ansys有限元受力分析

起重机桁架结构的受力分析

摘要：本文利用ansys14.5平台研究货物起重机的受力情况，通过对起重机架的建模和求解，进一步熟悉了ansys的分析过程，并求出了起重机架的变形，位移和应力等方面的力学量，为起重机架结构和材料的改进提供了依据。

1 引言

如下图所示的货物起重机，由两个桁架结构组成，它们通过交叉支撑结合在一起。每个桁架结构的两个主要构件是箱型钢架。每个桁架结构通过内部支撑来加固，内部支承焊接在方框钢架上。连接两个桁架的交叉支承销接在桁架结构上。所有构件材料都是中强度钢，EX=200E9Pa，EY=300E9Pa，μ=0.25，G=80E9。它在端部承受10KN沿Y轴负方向的载荷时，用有限元软件求出最大受力点及应力和位移情况。

内部支承及交叉支承梁截面桁架结构主要构件梁截面

2 计算模型

2.1 设置工作环境

启动Mechanical APDL Product Launcher 14.5，弹出Mechanical APDL Pr oduct Launcher 14.5窗口。设置参数、工作目录、工作名称，单击Run进入AN SYS 14.5 GUI界面。在主菜单元中选择Preferences命令，选择分析类型为Stru ctural，单击OK按钮，完成分析环境设置，如图2.1所示。

图2.1

2.2 定义单元与材料属性

在GUI界面中选择Main Menu>Preprocessor>Element Type> Add/Edit/ Delete命令，弹出图2.2所示的Element Type对话框，选择单元类型为LINK1 80，单击OK按钮。

图2.2

在GUI界面中选择Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material M odels命令，弹出图2.3所示的Define Material Model Behavior对话框，选择材料模型为结构、线性、弹性、各向异性，然后输入EX=2E11，EY=3E11，P RXY=0.25，GXY=8E10，输入密度7800，单击OK按钮完成。

图2.3

下面定义截面特性，在GUI中选择Main Menu→Preprocessor→Real Con stants→Add/Edit/Delete命令，弹出Real Constants对话框，单击Add按钮选择LINK180，输入实常号1，截面积0.0014，单击Apply按钮，设置常数编号2，截面积0.0011，单击OK按钮完成，此时Real Constants对话框中列出了已定义的两个不同的实常数，完成单元及材料属性的定义，如图2.4和图2.5所示。

图2.4 图2.5

2.3 建立有限元模型

在GUI界面中选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>I n Active CS命令，弹出Create Nodes in Active Coordinate System对话框。输入第一个节点号11以及节点11的坐标，单击Apply按钮，继续输入节点号及坐标，直至完成所有的节点号和坐标，直至完成表2-1所示的所有节点，结果如图2.6所示。

节点号X Y Z

11 0 0 1

12 2 3/8 0.1+0.9/4*3

13 4 6/8 0.1+0.9/4*2

14 6 9/8 0.1+0.9/4*4

15 8 12/8 0.1

16 16/3 8/6 0.4

17 8/3 7/6 0.7

18 0 1 1

21 0 0 -1

22 2 3/8 -(0.1+0.9/4*3)

23 4 6/8 -(0.1+0.9/4*2)

表

2-1

图2.6

在GUI 界面中选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elem En ts>Elem Attributes 命令，弹出如图2.7所示的Element Attributes 对话框。设置参数如图所示，单击OK 按钮完成，在GUI 界面选择Main Menu>Preproces sor>Modeling>Create>Elements>Auto Numbered>Thru Nodes 命令，弹出所示对话框，将工作区中的11号节点与12号节点连接，单击Apply 按钮，生成单元，继续如下表2-2所示连接，生成结果如图所示。

节点1 节点2 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 17 17

18

24 6 9/8 -(0.1+0.9/4)

25 8 12/8 -0.1 26 16/3 8/6 -0.4 27 8/3 7/6 -0.7 28

1

-1

18 12

12 17

17 13

13 16

16 14

21 22

22 23

23 24

24 25

25 26

26 27

27 28

28 22

22 27

27 23

23 26

26 24

表2-2

图2.7

在GUI界面中选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Element

s>Elem Attributes 命令，弹出Element Attributes 对话框。将实常数改为2，如图2.8所示。在GUI 界面中选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>Auto Numbered>Thru Nodes 命令，将表2-3所示节点连接成单元。完成的单元如图所示。在命令输入/ESHAPE ，1运行，可以在工作区中显示单元的实际模型如图2.9和2.10所示。

表

2-3

图2.8

节点1 节点2 12 22 13 23 14 24 16 26 17 27 22 17 23 16 26

14