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1、实验三、人字形屋架静态受力分析 1 启动 ansys 从步骤 1 到步骤 6 统称为前处理，包括指定作业名称和分析标题，创建几何 模型，定义单元类型，定义单元实常数，定义材料属性，以及对模型进行网格划 分。1.1.建立工作目录，在 D 盘创建用户文件夹，建议使用学号命名。1.2.启动软件 点击开始-所有程序-Ansys 14.0-Ansys，启动 Ansys 14.0 软件 1.3.设置工作目录 单击 Utility Menu-file，在下拉菜单中选择 Change Directory，选择刚才创建的文件夹作为 Ansys 工作目录。1.4.设置任务名称 单击 Utility Menu-fi
2、le，在下拉菜单中选择 Change Jobname，输入名称 step1，单击 OK 确认。1.5.设置任务标题（Change Title）单击 Utility Menu-file，在下拉菜单中选择 Change Title，在 Enter newtitle的提示框中输入名称 The analysis of a structure with a steel frame，单击 OK 确认。然后单击 Utility Menu-plot-Replot。1.6.设置分析规则 在界面左边的主菜单（ANSYS Main Menu）中点击 Preferences（前处理器），在分析规则中选中 Struct
3、ural，如图 1-5 所示，单击 OK 确认。2.创建人字形屋架的有限元分析模型 2.1.首先创建屋架的关键点 通过输入各个关键点的绝对坐标创建各个关键点。选择菜单 ANSYS Main Menu:Preprocessor-Modeling-Create-Keypoints-In Active CS?在 Keypoint Number 中输入 1，在 X，Y，Z Location in active CS 中输入 0，0（本例中为平面结构，z 方向可以不必输入，Ansys 中不填任何数值即默认为 0）。然后单击 Apply 按钮；?在 Keypoint Number 中输入 2，在 X，Y，
4、Z Location in active CS 中输入 2，0，然后再单击 Apply；?重复上面的步骤，完成绘制节点 3-8，最后单击 OK 退出。2.2.存盘 单击 Utility MenuFileSave as，在弹出的对话框中填入保存文件名称 step1.db，单击 OK 确认。2.3.创建关键点之间的连接（直线连接）选择菜单 ANSYS Main Menu:Preprocessor-Modeling-Create-Lines-Lines-Straight line 弹出对话框。?选取点 1 和点 2，这样就在点 1 和点 2 间绘出一条直线，点击OK或Apply完成一条线段创建。?重
5、复上述步骤，建立如图 1-1 所示结构。图 1-1：人字形屋架几何模型 2.4.存盘 单击 Utility MenuFileSave as，在弹出的对话框中填入保存文件名称 step2.db，单击 OK 确认。3.设定单元类型 选择菜单 ANSYS Main Menu:Preprocessor-Element Type-Add/Edit/Delete 弹出对话框。?单击 Add按钮，弹出对话框：?在 Library of Element Types 中选择 Link，然后在最右边选择 3D finit stn 180。?然后单击 OK 按钮，返回 Element Types 对话框，在单击 C
6、LOSE 按钮。4.定义实常数 设定杆的横截面积 选择菜单 ANSYS Main Menu:Preprocessor-Real Constants-Add/Edit/Delete 弹出对话框：单击 Add按钮，进入下一级对话框 在单击 OK 按钮，进入下一级对话框，弹出如图 1-2 所示对话框：在 AREA 中填写 0.01，在 TENSKEY 中，选中 Compress only，并单击 OK 按钮 返回上一级对话框，再单击 CLOSE 按钮。图 1-2：Real Constants for LINK180 对话框 5.定义材料属性 设定杆的弹性模量 选择菜单 ANSYS Main Menu
7、:Preprocessor-Material Props-Material Models?进入 Structural-Linear-Elastic-Isotropic，双击 Isotropic，?在图 EX 栏中输入 2.07e11(杨氏模量)；单击 OK；?在弹出的对话框中单击确定按钮。?默认PRXY为0，（因为本结构为平面杆件结构，泊松比对系统没有影响）；?点击关闭窗口按钮，返回 Ansys 主界面。?存盘。单击 Utility MenuFileSave as，在弹出的对话框中填入保存文件名称 step3.db，单击 OK 确认。6.网格划分 选择菜单 ANSYS Main Menu:Pr
8、eprocessor-Meshing-Size Cntrls-ManualSize-Lines-All Lines 弹出 Element Sizes on All Selected Lines 对话框?在 NDIV 文本框中输入 1，size element edge length 输入 0，单击 OK 确认。?这样就使得每条直线网格分成为一个单元，如图 1-3 所示 图 1-3?选择菜单 ANSYS Main Menu:Preprocessor-Meshing-MeshTool 弹出 MeshTool 对话框。?单击 Mesh 按钮，弹出 Mesh Lines 对话框?在图形窗口中拾取已经创
9、建的 13 条直线，单击 OK 按钮确认。弹出 图 1-4 图 1-4：网格划分后的模型?存盘，单击 Utility MenuFile-Save as，在弹出的对话框中填入保存文件名称 step4.db，单击 OK 确认。7.设定分析类型 从步骤 7 到步骤 10 统称为加载和求解过程，包括定义分析类型和分析选项，施加载荷及约束，以及求解。选择菜单 ANSYS Main Menu:Solution-Analysis Type-New Analysis?单击 static 选项，然后点击 OK 按钮 8.添加约束 选择菜单 ANSYS Main Menu:Solution-Define Load
10、s-Apply-Structural-Displacement-On Nodes?用鼠标在平面上点击节点 1，然后 在对话框中点击 Apply 按钮，弹出对话框?在 Lab2 DOFs to be constrained 中点击 All DOF，再在 VALUE 中输?入 0，点击 OK 按钮。?重复上述操作，将节点 5 的所有自由度也进行约束。结果如图 1-5，?如果没有显示，可以右键弹出动态菜单，选择 Replot，刷新显示 图 1-5 9.添加负载 选择菜单 ANSYS Main Menu:Solution-Define Loads-Apply-Structural-Force/Mome
11、nt-On Nodes?用鼠标在平面内连续单击节点 6，7，8 后，在对话框中单击 OK 按钮，弹出对话框?在 Direction of force/mom 中选择 FY，?在 VALUE Force/Moment value 中输入-1000。?单击OK按钮。这样就在 6，7，8 三点各施加了 1000 牛向下的力。?存盘。单击 Utility MenuFile-Save as，在弹出的对话框中填入保存 文件名称 step5.db，单击 OK 确认。10.开始求解，选择菜单 ANSYS Main Menu:Solution-solve-Current LS?单击OK按钮开始计算?单击 Clo
12、se 完成了整个求解过程。?关闭 STATUS Command 状态窗口，Solution 结束。11.后处理 11.1.首先查看杆件的变形情况。选择菜单 ANSYS Main Menu:General Postpro-Plot Result-Deform shape 选中 Defundeformed 选项，单击 OK.图 1-6a：人字形屋架的简易结构模型变形前后图形 显示杆件编号 Utility Menu-PlotCtrls-Numbering.弹出的对话框中选择 Elem/Attrib numbering:Element numbers，这样即可 显示杆的编号。同样节点 NODE 编号同
13、样在这里设置是否显示。图 1-6b：人字形屋架的简易结构模型变形前后图形 11.2.查看节点位移 选择菜单 ANSYS Main Menu:General Postpro-List Result-Node Solution 弹出对话框。?选择 Nodal Solution-DOF Solution-Displacement vector sum。?单击 OK 按钮；?得到如下结果文件。图 1-7:各节点位移?点击 FileSave As 将其保存 11.3.查看杆单元的轴向力，轴向应力，轴向应变 选择菜单 ANSYS Main Menu:General Postpro-Element tabl
14、e-Define table?在弹出的 Element Table Data 对话框中单击 Add，然后弹出对话框，?在 Lab User label for item 中填入名称 ZXL，然后再在 左下选项栏中选择 By sequence num，再在 右栏中选择 SMISC，1(轴向力)，单击Apply；?重复上面步骤，在 Lab User label for item 中输入 ZXYL，然后在选择 By Sequence Num 和 LS，1（轴向应力）。单击 Apply；?重复上面步骤，在 Lab User label for item 中输入 ZXYB，选择 By Sequence
15、Num 和 LEPEL，1（轴向应变）。单击 OK。选择菜单 ANSYS Main Menu:General Postpro-List Result-Elem Table Data 弹出对话框。在对话框中选择 ZXL，ZXYL，ZXYB，单击 OK。弹出 PRETAB Command 状态窗口如图 1-8 所示。?点击 FileSave As 将其保存 图 1-8：杆单元的轴向力，轴向应力，轴向应变 11.3.绘制轴向力图 选择菜单 ANSYS Main Menu:General Postpro-Element table-Define table?在弹出的 Element Table Dat
16、a 对话框中单击 Add，然后弹出对话框?在 Lab User label for item 中填入名称 ZXL，然后再在 左下选项栏 DOF solution 再在右栏中选择 UY 选择菜单 ANSYS Main Menu:General Postpro-Element table-Plot Elem table 在 Item to be Plotted 中选择。单击 OK 按钮,弹出结果图 1-9，图 1-9：轴向力云图 11.5.列出支座反力 选择菜单 ANSYS Main Menu:General Postpro-List Result-Reaction Solu 弹出对话框。在对话框中选择 All Struc force F，单击 OK。弹出图 1-10 所示文件。点击 FileSave As 将其保存。图 1-39：支座反力?存盘。单击 Utility Menu File-Save as，在弹出的对话框中填入保存文件名称 step6.db，单击 OK 确认。