[原創]桁架超靜定問題(力法)ANSYS分析

2017-02-17  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

導讀:結構分析中,以力為基本未知量,借助于變形協調方程求解的方法稱為力法。ANSYS分析該問題顯得尤為簡潔方便,要掌握如何顯示節點和單元編號,后處理查看約束反力、節點位移和單元軸力的步驟。

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一、問題描述

圖示為一簡單桁架,桿的橫截面積A= 100 mm2,彈性模量E= 200 GPa,泊松比均為0.3,a =1.0 m,F=2 kN。求約束反力,各桿的軸力和節點位移。

二、理論計算

力法解析解參考《材料力學 II》,第5版,劉鴻文,第122頁。

三、GUI求解步驟

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。可不用輸入。

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。

(2)定義實常數:MainMenu > Preprocessor > Real Constants > Add → Type 1 → OK → Real Constant Set No.:1,AREA:100→ OK → Close。

(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

(1)定義節點:MainMenu > Preprocessor > Create > Nodes > In Active CS → 依次輸入4個節點坐標1(0,0, 0),2(1E3,0, 0),3(1E3,1E3, 0),4(0,1E3, 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,依次拾取節點。拾取節點2和3(生成單元1)→ Apply → 拾取節點1和2→ 拾取節點1和4→ 拾取節點3和4→ 拾取節點1和3→拾取節點2和4→ OK。

②打開節點和單元編號: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 → 拾取節點2→ OK → Lab2:AllDOF → Apply →拾取節點1→ Lab2:UY→ OK。

(2)施加載荷:MainMenu > Solution > Define loads > Apply > Structural > Force/Moment> On Nodes → 拾取節點3→ OK → Lab:FX,VALUE:2E3→ 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、UY和USUM分別表示x方向、y方向和總位移。

②列表顯示:MainMenu > General Postproc > List Results > Nodal solu → 選擇DOFsolution 下的Displacement vector 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ANSYS Help,搜索LINK180。

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。

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By sequence 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。結果與力法解析解完全一致。

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

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

7.退出ANSYS軟件

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

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