ANSYS算例3.3.7(3) 三梁平面框架结构的有限元分析(GUI)及命令流

【ANSYS算例】3.3.7(3) 三梁平面框架结构的有限元分析

针对【典型例题】3.3.7(1)的模型，即如图3-19所示的框架结构，其顶端受均布力作用，用有限元方法分析该结构的位移。结构中各个截面的参数都为：E=3.0 10Pa，

11I=6.5 10-7m4，A=6.8 10-4m2，相应的有限元分析模型见图3-20。在ANSYS平台

上，完成相应的力学分析。

图3-19 框架结构受一均布力作用

（a） 节点位移及单元编号 （b） 等效在节点上的外力

图3-20 单元划分、节点位移及节点上的外载

解答 对该问题进行有限元分析的过程如下。 1．基于图形界面的交互式操作(step by step)

(1) 进入ANSYS(设定工作目录和工作文件)

程序 →ANSYS → ANSYS Interactive →Working directory (设置工作目录) →Initial jobname(设置工作文件名): beam3→Run → OK

(2) 设置计算类型

ANSYS Main Menu: Preferences… → Structural → OK

(3) 选择单元类型

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete… →Add… →beam：2D elastic 3 →OK (返回到Element Types窗口) →Close

(4) 定义材料参数

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models→Structural →Linear →Elastic→ Isotropic: EX:3e11 (弹性模量) → OK → 鼠标点击该窗口右上角的“?”来关闭该窗口 (5) 定义实常数以确定平面问题的厚度

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants… →Add/Edit/Delete →Add →Type 1 Beam3→ OK→Real Constant Set No: 1 (第1号实常数), Cross-sectional area:6.8e-4 (梁的横截面积) →OK →Close (6) 生成几何模型

生成节点

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Creat→Nodes→ In Active CS→Node number 1 → X:0,Y:0.96,Z:0 →Apply→Node number 2 → X:1.44,Y:0.96,Z:0 →Apply→Node number 3 → X:0,Y:0,Z:0→Apply→Node number 4 → X:1.44,Y:0,Z:0→OK

生成单元

ANSYS Main Menu: Preprocessor → Modeling → Create →Element → Auto Numbered → Thru Nodes → 选择节点 1，2(生成单元1)→ apply → 选择节点 1， 3(生成单元2)→ apply →选择节点 2， 4(生成单元3)→OK

(7) 模型施加约束和外载 左边加X方向的受力

ANSYS Main Menu: Solution → Define Loads → Apply →Structural → Force/Moment → On Nodes → 选择节点1→ apply →Direction of force: FX →VALUE：3000 → OK→

上方施加Y方向的均布载荷

ANSYS Main Menu: Solution → Define Loads → Apply →Structural → Pressure →On Beams →选取单元1(节点1和节点2之间)→ apply →VALI：4167→VALJ：4167→OK

左、右下角节点加约束

ANSYS Main Menu: Solution → Define Loads → Apply →Structural → Displacement → On Nodes → 选取节点3和节点4 → Apply → Lab:ALL DOF → OK

(8) 分析计算

ANSYS Main Menu: Solution → Solve → Current LS →OK → Should the Solve Command be Executed? Y→ Close (Solution is done! ) → 关闭文字窗口

(9) 结果显示

ANSYS Main Menu: General Postproc → Plot Results →Deformed Shape … → Def + Undeformed → OK (返回到Plot Results) (10) 退出系统

ANSYS Utility Menu: File→ Exit …→ Save Everything→OK (11) 计算结果的验证

与MATLAB支反力计算结果一致。

2．完全的命令流

!%%%%%%%%%% [典型例题]3.3.7(3) %%% begin %%%%% / PREP7 !进入前处理 ET,1,beam3 !选择单元类型

R,1,6.5e-7,6.8e-4 !给出实常数(横截面积、惯性矩)

MP,EX,1,3e11 !给出材料的弹性模量

N,1,0,0.96,0 !生成4个节点,坐标(0,0.96,0)，以下类似 N,2,1.44,0.96,0 N,3,0,0,0 N,4,1.44,0,0

E,1,2 !生成单元(连接1号节点和2号节点) ，以下类似 E,1,3 E,2,4

D,3,ALL !将3号节点的位移全部固定 D,4,ALL !将4号节点的位移全部固定 F,1,FX,3000 !在1号节点处施加X方向的力(3000) SFBEAM,1,1,PRESS,4167 !施加均布压力 FINISH !结束前处理状态 /SOLU !进入求解模块 SOLVE !求解

FINISH !结束求解状态 /POST1 !进入后处理 PLDISP,1 !显示变形状况 FINISH !结束后处理

!%%%%%%%%%% [典型例题]3.3.7(3) %%% end %%%%%