ANSYS桁架优化分析实例

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利用ANSYS有限元分析软件对三杆组成的桁架结构进行数值模拟.

利用 ANSYS 有限元分析软件对三杆组成的桁架结构进行数值模拟,并根据计算结果,建立优化设计数学模型,在优化处理器指定分析文件, 对三根横截面积为
A1A2A3基本尺寸 B 为变量进行分析对比, 通过数值迭代模拟主要的到如下结论
(1横截面积迭代进行 ANSYS 优化分析时,在分析得到的重量,应力,横截面,三个图中当寻优迭代进行到第 16次主动变量被调整到相同的优化效率时 A1为 1
10
7056
. 4-
⨯A2为 4
10
0000
. 6-
⨯A3为 2
10
3055
. 3-
⨯, 桁架重量取得最小值 130370kg 与初始设计重量 481520.422kg 相比,得到了很大程度的减轻。

符合最优化准则 (2根据计算结果,改进的桁架明显好于其他情况, ansys 软件数值模拟得到最优解,其计算误差很小,完全能满足工程精度要求
ANSYS 程序中进行优化的方法是成功的 , 方法本身收敛速度快 , 精度高 , 稳定性强。

本文使用迭代法得到的最优解都非常接近于或优于所求问题的最优解 , 这表明将迭代法一类的高效优化方法用 APDL 语言嵌套到 AnSYS 程序中来求解优化问题的方法既可行又简便 , 结构优化设计领域具有很好的应用前景。

基于ANSYS的空间桁架结构拓扑优化设计

( 3) ANSYS进行多工况加权求和时, 加权系数可以用自己预先定义的数组, 也可以取加权系数均为工况总数的倒数, 本文取 4 种工况加权系数均为 0 25并且加大侧载, 优化出能承受侧向弯矩的腹杆结构。
( 4) 在得到的拓扑优化结果基础上, 利用 APDL 命令提取和输出节点的坐标, 得出各节杆的节距, 可以实现在满足一定强度条件下杆的截面尺寸优化。
2 建模
AN SY S 拓扑优化功能可以用于求得最优结构 , 以获得最大刚度、最小体积或最大自振频率。拓扑优化的原理是在满足结构体积减小量的条件下使结构的柔度极小化, 极小化的结构柔度实际就是要求结构的刚度最大化, 优化过程是通过自动改变设计变量, 即单元伪密度 ( ) 来实现的。单元伪密度 = 0的材料为可以删除的部分, 单元伪密度 = 1的材料为保留的部分 [ 1, 2] 。
作者: 魏文儒地址: 大连理工大学机械工程学院邮编: 116023
四连杆式带式制动器的结构与计算
中船重工集团第七 & 四研究所姚化利上海吴泾化工设计院刘朝阳
带式制动器有多种结构形式, 本文介绍基本式四连杆式带式制动器, 其结构原理源于普通带式制动器, 另外给出了具有代表性的 2种动力配置结构形式: 螺杆动力式和两段螺杆式。分析了其结构、功能特点和计算方法。
4 汪希萱, 曾胜电磁式在线自动平衡系统及其动平衡方法研究热能动力工程, 2003, 18 ( 103): 53# 57
5 ISO 1925, Ba lanc ing - V ocabu lary, 1981
作者: 程峰地址: 山西太原中北大学机电工程学院航空宇航工程系邮编: 030051

基于 Ansys 的钢桁架桥静力和模态分析

土木结构分析专题陈晨20104336基于Ansys的钢桁架桥静力和模态分析陈晨20104336（西南交通大学力学与工程学院结构2010-01班，四川成都）摘要：本文应用Ansys软件，采用有限元分析技术及其优化技术，分别采用GUI方式和命令流方式，对给定的一架钢桁架简支梁桥进行了静力学分析和模态分析，对强度、内力分布及前六届振型状况进行了查看。

关键词：力学；土木工程；桥梁工程；结构分析1设计概况图1钢桁架桥简图已知下承式简支钢桁架桥桥长72米，每个节段12米，桥宽10米，高16米。

设桥面板为0.3米厚的混凝土板。

桁架杆件规格有三种，见下表：表1钢桁架桥杆件规格杆件截面号形状规格端斜杆1工字形400×400×16×16上下弦2工字形400×400×12×12横向连接梁2工字形400×400×12×12其他腹杆3工字形400×300×12×12所用材料属性如下表：表2材料属性参数钢材混凝土弹性模量EX 2.1×1011 3.5×1010泊松比PRXY0.30.1667密度DENS785025002建立有限元模型2.1定义单元类型和选项Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，弹出“Element Types”选择“Structural Beam—3D elastic4”，单击“Ok”，定义“BEAM4”单元，如图6-17。

继续单击“Add”按钮，选择“Structural Shell—Elastic4node63”，定义“SHELL63”单元。

得到如图6-18所示的结果。

最后单击“Close”，关闭单元类型对话框。

图2单元类型对话框2.2定义梁单元截面Main Menu>Preprocessor>Sections Beam>Common Sections，弹出“Beam Tool”工具条，如图6-19填写。

基于ansys的钢桁架桥的分析和计算

基于ansys的钢桁架桥的分析和计算姓名: 马彦学院：建筑与环境专业：工程力学学号：1043055033指导老师：朱哲明2013/6/151.问题简述钢桁架桥简图如下，尺寸如图，单元长12m，高16m。

设桥面板为0.3m厚的混凝土板。

杆件截面号形状规格端斜杆 1 工字梁400*400*16*16上下弦 2 工字梁400*400*12*12横向连接梁 2 工字梁400*400*12*12其他腹杆 3 工字梁400*300*12*12参数钢材混凝土EX 2.1x1011 3.5x1010PRXY 0.3 0.1667DENS 7850 25002.材料实常数3.半横架桥模型镜面对称，生成整体模型3.施加约束及受力4.计算及分析结果◆整体位移云图◆结点总位移矢量图◆单元第一主应力云图◆单元第二主应力云图◆单元第三主应力云图◆节点位移结果PRINT U NODAL SOLUTION PER NODE***** POST1 NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING *****LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS ARE IN THE GLOBAL COORDINATESYSTEMNODE UX UY UZ USUM1 0.18808E-02-0.20919E-01 0.70316E-03 0.21015E-012 0.11411E-02-0.21354E-01 0.59772E-03 0.21393E-013 0.14813E-02-0.20809E-01 0.11202E-02 0.20892E-014 0.15919E-02-0.20373E-01 0.11392E-02 0.20467E-015 0.22549E-02-0.18918E-01 0.10528E-02 0.19081E-016 0.23458E-02-0.18310E-01 0.10055E-02 0.18487E-017 -0.10050E-02-0.18459E-01-0.38731E-02 0.18887E-018 -0.11376E-02-0.19066E-01-0.38598E-02 0.19486E-019 0.24977E-02-0.12074E-01 0.72603E-03 0.12351E-0110 0.29237E-02-0.11079E-01 0.68719E-03 0.11479E-0111 -0.35033E-02-0.10438E-01-0.84626E-02 0.13887E-0112 -0.38537E-02-0.10965E-01-0.84226E-02 0.14353E-0113 0.27521E-02 0.0000 0.0000 0.27521E-0214 0.34768E-02 0.0000 0.0000 0.34768E-0215 0.82671E-03-0.17947E-01 0.14911E-03 0.17967E-0116 0.67748E-03-0.19250E-01 0.10648E-03 0.19262E-0117 0.42077E-02-0.19398E-01 0.59595E-02 0.20725E-0118 0.40812E-02-0.18095E-01 0.59727E-02 0.19488E-0119 0.40101E-03-0.10784E-01 0.34385E-04 0.10791E-0120 0.34470E-03-0.12307E-01 0.25523E-06 0.12312E-0121 0.69212E-02-0.11199E-01 0.10204E-01 0.16656E-0122 0.65820E-02-0.10142E-01 0.10244E-01 0.15847E-0123 0.0000 0.0000 0.0000 0.000024 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000MAXIMUM ABSOLUTE VALUESNODE 21 2 22 2VALUE 0.69212E-02-0.21354E-01 0.10244E-01 0.21393E-01◆单元受力结果PRINT ELEMENT TABLE ITEMS PER ELEMENT***** POST1 ELEMENT TABLE LISTING *****STAT CURRENT CURRENTELEM ZHOU_I ZHOU_J1 -49659. 7936.32 -42695. -3502.73 -9873.9 -28642.4 9567.9 -51440.5 -15016. 23374.6 -22120. -5510.47 -26981. -11385.8 -33355. 18549.9 -17656. -15556.10 -16095. -16301.11 -16203. -16943.12 -12683. -20132.13 4836.6 5157.114 -17901. -18351.15 -2331.6 23001.16 -18331. -20015.17 -6067.9 50464.18 -19568. -26493.19 -5052.8 51411.20 -26836. -34142.21 -23626. -29919.22 -32522. -21349.23 -35649. -25215.24 -699.47 1061.525 690.13 -1048.326 5802.4 -1462.327 -9677.8 5182.928 16212. -4765.129 -4310.8 3979.130 -25.038 0.000031 -9.3064 0.000032 23.898 0.000033 -3569.2 -42609.34 8110.9 -49823.35 -5544.6 -22051.36 -11343. -27005.37 18453. -33238.38 -28592. -9977.139 -51593. 9648.540 23614. -15193.41 -16998. -16116.***** POST1 ELEMENT TABLE LISTING *****STAT CURRENT CURRENTELEM ZHOU_I ZHOU_J42 -20120. -12682.43 -15489. -17761.44 -16350. -16082.45 5157.1 4836.646 -18351. -17901.47 -2225.2 22850.48 -18463. -19869.49 -6087.5 50530.50 -19228. -26843.51 -5332.4 51796.52 -21374. -32473.53 -25205. -35655.54 -34114. -26894.55 -29953. -23607.56 -1061.5 699.4757 1048.3 -690.1358 5171.8 -9672.159 -1448.6 5796.560 3928.8 -4269.361 -4732.8 16215.62 -20.844 0.000063 -5.2944 0.000064 36.585 0.0000MINIMUM VALUESELEM 39 4VALUE -51593. -51440.MAXIMUM VALUESELEM 40 51VALUE 23614. 51796.5.命令流文件/FILNAM,Structural/TITLE,Truss Bridge Static Analysis/COM,Structural/prep7et,1,beam4et,2,shell63sectype,1,beam,i,,0 !定义工字型截面secoffset,cent !截面至心不偏移secdata,0.4,0.4,0.4,0.016,0.016,0.016,0,0,0,0 !定义工字型截面参数sectype,2,beam,i,,0secoffset,centsecdata,0.4,0.4,0.4,0.012,0.012,0.012,0,0,0,0sectype,3,beam,i,,0secoffset,centsecdata,0.3,0.3,0.4,0.012,0.012,0.012,0,0,0,0r,1,0.0187,0.00017,0.00054,0.4,0.4,0, !定义单元实常数r,2,0.0141,0.128e-3,0.415e-3,0.4,0.4,,r,3,0.0117,0.541e-4,0.324e-3,0.3,0.4,,r,4,0.3,,,,,,MP,EX,1,2.1E11MP,PRXY,1,0.3MP,DENS,1,7850MP,EX,2,3.5E10MP,PRXY,2,0.1667MP,DENS,2,2500N,,0,0,-5,,,, !创建节点，复制结点NGEN,4,4,ALL,,,12,,,1,NGEN,2,1,ALL,,,,,10,1,NGEN,2,1,2,10,4,,16,,1,NGEN,2,1,3,11,4,,,-10,1,TYPE,1MAT,1REAL,1ESYS,0 !单元坐标系SECNUM,1TSHAP,LINEE,11,14 !建立单元TYPE,1 MAT,1 REAL,1 ESYS,0 SECNUM,2 TSHAP,LINE E,2,6E,6,10E,10,14 E,1,5E,5,9E,9,13E,3,7E,7,11E,4,8E,8,12E,1,2E,3,4E,5,6E,7,8E,9,10E,13,14 TYPE,1 MAT,1 REAL,1 ESYS,0 SECNUM,3 TSHAP,LINE E,3,6E,6,11E,4,5E,5,12E,2,3E,1,4E,6,7E,5,8E,10,11 E,9,12 TYPE,2 MAT,2 REAL,1 ESYS,0TSHAP,QUADE,1,2,6,5E,5,6,10,9E,9,10,14,13NSYM,X,14,ALL ESYM,,14,ALLNUMMRG,ALL,,,,LOW NUMCMP,ALL FINISH/SOLNSEL,S,,,23,24D,ALL,,,,,,UX,UY,UZ,,, NSEL,S,,,13,14D,ALL,,,,,,UY,UZ,,, NSEL,S,,,1,2F,ALL,FY,-100000 ALLSEL,ALL ACEL,0,10,0, ANTYPE,0SOLVEFINISH/POST1PLDISP,2PLNSOL,U,SUM,0,1PLVECT,U,,,,VECT,NODE,ON,0ETABLE,zhou_i,SMISC,1ETABLE,zhou_j,SMISC,7ETABLE,zhou_i,SMISC,2ETABLE,zhou_j,SMISC,8ETABLE,zhou_i,SMISC,6ETABLE,zhou_j,SMISC,12PRETAB,ZHOU_I,ZHOU_J,JIAN_I,JIAN_J,WAN_I,WAN_J PLLS,ZHOU_I,ZHOU_J,1,0PRNSOL,U,COMPFINISH/EXIT。

基于ANSYS?WORKBENCH的桁架结构的分析

基于ANSYS WORKBENCH的桁架结构的分析有不少朋友经常问到在WB中的桁架分析问题。

例如下面的桁架，有两个端点被固定，而在C处施加一个向下的集中力，如何计算该问题？在ANSYS APDL中，计算该问题非常简单。

但是在WB中，则比较麻烦。

对于线体模型，WB中默认的单元类型是BEAM188，如果直接使用默认单元会带来一些出乎意料的结果。

本文使用LINK180建模，这样就需要插入命令流。

下面说明使用LINK180的建模方法。

1. 创建静力学结构分析系统。

2. 创建几何模型（1）创建草图（2）根据草图生成线体模型创建圆形截面，其半径为10mm（该尺寸随便设置，后面会被覆盖）将截面属性赋予给线体模型3. 设置杆的单元类型在线体模型下添加命令在命令文件编辑窗口输入下列命令、上述命令的含义是：第1行，设置单元类型是LINK180第2-3行，设置截面类型是实心圆，且其横截面积是10mm24. 划分网格在MESH下添加一个单元尺寸控制，设置给所有边划分1等份。

网格划分结果如下图5. 施加边界条件该下面两个关键点施加固定支撑，给上面点施加数值向下的力100N,结果如下图6. 求解并进行后处理进行求解。

然后进行后处理。

可以发现应力，应变，能量等按钮均不可使用。

使用BEAM TOOL。

但是ANSYS表明，该梁工具不能使用。

添加BEAM RESULTS但是ANSYS表明，该梁工具也不能使用。

使用WORKSHEET所提供的自定义数据类型，选择其中的总位移结果、得到位移如下图读者可尝试使用WORKSHEET中的其它用户自定义结果，【评论】1. 通过在几何体模型后面添加命令，并编辑命令文本，可以设定单元为杆单元LINK180.2. 可以在MESH后添加尺寸控制，而对各根杆件设置网格划分份数。

3. 在后处理时，WB所提供的大多数后处理按钮均不可使用，此时只能使用WORKSHEET中提供的用户自定义变量。

【ANSYS算例】3.2.5(4)-四杆桁架结构的有限元分析(GUI)及命令流

四杆桁架结构的有限元分析下面针对【典型例题】(1)的问题，在ANSYS 平台上，完成相应的力学分析。

即如图3-8所示的结构，各杆的弹性模量和横截面积都为4229.510N/mm E,E=29.5X10 2100mm A ，基于ANSYS 平台，求解该结构的节点位移、单元应力以及支反力。

图3-8 四杆桁架结构解答对该问题进行有限元分析的过程如下。

以下为基于ANSYS 图形界面( graphic user interface ，GUI)的菜单操作流程；注意：符号“→”表示针对菜单中选项的鼠标点击操作。

关于ANSYS 的操作方式见附录B 。

1．基于图形界面的交互式操作(step by step)(1) 进入ANSYS(设定工作目录和工作文件)程序 →ANSYS → ANSYS Interactive →Working directory (设置工作目录) →Initial jobname (设置工作文件名): planetruss →Run → OK(2) 设置计算类型ANSYS Main Menu : Preferences… → Structural → OK(3) 选择单元类型ANSYS Main Menu : Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete… →Add… →Link ：2D spar 1 →OK (返回到Element Types 窗口) →Close(4) 定义材料参数ANSYS Main Menu : Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic → Isotropic: EX:2.95e11 (弹性模量)，PRXY: 0 (泊松比) → OK → 鼠标点击该窗口右上角的“ ”来关闭该窗口(5) 定义实常数以确定单元的截面积ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constant s… →Add/Edit/Delete →Add →Type 1→ OK →Real Constant Set No: 1 (第1号实常数), AREA: 1e-4 (单元的截面积) →OK →Close(6) 生成单元 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Creat →Nodes → In Active CS →Node number 1 → X:0,Y:0,Z:0 →Apply →Node number 2 → X:0.4,Y:0,Z:0 →Apply →Node number 3 → X:0.4,Y:0.3,Z:0→Apply →Node number 4 → X:0,Y:0.3,Z:0→OKANSYS Main Menu: Preprocessor → Modeling → Create → Elements →Elem Attributes （接受默认值）→Usernumbered→Thru nodes→OK→选择节点1，2→Apply→选择节点2，3→Apply→选择节点1，3→Apply→选择节点3，4→Apply→OK(7)模型施加约束和外载添加位移的约束，分别将节点1 X和Y方向、节点2 Y方向、节点4的X和Y方向位移约束。

ANSYS桁架优化分析实例

ANSYS桁架优化分析实例优化分析的示例（GUI方法）在本例中，用一阶方法进行优化分析。

问题描述一个有三根杆组成的珩架承受纵向和横向载荷。

珩架的重量在最大应力不超过400psi最小化。

（因此重量为目标函数。

）三根梁的横截面面积和基本尺寸Ｂ在指定范围内变化。

结构的重量初始设计为109.10磅。

缺省允差（由程序计算）为初始重量的1%（11磅）。

但是，为了便于收敛，一阶方法的优化分析中将目标函数的允差定为2.0。

问题参数分析中使用如下材料特性：E=2.1E6psiRHO=2.85E-4lb/in3(比重)最大许用应力=400psi分析中使用如下几何特性：横截面面积变化范围=1到1000in2(初始值为1000)基本尺寸B变化范围=400到1000in （初始值为1000）问题简图第一步：指定文件名1．选择Utility Menu>File>Change Jobname，打开文件名对话框。

2．输入“truss”为工作文件名。

3．单击OK关闭对话框。

第二步：指定分析题目1．选择Utility Menu>File>Change Title，打开更改分析题目对话框。

2．输入“Optimization of a Three-Bar Truss”作为分析题目。

第三步：定义参数初始值1．选择Utility Menu>Parameters>Scalar Parameters，打开数值参数对话框。

在选择区域中输入下列内容：B=1000 按ENTER键A1=1000 按ENTER键A2=1000 按ENTER键A3=1000 单击OK。

参数将在菜单中显示出来。

2．在数值参数对话框中单击OK。

第四步：定义单元类型1．选择Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，打开单元类型对话框。

2．在单元类型库对话框中单击Add。

基于ANSYS的平面桁架有限元分析.

PREP7 !* ET,1,LINK180 !* R,1,10, ,0 !* !* MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,,2.0e6 MPDATA,PRXY,1,,0.3 WPSTYLE,,,,,,,,0 WPSTYLE,,,,,,,,1 WPSTYLE,,,,,,,,0 WPSTYLE,,,,,,,,1 FLST,3,1,8 FITEM,3,0,0,0 N, ,P51X FLST,3,1,8 FITEM,3,30,0,0 N, ,P51X FLST,3,1,8 FITEM,3,0,30,0 N, ,P51X FLST,3,1,8 FITEM,3,30,30,0 N, ,P51X FLST,3,1,8 FITEM,3,60,30,0
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)
节点解析解
U1x 0 0
U1y 0 0
U2x -0.0029 -0.002925
U2y -0.0085 -0.0084404
U3x 0 0
U3y 0 0
基于AN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。
数值解与解析解的比较与分析
表4 单元①的内力与正应力（lb）

钢桁架桥梁结构的ANSYS分析

钢桁架桥梁结构的ANSYS分析摘要本文中采用有限元分析法，在大型有限元分析软件ANSYS平台上分析桥梁工程结构，很好地模拟桥梁的受力、应力情况等。

在静力分析中，通过加载各种载荷，得出结构变形图，找出桥梁的危险区域。

1、问题描述下面以一个简单桁架桥梁为例，以展示有限元分析的全过程。

该桁架桥由型钢组成，顶梁及侧梁，桥身弦杆，底梁分别采用3种不同型号的型钢，结构参数见表1-1。

桥长L=32m,桥高H=5.5m。

桥身由8段桁架组成，每段长4m。

该桥梁可以通行卡车，若这里仅考虑卡车位于桥梁中间位置，假设卡车的质量为4000kg，若取一半的模型，可以将卡车对桥梁的作用力简化为P1 ，P2和P3 ，其中P1= P3=5000 N, P2=10000N，见图1。

1图1桥梁的简化平面模型(取桥梁的一半)2、模型建立在桥梁结构模拟分析中，最常用的是梁单元和壳单元，鉴于桥梁的模型简化，采用普通梁单元beam3。

实体模型的建立过程为先生成关键点，再形成线，从而得到桁架桥梁的简化模型。

3、有限元模型3.1单元属性整个桥梁分成三部分，分别为顶梁及侧梁、弦杆梁、底梁，三者所使用的单元都为beam3单元，因其横截面积和惯性矩不同，所以设置3个实常数。

此外，他们材料都为型钢，材料属性视为相同，取为弹性模量EX为2.1e11 ，泊松比prxy为0.3，材料密度dens为7800。

3.2网格划分线单元尺寸大小为2，即每条线段的1/2。

4、计算4.1约束根据问题描述的要求，该桁架桥梁在x=0处的边界条件为全约束，x=32处的边界条件为y方向位移为0（即UY=0）。

如下图所示。

4.2载荷卡车对桥梁的压力视为3个集中载荷，因为模型只取桥梁的一般，所以3个集中载荷的力之和为20000N，分别为p1=5000N,p2=10000N,p3=5000N。

并将载荷施加在底梁的关键点4,5,6上。

如下图所示。

5、静力分析的计算结果5.1查看结构变形图显示y方向位移显示x方向位移5.2结论从加载后的结构变形图中可以看出，在载荷作用下，桁架桥的中间位置向下发生弯曲变形最为明显而两侧的侧梁变形最小，载荷引起的位移最大处在桥中间位置，随跨中间向两侧递减。

ansys三根杆桁架优化问题命令流

ansys三根杆桁架优化问题命令流问题描述：⼀个由三根杆组成的桁架承受纵向和横向载荷，桁架的重量在最⼤应⼒不超过400PSI最⼩化（因此重量为⽬标函数）。

三根梁的横截⾯⾯积和基本尺⼨B在指定范围内变化。

结构的重量初始设计为109.10磅。

缺省允差（由程序计算）为初始重量的1％（11磅）。

分析中使⽤如下材料特性：E=2.1E6psiRHO=2.85E-41b/in3 （⽐重）最⼤许⽤应⼒＝400psi分析中使⽤如下⼏何特性：横截⾯⾯积变化范围＝1到1000in2（初始值为1000）基本尺⼨B变化范围＝400到1000in（初始值为1000）命令流如下：/filnam,truss/title, optimization of a three-bar truss!初始化设计变量参数B=1000 !基本尺⼨A1=1000 ！第⼀个⾯积A2=1000 ！第⼆个⾯积A3=1000 ！第三个⾯积！！进⼊PREP7并建模/prepet,1,link1 ！⼆维单元r,1,A1 ！以参数形式的实参r,2,A2r,3,A3mp,ex,1,2.1E6 ！杨⽒模量n,1,-B,0,0n,2,0,0,0n,3,B,0,0n,4,0,-1000,0e,1,4real,2e,2,4real,3e,3,4finish!!进⼊求解器，定义载荷和求解/solud,1,all,0,,3f,4,fx,200000f,4,fy,-20000solvefinish!!进⼊POST1并读出状态变量数值/post1set,lastetable,evol,volu ！将每个单元的体积放⼊ETABLE ssum ！将单元表格内数据求和*get,vtot,ssum,,item,evol ！VTOT＝总体积rho=2.85e-4wt=tho*vtot ！计算总体积etable,sig,ls,1 ！将轴向应⼒放⼊ETABLE!*get,sig,elem,1,etab,sig ！SIG1＝第⼀个单元的轴向应⼒*get,sig,elem,2,etab,sig ！SIG2＝⼆单元的轴向应⼒*get,sig,elem,3,etab,sig ！SIG3＝三单元的轴向应⼒！sig1=abs(sig1) ！计算轴向应⼒的绝值sig2=abs(sig2)sig3=abs(sig3)!/eshape,2 ！以实体单元模式显⽰壳单元/view,1,1,1,1 ！轴测视图eplot!/opt ！进⼊优化处理器opanl,truss,lgw ！指定分析⽂件（批处理⽅式中不⽤这个命令）！opvar,B,dv,400,2000 ！定义设计变量opvar,A1,dv,1,1000opvar,A2,dv,1,1000opvar,A3,dv,1,1000opvar,sig1,sv,,400 ！定义状态变量opvar,sig2,sv,,400opvar,sig3,sv,,400！opsave,trussvar,opt ！存储数据!opvar,wt,obj,,,2, ！定义⽬标函数!optype,first ！定义⼀阶⽅法opfrst,45 ！最⼤45次迭代opexs ！开始优化分析!oplist,16 ！列出最佳设计序列，号为16oplist,all!/view,1,,,1 ！前视图!/axlab,x,iteration number ！画重量对迭代数图形/axlab,y,structure weightplvaropt,wt!/axlab,y,base dimension ！画B对迭代数图形plvaropt,B！/axlab,y,max stress ！画最⼤应⼒对迭代图形plvaropt,sig1,sig2,sig3!/axlab,y,cross-sectional area ！画⾯积对迭代图形plavaropt,A1,A2,A3!finish/exit。

有限元上机实验：ANSYS桁架分析

机电工程学院有限元法课程设计学号：专业：学生姓名：任课教师：2016年5月桁架有限元分析本问题研究针对机器人腿部机体的受力变形研究。

在机器人的所有结构中，该结构受力较复杂，强度要求较高，需要对其进行受力分析并进行结构优化。

一、研究对象由等直杆构成的平面桁架如图1所示，等直杆的截面积为30cm2，弹性模量为E=2.1e5 Mpa，泊松比为μ=0.3，密度为7800kg/m3，所受的集中力载荷为2.0N。

分析该桁架的强度是否符合要求，给出约束节点的支反力、杆件受力以及受力节点的位移。

载荷：1.0e8 N图1 超静定桁架二、分析过程1.打开软件，更改文件名称和存储位置：File>Change Jobname and Change Directory 。

图2 更改文件名图3 更改存储位置2.选取有限元单元：Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete > Add > Link > 3D finit stn180 > OK > Close。

图4 选取有限元单元3.定义截面积：Preprocessor > Real Constants > Add/Edit/Delete > Add > 输入截面面积“0.03”> Ok > Close。

图5定义截面积4.输入材料弹性参数：Preprocessor > Material Props > Material Models > Structural > Linear >Elastic > Isotripic > 输入弹性模量> 输入泊松比＞Ok > 关闭窗口> SA VE_DB 保存数据。

图6 输入材料弹性参数5.建立节点，坐标分别为(0,1) (1,0) (1,1) (2,1) ：Preprocessor >Modeling>Create>Nodes>On working Plane>选取点。

ansys桁架结构分析实例

平面桁架的静力分析摘要：近些年来，ANSYS工程软件在工程领域内运用的很多，在分析线性有限元模型上比其他软件更具有优势。

而在ANSYS软件中最经常使用的是线性静力分析，尽管很多的材料不一样，但结果确大体一致。

本文主若是要对平面桁架进行静力分析。

关键字：线性；桁架；有限元；结构The plane truss static analysisAbstract：ANSYS engineering software engineering field use in recent years, a lot, in the analysis of linear finite element model on more than any other software advantages. The most commonly used in ANSYS linear static analysis, although a lot of the material is not the same, but the result was consistent. This article is mainly for static analysis of plane truss.Key words：Linear; truss; finite element; structure1.引言结构分析的四个大体步骤是：创建几何模型、生成有限元模型、加载与求解、结果评判与分析。

具体步骤与结构分析类型有关，而且有些步骤能够省略或彼此之间交叉，如简单结构的几何模型创建进程可省略而直接创建有限元模型，加载可在处置层也能够在求阶级等，需要依照具体情形以便利原那么而定。

2要紧步骤结构线性静力分析步骤为：创建几何模型（1）清楚当前数据库。

回到开始层：FINISH命令。

清楚数据库的操作步骤要在开始层。

清楚数据库：/CLEAR命令。

（2）工作文件名与主题目工作文件名：/FILNAME命令。

ANSYS求解桁架问题实例

4
4 定义实常数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants… →Add…
→select Type 1→ OK→input AREA:0.25 →OK →Close (the Real Constants Window) 5 定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX:2.1e11, PRXY:0.3 → OK 6 生成节点 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Nodes →In Active CS →依次输入四个点的坐标：input:1(0,0),2(1,0),3(1,1),4(0,1) →OK 7 生成单元 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →elements →Auto Numbered →Thru Nodes →依次连接节点2，3；节点1，2；节点2，4；→OK 打开节点号：Utility Menu：Plotctrls→Numbering →选项NODE Node numbers为On →在Elem/Attrib numbering选择Element numbers →OK 显示元素： Utility Menu：Plot→emements
ANSYS求解桁架问题实例
由3根杆组成的静不定桁架模型如下图所示，材料 E=2.1e11Pa，μ=0.3，杆的横截面积均为A=0.25m2。
根据结构的特点及所受载荷的情况，正确选取单元类型，构造桁架的有限元模型；

ANSYS三杆桁架的优化设计例子

三杆桁架的优化设计问题描述如图所示为一个具有三根杆组成的桁架结构，它承受纵向和横向载荷，载荷值F=200000N，求该桁架的最小重量。

结构的初始设计为109.10磅。

默认允差（由程序计算）为初始重量的1%（11磅）。

但是，为了便于收敛，一阶方法的优化分析中将目标函数的允差定为2.0.已知桁架的材料特性为：E=2.1E6psi;RHO=2.85E-4 lb/in^3(比重)；最大需用应力=400psi；分析中使用如下集合特性：横截面面积变化范围=1-1000in^2（初始值为1000）；基本尺寸B变化范围=400-1000in （初始值为1000）根据分析问题的性质，选择三根杆的横截面积A1、A2、A3以及基本尺寸B为设计变量，状态变量为杆内的应力值，目标函数为桁架的最小重量，综上所述，该问题的优化数学模型为：[][]inf()1,2,3,41,2,3, :11000,1,2,340010000m ax()400,1,2,3jM xX x x x x A A A B st Ai iBjσ⎧⎪==⎪⎪≤≤=⎨⎪≤≤⎪≤≤=⎪⎩2前处理（1）定义工作文件名：utility menu-file-change jobname，在弹出的change jobname对话框中输入文件名为truss单击ok按钮。

（2）定义工作标题：utility menu-file-change tile，在弹出的change tile对话框中输入the optimization of a three-bar truss,单击ok按钮。

（3）关闭坐标符号的显示：utility menu-plotctrls-window controls-window options命令，弹出window options对话框。

在location of triad下拉式选择no shown，单击ok按钮。

（4）定义参数的初始值：utility menu-parameters-scalar parameters命令，弹出对话框，在selection下的文本框中输入b=1000，按下enter键；A1=1000, 按下enter键；A2=1000, 按下enter键；A3=1000, 单击ok按钮。

简单桁架桥梁ANSYS分析

下面以一个简单桁架桥梁为例，以展示有限元分析的全过程。

背景素材选自位于密执安的"Old North Park Bridge" (1904 - 1988)，见图3-22。

该桁架桥由型钢组成，顶梁及侧梁，桥身弦杆，底梁分别采用3种不同型号的型钢，结构参数见表3-6。

桥长L=32m,桥高H=5.5m。

桥身由8段桁架组成，每段长4m。

该桥梁可以通行卡车，若这里仅考虑卡车位于桥梁中间位置，假设卡车的质量为4000kg，若取一半的模型，可以将卡车对桥梁的作用力简化为P1，P2和P3，其中P1= P3=5000 N, P2=10000N，见图3-23。

图3-22位于密执安的"Old North Park Bridge" (1904 - 1988)图3-23桥梁的简化平面模型(取桥梁的一半)表3-6桥梁结构中各种构件的几何性能参数构件惯性矩m4横截面积m2顶梁及侧梁(Beam1) 643.8310m-´322.1910m-´桥身弦梁(Beam2) 61.8710-´31.18510-´底梁(Beam3) 68.4710-´33.03110-´解答以下为基于ANSYS图形界面(Graphic User Interface , GUI)的菜单操作流程。

安全提示：如果聊天中有涉及财产的操作，请一定先核实好友身份。

发送验证问题或点击举报天意11:36:47(1)进入ANSYS（设定工作目录和工作文件）程序→ANSYS →ANSYS Interactive →Working directory（设置工作目录）→Initial jobname（设置工作文件名）:TrussBridge →Run →OK(2)设置计算类型ANSYS Main Menu：Preferences…→Structural →OK(3)定义单元类型hhQÆRRN«•QQoomm QM•9NN•}ANSYS Main Menu：Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete... →Add…→Beam : 2delastic 3 →OK（返回到Element Types窗口）→Close(4)定义实常数以确定梁单元的截面参数ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants…→Add/Edit/Delete →Add…→select Type 1Beam 3 →OK →input Real Constants Set No. : 1 , AREA: 2.1 9E-3，Izz: 3.83e-6(1号实常数用于顶梁和侧梁) →Apply →input Real Constants Set No. : 2 , AREA: 1.18 5E-3，Izz: 1.87E-6 (2号实常数用于弦杆)→Apply →input Real Constants Set No. : 3, AREA: 3.031E-3，Izz: 8.47E-6 (3号实常数用于底梁) →OK(back to Real Constants window) →Close (the Real Constants win dow)(5)定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Model s →Structural →Linear→Elastic →Isotropic →input EX: 2.1e11, PRXY: 0.3(定义泊松比及弹性模量) →OK →Density (定义材料密度) →input DENS: 7800, →OK →Close（关闭材料定义窗口）(6)构造桁架桥模型生成桥体几何模型ANSYS Main Menu：Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →NPTKeypoint number：1，X，Y，Z Location in active CS：0，0 →Apply →同样输入其余15个特征点坐标（最左端为起始点，坐标分别为(4,0), (8,0), (12,0), (16,0), (20,0), (24,0), (28,0), (32,0), (4,5 .5), (8,5.5),(12,5.5), (16.5.5), (20,5.5), (24,5.5), (28,5.5)）→Lines →Lines →Straight Line →依次分别连接特征点→OK网格划分ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Attributes →P icked Lines →选择桥顶梁及侧梁→OK →select REAL: 1, TYPE: 1 →Apply →选择桥体弦杆→OK →select REAL: 2,TYPE: 1 →Apply →选择桥底梁→OK →select REAL: 3, TYPE:1 →OK →ANSYS Main Menu：Preprocessor →Meshing →MeshTool →位于Size Controls下的Lines：Set →Element Size on Picked→Pick all →Apply →NDIV：1 →OK →Mesh →Lines →Pick all →OK (划分网格)(7)模型加约束ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement →OnNodes →选取桥身左端节点→OK →select Lab2: All DOF(施加全部约束) →Apply →选取桥身右端节点→OK →select Lab2: UY(施加Y方向约束) →OK(8)施加载荷ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Force/Moment →OnKeypoints →选取底梁上卡车两侧关键点（X坐标为12及20）→OK →select Lab: FY，Value: -5000→Apply →选取底梁上卡车中部关键点（X坐标为16）→OK →select Lab: FY，Value: -10000 →OK→ANSYS Utility Menu：→Select →Everything(9)计算分析ANSYS Main Menu：Solution →Solve →Current LS →OK(10)结果显示ANSYS Main Menu：General Postproc →Plot Results →Deformed shape →Def shape only →OK（返回到Plot Results）→Contour Plot →Nodal Solu →DOF Solution, Y-Component of D isplacement→OK（显示Y方向位移UY）(见图3-24(a))定义线性单元I节点的轴力ANSYS Main Menu →General Postproc →Element Table →Define Table →Add →Lab:[bar_I], By sequence num: [SMISC,1] →OK →Close定义线性单元J节点的轴力ANSYS Main Menu →General Postproc →Element Table →Define Table →Add →Lab:[bar_J], By sequence num: [SMISC,1] →OK →Close画出线性单元的受力图(见图3-24(b))ANSYS Main Menu →General Postproc →Plot Results →Contour Plot →Line Elem Res →LabI: [ bar_I], LabJ: [ bar_J], Fact: [1] →OK(11)退出系统ANSYS Utility Menu：File →Exit →Save Everything →OK(a)桥梁中部最大挠度值为0.003 374m (b)桥梁中部轴力最大值为25 380N图3.24桁架桥挠度UY以及单元轴力计算结果!%%%%% [ANSYS算例]3.4.2(2) %%%%% begin %%%%%%!------注：命令流中的符号$，可将多行命令流写成一行------/prep7 !进入前处理/PLOPTS,DATE,0 !设置不显示日期和时间!=====设置单元和材料ET,1,BEAM3 !定义单元类型R,1,2.19E-3,3.83e-6, , , , , !定义1号实常数用于顶梁侧梁R,2,1.185E-3,1.87e-6,0,0,0,0, !定义2号实常数用于弦杆R,3,3.031E-3,8.47E-6,0,0,0,0, !定义3号实常数用于底梁MP,EX,1,2.1E11 !定义材料弹性模量MP,PRXY,1,0.30 !定义材料泊松比MP,DENS,1,,7800 !定义材料密度!-----定义几何关键点K,1,0,0,, $ K,2,4,0,, $ K,3,8,0,, $K,4,12,0,, $K,5,16,0,, $K,6,20,0,, $K,7,24,0,, $K,8,28,0,, $K,9,32,0,, $K,10,4,5.5,,$K,11,8,5.5,, $K,12,12,5.5,, $K,13,16,5.5,, $K,14,20,5.5,, $K,15,24,5.5, , $K,16,28,5.5,,!-----通过几何点生成桥底梁的线L,1,2 $L,2,3 $L,3,4 $L,4,5 $L,5,6 $L,6,7 $L,7,8 $L,8,9!------生成桥顶梁和侧梁的线L,9,16 $L,15,16 $L,14,15 $L,13,14 $L,12,13 $L,11,12 $L,10,11 $L,1,10!------生成桥身弦杆的线L,2,10 $L,3,10 $L,3,11 $L,4,11 $L,4,12 $L,4,13 $L,5,13 $L,6,13 $L,6, 14 $L,6,15 $L,7,15 $L,7,16 $L,8,16!------选择桥顶梁和侧梁指定单元属性LSEL,S,,,9,16,1,LATT,1,1,1,,,,hhQÆRRN«•QQoomm QM•9NN•}!-----选择桥身弦杆指定单元属性LSEL,S,,,17,29,1,LATT,1,2,1,,,,!-----选择桥底梁指定单元属性LSEL,S,,,1,8,1,LATT,1,3,1,,,,!------划分网格AllSEL,all !再恢复选择所有对象LESIZE,all,,,1,,,,,1 !对所有对象进行单元划分前的分段设置LMESH,all !对所有几何线进行单元划分!=====在求解模块中，施加位移约束、外力，进行求解/soluNSEL,S,LOC,X,0 !根据几何位置选择节点D,all,,,,,,ALL,,,,, !对所选择的节点施加位移约束AllSEL,all !再恢复选择所有对象NSEL,S,LOC,X,32 !根据几何位置选择节点D,all,,,,,,,UY,,,, !对所选择的节点施加位移约束ALLSEL,all !再恢复选择所有对象!------基于几何关键点施加载荷FK,4,FY,-5000 $FK,6,FY,-5000 $FK,5,FY,-10000/replot !重画图形Allsel,all !选择所有信息(包括所有节点、单元和载荷等)solve !求解!=====进入一般的后处理模块/post1 !后处理PLNSOL, U,Y, 0,1.0 !显示Y方向位移PLNSOL, U,X, 0,1.0 !显示X方向位移!------显示线单元轴力------ETABLE,bar_I,SMISC, 1ETABLE,bar_J,SMISC, 1PLLS,BAR_I,BAR_J,0.5,1 !画出轴力图finish !结束你参考这个例题试一下。

ANSYS三杆桁架的优化设计(GUI操作)(论文资料)

下图所示为一个有3根杆组成的桁架，承受纵向和横向载荷，杆件的横截面面积和基本尺寸B在指定范围内变化，要求桁架的每根杆件承受的最大应力小于（800+学号最后两位数）MPa，试对该结构进行优化设计，使得桁架重量最少。

弹性模量E=220GPa；泊松比：0.3；密度ρ=7800kg/m3材料最大许用应力：σ=855MPa横截面面积变化范围：0.01～10cm2（初始值为10）基本尺寸B变化范围：1～2m（初始值为2）要求：写出操作步骤和命令流，定义工作文件名和工作标题为你的姓名拼音。

GUI操作方式：(1) 定义工作文件名和工作标题：1)定义工作文件名：Utility Menu- File-Change Jobname,输入文件名“litao”,单击“OK”。

2)定义工作标题：Utility Menu- File-Change Title,输入工作标题“litao”,单击“ＯＫ”。

(2) 定义参数和材料属性：１）定义参数初始值：Utility Menu-Parameters-Scaler Parameters, 分别在“Selection”’下面的输入栏中输入：B=2，A1=0.001，A2=0.001，A3=0.001。

”所得结果如图所示，单击”close”。

（变量B、A1、A2、A3即为设计变量）２）设置材料属性：Main Menu-Preprocessor-Material Props-Material Models,设置材料属性“EX=2.2e11,PRXY=0.3”，单击“OK”,设置如图所示，完成对材料属性的设置。

３）(3)定义单元类型及属性1)定义单元类型：Main Menu-Preprocessor-Element Type-Add/Edit/Delete,在“Library of Element Type”左面的列表栏选择Structural Link”,右边的为“2D spar 1”如图所示，完成单元类型设置。

Workbench结构分析20例--简单桁架分析

简单桁架受力分析--Workbench结构分析20例之一一、概述图示三角架由 AB和 AC 两杆通过销钉连接，杆截面为圆形，AB杆半径为30mm，AC杆半径为25mm，材质为钢，弹性模量E=210GPa，泊松比为0.3，求当 P=100kN 时A的位移及B、C点的约束反力，并校核两杆的强度是否足够。

二、理论计算1、杆轴力及强度计算假设AB杆对A 的作用力为N1,AC杆对A 的作用力为N2，经计算得到，外力为P，则：N1=2PN2=1.732PAB杆受拉力作用，AC杆受压力作用，则B、C点的约束反力大小分别为2P及1.732P，即200 kN和173.2 kN。

2、杆变形计算假设A3点为变性后A点的真实位置，AA3 为所求A点的位移，则：√()()三、仿真流程采用link单元模拟桁架，使用静力学分析类型。

1、设置分析类型启动ANSYS Workbench界面，在工具箱中选中静态结构分析，并双击生成分析流程。

2、创建材料在静态结构分析流程中，进入材料编辑界面，生成新材料命名为link，并将弹性模量设为2.1E11Pa，泊松比设为0.3。

3、生成几何模型启动DesignModeler，生成两个linebody，并将其合并成一个part。

并生成两个圆形截面，半径分别设为30mm和25mm，并重命名为C30与C25。

4、施加载荷在两线连接点上施加竖直向下的载荷，大小为100000N。

5、设置边界条件选中左侧两个独立的点，约束两点的所有自由度。

6、求解设置在求解前，选中后处理中查看梁单元结果的选项，并进行求解。

7、查看轴力结果插入Beam Result下的Axial Force，分别选中两个杆，计算后可以查看两个杆的轴力大小。

8、查看应力结果插入Stress应力结果，分别选中分别选中两个杆，计算后可以查看两个杆的应力大小。

9、查看约束反力结果分别插入两个约束点的Reaction Force支反力结果，计算后可以查看约束反力。

ANSYS实例分析(三角桁架受力分析 )

三角桁架受力分析1 问题描述图1所示为一三角析架受力简图。

图中各杆件通过铰链连接，杆件材料参数及几何参数见表1和表2，析架受集中力F1=5000N, F2=3000N 的作用，求析架各点位移及反作用力。

图1 三角桁架受力分析简图表1 杆件材料参数表2 杆件几何参数2 问题分析该问题属于析架结构分析问题。

对于一般的析架结构，可通过选择杆单元，并将析架中各杆件的几何信息以杆单元实常数的形式体现出来，从而将分析模型简化为平面模型。

在本例分析过程中选择LINK l 杆单元进行分析求解。

3 求解步骤3.1 前处理（建立模型及网格划分） 1.定义单元类型及输入实常量选择Structural Link 2D spar 1单元，步骤如下：选择Main Menu|Preprocessor|Element Type|Add Edit/Delete 命令，出现Element Types 对话框，单击Add 按钮，出现Library of Element Types 对话框。

在Library of Element Types 列表框中选择Structural Link 2D spar 1，在Element type reference number 文本框中输入1，单击OK 按钮关闭该对话框。

如图2所示。

E 1/Pa E 2/Pa E 3/Pa ν1 ν2 ν3 2.2E11 6.8E102.0E110.30.260.26L1/m L 1/m L 1/m A 1/m 2 A 2/m 2 A 3/m 2 0.4 0.50.36E-49E-44E-4图2 单元类型的选择输入三杆的实常量（横截面积），步骤如下：选择Main Menu|Preprocessor|Real Constants|Add/Edit/Delete命令，出现Real Constants 对话框，单击Add按钮，出现Element Type for Real Constants对话框，单击OK按钮，出现Real Constant Set Number 1, for LINK1对话框，在Real Constant Set No.文本框中输入1，在Cross-sectional area文本框中输入6E-4，在Initial strain文本框中输入0。

例1 ANSYS桁架结构计算示例

梁截面设置对话框
（4）定义实常数运行Real Constants>Add/Edit/Delete
设置LINK1单元的实常数
（5）建立模型首先生成结点，运行主菜单Preprocessor>Modeling > Create> Nodes> In Active CS;
创建结点对话框
再生成单元，运行主菜单 Preprocessor>Modeling> Create>Elements>Auto Numbered> Thru Nodes穿越结点命令。
云图显示对话框
轴向应力云图桁架的轴向应力云图可知，最大应力发生在2单元。最大应力45.9MPa。
选择Stress> von Mises stress，
则出现桁架位移云图
桁架的位移云图可知，最大位移发生在桁架 3 的中部，最大位移为 1.3 10 m。
单元类型对话框
单元类型库对话框
（2）设置材料属性运行Preprocessor>Material Props>Material Models
选择材料属性对话框
设置材料1属性对话
（3）设置单元截面形式选择菜单Preprocessor>Sections> Beam>Common Sections
通过结点建立单元
桁架的有限元模型
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（6）施加约束运行主菜单 Solution> Define Loads > Apply> Structural> Displacement> On Nodes
结点施加约束对话框
（7）施加载荷运行主菜单 Solution> Define Loads> Apply> Structural> Force/Moment> On Nodes

平面桁架ANSYS有限元法分析实例

2. 前处理（1）定义单位
从第二章可知，ANSYS中单位可以不定义，但建模时一定要保证单位的一致。
已知：各杆的弹性模量E=2.0×105MPa，各杆截面均为A=0.5cm2，杆13长为100cm，载荷P=2KN，试求平面桁架的内力和位移。
本题采用单位m-kg-s-N较简便，建模过程中的所有参数都选用m-kg-s-N，相应计算结果应力为Pa。
改为国际单位制：各杆的弹性模量E=2.0×1011Pa，各杆截面均为A=0.5e-4m2，杆13长为1m，载荷 P=2000N。
（2）定义单元类型
单元类型
特点
结点数结点自由度
适用
LINK1 LINK8 LINK10
二维杆单元，只承受轴向的拉压力，不考虑弯矩
三维杆单元，具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形、大应变等功能。
平面桁架ANSYS有限元法分析实例
例3-1 设平面三角结构的桁架123如图3-4所示。已知：各杆的弹性模量 E=2.0×105MPa，各杆截面均为 A=0.5cm2，杆13长为100cm，载荷P=2KN，试求平面桁架的内力和位移。
解：传统分析方法
设杆12、杆23和杆13的内力分别为N1、N2和N3。在总体坐标系 x-y（或U-V）中，由力的平衡方程可以得到结点的内力值。
3.求解（1）施加约束
• 本例中，点1为固定支座，点3为活动支座。 • 在节点1上，约束UX、UY； • 在节点3上，约束UY。
• 在节点1上，约束UX、UY，如图； • 在节点3上，约束UY。
（2）施加载荷
选节点2，按图示完成；
•apply-，选FY，输入-2000，OK。施加载荷后，结果如图
仅受拉或受压的三维杆单元，具有应力刚化和大变形功能。