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力学与工程学院课程设计任务书课程大型工程分析软件及应用课程设计题目三维实体结构的分析专业姓名三维实体结构的分析一、问题描述图一所示为一工字钢梁，两端均为固定端，其截面尺寸为，。试建立该工字钢梁的三维实体模型，并在考虑重力的情况下对其进行结构静力分析。其他已知参数如下：弹性模量（也称杨式模量）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长度方向中线处，为分布力，其大小Fy=5000N（向上）GUI方式：二、结果演示使用ASSYS12.0软件对该工字钢梁进行结构静力分析，显示其位移云图。（一）单元类型、几何特性及材料特性定义1定义单元类型。点击主菜单中的“PreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete”，弹出对话框，点击对话框中的“Add…”按钮，又弹出一对话框，选中该对话框中的“Solid”和“Brick8node45”选项，点击“OK”，关闭对话框，返回至上一级对话框，此时，对话框中出现刚才选中的单元类型：Solid45，点击“Close”，关闭对话框。注：Solid45单元用于建立三维实体结构的有限元分析模型，该单元由8个节点组成，每个节点具有X、Y、Z方向的三个移动自由度。2．定义材料特性。点击主菜单中的“PreprocessorMaterialPropsMaterialModels”，弹出窗口如图2所示，逐级双击右框中“Structural\Linear\Elastic\Isotropic”前图标，弹出下一级对话框，在“弹性模量”（EX）文本框中输入：2.06e11，在“泊松比”（PRXY）文本框中输入：0.3，如图3所示，点击“OK”按钮，回到上一级对话框，然后，双击右框中的“Density”选项，在弹出对话框的“DENS”一栏中输入材料密度：7800，点击“OK”按钮关闭对话框。最后，点击窗口右上角“关闭”该窗口。（二）工字钢三维实体模型的建立1．生成关键点。图4所示的工字钢梁的横截面由12个关键点连线而成，其各点坐标分别为：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）。点击主菜单中的“PreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS”，弹出对话框。在“Keypointnumber”一栏中输入关键点号1，在“XYZLocation”一栏中输入关键点1的坐标（-0.08，0，0），如图4所示，点击“Apply”按钮，同理将2~12点的坐标输入，此时，在显示窗口上显示所生成的12个关键点的位置。2．生成直线。点击主菜单中的“PreprocessorModelingCreateLinesLinesStraightLine”，弹出关键点选择对话框，依次点选关键点1、2，点击“Apply”按钮，即可生成第一条直线。同理，分别点击2、3；3、4；4、5；5、6；6、7；7、8；8、9；9、10；10、11；11、12；12、1可生成其余11条直线。生成后的组成工字钢梁横截面的直线如图5所示。3．生成平面。点击主菜单中的“PreprocessorModelingCreateAreasArbitraryByLines”，弹出“直线选择”对话框，依次点选1~12直线，点击“OK”按钮关闭对话框，即可生成工字钢的横截面。4．生成三维实体。点击主菜单中的“PreprocessorModelingOperateExtrudeAreasAlongNormal”，弹出平面选择对话框，点选上一步骤生成的平面，点击“OK”按钮。之后弹出另一对话框，在“DIST”一栏中输入：1（工字钢梁的长度），其他保留缺省设置，点击OK按钮关闭对话框，即可生成工字钢梁的三维实体模型。如图6所示。（三）网络划分1．设定单元大小。点击主菜单中的“PreprocessorMeshingMeshTool”,弹出对话框，在“SizeControl”标签中的Global一栏点击Set按钮，弹出“网格尺寸设置”对话框，在SIZE一栏中输入：0.02，其他保留缺省设置，点击OK按钮关闭对话框。2．接着上一步，在图35的划分网格的对话框中，选中单选框“Hex”和“Sweep”，其他保留缺省设置，然后点击“Sweep”按钮，弹出体选择对话框，点选34中的工字钢梁实体，并点击OK按钮，即可完成对整个实体结构的网格划分，其结果如7所示。（四）施加载荷1．施加位移约