ANSYS— 弹性平面问题、振动模态分析

1、ANSYS有限元分析弹性平面问题、振动模态分析1、弹性平面问题1、1.题目一：（见图一所示）已知条件:a = 1.5m , c = 0.4m, d = 0.5m , q = 6kN / m , F = 5kN ；1、1.1解题的总体思路由于单元体是一个300 x140的，为了方便计算，采用直接建模法，先创建一个 30 x14的单元体结构，在挖去15x4的单元，建立如下模型（见图二所示）图2并且对模型进行加载和约束，左边为固定端约束，右下角为端约束。荷载分别为 均布荷载和一个集中力荷载。1、1.2运彳丁结果此节只显示运行的结果和简单的解释，详细的命令见1、1.3节命令流中各个命 令的注解。1、各

2、个节点的位移和扭矩主要列举了具有代表意义的节点，由于节点有15x31个，所以只列出约束处的节点的位移和扭矩。只列出了 31节点的位移，其他约束处的位移都为0 结果显示出：Ux=0.017236mm Uy=0mm2、受力后与受力前变形图（放大）【见图3所示】3、X方向的变形图【见图4所示】.幻.汩SE-05 1-044、Y方向的变形图55、内力图【见图6所示】结论：节点31处是最容易收到破坏的，因此再设计时应注意此处的设计。1、1.3命令流/PREP7N,1,0,0!确定第一个节点N,31,300,0 !确定第31个节点FILL,1,31!在1到31节点中插入节点NGEN,15,31,1,31,

3、1,0,10 !复制上述节点15行，每行间距为10ET,1,PLANE42 ！常量的设置MP,EX,1,200E9MP,NUXY,1,0.3E,1,2,33,32 ！创建第一个单元EGEN,30,1,1 ！复制1到31个单元的建立EGEN,14,31,1,30 ！所有的单元创建EDELE,151,165 ！下面都是挖去中间的面EDELE,181,195EDELE,211,225EDELE,241,255NDELE,187,201NDELE,218,232NDELE,249,263FINISH!退出预处理/SOLU !求解ANTYPE,STATICOUTPR,BASIC,ALLD,1,ALL,0

4、!右端面的约束32,ALL,0D,63,ALL,0D,94,ALL,0D,125,ALL,0D,156,ALL,0D,280,ALL,0D,311,ALL,0D,342,ALL,0D,373,ALL,0D,404,ALL,0D,435,ALL,0D,31,UY,0 !右下角的节点31约束SFE,406,3,PRES,6000,6000 !均布荷载的加载SFE,407,3,PRES,6000,6000SFE,408,3,PRES,6000,6000SFE,409,3,PRES,6000,6000SFE,410,3,PRES,6000,6000SFE,411,3,PRES,6000,6000SFE

5、,412,3,PRES,6000,6000SFE,413,3,PRES,6000,6000SFE,414,3,PRES,6000,6000SFE,415,3,PRES,6000,6000SFE,416,3,PRES,6000,6000SFE,417,3,PRES,6000,6000SFE,418,3,PRES,6000,6000SFE,419,3,PRES,6000,6000SFE,420,3,PRES,6000,6000F,248,FX,5000!集中力的加载SOLVE !求解FINISH/POST1 !进入后处理PRDISP !得出各个节点的位移PLDISP,1!受理前后的变形图的比较PL

6、NSOL,U,X ! x方向的变形图PLNSOL,U,Y ! Y方向的变形图PLESOL,S,EQV!内力图FINISH注：黑体字为注解。就是每一行的意思1、2.题目二已知条件:a = 0.8m , b = 0.4m, c = 0.4m , d = 0.5m , F = 7kN。1、2.1解题的总体思路图形的建模与上面的模型类似，思路也相同，只是荷载不同，还有就是要挖去两 块而已。其采用的都是直接建模。【模型如图8所示】图8并且对模型进行加载和约束，左边为固定端约束。荷载为两个集中力荷载。1、1.2运彳丁结果此节只显示运行的结果和简单的解释，详细的命令见1、1.3节命令流中各个命 令的注解。1

7、、受力后与受力前变形图（放大）【见图9所示】2、3、4、X方向的变形Y方向的变形图【见图11所示】内力图【见图12所示】1.!点与EI.四网四1.1至球四网$心结论：最容易受到破坏的是左端面和右上角。所以在设计时应注意这两处的设计， 被破坏。方!用褊防止1、2.3命令流UNITS,SI/PREP7N,1,0,0 !确定第一个节点N,29,2800,0 !确定第29个节点FILL,1,29NGEN,15,29,1,29,1,0,100ET,1,PLANE42MP,EX,1,200E9MP,NUXY,1,0.31,2,31,30EGEN,28,1,1EGEN,14,29,1,28EDELE,145

8、,152EDELE,173,180EDELE,201,208EDELE,229,236EDELE,157,164EDELE,185,192EDELE,213,220EDELE,241,248NDELE,180,186NDELE,209,215NDELE,238,244NDELE,192,198NDELE,221,227NDELE,250,256FINISH/SOLUANTYPE,STATICOUTPR,BASIC,ALLD,1,ALL,0D,30,ALL,0D,59,ALL,0D,88,ALL,0D,117,ALL,0D,146,ALL,0D,175,ALL,0D,204,ALL,0D,233

9、,ALL,0D,262,ALL,0D,291,ALL,0D,320,ALL,0D,349,ALL,0D,378,ALL,0D,407,ALL,0174,FX,7000F,435,FX,7000SOLVE/POST1PRDISPPLDISP,1PLNSOL,U,XPLNSOL,U,YPLESOL,S,EQVFINISH注：命令流的意思和1、1.3中的命令流的意思一样，只是在节点和挖去的部分中的 一小区别而已，在这里不做解释，可以参照1、1.3中注解理解建模的过程和求解过 程。2、振动模态分析2、1.题目三【见图13】已知条件:梁属性：总长度七=2m, A = 0.003m2, h = 0.05m

10、, I = 6.25x10-7 m4材料属性：E = 207GPay = 0.33,p = 7800kg/m3质量块：M、= 5kg，在梁中心位置2、1.1解题的总体思路这是一个振动模态分析。首先建立一个简支梁模型，并加荷载【模型如图14所 示】1JG泌！ W5 I” ul.7 1 悴#1,也 也 也 也 也 也 也 也 也 也 也 也 也也也 也 也 也 也 也图14其中约束条件：左边为固定端约束，右边为端约束。2、1.1运行结果此节只显示运行的结果和简单的解释，详细的命令见2、2.3节命令流中各个命 令的注解。1、该模型的固有频率。【具体见表格1所示】表格1阶数12频率（HZ）41.210

11、145.54345287.27519.33753.072、一阶的模态振型。【见图15所示】图153、二阶的模态振型。【见图16所示】图164、三阶的模态振型。【见图17所示】图174、三阶的模态振型。【见图18所示】图18其中*表示质量的集中点1、2.3命令流/UNITS,SI/PREP7 !进入前处理ET,1,BEAM3!定义单元类型ET,2,MASS21,4R,1,0.003,6.25E-7,0.05 !常量横截面积的输入R,2,5 ！质量和杆长的输入MP,EX,1,207E9 ！弹性模量MP,NUXY,1,0.33 ！泊松比MP,DENS,1,7800 ！密度N,1,0,0！关键点，节点1N,21,2,0！关键点，节点21FILL,1,21 ！在121中插入节点TYPE,1MAT,1REAL,1E,1,2 ！连接节点1、2EGEN,20,1,1,1,1 ！所有的节点连接起来TYPE,2REAL,2E,11 ！质量集中点/SOLUANTYPE,MODALMODOPT,REDUCMXPAND,5D,1,ALL,0 ！约束节点1，固定端约束