ANSYS分析VS理論解 | 簡單托架應力和變形分析（桿單元實例）

89廿xue

2017年10月31日 13:19

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一簡單托架。BC桿的橫截面為圓，直徑d= 20 mm，橫截面積A₁= 314 mm²。BD桿為8號槽鋼，橫截面積A₂= 1020 mm²。外載荷F= 60 kN，E= 200 GPa。求BC桿和BD桿的內力、應力和B點的位移。

二、理論計算

三、GUI求解步驟

1．定義單元類型和材料屬性

(1)定義單元類型：Main Menu >Preprocessor >Element Type >Add/Edit/Delete →Add →在左列表框中選擇Link，在右列表框中選擇3D finit stn 180 →OK →Close。

(2)定義實常數：Main Menu >Preprocessor >Real Constants >Add →Type 1 →OK →Real Constant Set No.：1, AREA：314 →Apply，Real Constant Set No.：2, AREA：1020 →OK →Close。

(3)設置材料屬性：Main Menu >Preprocessor >Material Props >Material Models →Structural → Linear → Elastic →Isotropic →EX：2E5，PRXY：0.3 →OK。

2．建立模型

(1)定義節點：Main Menu >Preprocessor >Create >Nodes > In Active CS →依次輸入3個節點坐標1(0,0,0)，2(0,0,1.2E3)，3(0,-1.6E3,0) →OK。

(2)定義單元：

①定義BC桿的單元：Main Menu >Preprocessor >Create >Elements >Auto Numbered >Thru Nodes →拾取節點1和2 →OK。

②定義BD桿的單元：

指定單元的實常數：Main Menu >Preprocessor >Create >Elements >Elem Attributes → Real constant set number 2(見下圖) →OK。

創建單元：Main Menu >Preprocessor >Create >Elements >Auto Numbered >Thru Nodes →拾取節點2和3 →OK。

③打開桿單元的單元形狀：Utility Menu>PlotCtrls>Style>Size and Shape→[/ESHAPE]: On。

3．施加邊界條件并求解

(1)施加約束：Main Menu > Solution > Define loads > Apply > Structural > Displacement > On Nodes →拾取節點1和3 →OK →Lab2：All DOF →OK。

(2)施加載荷：Main Menu > Solution > Define loads > Apply > Structural > Force/Moment > On Nodes →拾取節點2 →OK →Lab：FY，VALUE：-6E3 →OK。

(3)求解前保存模型：Utility Menu >Files >Save as →輸入Link_Load.db →OK。

(4)求解：Main Menu > Solution >Solve >Current LS →File >Close →Solve Current Load Step →OK →Solution is done →Close。

(5)保存結果文件：Utility Menu >Files >Save as →輸入Link_Solve.db →OK。

4．后處理

(1)查看各節點位移：

①云圖顯示：Main Menu >General Postproc >Plot Results >Contour Plot >Nodal Solu →選擇DOF solution。

→選擇X-component of displacement(X方向的位移）→OK

→選擇Y-component of displacement(X方向的位移） →OK

→選擇Displacement vector sum (總位移） →OK

②列表顯示：Main Menu >General Postproc >List Results > Nodal solu →選擇DOF solution 下的Displacement vector sum →OK。

(2)查看各單元軸力：

①查定義LINK180軸力單元表的方法：打開ANSYS Help，搜索LINK180。

找到LINK180的單元介紹頁面后，找Table 180.1: LINK180 Element Output Definitions，在Name欄中FORCE便是軸力，Sxx是軸向應力。

找Table 180.2: LINK180 Item and Sequence Numbers，表中Output Quantity Name列找到FORCE，Item為SMISC，編號為1。

②定義軸力單元表：Main Menu >General Postproc >Element Table>Define Table，→Lab：輸入FN →Item：選擇By sequence num →Comb：選擇SMISC，在SMISC后面輸入“1”→OK →Close。

③軸力列表顯示：Main Menu >General Postproc >Element Table>List Element Table→選擇FN→OK→記錄各個單元的軸力→File→Close。

④畫軸力圖：Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Line Elem Res(見圖1.5)→LabI選擇FN，LabJ選擇FN→OK。

(4) 查看各單元應力：

①定義軸向應力單元表：Main Menu >General Postproc >Element Table>Define Table，→Lab：輸入Stress_I →Item：選擇By sequence num →Comb：選擇LS，在LS后面輸入“1”→OK →Apply →Lab：輸入Stress_J →Item：選擇By sequence num →Comb：選擇LS，在LS后面輸入“2”→OK →Close。