0.3, 如图9所示，点击“0K”返回上一级对话框，并点击“关闭”按钮，关闭图8所示对话框。三）衍架分析模型的建立下:1 (0,0,0),2(1,0,0)，3(2,0,0),4(3,0,0)，5(1，1,0),6(2,1,标根据已知条件容易求出如点击主菜单中的0 )1.生成节点。图10所示衍架中共有6个节点，其坐“ PreprocessorModelingCreateNodesIn Active CS” ,图9材料特性参数对话框图10节点生成参数输入对话框如图10所示，点击“Apply”按钮，在生成1节点的同时弹出与图1
10、0 一样的对话框，同理将2-6点的坐标输入，以生成其余5个节图11生成节点显示弹出对话框.在“ Node number” 一栏中输入节点号1,在“XYZ Location” 一栏中输入节点1的坐标（0, 0， 0），点。此时，在显示窗口上显示所生成的6个节点的位置，如图11所示。2 生成单元格。点击主菜单中的“PreprocessorModelingCreateElementsAutoNumberedThruNodes”弹出“节点选择”对话框，如图12所示。依次点选节点 1、2,点击Apply按钮，既可生成单元。同理，分别点击2、3； 3、4； 1、5； 2、5； 5、6； 3、5； 3、6；
11、 4、6 可生成其余 8 个单 元。生成后的单元如图13所示。（四）施加载荷1.施加位移约束。点击主菜单中的“PreprocessorLoadsApplyStructuralDisplacement0nNodes”，弹出与图12所示类似的“节点选择”对话框，点选1图13生成单元显示图12节点选择对话框节后，然后点击“Apply”按钮，弹出对话框如图14所示，选择 右上列表框中的“AllDOF”，并点击“Apply”按钮，弹出对话 框如图14所示，选择右上列表框中的UY,并点击“0K”按钮， 即可完成对节点4沿y方向的位移约束。图14节点1的位移约束2.施加集中力载荷。点击主菜单中的“Prepr
12、ocessorLoadsDefineLoadsApplyStrueturalForce/MomentOn Nodes”，弹出对话框如图15 所示，在“Direction of force/mom” 一项中选择：“FY”，在“Force/Moment value” 一项中输 入：-1 000 （注：负号表示力的方向与Y的正向相反），然后点击“0K”按钮关闭对话框, 这样，就在节点3处给桁架结构施加了一个竖直向下的集中载荷。说析的前置图15施加载荷处理部分 已经结束。但在使用ANSYS软件进行分析的过程中，施加载荷这一步骤往往既可以在前置处 理中完成（如本实训一样），也可以在求解器中完成（如点击主
13、菜单中的“SolutionDefineLoadsApplyStuctural”，实现过程完全一样）。（五）开始求解点击主菜单中的“ SolutionSolveCurrentLS”,弹出对话框（图16）, 点击“OK”按钮，开始进 行分析求解。分析完成后， 又弹出一信息窗口（图17） 提示用户已完成求解，点 击“Close”按钮关闭对话框即可。至于在求解时产生的STATUS Command窗口，点击图16求解对话框“FileClose ”关闭即可。 说明：到此为止，有限元分析的求解器计算部分已经结束。图17求解完成（六）分析结果显示1显示变形图。点击主菜单中的“ General Postproc
14、Plot ResultsDeformed Shape ” ,弹出对话框如图18所示。选中“Def + undeformed”选项，并点击“0K”按钮，即可显示图18显示变形图设置本实训桁架结构变形前后的结果，如图19所示。图19用户主界面出对 话框 如图20所示。选中Def+u ndefo rmed ”选 项，并CTAniate Deforced ShapeAni mati on lataITo. ct tr ：=uti e e to ere at aTime delay (saizotliIs.IPLDISP Plot Defrvned ShapeIIRTII 11 PTI E to Tip plottedUK图20变形动画参数设置Def shipe crLLy* Def + imle ar med.Def + uniief edgeHelp2显示变形动画。点击应用菜单(UtilityMenu)中的 PlotCtrls Anima
