ANSYS程序變截面梁與耦合自由度的應(yīng)用

自由度耦合即構(gòu)件連接處兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的自由度(包括移動(dòng)自由度和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度)變化是一致的,主節(jié)點(diǎn)如何變化,從節(jié)點(diǎn)隨著同樣變化。自由度耦合在靜力分析時(shí)常用在連接件上,特別用在具有轉(zhuǎn)動(dòng)的連接件上。例如:汽車掛擋手柄連接端的球鉸,各種銷釘與耳環(huán)的連接,各種轉(zhuǎn)盤與轉(zhuǎn)軸的連接等。自由度耦合的概念與自由度釋放的概念正好相反。在ANSYS程序中沒有自由度釋放功能,只有自由度耦合功能,但用自由度耦合功能完全可以達(dá)到自由度釋放的目的。這種功能具體操作過程,也在下面的實(shí)例分析中詳細(xì)介紹。

二、雨蓬計(jì)算分析

該雨蓬結(jié)構(gòu)是由11根變截面工字鋼梁、1根等截面工字鋼梁、3根圓管鋼梁、1根槽鋼梁和6根拉桿鋼組成。其結(jié)構(gòu)如下:

圖1雨蓬結(jié)構(gòu)

1.原始數(shù)據(jù)

(1)坐標(biāo)數(shù)據(jù)

關(guān)鍵點(diǎn)號(hào)XYZ

1000

2006300

3045000 (第一拉桿上端點(diǎn))

40-10000 (變截面梁Z軸方向)

5010000 (第一排工字鋼Z軸方向)

60-10006300(第六排槽鋼Z軸方向)

(2)材料數(shù)據(jù)

主鋼梁變截面工字鋼:大端300×150×8×6小端150×150×8×6

第一橫梁工字鋼:150×100×8×6

第二、第三、第四橫梁圓管鋼:Φ102×4 Ri=47 R0=51

第五橫梁槽鋼:160×80×8×6

拉桿:Φ102×4A=1231.5  =0.0001

(3) 載荷

由玻璃均布載荷計(jì)算而得:

中間節(jié)點(diǎn): F=5560N

邊節(jié)點(diǎn): F=2780N

角節(jié)點(diǎn): F=1690N

(4) 單元

梁?jiǎn)卧? BEAM188

桿單元: LINK8

(5) 邊界條件

主梁固定于墻上:位移和轉(zhuǎn)角全約束;

拉桿與主梁連接: 位移耦合,轉(zhuǎn)角自由;

拉桿與墻連接: 位移約束, 轉(zhuǎn)角自由。

2 計(jì)算方法

有限元幾何非線性方法

3操作命令

(1)前處理

a. 選擇單元類型

選擇單元類型菜單路徑:【Preprocessor】→【Element Type】→【Add/Edit/Delete】

執(zhí)行選擇單元類型菜單路徑命令,彈出定義單元類型對(duì)話框,單擊[Add…]按鈕,彈出單元類型庫(kù)對(duì)話框,然后選擇“Beam 2node 188”梁?jiǎn)卧?單擊[OK]按鈕。

用同樣方法選擇“Link Spar 8”桿單元,單擊[OK]按鈕。

b. 設(shè)置單元實(shí)常數(shù)

設(shè)置單元實(shí)常數(shù)菜單路徑:【Preprocessor】→【Real Constants】→【Add/Edit/Delete】

執(zhí)行設(shè)置單元實(shí)常數(shù)菜單路徑命令,彈出對(duì)話框后,單擊[Add…]按鈕,選擇“Type 2 LINK8”單元,并單擊[OK]按鈕,彈出定義實(shí)常數(shù)對(duì)話框,在“ID”中輸入“1”,在“AREA”中輸入“1231.5”,單擊[OK]按鈕。

c. 設(shè)置單元截面數(shù)據(jù)

變截面工字鋼梁截面設(shè)置:

大端截面設(shè)置:執(zhí)行菜單路徑命令【Preprocessor】→【Sections】→【Beam】→【Common sections】,彈出定義截面特性對(duì)話框后,在“ID”中設(shè)置梁?jiǎn)卧孛娲?hào)“1”,在“Name”中設(shè)置梁?jiǎn)卧孛婷Q“M1”,在[Sub-Type]中選擇工字鋼截面圖形。在“W1”中輸入“150”,在“W2”中輸入“150”,在“W3”中輸入“300”,在“t1”中輸入“8”,在“t2”中輸入“8”,在“t3”中輸入“6”,單擊[OK]按鈕。

小端截面設(shè)置:執(zhí)行菜單路徑命令【Preprocessor】→【Sections】→【Beam】→【Common sections】,彈出定義截面特性對(duì)話框后,在“ID”中設(shè)置梁?jiǎn)卧孛娲?hào)“2”,在“Name”中設(shè)置梁?jiǎn)卧孛婷Q“M2”,在[Sub-Type]中選擇工字鋼截面圖形。在“W1”中輸入“150”,在“W2”中輸入“150”,在“W3”中輸入“150”,在“t1”中輸入“8”,在“t2”中輸入“8”,在“t3”中輸入“6”,單擊[OK]按鈕。

尖劈梁截面設(shè)置:執(zhí)行菜單路徑命令【Preprocessor】→【Sections】→【Beam】→【Taper Section】→【By XYZ Location】,彈出定義變截面特性對(duì)話框后,在“ID”中設(shè)置變截面梁?jiǎn)卧孛娲?hào)“3”,在“Name”中設(shè)置變截面梁?jiǎn)卧孛婷Q“M3”。在“Beginning Section ID”中選擇變截面梁起始截面代號(hào)“1 M1”,在“XYZ Location of Beginning Sect”中輸入變截面梁起始截面坐標(biāo)“0,0,0”;在“Ending Section ID”中選擇變截面梁結(jié)束截面代號(hào)“2 M2”,在“XYZ Location of Ending Section”中輸入變截面梁結(jié)束截面坐標(biāo)“0,0,6300”,單擊[OK]按鈕。

普通工字鋼梁截面設(shè)置:

執(zhí)行菜單路徑命令【Preprocessor】→【Sections】→【Beam】→【Common sections】,彈出定義截面特性對(duì)話框后,在“ID”中設(shè)置梁?jiǎn)卧孛娲?hào)“4”,在“Name”中設(shè)置梁?jiǎn)卧孛婷Q“M4”,在[Sub-Type]中選擇工字鋼截面圖形。在“W1”中輸入“100”,在“W2”中輸入“100”,在“W3”中輸入“150”,在“t1”中輸入“8”,在“t2”中輸入“8”,在“t3”中輸入“6”,單擊[OK]按鈕。

圓管梁截面設(shè)置:

設(shè)置梁?jiǎn)卧孛鏀?shù)據(jù)菜單路徑:【Preprocessor】→【Sections】→【Beam】→【Common】→【Sections】

執(zhí)行設(shè)置梁?jiǎn)卧孛鏀?shù)據(jù)菜單路徑命令,彈出對(duì)話框后,在“ID”中設(shè)置梁?jiǎn)卧孛娲?hào)“5”,在“Sub-Type”中選擇圓管鋼截面圖形。在“R_i”中輸入“47”,在“R₀”中輸入“51”,單擊[OK]按鈕。

槽鋼梁截面設(shè)置:

執(zhí)行菜單路徑命令【Preprocessor】→【Sections】→【Beam】→【Common sections】,彈出定義截面特性對(duì)話框后,在“ID”中設(shè)置梁?jiǎn)卧孛娲?hào)“6”,在[Sub-Type]中選擇槽鋼截面圖形。在“W1”中輸入“80”,在“W2”中輸入“80”,在“W3”中輸入“160”,在“t1”中輸入“8”,在“t2”中輸入“8”,在“t3”中輸入“6”,單擊[OK]按鈕。

d. 設(shè)置材料性能數(shù)據(jù)

設(shè)置材料性能數(shù)據(jù)菜單路徑:【Preprocessor】→【Material Props】→【Material Models】

執(zhí)行設(shè)置材料性能數(shù)據(jù)菜單路徑命令,彈出定義材料性能數(shù)據(jù)對(duì)話框,選擇右側(cè)材料有關(guān)變量依次雙擊“Structural”“Linaer”“Elastic”“Isotropic” (也可以依次雙擊“Favorites”“Linaer Static”“Linaer Isotropic”) 后,在出現(xiàn)的對(duì)話框中,輸入彈性模量“EX=2.06E5”和泊松比“PRXY=0.3”數(shù)值,輸入密度數(shù)值“7.85E-9”,單擊[OK]按鈕,并退出對(duì)話框。

e. 建立幾何模型

(a)生成關(guān)鍵點(diǎn)菜單路徑:【Preprocessor】→【Modeling】→【Create】→【Keypoints】→【On Working Plane】

執(zhí)行生成關(guān)鍵點(diǎn)菜單路徑命令,在彈出的工作平面對(duì)話框中,依照上述坐標(biāo)次序,輸入各關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)值:“X,Y,Z”,最后單擊工作平面對(duì)話框中的[OK]按鈕。

軸側(cè)顯示菜單路徑:【Utility Menu】→【Plotctrls】→【Pan Zoom Rotate】→【ISO】

(b) 生成直線菜單路徑:【Preprocessor】→【Modeling】→【Create】→【Lines】→【Lines】→【Straight Line】

執(zhí)行生成直線菜單路徑命令,彈出生成直線對(duì)話框,采用鼠標(biāo)在圖形窗口依次點(diǎn)擊前、后兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),生成一條直線,單擊對(duì)話框中的[OK]按鈕。

(c) 將直線分成21等份菜單路徑:【Preprocessor】→【Operate】→【Booleans】→【Divide】→【Line into N Ln’s】,彈出對(duì)話框后,選擇直線,單擊[Apply]按鈕,輸入劃分?jǐn)?shù)“21”,單擊[OK]按鈕。

(d)直線相加菜單路徑:【Preprocessor】→【Modeling】→【Operate】→【Booleans】→【Add】→【Lines】

執(zhí)行直線相加菜單路徑命令,彈出對(duì)話框后,選擇除第一段直線外的5段直線,單擊[Apply]按鈕,接下來再次選擇5段直線,單擊[Apply]按鈕,直到共生成5段直線為止。

(e) 5段直線賦置屬性菜單路徑:【Preprocessor】→【Meshing】→【Meshing Attribute】→【Picked lines】

執(zhí)行賦屬性菜單路徑命令,彈出對(duì)話框后,單擊對(duì)話框中的[Pick All]按鈕,彈出賦屬性對(duì)話框,選擇屬性:材料號(hào)“MAT”為“1”,實(shí)常數(shù)號(hào)“REAL”為默認(rèn)值,單元類型號(hào)“TYPE”為“1 BEAM188”,截面號(hào)“SECT”為“3”,并激活“Pick Orientation Keypoints”,單擊[Apply]按鈕,用鼠標(biāo)在主梁下選擇確定梁?jiǎn)卧猌軸方向的“K”點(diǎn),單擊[OK]按鈕。

(f) 5段直線設(shè)置劃分尺寸菜單路徑:【Preprocessor】→【Meshing】→【Size Ctrls】→【ManualSize】→【Lines】→【Picked Lines】

執(zhí)行設(shè)置劃分尺寸菜單路徑命令,采用鼠標(biāo)在圖形窗口拾取全部直線,單擊[Apply]按鈕,在彈出的對(duì)話框“NDIV”中輸入尺寸數(shù)值“1”,單擊[OK]按鈕。

(g) 5段直線劃分網(wǎng)格采用分網(wǎng)工具,其菜單路徑:【Preprocessor】→【Meshing】→【MeshTool】

執(zhí)行分網(wǎng)工具菜單路徑命令,彈出分網(wǎng)工具對(duì)話框。先在分網(wǎng)工具窗口中確定網(wǎng)格實(shí)體:“Lines”,單擊[Mesh]按鈕后,單擊[Pick All]按鈕。單擊工具欄中的[SAVE-DB]按鈕,保存實(shí)體網(wǎng)格文件。

(h) 復(fù)制直線菜單路徑:【Preprocessor】→【Modeling】→【Copy】→【Lines】

執(zhí)行復(fù)制直線菜單路徑命令,彈出對(duì)話框后,單擊[Pick All]按鈕,在彈出對(duì)話框“Number of Copies-”中輸入“11”,在“DX”中輸入“2250”,單擊[OK]按鈕(目的在于生成11根變截面梁)。

(i) 生成橫線菜單路徑:【Preprocessor】→【Modeling】→【Create】→【Lines】→【Lines】→【Straight Line】

執(zhí)行生成直線菜單路徑命令,彈出生成直線對(duì)話框,采用鼠標(biāo)在圖形窗口依次點(diǎn)擊前、后兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),生成所有橫直線,單擊對(duì)話框中的[OK]按鈕。

(j)給各橫直線賦置屬性菜單路徑:【Preprocessor】→【Meshing】→【Meshing Attribute】→【Picked lines】

執(zhí)行賦屬性菜單路徑命令,彈出對(duì)話框后,采用鼠標(biāo)在圖形窗口拾取第一橫直線,單擊[Apply]按鈕,彈出賦屬性對(duì)話框,選擇屬性:材料號(hào)“MAT”為“1”,實(shí)常數(shù)號(hào)“REAL”為默認(rèn)值,單元類型號(hào)“TYPE”為“1 BEAM188”,截面號(hào)“SECT”為“4”,并激活“Pick Orientation Keypoints”,單擊[Apply]按鈕,用鼠標(biāo)在第一橫直線起點(diǎn)上選擇確定梁?jiǎn)卧猌軸方向的“K”點(diǎn),單擊[OK]按鈕。

第二、第三、第四橫直線為圓管鋼,截面號(hào)為“5”,梁?jiǎn)卧猌軸方向的“K”點(diǎn)選擇第五橫直線上任意一點(diǎn)即可;第五橫直線為槽鋼,截面號(hào)為“6”,梁?jiǎn)卧猌軸方向的“K”點(diǎn)選擇第五橫直線起點(diǎn)下一點(diǎn),單擊[OK]按鈕。

(k) 各橫直線劃分尺寸設(shè)置為“1”、網(wǎng)格劃分同前。

(l) 合并菜單路徑:【Preprocessor】→【Numbering Ctrls】→【Merge Items】

執(zhí)行合并菜單路徑命令,彈出對(duì)話框后,在“Label”中選擇“All”,單擊[OK]按鈕。

(m) 復(fù)制關(guān)鍵點(diǎn)菜單路徑:【Preprocessor】→【Modeling】→【Copy】→【Keypoints】

執(zhí)行復(fù)制關(guān)鍵點(diǎn)菜單路徑命令,彈出對(duì)話框后,用鼠標(biāo)在圖形窗口選擇拉桿上端點(diǎn),單擊[Apply]按鈕,在彈出對(duì)話“Number of Copies”中輸入“6”,在“DX”中輸入“4500”,單擊[OK]按鈕。

執(zhí)行復(fù)制關(guān)鍵點(diǎn)菜單路徑命令,彈出對(duì)話框后,用鼠標(biāo)在圖形窗口選擇拉桿下端點(diǎn)之間的關(guān)鍵點(diǎn),復(fù)制距離為“DX=2250”,復(fù)制后使各拉桿下端點(diǎn)位置形成兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)號(hào)。

(n) 生成直線菜單路徑:【Preprocessor】→【Modeling】→【Create】→【Lines】→【Lines】→【Straight Line】

執(zhí)行生成直線菜單路徑命令,彈出對(duì)話框后,用鼠標(biāo)在圖形窗口選擇拉桿上、下端點(diǎn),生成拉桿線。注意:在選擇下端點(diǎn)時(shí),要選擇后生成的關(guān)鍵點(diǎn)號(hào)。

(o ) 拉桿線的屬性賦置、劃分尺寸設(shè)置和網(wǎng)格劃分同前。

( p) 自由度耦合設(shè)置

該題6根拉桿下端與變截面梁的連接為鉸鏈連接,即每個(gè)連接節(jié)點(diǎn)3個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度應(yīng)釋放為自由。在ANSYS程序中,自由度耦合的概念與其他程序中自由度釋放的概念正相反。對(duì)于該題而言,拉桿下端與變截面梁鉸鏈連接,應(yīng)設(shè)置連接點(diǎn)處為兩個(gè)節(jié)點(diǎn),一個(gè)節(jié)點(diǎn)為拉桿的,另一個(gè)節(jié)點(diǎn)為變截面梁的,并使他們3個(gè)方向的位移自由度各自耦合,3個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度不作任何處理。

自由度耦合設(shè)置菜單路徑:【Preprocessor】→【Conpling/Ceqn】→【Coupling DOFs】

執(zhí)行自由度耦合設(shè)置菜單路徑命令,彈出對(duì)話框后,在圖形窗口拾取耦合節(jié)點(diǎn),單擊[OK]按鈕,再次在該位置拾取耦合點(diǎn),單擊[Apply]按鈕,彈出自由度耦合對(duì)話框,在“NSET”中輸入耦合集號(hào)“”,在“Lab”中選擇耦合自由度方向“”,單擊[Apply]按鈕,直到完成所有6對(duì)節(jié)點(diǎn)位移自由度的耦合(6對(duì)節(jié)點(diǎn)共建18個(gè)耦合集),單擊[OK]按鈕。

單擊工具欄中的[SAVE-DB]按鈕,保存實(shí)體網(wǎng)格文件。

(2)加載求解

a. 施加位移約束

施加位移約束菜單路徑:【Solution】→【Define Loads】→【Apply】→【Structural】→【Displacement】→【On Nodes】

執(zhí)行施加位移約束菜單路徑命令,彈出施加位移約束選擇節(jié)點(diǎn)對(duì)話框,采用鼠標(biāo)在圖形窗口拾取主梁與墻連接點(diǎn),單擊[Apply]按鈕,彈出施加位移約束選擇分量窗口,選擇節(jié)點(diǎn)位移分量:“U_X=U_Y=U_Z=0,ROT_X= ROT_Y=ROT_Z=0”,單擊[Apply]按鈕。

再拾取拉桿與墻連接點(diǎn),選擇節(jié)點(diǎn)位移分量:“U_X=U_Y=U_Z=0”,單擊[OK]按鈕。

b. 施加載荷

選擇節(jié)點(diǎn)菜單路徑【Solution】→【Define Loads】→【Apply】→【Structural】→【Force/Moment】→【On Nodes】

執(zhí)行選擇節(jié)點(diǎn)菜單路徑命令,彈出對(duì)話框后,在圖形窗口拾取雨蓬中間各節(jié)點(diǎn),單擊[Apply]按鈕,彈出的對(duì)話框后選擇“FY”,在[VALUE]框中輸入“-5560”,單擊[Apply]按鈕;拾取雨蓬邊緣各節(jié)點(diǎn),單擊[Apply]按鈕,彈出的對(duì)話框后選擇“FY”,在[VALUE]框中輸入“-2780”,單擊[Apply]按鈕;拾取雨蓬各角節(jié)點(diǎn),單擊[Apply]按鈕,彈出對(duì)話框后選擇“FY”,在[VALUE]框中輸入“-1690”,單擊[OK]按鈕。

c. 施加重力加速度(不考慮結(jié)構(gòu)的重量可以不加)

選擇菜單路徑:【Solution】→【Define Loads】→【Apply】→【Structural】→【Inertia】→【Gravity】→【Global】,彈出拾取對(duì)話框后, 在[ACELX]中輸入“”(水平方向),在[ACELY]中輸入“”(垂直方向),單擊[OK]按鈕。

d. 選擇求解方法

選擇菜單路徑:【Main Menu】→【Solution】→【Analysis Type】→【Sol’n control】,彈出對(duì)話框后,在“Analysis Options”中選擇“Large Displacemant Static”,單擊[OK]按鈕。

e. 用當(dāng)前載荷步解題

選擇菜單路徑:【Main Menu】→【Solution】→【Current LS】,彈出狀態(tài)窗口和求解窗口,退出狀態(tài)窗口,單擊求解窗口中的[OK]按鈕,進(jìn)行解題。

當(dāng)出現(xiàn)此句英語:“Solution is done !”則結(jié)果正確,單擊[Close]按鈕。

(3)后處理

a. 顯示變形

選擇菜單路徑:【General Postproc】→【Read Results】→【First Set】→【Plot Results】→【Contour Plot】→【Nodal Solu】,在彈出的對(duì)話框中,單擊“DOF Solution”項(xiàng),選擇變形分量(例如:Y—Component of displacement),單擊[OK]按鈕,出現(xiàn)帶標(biāo)尺的變形圖。

b. 顯示當(dāng)量應(yīng)力

選擇菜單路徑:【General Postproc】→【Read Results】→【First Set】→【Plot Results】→【Nodal Solu】,在彈出的對(duì)話框中,單擊“Stress”項(xiàng),選擇“Von Mises stress”項(xiàng),單擊[OK]按鈕。

再選擇菜單路徑:【Utility Menu】→【Plotctrls】→【Style】→【Size and Shape】,在彈出的對(duì)話框中,激活“Display of elemet”項(xiàng),單擊[OK]按鈕,出現(xiàn)帶標(biāo)尺的應(yīng)力圖。

c. 顯示彎曲應(yīng)力

定義單元表格菜單路徑:【General Postproc】→【Element table】→【Define table】

執(zhí)行定義單元表格菜單路徑命令,彈出對(duì)話框以后單擊[Add…]按鈕,在滾動(dòng)框中選擇“By Sequence num”,在右框中選擇“SMISC”,在右下框中“SMISC,”后面輸入應(yīng)力的序列號(hào)“34”(BEAM4梁?jiǎn)卧獜澢鷳?yīng)力序列號(hào)為“LS,4”,各種梁?jiǎn)卧獞?yīng)力的序列號(hào)是不同的,見在線幫助),單擊[OK]按鈕。

繪制表格(或列表)菜單路徑:【General Postproc】→【Element table】→【Plot table】(【List Elem Table】)

執(zhí)行繪制表格(或列表)菜單路徑命令,彈出對(duì)話框以后,單擊[OK]按鈕,繪制表內(nèi)應(yīng)力圖形(或列出表格數(shù)據(jù))。

d. 支反力顯示

列表方式顯示支反力菜單路徑:【General Postproc】→【List Results】→【Reaction Solu】

執(zhí)行列表方式顯示支反力菜單路徑命令,彈出用列表方式顯示支反力窗口,選擇“All Items”項(xiàng),單擊[OK]按鈕。

e. 將圖形存入文件

首先選擇菜單路徑:【Utility Menu】→【Plotctris】→【Style】→【Backgroud】,單擊“Display picture Backgruod”(改變背景顏色,如果背景顏色已經(jīng)改變則不要執(zhí)行此步)。

再選擇菜單路徑:【Utility Menu】→【Plotctris】→【Hard copy】→【To File】,彈出的對(duì)話框后,在“Save to:”中定義用戶文件名,單擊[OK]按鈕。

f. 輸出結(jié)構(gòu)總體積和總重量菜單路徑

【General Postproc】→【Element table】→【Define table】

【General Postproc】→【Element table】→【Sum of Each Item】

【Utility Menu】→【Paramenters】→【Get Scalar Data】

【Utility Menu】→【Paramenters】→【Scalar Paramenter】

執(zhí)行菜單路徑命令1,彈出對(duì)話框以后,單擊[Add…], 彈出單元表對(duì)話框,在“l(fā)ab”中輸入用戶定義名“EVOL”,在左下列選擇“Geometry”,在右列選擇“Elem Volume Volu”,單擊[OK]按鈕。

執(zhí)行菜單路徑命令2,彈出對(duì)話框以后,單擊[OK]按鈕,得到單元總體積值。

執(zhí)行菜單路徑命令3,彈出對(duì)話框以后,在左列選擇“Results Data”,在右列選擇“Elem Table Sums”,單擊[OK]按鈕,彈出對(duì)話框以后輸入用戶定義名“VTOT”,單擊[OK]按鈕。

執(zhí)行菜單路徑命令4,彈出對(duì)話框以后,在“Items”中選擇“VTOT=”,再在“Selection”中乘以材料比重?cái)?shù)值“例如:7.85E-6”(VTOT=*7.85E-6),單擊[Accept]按鈕,在“Items”中得到單元總重量值(單位:VTOT=千克重)。該雨蓬結(jié)構(gòu)需用鋼材噸。

4 計(jì)算結(jié)果

(1)位移分布云圖:

圖2 雨蓬變形分布云圖

(2)應(yīng)力分布云圖:

圖3 雨蓬當(dāng)量應(yīng)力分布云圖

圖4 雨蓬的梁彎曲應(yīng)力分布云圖

5 結(jié)果分析及結(jié)論

由圖2—圖4可知,在當(dāng)前載荷的作用下,雨蓬的最大變形在前緣為5.2mm;最大當(dāng)量應(yīng)力在根部為37.9Mpa(最大彎曲應(yīng)力37.2 Mpa)。應(yīng)力和變形都很小,可見用鋼材浪費(fèi)嚴(yán)重,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很有改進(jìn)的余地。

三、總結(jié)

1.雨蓬計(jì)算分析例題前處理操作順序

(1)生成關(guān)鍵點(diǎn)(6個(gè));

(2)生成一條直線;

(3)分直線為21等份(具體尺寸數(shù)據(jù)需要);

(4)除第一段線外,每5段線相加,共形成5段線;

(5)5段線賦置屬性(注意Z軸方向);

(6)設(shè)置劃分尺寸為1;

(7)劃分單元;

(8)儲(chǔ)存單元;

(9)復(fù)制5段線為11條直線(2250×11);

(10)生成所有橫線;

(11)橫線分別賦置屬性(注意Z軸方向);

(12)所有橫線設(shè)置劃分尺寸為1;

(13)所有橫線劃分單元;

(14)所有合并(在此步一定要合并);

(15)儲(chǔ)存所有單元;

(16)復(fù)制拉桿上端節(jié)點(diǎn)(4500×6);

(17)利用拉桿下端點(diǎn)之間的節(jié)點(diǎn)復(fù)制拉桿下端節(jié)點(diǎn),形成一個(gè)位置兩個(gè)節(jié)點(diǎn)號(hào);

(18)利用新生成的拉桿下端節(jié)點(diǎn)和拉桿上端節(jié)點(diǎn)生成拉桿線;

(19)拉桿線賦置屬性;

(20)拉桿線設(shè)置劃分尺寸為1;

(21)拉桿線劃分單元;

(22)儲(chǔ)存所有單元;

(23)從第一個(gè)拉桿下端節(jié)點(diǎn)位置開始,做每對(duì)節(jié)點(diǎn)的位移耦合,每做一個(gè)建立一個(gè)耦合集,共建立6對(duì)節(jié)點(diǎn)的18個(gè)位移耦合集。

(24)施加其余邊界條件和集中載荷;

(25)使用幾何非線性進(jìn)行計(jì)算。

2.雨蓬分析注意下面幾點(diǎn)

(1)形成變截面工字鋼梁時(shí),與建立一般梁一樣,建立兩個(gè)梁截面,再建立尖劈梁。不要利用偏置功能,目的在于使尖劈梁軸水平放置。

(2)BEAM188梁?jiǎn)卧枰xZ軸方向,各梁放置位置不同,Z軸的方向也不同。

(3)拉桿預(yù)應(yīng)變?cè)O(shè)置為0.0001,即給一個(gè)比較小的預(yù)緊力就可以了。

(4)拉桿與主梁連接為鉸鏈形式,采用位移自由度耦合,即每?jī)蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)的UX、UY和UZ耦合,轉(zhuǎn)角自由。

(5)拉桿與墻連接也為鉸鏈形式,采用位移自由度約束,即UX=UY=UZ=0,轉(zhuǎn)角自由。

(6)當(dāng)量應(yīng)力為合成應(yīng)力,永遠(yuǎn)是正值;彎曲應(yīng)力是有方向的,不過應(yīng)取絕對(duì)值進(jìn)行分析。

(7)顯示彎曲應(yīng)力要用定義表格方式。

四、參考文獻(xiàn)

[1] ANSYS 結(jié)構(gòu)分析指南, 建模與分網(wǎng)手冊(cè),WWW.ANSYS.COM.CN

[2] 徐鶴山編著,ANSYS程序在建筑工程中的應(yīng)用,機(jī)械工業(yè)出版社2005.8

[3] 徐鶴山編著,建筑鋼結(jié)構(gòu)工程實(shí)例分析,機(jī)械工業(yè)出版社2007.8

相關(guān)標(biāo)簽搜索：ANSYS程序變截面梁與耦合自由度的應(yīng)用 Fluent、CFX流體分析 HFSS電磁分析 Ansys培訓(xùn) Abaqus培訓(xùn) Autoform培訓(xùn) 有限元培訓(xùn) Solidworks培訓(xùn) UG模具培訓(xùn) PROE培訓(xùn) 運(yùn)動(dòng)仿真