工字钢-ANSYS实例72道(含结果)研讨.doc

2.3 工字钢-ANSYS实例分析 (三维实体结构) 介绍三维实体结构的有限元分析。 一、问题描述 图所示为一工字钢梁，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 二、实训步骤 ANSYS10.0的启动与设置 1启动。点击：开始所有程序 ANSYS10.0 ANSYS，即可进入ANSYS图形用户主界面。 2功能设置。击主菜单中的“Preference”菜单(Main Menu Preferences)，弹出“参数设置”对话框，选中“Structural”复选框，点击“OK”按钮，关闭对话框，如图所示。本步骤的目的是仅使用该软件的结构分析功能，以简化主菜单中各级子菜单的结构。 图2 Preference参数设置对话框 3、系统单位设置。由于ANSYS软件系统默认的单位为英制，因此，在分析之前，应将其设置成国际公制单位。在命令输入栏中键入“/UNITS，SI”，然后回车即可。（注：SI表示国际公制单位）单位 (在ANSYS中称为 PREP7)设定的先后顺序进行，具体如图4所示。 图4 前处理器(PREP7)设定分析步骤 (二) 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“PreprocessorElement Type Add/Edit/Delete”，弹出对话框（图） 图5 单元类型Add/Edit/Delete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“Brick 8node 45”选项（图）对话框点击“OK”，关闭图对话框，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，如图所示。Add/Edit/Delete对话框点击“Close”，关闭图所示对话框。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 “PreprocessorMaterial Props Material Models”，弹出窗口如图8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9所示，点击“OK”按钮，回到上一级对话框图8义材料特性“Structural\ Linear\ Elastic\ Isotropic”图义弹性模量泊松比然后，双击图8中的“Density”选项，在弹出对话框的“DENS”一中输入材料密度：7800，图义点击“OK”按钮关闭对话框义材料特性“Structural\ Linear\ Elastic\ Isotropic”。 图材料特性“Structural\ Linear\ Elastic\ Isotropic”对话框 最后，点击图1所示窗口右上角“关闭”该窗口MaterialExit 菜单退出。 (三) 工字钢三维实体模型的建立 1生成关键点图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“PreprocessorModelingCreateKeypointsIn Active CS”，弹出对话框。图在“Keypoint number”一栏中输入关键点号1，在“XYZ Location”一栏中输入关键点1的坐标（-0.08，0，0），如图所示图点击“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“PreprocessorModelingCreate Lines LinesStraightLine”，弹出关键点选择对话框，图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