实验三 简支梁的变形分析

1、实验三简支梁的变形分析实验目的：了解和掌握简支梁的变形分析的方法和步骤。实验内容：完成工字梁端面受力分析。图1是一工字梁受力简图，工字梁型号为32a，其跨度 为1.0m，求其在集中力P1和P2作用下O点的挠度。该工字梁材料的弹性模量为 220GPa，泊松比为0.3，集中力P1=8000N，P2=5000N。要求采用自顶向下的建模 方法即采用3D体素建立起几何模型。图1工字梁受力简图该问题属于梁的弯曲问题。由于该工字梁属于标准型材，在分析过程中选择图2所 示的几何模型，通过选择相应的梁单元进行求解，这样就简化了 3D模型复杂的建 模过程和求解步骤。图2 “单元类型列表”对话框实验步骤：定义工作文

2、件名和工作标题1）选择 Utility MenuFileChange Jobname 命令，出现 Change Jobname 对话框，在/FILNAM Enter new jobname 输入栏中输入工作文件名 exercise3，并将 New log and error files 设 置为Yes,单击【OK】按钮关闭该对话框。2）选择Utility MenuFileChange Title命令，出现Change Title对话框，在/TITLEEnter new title栏中输入I BEAM SUBJECTED TO CONCENTRATED FORCE单击【OK】按钮关闭该对话 框。

3、定义单元类型2）在 Library of ElementTypes 复选框中选择 Structural Beam 2D Elastic 3,在 Element type reference number输入栏中输入1，如图3所示，单击【OK】按钮关闭该对话框。1）选择 Main MenuPreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete 命令，出现 ElementTypes 对话框，单击【Add】按钮，出现Library of ElementTypes对话框。3） 干uj L_i_ementiypes 八J 口，|土m_osei 1 乂坦，必八:JUUI土。4）选择

4、Main Menu PreprocessorReal Constants Add/Edit/Delete 命令，出现 RealConstants对话框，如图4所示，单击【Add】按钮，出现ElementType for RealConstants 对话框，如图5所示。图4 “定义单元实常数”对话框图5 “定义BEAM3单元”实常数对话框5）单击【OK】按钮，出现Real Constants forBEAM3对话框，参照图6对其进行输入，单击 【OK】按钮关闭该对话框。单击Real Constants对话框上的【Close】按钮，关闭该对话框。定义材料性能参数1）选择 MainMenufPrep

5、rocessorfMaterialPropsf Material Models 命令，出现 Define Material Model Behavior 对话框。2）在 Material Models Available 输入栏中选择 StructuralLinearElasticIsotropic 命令，出现 Linear Isotropic Properties Mater. 对话框，在 Linear Isotropic Material Properties for Material Number 1输入框中，选其中的EX输入栏输入2.2e11，在PRXY输 入栏输入0.3,如图7所示，

6、单击【OK】按钮关闭该对话框。3）在Define Material Model Behavior对话框中选择MaterialExit命令，关闭该对话框。4）选择 MainMenuf PreprocessorSectionsBeamf CmmonSectns 命令，出现 BeamTool 对话 框，在Sub-Type下拉菜单中选择工字梁标记，在W1、W2、W3、t1、t2、t3输入栏中分别输入 32a型工字梁的特征参数，如图8所示。单击【Preview】按钮，ANSYS显示窗口将显示工字梁 的相关信息，如图8所示，单击【OK】按钮关闭该对话框。创建有限元模型1）选择 MainMenuf Prep

7、rocessor Modelings Create Keypoints In Active CS 命令，出 现 Create Keypoints In Active Coordinate System 对话框。2）在 NPT Keypoint number输入栏中输入 1，在 X、Y、Z Location in active CSA栏中分 别输入0，0，0，如图9所示。3）单击【Apply按钮，在 NPT Keypoint number输入栏中输入2，在 X， Y， Z Location in active CS输入栏中分别输入1，0，0，单击【OK】按钮关闭该对话框。4）选择 Utility

8、 MenufPlotCtrlsf Numbering 命令，出现 Plot Numbering Controls 对话框， 选中KP Keypoint numbers和LINE Line numbers选项，使其状态由Off变为On，其余选项 采用默认设置，单击【OK】按钮关闭该对话框。5）选择 MainMenufPreprocessorfModelingfCreatefLinesf Lines -In Active CS命令， 出现Lines In Active拾取菜单，用鼠标在屏幕上选取编号为1、2的关键点，单击【OK】按 钮关闭该对话框。6）选择 Utility Menuf PlotCt

9、rlsf Styles Colors ReverseVideo 命令，设置显示颜色。7）选择Utility MenufFilef Change Title命令，出现Change Title对话框，在/TITLEEnter new title栏中输入GEOMETRIC MODEL，单击【OK】按钮关闭该对话框。8）选择Utility MenufPlotf Lines命令，ANSYS显示窗口将显示如图10所示的几何模型。9）选择 MainMenuf Preprocessorf Meshingf Size CntrlsfManulSizef Lines f PickedLines 命令，出现Elem

10、ent Size on Picked Lines拾取菜单，如图11所示，用鼠标在ANSYS显示窗 口选取编号为L1的线段，单击【OK】按钮，出现Element Size on Picked Lines对话框，在 NDIV No.of element divisions输入栏中输入10，其余选项采用默认设置，如图12所示，单 击【OK】按钮关闭该对话框。10）选择 MainMenufPreprocessorfMeshingfMeshf Lines 命令，出现 Mesh Lines 拾取菜 单，用鼠标在ANSYS显示窗口选取编号为L1的线段，单击【OK】按钮关闭该菜单。11）选择 Utility

11、MenufFilef Save as 命令，出现 Save Database 对话框，在 Save Database to输入栏中输入exercise31.db,保存上述的操作过程，单击【OK】按钮关闭该对话框。加载求解1） 选择 MainMenufSolutionf Analysis Typef New Analysis 命令，出现 New Analysis对话 框，选择分析类型为Static，单击【OK】按钮关闭该对话框。2 ） 选择 MainMenufSolutionfDefine LoadsfApply f Structural f Displacement f OnKeypoints

12、命令，出现Apply U，ROT on KPs拾取菜单，用鼠标在ANSYS显示窗口选取编号 为1的关键点，单击【OK】按钮，出现Apply U，ROT on KPs对话框，参照图13对其进行设 置，单击【OK】按钮关闭该对话框。3）选择 MainMenufSolutionf Define Loadsf Apply f Structural f Force/Moment f On Keypoints命令，出现Apply F/M on KPs拾取菜单。4）用鼠标在ANSYS显示窗口选取编号为2关键点，单击【OK】按钮，出现Apply F/M on KPs 对话框，在Lab Direction of

13、 force/mom下拉菜单中选择FY，在Apply as下拉菜单中选择 Constant value，在 VALUE Force/moment value 输入栏中输入-8000，如图 14 所示。5）单击【Apply】按钮，在Lab Direction of force/mom下拉菜单中选择FX，在Apply as 下拉菜单中选择Constant value，在VALUE Force/moment value输入栏中输入5000，单击【OK】 按钮关闭该对话框。6）选择 MainMenufSolutionfSolvef Current LS 命令，出现 Solve Current Load

14、 Step 对 话框，同时出现/STATUS Command窗口，单击其上的FILE-Close命令，关闭该窗口。7）单击Solve Current Load Step对话框中的【OK】按钮，ANSYS开始求解计算。8）求解结束时，出现Note提示框，单击【Close】按钮关闭该对话框。9）选择 Utility Menuf Filef Save as 命令，出现 Save Database 对话框，在 Save Database to输入栏中输入exercise32.db,保存上述的求解结果，单击【OK】按钮关闭该对话框。查看求解结果1）选择Utility Menuf Filef Change

15、 Title命令，出现Change Title对话框，在/TITLEEnter new title栏中输入DEFORMED SHAPE UNDEFORMED SHAPE，单击【OK】按钮关闭该对话框。2）选择 MainMenuf General Postprocf Plot Resultsf Deformed Shape 命令，出现 Plot Deformed Shape 对话框，在 KUND Items to be plotted 选项中选择 Def+under ormed 选项， ANSYS显示窗口将显示变形后的几何形状和未变形的几何形状，如图15所示。3）选择Utility Menuf

16、Filef Change Title命令，出现Change Title对话框，在/TITLEEnter new title栏中输入DISPLACE IN Y DIRECTION，单击【OK】按钮关闭该对话框。4）选择 MainMenuf General Postprocf Plot ResultsfContourPlotf Nodal Solu 命令，出 现 Contour Nodal Solution Data对话框。5）在 Item， Comp Item to be contoured 选项框中选择 DOF solution Translation UY，单 击【OK】按钮，ANSYS显示窗口将显示Y方向的位移等值线图，如图16所示。6）选择 MainM