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实验28 空间刚架静力分析

创建时间:  2019-11-07  丁珏   浏览次数:

实验28   空间刚架静力分析

一、实验课题

悬浮机构由铜铍合金簧片制成,已知材料的弹性模量 E = 130 MPa,切变模量 G = 50 MPa,泊松比 m = 0.3,密度 r = 8´103 kg/m3。簧片宽 2.5  mm,厚 0.25mm,求节点 7 向下位移 0.2 mm 时簧片的应力(图中尺寸的单位为 mm)。

   二、实验要求

    1  掌握空间框架模型的建立方法;

    2  注意参考节点 K 与截面参数的关系;

    3  掌握非零位移边界条件的处理方法;

    4  掌握计算结果的查询方法。

三、数据准备

1.       节点坐标(单位:mm

N

x

y

z

N

x

y

z

1

0

30

5

9

5

10

0

2

0

25

5

10

0

0

0

3

0

25

0

11

-5

0

0

4

0

20

0

12

5

0

0

5

-5

20

0

13

-7.5

0

0

6

5

20

0

14

7.5

0

0

7

0

10

0

15

5

25

5

8

-5

10

0

2.       单元编号

Element

I

J

K

Element

I

J

K

1

1

2

15

9

7

9

3

2

2

3

15

10

8

11

3

3

3

4

5

11

9

12

3

4

4

5

3

12

10

11

3

5

4

6

3

13

10

12

3

6

5

8

3

14

11

13

3

7

6

9

3

15

12

14

3

8

7

8

3

3.       截面参数(单位mm

R

A

Iz

Iy

H

W

Ix

1

0.625

3.2552E-3

0.32552

0.25

2.5

0.013021

四、ANSYS操作步骤

进入 ANSYS

  点击 程序】→【ANSYS5.4】→【Run Interactive Now

建立有限元模型

  1 输入标题

    (1) 点击File】→【Change Title】;

    (2) 输入标题“3-D Frame Static Analysis”;

    (3) 点击OK】按钮。

  2 选择分析类型

    (1) 点击Main Menu】→【Preferences】;

    (2) 选择 structural 复选框,然后点击OK】按钮。

  3 确定单元类型

    (1) 点击Main Menu】→【Preprocessor】→【Element Type】→【Add/Edit/Delete】;

    (2) 点击Add】,选择 structural beam 族中 3-D Elastic 4 单元

    (3) 先击OK】按钮,再击【Close】关闭对话框。

  4 定义实常数(截面积)

    (1) 点击Main Menu】→【Preprocessor】→【Real Constants】;

    (2) 先点击Add】,再点击OK 】;

    (3) 输入截面积 0.625,对Z惯性矩 3.2552E-3,对Y惯性矩 0.32552,梁Z方向高 2.5,梁Y方向高 0.25,极惯性矩 0.013021,再点击OK】和 【Close】。

  5 定义材料性质

    (1) 点击Main Menu】→【Preprocessor】→【Material Props】→【Constant-Isotropic】;

    (2) 点击OK】;

    (3) 输入弹性模量 130E+3,切变模量 50E+3然后点击OK】。

  6 输入节点坐标

    (1) 点击Main Menu】→【Preprocessor】→【Modeling Create】→【Nodes】→【In Active CS】;

    (2) 输入节点号  1 ,及其坐标  0 305 ,然后点击Apply】;

(3) 输入节点号  2 ,及其坐标  0 255 ,然后点击Apply】;

…………

(4) 输入节点号 14 ,及其坐标 7.5 0 0 ,然后点击OK】;

(5) 输入节点号 15 ,及其坐标  5 255 ,然后点击OK】。

  7 定义杆单元

    (1) 点击Main Menu】→【Preprocessor】→【Modeling-Create】→【Elements】→【Auto Numbered】→【Thru Nodes】;

(2) 点取节点  1 2   15 生成单元 1 ,然后点击Apply】;

(3) 点取节点  3 2   15 生成单元 2 ,然后点击Apply】;

…………

(4) 点取节点 12 14  3 生成单元 15 ,然后点击OKy】。

求解

  1 定义约束

    (1) 点击Main Menu】→【Solution】→【Loads-Apply】→【Structural-Displacement】→【On Nodes】;

    (2) 点取节点 11314,再在拾取窗中点击【OK】;

(3) 选择  ALL DOF 再点击【Apply】;

(4) 点取节点 7,再在拾取窗中点击【OK】;

    (5) 选择  UZ ,输入位移值 –0.2 再点击【Apply】;

  2 求解

    (1) 点击Main Menu】→【Solution】→【Solve】→【Current LS】;

    (2) 浏览完显示的信息后,关闭文本窗口;

    (3) 点击【OK】后开始求解;

    (4) 点击【Close】。

后处理

  1 画变形图

    (1) 点击Main Menu】→【General Postproc】→【Plot Results】→【Deformed Shade】;

    (2) 选取 Del+undeformed 选项,然后点击【OK】。

  2 查看节点位移

    (1) 点击Main Menu】→【General Postproc】→【List Results】→【Nodal Solution】;

    (2) Item to be listed 框中选 DOF solution 及其 All DOFs DOF

    (3) 点击OK】;

  3 显示单元应力

     (1) 点击Main Menu】→【General Postproc】→【List Results】→【Element Solution】;

     (2) 选择 LineElem results然后点击OK】;

     (3) 浏览单元结果。

   4 显示约束反力

     (1) 点击Main Menu】→【General Postproc】→【List Results】→【Reaction Solu】;

     (2) 选择 All struc forc F 然后点击OK】;

     (3) 浏览各约束反力值。

退出 ANSYS

  点击工具栏上Quit按钮,选择 quit - no save! 复选框,再点击【OK】。

   四、思考题

   直角拐如图所示,已知圆截面梁的直径 d = 100  mm,矩形梁的截面尺寸为 100×50 mm,弹性模量 E=200 GPa,切变摸量 G = 80 GPa,集中力 F = 10 kN ,试对其作静力分析

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实验28 空间刚架静力分析

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实验28   空间刚架静力分析

一、实验课题

悬浮机构由铜铍合金簧片制成,已知材料的弹性模量 E = 130 MPa,切变模量 G = 50 MPa,泊松比 m = 0.3,密度 r = 8´103 kg/m3。簧片宽 2.5  mm,厚 0.25mm,求节点 7 向下位移 0.2 mm 时簧片的应力(图中尺寸的单位为 mm)。

   二、实验要求

    1  掌握空间框架模型的建立方法;

    2  注意参考节点 K 与截面参数的关系;

    3  掌握非零位移边界条件的处理方法;

    4  掌握计算结果的查询方法。

三、数据准备

1.       节点坐标(单位:mm

N

x

y

z

N

x

y

z

1

0

30

5

9

5

10

0

2

0

25

5

10

0

0

0

3

0

25

0

11

-5

0

0

4

0

20

0

12

5

0

0

5

-5

20

0

13

-7.5

0

0

6

5

20

0

14

7.5

0

0

7

0

10

0

15

5

25

5

8

-5

10

0

2.       单元编号

Element

I

J

K

Element

I

J

K

1

1

2

15

9

7

9

3

2

2

3

15

10

8

11

3

3

3

4

5

11

9

12

3

4

4

5

3

12

10

11

3

5

4

6

3

13

10

12

3

6

5

8

3

14

11

13

3

7

6

9

3

15

12

14

3

8

7

8

3

3.       截面参数(单位mm

R

A

Iz

Iy

H

W

Ix

1

0.625

3.2552E-3

0.32552

0.25

2.5

0.013021

四、ANSYS操作步骤

进入 ANSYS

  点击 程序】→【ANSYS5.4】→【Run Interactive Now

建立有限元模型

  1 输入标题

    (1) 点击File】→【Change Title】;

    (2) 输入标题“3-D Frame Static Analysis”;

    (3) 点击OK】按钮。

  2 选择分析类型

    (1) 点击Main Menu】→【Preferences】;

    (2) 选择 structural 复选框,然后点击OK】按钮。

  3 确定单元类型

    (1) 点击Main Menu】→【Preprocessor】→【Element Type】→【Add/Edit/Delete】;

    (2) 点击Add】,选择 structural beam 族中 3-D Elastic 4 单元

    (3) 先击OK】按钮,再击【Close】关闭对话框。

  4 定义实常数(截面积)

    (1) 点击Main Menu】→【Preprocessor】→【Real Constants】;

    (2) 先点击Add】,再点击OK 】;

    (3) 输入截面积 0.625,对Z惯性矩 3.2552E-3,对Y惯性矩 0.32552,梁Z方向高 2.5,梁Y方向高 0.25,极惯性矩 0.013021,再点击OK】和 【Close】。

  5 定义材料性质

    (1) 点击Main Menu】→【Preprocessor】→【Material Props】→【Constant-Isotropic】;

    (2) 点击OK】;

    (3) 输入弹性模量 130E+3,切变模量 50E+3然后点击OK】。

  6 输入节点坐标

    (1) 点击Main Menu】→【Preprocessor】→【Modeling Create】→【Nodes】→【In Active CS】;

    (2) 输入节点号  1 ,及其坐标  0 305 ,然后点击Apply】;

(3) 输入节点号  2 ,及其坐标  0 255 ,然后点击Apply】;

…………

(4) 输入节点号 14 ,及其坐标 7.5 0 0 ,然后点击OK】;

(5) 输入节点号 15 ,及其坐标  5 255 ,然后点击OK】。

  7 定义杆单元

    (1) 点击Main Menu】→【Preprocessor】→【Modeling-Create】→【Elements】→【Auto Numbered】→【Thru Nodes】;

(2) 点取节点  1 2   15 生成单元 1 ,然后点击Apply】;

(3) 点取节点  3 2   15 生成单元 2 ,然后点击Apply】;

…………

(4) 点取节点 12 14  3 生成单元 15 ,然后点击OKy】。

求解

  1 定义约束

    (1) 点击Main Menu】→【Solution】→【Loads-Apply】→【Structural-Displacement】→【On Nodes】;

    (2) 点取节点 11314,再在拾取窗中点击【OK】;

(3) 选择  ALL DOF 再点击【Apply】;

(4) 点取节点 7,再在拾取窗中点击【OK】;

    (5) 选择  UZ ,输入位移值 –0.2 再点击【Apply】;

  2 求解

    (1) 点击Main Menu】→【Solution】→【Solve】→【Current LS】;

    (2) 浏览完显示的信息后,关闭文本窗口;

    (3) 点击【OK】后开始求解;

    (4) 点击【Close】。

后处理

  1 画变形图

    (1) 点击Main Menu】→【General Postproc】→【Plot Results】→【Deformed Shade】;

    (2) 选取 Del+undeformed 选项,然后点击【OK】。

  2 查看节点位移

    (1) 点击Main Menu】→【General Postproc】→【List Results】→【Nodal Solution】;

    (2) Item to be listed 框中选 DOF solution 及其 All DOFs DOF

    (3) 点击OK】;

  3 显示单元应力

     (1) 点击Main Menu】→【General Postproc】→【List Results】→【Element Solution】;

     (2) 选择 LineElem results然后点击OK】;

     (3) 浏览单元结果。

   4 显示约束反力

     (1) 点击Main Menu】→【General Postproc】→【List Results】→【Reaction Solu】;

     (2) 选择 All struc forc F 然后点击OK】;

     (3) 浏览各约束反力值。

退出 ANSYS

  点击工具栏上Quit按钮,选择 quit - no save! 复选框,再点击【OK】。

   四、思考题

   直角拐如图所示,已知圆截面梁的直径 d = 100  mm,矩形梁的截面尺寸为 100×50 mm,弹性模量 E=200 GPa,切变摸量 G = 80 GPa,集中力 F = 10 kN ,试对其作静力分析


上一条:实验28 空间刚架静力分析

下一条:实验29 三角形薄板静力分析