工程计算软件大作业.doc

姓名：_____大 连 理 工 大 学
学号：_
课 程 名 称: 工程计算软件系统 试卷：两页考试形式：大作业
院系：__授课院(系）：工程力学系

第一题
总分
标准分
100
100
得分

一、 综合题（共100分)用ansys软件建立如下模型，并进行静力与模态分析。
作业要求： 1）用文字及必要图片叙述主要建模过程及思路（50分)；
2）静力分析，要求贴出结构的Mises应力及合成位移的云图（20分)；
3)模态分析，要求求出结构前三阶自振模态的频率，贴出前三阶模态的振型图(20分）;
4）对本门课程学习过程中的体会及建议（10分）.
材料性质：弹性模量E=2。1E11Pa，泊松比v=0。3，密度为7800kg/m3；
边界条件：如下图所示，路面下方最低端6个点固定；
载荷：路面受到垂直向下的均布荷载，大小为0。015MPa;
模型如下：单层路面双跨桥梁结构.
几何模型图
梁1为空心矩形截面，梁2和3为工字型截面，梁4和梁5为空心圆柱形截面，各梁截面具体参数如下：
梁1：宽1米,高0.6米,厚度均为60毫米；
梁2:W1=W2=0.8米,W3=1米，T1=T2=50毫米,T3=40毫米；
梁3:W1=W2=0.6米,W3=0。8米,T1=T2=40毫米,T3=28毫米，注意,梁2和3的摆放要紧贴在路面下面，不能高出路面;
梁4:外半径为160毫米,内半径：120毫米;
梁5：外半径为200毫米，内半径:150毫米；
板厚（路面)：25毫米.

有限元模型示意图：
所有梁单元示意图：
梁截面2(紫色)和3（红色)与路面（绿色)相对位置示意图
1） 用文字及必要图片叙述主要建模过程及思路
a) 生成几何模型
使用创建矩形创建一个15＊56的底面出来,然后将（3，0,0）、（53，0，0）和（28,0，1）的点标记出来,以三点绘出圆弧线,节点连线平分10份标记关键点,做这些关键点上方Z轴坐标高过弧线的各点连接它们，并用这些线以用Divide里的Line by Line函数来划分圆弧线以得到截点，连接节点与平面上的点来得到平行的竖杆,对另一侧进行同样的处理后,调整坐标至对称点位置,之后采用Reflect来镜像图形，得到全图。
b） 定义参数
根据题意，选择梁和版单元，其中，梁选用BEAM188单元，板使用SHELL181单元。输入材料常数E=2。1E11Pa，ν=0。3，密度为7800kg/m。
参数定义梁截面性质(Sections>〉Beam〉>Common Sections），定义板厚
c)划分网格
首先分别赋予单元属性,后利用Mesh Tool划分网格。梁单元在每条线上均设定为10个单元,将剖分面单元的大小设为0.5.
2）静力分析，要求贴出结构的Mises应力及合成位移的云图
得到Mises应力云图如下：
得到位移Mises图如下:
显然，最大应力为370Mpa，最小值为1380。36pa;而最大位移为0.186532m，最小位移为0
3）模态分析,要求求出结构前三阶自振模态的频率，贴出前三阶模态的振型图
前三阶自振频率如下:
其阵形图:
一阶：
二阶：
三阶:
4）对本门课程学习过程中的体会及建议：
经过这门课程的学习，我的理论知识得到了相当的补充，在上机的老师指导，同学帮助，自我摸索中，掌握了一定的ansys使用技巧,我的力学分析思想也得到了一定的促进，现在总结起来想想，我学到的ansys知识也正是如上的3步，建立模型、画网格、受力分析振动分析。
老师的课程很清晰教授也很耐心，一点建议的话希望更新一下机房ansys程序的版本，依旧是10.0的.
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