ansys桁架结构分析实例.doc

平面桁架的静力分析

摘要：近些年来，ANSYS工程软件在工程领域内运用的很多，在分析线性有限元模型上比其他软件更具有优势。而在ANSYS软件中最常用的是线性静力分析，尽管很多的材料不一样，但结果确基本一致。本文主要是要对平面桁架进行静力分析。
关键字：线性；桁架；有限元；结构

The plane truss static analysis

Abstract：ANSYS engineering software engineering field use in recent years, a lot, in the analysis of linear finite element model on more than any other software advantages. The most commonly used in ANSYS linear static analysis, although a lot of the material is not the same, but the result was consistent. This article is mainly for static analysis of plane truss.
Key words：Linear; truss; finite element; structure

1.引言
结构分析的四个基本步骤是：创建几何模型、生成有限元模型、加载与求解、结果评价与分析。具体步骤与结构分析类型有关，并且有些步骤可以省略或相互之间交叉，如简单结构的几何模型创建过程可省略而直接创建有限元模型，加载可在处理层也可以在求阶层等，需要根据具体情况以便利原则而定。

2主要步骤
结构线性静力分析步骤为：
2.1创建几何模型
（1）清楚当前数据库。
回到开始层：FINISH命令。清楚数据库的操作步骤要在开始层。
清楚数据库：/CLEAR命令。
（2）工作文件名与主标题
工作文件名：/FILNAME命令。
主标题：TITLE命令。
2.2生成有限元模型
(1)定义单元类型、实常数和材料性质等。
单元类型：设置单元的KEYOPT的选项。
单元实常数，如有初应变时也应设置。
弹性模量，如为各项同性时只需定义EX即可。
质量密度，以便计算自重影响或惯性释放计算。
热膨胀系数等。
（2）网格划分属性。
单元划分数目或大小。
单元划分类型和划分方式，如映射网格或自由网格。
几何模型实施网格划分。
2.3加载与求解
（1）定义求解选项
进入求解层。
定义分析类型。
定义求解选项。
（2）加载
划分荷载步
施加约束。
施加荷载。
（3）求解
2.4结果评价与分析
进入通用后处理，一般不必进入时程后处理。
读入结果数据。
对结果处理，并图形显示和列表处理显示结果。
误差估计，仅以SOLID和SHELL单元可考察网格密度对结果地影响。
3.实例分析
平面桁架结构分析比较简单，这里主要说明斜支撑和斜荷载等问题，以及后处理中一些技巧。如图所示的平面桁架，设桁架中各杆件的面积为100，材料弹性模量为210Gpa，对此桁架进行静力分析：

图1

FINISH$/CLEAR$/PREP7 ！定义单元类型、实常数和材料性质
ET,1,LINK1$R,1,1E-4$MP,EX,1,2.1E11 ！创建关键点
K,1$K,2,2$K,3,3$K,4,4$K,5,6
K,6,2,-1$K,7,4,-1
L,1,2$L,2,3$L,3,4$L,4,5$L,1,6$L,2,6 ！创建线
L,3,6$L,3,7$L,4,7$L,6,7$L,5,7

FK,1,FY,-5000$FK,2,FY,-8000 ！在几何模型上施加荷载
FK,3,FY,-6000$FK,4,FY,-8000
DK,1,UX,,,,UY ！在关键点1加两个方向的约束
LESIZE,ALL,,,1$LMESH,ALL ！每根线划分一个单元
*AFUN,DEG ！定义三角函数的计算采用度
REF=ASIN(1/SQRT(5)) ！求有段支座与竖直方向的夹角
NMODIF,5,,,,REF ！修改5节点的坐标方向
D,5,UY ！节点5施加Y方向约束
F,5,FY,-5000*COS(REF) ！在节点5按旋转后的坐标系加荷载
F,5,FX,-5000*SIN(REF) ！将5000分解到旋转后的坐标系的XY方向
NMODIF,2,,,,45 ！修改节点2坐标系，其上荷载随着转动
FTRAN$DTRAN ！将荷载与约束传到有限元模型上
/PBC,F,,2$EPLOT ！显示荷载符号并在旁边标注荷载值

FINISH$/SOLU$SOLVE ！进入求解层
FINISH$/POST1 ！进入通用后处理

PLDISP,1 ！显示变形图，并同时显示变性前的形状

/PNUM,SVAL,1 ！在图上显示应力、内力等值
ETABLE,AXST,LS,1 ！以单元应力定义单元表AXST
PLLS,AXST,AXST,0.5 ！显示单元应力，显示比率0.5
PLETAB,AXST ！用云图显示单元应力

ETABLE,AXFOR,SMISC,1 ！以单元轴力定义单元表AXFOR
PLLS,AXFOR,AXFOR,0.5 ！显示单元轴力，显示比率0.5
PLETAB,AXFOR ！用云图显示单元轴力

PLESOL,SMISC,1 ！直接用云图显示单元轴力
PRRSOL$PRNSOL,U$PRNLD$PRESOL,FORC$PRESOL,SMISC,1
！列表显示结果

4.分析
1桁架结构在中间处变形最大，最易拉断。
2桁架结构在左端受到最大的剪力，最易断裂。
3桁架结构在左端受到最大的弯矩，最易扭断。
4可加强左端的钢筋，避免断裂。

参考文献
1. 王新敏.ANSYS工程结构数值分析[M].人民交通出版社
2. 邓凡平.ANSYS12.0有限元分析自学手册[M].人民邮电出版社
3. 博弈工作室.ANSYS9.0基础教程与实例详解[M].中国水利水电出版社
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