有限元-三杆桁架地优化设计
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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。