重庆大学研究生有限元大作业教学内容
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重庆大学研究生有限
元大作业
课程研究报告
科目:有限元分析技术教师:阎春平姓名:色学号: 2
专业:机械工程类别:学术
上课时间: 2015 年 11 月至 2016 年 1 月
考生成绩:
阅卷评语:
阅卷教师 (签名)
有限元分析技术作业
姓名: 色序号: 是学号: 2
一、题目描述及要求
钢结构的主梁为高160宽100厚14的方钢管,次梁为直径60厚10的圆钢管(单位为毫米),材料均为碳素结构钢Q235;该结构固定支撑点位于左右两端主梁和最中间。主梁和次梁之间是固接。试对在垂直于玻璃平面方向的2kPa 的面载荷(包括玻璃自重、钢结构自重、活载荷(人员与演出器械载荷)、风载荷等)作用下的舞台进行有限元分析。
二、题目分析
根据序号为069,换算得钢结构框架为11列13行。由于每个格子的大小为1×1(单位米),因此框架的外边框应为11000×13000(单位毫米)。
三、具体操作及分析求解
1、准备工作
执行Utility Menu:File → Clear&start new 清除当前数据库并开始新的分析,更改文件名和文件标题,如图1.1。选择GUI filter,执行
Main Menu: Preferences → Structural → OK,如图1.2所示
图1.1清除当前数据库并开始新的分析
图1.2 设置GUI filter
2、选择单元类型。
执行Main Menu: Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete →Add→ select→ BEAM188,如图2.1。之后点击OK(回到Element Types window)
→Close
图2.1 选择单元
3、定义材料属性
该钢结构材料为碳素结构钢Q235,其弹性模量为210GPa,执行Main Menu→Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear
→Elastic →Isotropic,此处协调单位制为mmkgs,故EX设为2.1E8, PRXY设置为0.3。如图3.1所示,选择OK并关闭对话框。
图3.1 设置材料参数
4、定义梁的截面
定义主梁和次梁的截面,执行Main Menu→Preprocessor →Sections
→Beam→Common Sections,弹出如下图所示截面定义对话框。输入ID1,按照选择方钢管,W1=100,W2=160,t1=t2=t3=t4=14;输入ID2,选择圆管,
Ri=20,Ro=30,分别如图4.1与图4.2所示。图4.3为主梁截面形状。
图4.1 方管参数设置 图4.2 圆管参数设置
图4.3 主梁截面形状
5、创建实体模型
执行Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →On Working Plane,输入点坐标值,点击apply,如图5.1a。依次创建 (0,0), (11000,0),(11000,13000),(0,13000)4个关键点,结果如图5.1b所示。执行Preprocessor →Modeling →Create →Lines →Lines →Straight line,两两拾取点,连点成线。如图5.2所示。
图5.1a 创建关键点
图5.1b 创建关键点
图5.2 创建模型
执行Preprocessor →Modeling →Copy →Lines,偏移1000,行数13,列数11,分别复制行和列,则几何模型创建完毕,如图5.3所示。
图5.3 创建模型
6、划分单元,生成有限元模型
执行preprocessor →meshing →size cntrls→manualsize→lines→All line,输入单元长度1000,如图6.1。
图6.1 设定单元长度
点击OK,结果如图6.2所示。执行pre processor →meshing →mesh tool,设置global,如图6.3所示。按mesh,选选取所有主梁。再执行preprocessor
→meshing →mesh tool,设置global,如图6.4所示设置。按mesh,再选择所有次梁。网格划分完毕结果如图6.5。
图6.2 单元长度划分
图6.3 设置主梁Meshing Attributes
图6.4 设置次梁Meshing Attributes
图6.5 网格划分
7、合并重复nodes
执行Preprocessor→NumberingCtrls→MergeItems→OK。执行utility menu:plot→ nodes,结果如图7.1所示
图7.1 合并nodes
8、定义分析类型并施加约束
执行Main Menu→Solution→ Analysis Type→New Analysis,定义分类型为Static。对模型施加约束,执行Main Menu → Solution →Apply→ Structural →Displacement → OnNodes,选取6个点,1,26,15,44,20,2,约束选为ALL DOF。执行Main Menu → Solution → Apply → Structural →
Force/Moment→OnNodes,依次对4个角上的结点(1,26,2,15),边缘结点(39~48,27~38,16~25,3~14)以及中间的结点(剩余所有结点)施加FZ 载荷,注意到力的单位是kgmm/s2,值分别为-500000、-1000000、-2000000。结果如图8.1a,8.2b所示。
8.1b 结点载荷,约束