平面桁架系统静力分析

平面桁架系统静力分析
已知：桁架结构如图，节点D作用载荷F，a=30cm，b=50cm，各杆横截面均为正方形，横截面积A=1cm2，材料为45#钢，外载荷F=2000N。

要求：给出有限元软件分析的主要步骤、参数设置，加载前后变形图，轴力及轴向应力图；并利用材料力学知识求出解析解，与有限元结果对比。

图一：桁架结构
1、先在workbench中进行建模.
2、在concept中点击line from sketches，选择画好的草图，generate生成，然后生成截面形状，在concept（cross section中）选为矩形rectangular，details view中设置截面尺寸，生成截面，
如下图。

3、点击结构树中line body， details view中设置cross section为画好的rect2，点击generate生成line body，如下图。

4、添加材料参数，在engineering data中添加新材料，45号钢密度为7890 kg/m3，杨氏模量为209GPa，泊松比比为0.269。

更新model并打开，点击结构树中的line body，在details view中的assignment中添加45号钢。

5、网格划分，点击mesh，修改网格尺寸，此处设置为5mm生成后如下图。

6、施加约束和载荷，在static structural中insert下添加fixed support和fixed rotation，在最上部的节点处施加载荷，如下图。

7、添加分析项，在solution中insert下加入轴力，变形，和轴向应力图（beam tool中），然后进行solution，如下图。

图1-1 加载前后变形图
图1-2 轴力图
图1-3 轴向应力图
由材料力学分析知：最大轴向力为884.56N，最小轴向力为650.41N，最大位移为0.02106mm,最大轴应力8.8MPa,最小轴应力6.5MPa。

由ANSYS分析知：最大轴向力为884.5N，最小轴向力为650.37N，最大位移发生在三杆铰接处，为0.02116mm,最大轴应力8.845MPa，最小轴应力6.5037MPa。

对比可知，两种方法在误差允许的条件下，结论是一致的。