有限元-三杆桁架地优化设计

有限元作业

作业题目：三杆桁架的优化设计

学生姓名：苏宏斌

学号：200900403064

专业：数控技术

班级：机自Y094

指导老师：王虎奇

三杆桁架的优化设计

题目描述:

：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= 864 MPa

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）

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: suhongbin 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suhongbin ,单击ok按钮。

（3）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=2，按下enter键；A1=0.001, 按下enter键；A2=0.001, 按下enter键；A3=0.001, 单击Close按钮。参数将在菜单中显示。

（4）设置材料属性：main menu-preprocessor-material props-material model命令，设置EX=2.2e11 , PRXY=0.3 , DENS=7800。

（5）定义单元类型：main menu-preprocessor-element type-add/edit/delete命令，弹出element type对话框。单击add按钮，弹出library of element type 对话框，在左边列中选择structural link,在右边列中选择2D spar 1,单击ok。

（6）定义实常数：main menu-preprocessor-real constant命令，弹出real constants对话框。单击add按钮，又单击ok按钮，弹出real constant set number 1,for link1对话框。在real constant set no后面的文本框中输入1，在cross-section area后面的文本框中输入A1,单击apply按钮，在弹出同样对话框的同样位置分别输入2，A2, 单击apply按钮，在弹出同样对话框的同样位置分别输入3,A3单击ok按钮，单击close按钮，完成实常数的设置。（self：此步最好按写的步骤做，不要用0.001替代A1，即使A1=0.001，因为A1也许在后面是变量，就不是0.001了）

（7）生成有限元节点：main menu-preprocessor-moding-create-nodes-in active cs命令，弹出的create nodes in active coordinate system对话框，在node number后面的文本中输入1，其坐标值为：-B,0,0,单击apply按钮，在node number后面的文本中输入2，其坐标值为：0,0,0,单击apply按钮，在node number后面的文本中输入3，其坐标值为：B,0,0,单击apply按钮，在node number后面的文本中输入4，其坐标值为：0,-2,0,单击ok按钮.

（8）关闭坐标符号显示：utility menu-plotctrls-window options，弹出一个对话框，在location of triad 后面的下拉式选择栏中选择no shown ，单击ok 。

（9）打开节点编号显示：utility menu-plotctrls-numbering命令，弹出plot numbering controls对话框。选择node number复选框，单击按ok钮。（10）生成第一个单元：main menu-preprocessor-moding-create-elements-auto numbered-thru nodes命令，弹出一个拾取框，拾取编号为1和4（按照该顺序）的节点，单击ok按钮。

（11）改变第二个单元属性：main

menu-preprocessor-moding-create-elements-elem attributes命令，弹出element attributes对话框。在real constant set number下拉列表中选择2，单击ok按钮。

（12）生成第二个单元：main menu-preprocessor-moding-create-elements-auto numbered-thru nodes命令，弹出一个拾取框，拾取编号为2和4（按照该顺序）的节点，单击ok按钮。

（13）改变第二个单元属性：main menu-preprocessor-moding-create-elements-elem attributes命令，弹出element attributes对话框。在real constant set number下拉列表中选择3，单击ok按钮。

（14）生成第二个单元：main menu-preprocessor-moding-create-elements-auto numbered-thru nodes命令，弹出一个拾取框，拾取编号为3和4（按照该顺序）的节点，单击ok按钮。

求解:

（1）施加边界条件：main menu-solution-loadsapply-structural-displacement-on nodes命令，给编号为1,2,3的节点进行全约束。

（2）施加集中载荷：main menu-solution-loadsapply-structural force/moment-on nodes命令，给编号为4的节点施加Fx方向-20000，Fy方向-20000的力。