基于ANSYS的平面桁架有限元分析.课件

基于ANSYS的平面桁架有限元分析,基于ANSYS的平面桁架有限元分析,平面桁架是工程中常见的结构，本文基于ANSYS平台对平面桁架进行有限元分析。首先通过有限元法的理论知识求得平面桁架在一定工况下的理论值，然后利用ANSYS进行分析得到数值解，最后通过比较理论解与数值解得出结论。利用ANSYS对平面桁架进行有限元分析，可以提取其他分析结果，对深入研究平面桁架问题提供了强有力手段，也对其他结构问题的有限元分析具有指导性意义与价值。,1,平面桁架模型,平面桁架模型,如右图所示的桁架，它的具体尺寸及所受的力如图所示。假设所有杆件均为木质材料，弹性模量及横截面积已知。试确定每个节点的变形。这是一个仅有5个节点和6个单元的桁架，对这个桁架，我们需要将任意方向的杆件进行离散化，利用杆件系统的有限元法求出解析解，并用ANSYS求出数值解。,2,平面桁架有限元分析理论,平面桁架有限元分析理论,利用上面的单元刚度矩阵，按照节点号叠加成整体刚度矩阵，则整体坐标系下结构受力与位移方程组。,从而可以得到各节点的位移，进而可以求出每根杆的受力,3,平面桁架的解析解,平面桁架的解析解,表1单元和相应节点的关系,平面桁架的解析解,平面桁架的解析解,各节点位移：,反作用力：,则可求出各杆的内力及正应力,4,平面桁架的数值解,平面桁架的数值解,利用ANSYS对该平面桁架进行数值求解。,建立有限元模型、定义单元及属性、施加边界条件及载荷、求解、后处理,PREP7!*ET,1,LINK180!*R,1,10,0!*!*MPTEMP,MPTEMP,1,0MPDATA,EX,1,2.0e6MPDATA,PRXY,1,0.3WPSTYLE,0WPSTYLE,1WPSTYLE,0WPSTYLE,1FLST,3,1,8FITEM,3,0,0,0N,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,30,0,0N,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,0,30,0N,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,30,30,0N,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,60,30,0,N,P51XFLST,2,2,1FITEM,2,1FITEM,2,2E,P51XFLST,2,2,1FITEM,2,2FITEM,2,3E,P51XFLST,2,2,1FITEM,2,3FITEM,2,4E,P51XFLST,2,2,1FITEM,2,4FITEM,2,2E,P51XFLST,2,2,1FITEM,2,2FITEM,2,5E,P51XFLST,2,2,1FITEM,2,5FITEM,2,4E,P51XFINISH/AUX12FINISH/PDS,FINISH/SOLFLST,2,2,1,ORDE,2FITEM,2,1FITEM,2,3!*/GOD,P51X,0,ALL,FLST,2,2,1,ORDE,2FITEM,2,4FITEM,2,-5!*/GOF,P51X,FY,-650/STATUS,SOLUSOLVEFINISH/POST1PLDISP,1!*PRNSOL,U,COMP!*AVPRIN,0,0,ETABLE,AXFORCE,SMISC,1!*AVPRIN,0,0,ETABLE,AXSTRESS,LS,1!*PRETAB,AXFORCE,AXSTRESS!*PRRSOLFINISH/SOLFINISH/POST1!*/EFACET,1PLNSOL,U,SUM,0,1.0,5,数值解与解析解的比较与分析,求出了平面桁架的数值解与解析解，现将两者的结果进行列表对比,数值解与解析解的比较与分析,表2整体坐标系下各节点的位移(in),从表2中可以看出，用两种方法求出的平面桁架各节点的位移几乎完全一致，验证了数值解的正确性。,数值解与解析解的比较与分析,表3反作用力（lb）,从表3中可以看出，用两种方法算出的平面桁架的反作用力差别很小，数值解和解析解很接近，验证了数值解的正确性。,数值解与解析解的比较与分析,表4单元的内力与正应力（lb）,以单元为例，使用两种方法所求出的单元内力与正应力几乎相等，验证了数值解的正确性，类似的也可以求出其他单元的内力与正应力进行比较。,6,结论,结论,通过对平面桁架的有限元分析，我们得出了平面桁架在边界条件及外载荷作用下各节点的位移以及应力结果。本文首先运用杆件系统有限元理论进行了解析法求解，得出了平面桁架的解析解。然后利用ANSYS对平面桁架进行了有限元分析，经历了前处理阶段、求解阶段、后处理阶段，分别进行了材料属性的定义、单元类型的选择、有限元模型的建立、边界条件及外载荷的施加、求解运行、提取结果、云图显示等操作4，得到了平面桁架的数值解。最后将数值解与解析解进行比较，我们可以看到，数值解与解析解几乎一致，验证了数值解的正确性。通过本文对平面桁架的有限元分析，我们可以发现ANSYS有限元分析软件求解平面