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2010　 － 2011　 学年 3学期考试试题答案 考试科目： 　结构数值仿真 　 年级班级： 拟题教师： 考试时间：　　 分钟 试卷分数: 100分 一、计算题（本大题共5小题，每小题20分，总计100分） 一钢框架结构（二层、三层或四层），由四根工字钢柱支撑的井字梁格上铺设钢板构成，工字钢梁顶和钢板底相重合。该结构的参数如下： 板：板厚0.02m，也可以自己根据跨度选定； 梁：工字钢0.2m×0.1m，翼缘和腹板厚均为0.01m。 柱：工字钢0.25m×0.25m，翼缘和腹板厚均为0.02m。 平台承受竖向荷载为10KN/m2。 1、根据已知参数和自己的网格划分数建立规定层数的有限元模型。包括语言叙述、命令和图形。（20分） 定义单元类型1 定义单元类型2 图1 定义单元类型 图2 定义材料参数 图3 设置梁单元截面1和2 图4 创建节点 图5 显示截面形状的图 2、静力加载与求解，给出约束和荷载施加的有限元图。（20分） 施加均布荷载 约束图 施加荷载图 3、后处理分析，给出结构的变形图、应力图、弯矩图，轴力图和剪力图和相应的数据表格。（20分） 变形图 应力云图 剪力图 轴力图 弯矩图 表 1 柱内力及应力 层次 弯矩 剪力 （kN） 轴力 （kN） 顶端 底端 一层 -22.354 9.682 11.77 354 二层 -27.288 27.568 18.385 289 三层 -19.253 22.25 14.35 186 四层 -47.247 27.241 24.972 79 表 2 梁内力及应力 层次 弯矩 剪力（kN） 轴力（kN） 左端 跨中 左端 跨中 左端 跨中 一层 15.321 -16.124 -8.986 3.723 -172.55 224.65 二层 16.172 -17.368 -9.223 3.856 -184.36 214.28 三层 18.247 -16.347 -9.783 4.246 -182.76 210.11 四层 16.273 -16.654 -9.176 4.157 -1744.23 242.42 4、变形和规范的对比，如不满足要求，改变板厚达到满足要求。（20分） 表 3 板厚0.02m钢板对应挠度 层次 Ansys值（mm） 理论值（mm） 一层 32.856 20.0 二层 32.856 20.0 三层 32.856 20.0 四层 32.856 20.0 表 4 板厚0.02m钢板对应挠度 层次 Ansys值（mm） 理论值（mm） 一层 18.563 20.0 二层 18.563 20.0 三层 18.563 20.0 四层 18.563 20.0 5、进行模态分析，提取前三阶模态和前五阶的频率。模态图给出，频率列表给出。 （20分） 频率列表 模态 频率（Hz） 1 1.7385 2 2.0642 3 2.8743 4 5.5734 5 7.0633 一阶模态 二阶模态 三阶模态 第 页 共 页 6