工字鋼-ANSYS實(shí)例分析72道(含結(jié)果)

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1、2.3工字鋼-ANSYS實(shí)例分析(三維實(shí)體結(jié)構(gòu))介紹三維實(shí)體結(jié)構(gòu)的有限元分析。一、問題描述圖1所示為一工字鋼梁，兩端均為固定端，其截面尺寸為。試建立該工字鋼梁的三維實(shí)體模型，并在考慮重力的情況下對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析。圖1工字鋼結(jié)構(gòu)示意圖其他已知參數(shù)如下：彈性模量（也稱楊式模量）E=206GPa；泊松比；材料密度；重力加速度；作用力Fy作用于梁的上表面沿長度方向中線處，為分布力，其大小Fy=-5000N。二、實(shí)訓(xùn)步驟(一)ANSYS10.0的啟動(dòng)與設(shè)置1、啟動(dòng)。點(diǎn)擊：開始>所有程序>ANSYS10.0>ANSYS，即可進(jìn)入

2、ANSYS圖形用戶主界面。2、功能設(shè)置(過濾)。點(diǎn)擊主菜單中的“Preference”菜單(MainMenu>Preferences)，彈出“參數(shù)設(shè)置”對(duì)話框，選中“Structural”復(fù)選框，點(diǎn)擊“OK”按鈕，關(guān)閉對(duì)話框，如圖2所示。本步驟的目的是過濾不必要的菜單，僅使用該軟件的結(jié)構(gòu)分析功能，以簡化主菜單中各級(jí)子菜單的結(jié)構(gòu)。21圖2Preference參數(shù)設(shè)置對(duì)話框3、系統(tǒng)單位設(shè)置。由于ANSYS軟件系統(tǒng)默認(rèn)的單位為英制，因此，在分析之前，應(yīng)將其設(shè)置成國際公制單位。在命令輸入欄中鍵入“/UNITS，SI”，然后回車即

3、可(系統(tǒng)一般看不出反應(yīng)，但可以在OutputWindow中查看到結(jié)果，如圖3所示)。（注：SI表示國際公制單位）圖3OutputWindow中查看單位設(shè)置結(jié)果設(shè)置完成后按主菜單中前處理器(在ANSYS中稱為PREP7)設(shè)定的先后順序進(jìn)行，具體如圖4所示。21圖4前處理器(PREP7)設(shè)定分析步驟(二)單元類型、幾何特性及材料特性定義1、定義單元類型。點(diǎn)擊主菜單中的“Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete”，彈出對(duì)話框（圖5）。圖5單元類型Add/Edit/Delete對(duì)話框21點(diǎn)

4、擊對(duì)話框中的“Add…”按鈕，又彈出一對(duì)話框，選中該對(duì)話框中的“Solid”和“Brick8node45”選項(xiàng)（圖6）。圖6單元類型庫對(duì)話框點(diǎn)擊“OK”，關(guān)閉圖5對(duì)話框，返回至上一級(jí)對(duì)話框，此時(shí)，對(duì)話框中出現(xiàn)剛才選中的單元類型：Solid45，如圖7所示。圖7添加單元類型后Add/Edit/Delete對(duì)話框點(diǎn)擊“Close”，關(guān)閉圖7所示對(duì)話框。注：Solid45單元用于建立三維實(shí)體結(jié)構(gòu)的有限元分析模型，該單元由8個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有X、Y、Z方向的三個(gè)移動(dòng)自由度。2、定義材料特性。點(diǎn)擊主菜單中的“Preproce

5、ssor>MaterialProps>MaterialModels”，彈出窗口如圖8所示，逐級(jí)雙擊右框中“StructuralLinearElasticIsotropic”前圖標(biāo)，彈出下一級(jí)對(duì)話框，在“彈性模量”（EX）文本框中輸入：2.06e11，在“泊松比”（PRXY）文本框中輸入：0.3，如圖9所示，點(diǎn)擊“OK”按鈕，回到上一級(jí)對(duì)話框。21圖8定義材料特性“StructuralLinearElasticIsotropic”對(duì)話框圖9定義彈性模量和泊松比然后，雙擊圖8中的“Density”選項(xiàng)，在彈出對(duì)話

6、框的“DENS”一中輸入材料密度：7800，如圖10所示。圖10定義材料密度21點(diǎn)擊“OK”按鈕關(guān)閉對(duì)話框，返回到定義材料特性“StructuralLinearElasticIsotropic”對(duì)話框，如圖11所示。此時(shí)可以看見圖11左框中顯示定義好了兩個(gè)材料特性。圖11材料特性定好后的“StructuralLinearElasticIsotropic”對(duì)話框最后，點(diǎn)擊圖11所示窗口右上角“關(guān)閉”該窗口，或點(diǎn)擊Material>Exit菜單退出。(三)工字鋼三維實(shí)體模型的建立1、生成關(guān)鍵點(diǎn)圖1所示的工字鋼梁的

7、橫截面由12個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)連線而成，其各點(diǎn)坐標(biāo)分別為：1（-0.08,0,0）、2（0.08,0,0）、3（0.08,0.02,0）、4（0.015,0.02,0）、5（0.015,0.18,0）、6（0.08,0.18,0）、7（0.08,0.20,0）、8（-0.08,0.20,0）、9（-0.08,0.18,0）、10（-0.015,0.18,0）、11（-0.015,0.02,0）、12（-0.08,0.02,0）。點(diǎn)擊主菜單中的“Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>InAct

8、iveCS”，彈出對(duì)話框，如圖12所示。圖12創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)話框在“Keypointnumber”一欄中輸入關(guān)鍵點(diǎn)號(hào)1，在“XYZLocation”一欄中輸入關(guān)鍵點(diǎn)1的坐標(biāo)（-0.08，0，0），如圖13所示。21圖13創(chuàng)建第1個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)擊“Apply”按鈕，同理將2~12點(diǎn)的坐標(biāo)輸入，此時(shí)，在顯示窗口上顯示所生成的1