有限元分析大作业课堂展示

1、基于ANSYS的有限元实例分析问题1、2描述 简支梁跨度为18m，梁高为3m， 厚度为0.5m，承受均布荷载200kN/m2。采用三角形三结点及六节点、矩形元和八结四边型单元按平面应力问题进行计算，采用四面体六面体8节点和20节点进行空间分析 并对不同单元和不同单元大小的结果进行比较分析。167. 0,/102210mNE分析步骤 1 、建模， 定义单元类型（注意设置成带厚度的平面问题） 建立关键点 生成平面 划分单元（MeshToolShapeTri、Mapped为三角形 Quad为矩形划分）（注意划分时候应先选择单元类型） 施加荷载（此处有一个问题，对于空间划分时，简支梁右侧为什么只对y轴

2、施加约束） 2、分析计算 3、计算结果部分平面分析变形图三角形六节点位移图三角形六节点应力图部分空间分析变形图六面体8节点分析后位移图六面体8节点分析后应力图材料力学中弹性分析，理论值 跨中截面应力MPahbhqlyIMx44.521212132跨中截面挠度mmEIqlf075. 634854计算结果分析划分单元划分单元应力应力1m应力应力3m理论应力理论应力三角形三节点3.25MPa3.02MPa5.44Mpa三角形六节点5.24MPa4.98MPa5.44Mpa矩形单元4.96MPa4.72MPa5.44Mpa八节点四边形单元5.42MPa5.09MPa5.44Mpa计算结果分析划分单元划

3、分单元应力应力 (Mpa)应力应力 (MPa)理论应力理论应力四面体4.87MPa4.10MPa5.44MPa六面体8节点5.13MPa4.98MPa5.44MPa六面体20节点5.41MPa5.29MPa5.44MPa结论通过以上表格比较发现：a.随着网格划分细化,几种单元相对于理论值的误差均逐渐减小,及逐渐收敛于理论值。b.四种平面单元里面计算精度的由高到低依次是八节点四边形单元、六节点三角形单元、四节点四边形单元和三节点三角形单元；空间单元里20节点六面体单元高于8节点单元；精度高的单元可以通过较少的单元划分达到很高的精度，精度较低的单元即使划分很多的单元也不能得到很好的结果。c.采用空

4、间实体模型和平面简化模型分析的结果差异不大。d.单元类型的选取对计算结果的影响很大，网格划分对计算结果的影响相对而言不是很明显。 由以上结论，我们在用ANSYS进行有限元分析时，单元选择及划分时应注意的问题有： a.应优先选取高精度单元，尽量不选择三节点三角形单元 b.无需过度细化网格，过度细化网格对提高精度意义不大，而且会耗费大量计算时间 ，得不偿失。 c.对于可以简化为平面问题的模型尽量简化，对分析结果影响不大问题3描述 三层框架:开间，进深和层高均为2m，柱和梁均为工字形10a（Q235），楼板为200mm钢筋混凝土，斜支撑槽钢10，考虑风荷载0.5KN/m2作用。用ANSYS分析其内力

5、和变形。分析步骤1 、建模，定义单元类型（设置梁和楼面shell）建立关键点生成线元和平面定义梁柱和楼面（section）划分单元（对框架梁、斜支撑、和楼面分别划分）施加荷载（此处有一个问题，风荷载以什么面荷载加还是线荷载，如果是线荷载加在梁上还是柱子上）2、分析计算3、计算结果框架应力云图框架结构位移云图框架结构应力云图使用过程中存在问题 在作业2中，施加荷载，对于空间划分时，简支梁右侧为什么只对y轴施加约束？ 在作业3中，施加荷载，风荷载以什么面荷载加还是线荷载，如果是线荷载加在梁上还是柱子上？ ANSYS中最后结果应该是与理论值相近，不应该超过理论值，我在操作时不知道为什么出现超过理论值

6、的现象。作业作业4：单层框架：开间、进深1.5m,层高均为2m，矩形钢柱为100*100mm，楼板为50mm钢筋混凝土，用ANSYS进行模态分析、地震反应谱分析及时程分析。分析计算过程：梁柱采用beam188单元，板采用shell181单元。网格划分采用line划分，分成五段。单元模型如下：单元模型如下：模态分析模态分析* INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE * SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE 1 11.075 1 1 1 2 11.075 1 2 2 3 17.032 1 3 3 4 52.902 1 4

7、 4 5 88.451 1 5 5 6 88.451 1 6 6 7 91.878 1 7 7 8 98.292 1 8 8振型：振型：地震反应谱分析地震反应谱分析：设置反应谱变形分析变形分析： 由图可知结构沿x轴即激励方向最大变形为1.019mm,构件最大变形为1.159mm。结构应力：结构应力：支座反力：支座反力：PRINT REACTION SOLUTIONS PER NODE * POST1 TOTAL REACTION SOLUTION LISTING * CALCULATED LOAD CASE= 0 THE FOLLOWING X,Y,Z SOLUTIONS ARE IN THE NODAL COORDINATE SYSTEMS NODE FX FY FZ MX MY MZ 1 1405.4 930.19 757.11 948.30 0.20240 1767.2 7 1415.8 1589.9 776.09 961.63 0.11822 1774.4 13 1415.8 1589.9 776.09 961.63 0.11822 1774.4 19 1405.4 930.19 757