重庆大学研究生有限元大作业
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/PREP7
!*
ET,1,BEAM188
!*
!*
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,2.1E8
MPDATA,PRXY,1,,0.3
SECTYPE, 1, BEAM, HREC, , 0
SECOFFSET, CENT
SECDATA,100,160,14,14,14,14,0,0,0,0,0,0
5、强度校核
对该结构中最危险单元（杆件）进行强度校核，执行Main Menu→General Postproc →Plot Results →ElementSolution→Stress，选择VonMissStress，结果如下图5.1所示，注意压强单位为kg/(s2mm)=kPa。
图5.1强度校核
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LESIZE,ALL,1000, , , ,1, , ,1,
TYPE, 1
MAT, 1
REAL,
ESYS, 0
SECNUM, 1
பைடு நூலகம்!*
FLST,2,16,4,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,-16
LMESH,P51X
TYPE, 1
MAT, 1
REAL,
ESYS, 0
SECNUM, 2
/GO
D,P51X, , , , , ,ALL, , , , ,
FLST,2,4,1,ORDE,4
FITEM,2,1
FITEM,2,-2
FITEM,2,15
FITEM,2,26
!*
/GO
F,P51X,FZ,-500000
FLST,2,44,1,ORDE,6
FITEM,2,3
FITEM,2,-14
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
如上图所示，可以看到机构上最小应力杆单元位于MN附近，应力最大的杆单元，MX附近边缘，考虑到对称性，应存在4个最大应力单元，通过放大图样可以放看到确实如此。
图5.2最大应力单元
材料是碳素结构钢Q235，其屈服极限是235MPa，由最大应力为416295kPa=416.295MPa可知，不符合强度要求。
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。
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 →OnWorking 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。
2、显示结构的变形图
GeneralPostproc→PlotResults→DeformedShape→selectDef+Undeformed→OK，注意长度单位是mm。
结果如图2.1a，2.1b所示
图2.1a结构的变形图
图2.1b结构的变形图
3、求支座反力
执行Main Menu→General Posproc→List Results→Reaction Solu→All struct force F→OK，结果如图3.1。可以看到X，Y方向的支座反力远小于Z方向，几乎为0，这与理论分析支座反力只有Z向的结果相符，注意力的单位是kgmm/s2。同时1与2结点，15与26结点，20与44结点的支座反力相等，理论Z向总载荷为11x13x2=286 kN，平摊到六个节点，每个节点为47kN，即0.47e8kgmm/s2。仿真结果，6个节点Z向反力相加为284kN，每个节点力数量级为e8，仿真结果同样与理论分析结果相符。
图4.2结点位移
执行Main Menu→General Posproc→Plot Result→Contour Plot→Ndal Solu，选择Displacement vector sum点OK之后显示最大位移的结点位置，如图4.3a，b所示。
图4.3a最大位移结点位置
图4.3b最大位移结点位置
图6.1设定单元长度
点击OK，结果如图6.2所示。执行preprocessor →meshing →meshtool，设置global，如图6.3所示。按mesh，选选取所有主梁。再执行preprocessor →meshing →meshtool，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→Allline，输入单元长度1000，如图6.1。
!*
FLST,2,10,4,ORDE,2
FITEM,2,17
FITEM,2,-26
LMESH,P51X
NUMMRG,NODE, , , ,LOW
FLST,2,6,1,ORDE,6
FITEM,2,1
FITEM,2,-2
FITEM,2,15
FITEM,2,20
FITEM,2,26
FITEM,2,44
!*
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UtilityMenu：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
8.1b结点载荷，约束
8.1b结点载荷，约束
执行菜单项Utility →PlotCtrls→Style→Size and Shape，选中/Eshape，单击OK，执行菜单项Utility→→PlotCtrls→Symbol→Show pres and convect as，选择Arrows，点击OK。显示如图8.2a，b的结构模型及约束、载荷定义。
KEYW,MAGNOD,0
KEYW,MAGEDG,0
KEYW,MAGHFE,0
KEYW,MAGELC,0
KEYW,PR_MULTI,0
/GO
!*
/COM,
/COM,Preferences for GUI filtering have been set to display:
/COM, Structural
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3.1支座反力
4、求结点的最大位移及其所在位置。
执行Main Menu→General Posproc→List Results→Sorted Listing→Sort Nodes，如图4.1所示设置，按OK。
图4.1结点排序设置
然后执行Main Menu→General Posproc→List Results→Nodal Solution，弹出List Nodal Solution，选择DOFNodal solution→DisplacementVectorSum点OK之后弹出结点位移按顺序排列的结果，如图4.2。由输出结果可知，结点最大位移位于128结点上，最大位移值为226.27mm。同样的主要位移在Z方向，与理论相符。
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
K, ,P51X
LSTR, 4, 1
LSTR, 1, 2
LSTR, 2, 3
LSTR, 3, 4
FLST,3,1,4,ORDE,1
FITEM,3,2
LGEN,13,P51X, , , ,1000, , ,0
FLST,3,1,4,ORDE,1
FITEM,3,1
LGEN,11,P51X, , ,1000, , , ,0
SECTYPE, 2, BEAM, CTUBE, , 0
SECOFFSET, CENT
SECDATA,20,30,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
/UI,BEAM,OFF
FLST,3,4,8
FITEM,3,0,0,0
FITEM,3,11000,0,0
FITEM,3,11000,13000,0
FITEM,3,0,13000,0
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MainMenu→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。
附件
/BATCH
/COM,ANSYS RELEASE Release 16.0 BUILD 16.0 UP20141203 08:35:07
!*
/NOPR
KEYW,PR_SET,1
KEYW,PR_STRUC,1
KEYW,PR_THERM,0
KEYW,PR_FLUID,0
KEYW,PR_ELMAG,0
图8.2a施加约束、载荷的结构模型
图8.2b施加约束、载荷的结构模型
9、求解分析
执行Main Menu→Solution→Solve→Current LS→OK，进行求解。结果如图9.1所示。
图9.1求解完成
四、后处理
1、显示该结构的平面布置结构
执行PlotCtrls→Style→SizeandShape→DisplayofElement→on→Ok
/PREP7
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5、强度校核
对该结构中最危险单元（杆件）进行强度校核，执行Main Menu→General Postproc →Plot Results →ElementSolution→Stress，选择VonMissStress，结果如下图5.1所示，注意压强单位为kg/(s2mm)=kPa。
图5.1强度校核
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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
如上图所示，可以看到机构上最小应力杆单元位于MN附近，应力最大的杆单元，MX附近边缘，考虑到对称性，应存在4个最大应力单元，通过放大图样可以放看到确实如此。
图5.2最大应力单元
材料是碳素结构钢Q235，其屈服极限是235MPa，由最大应力为416295kPa=416.295MPa可知，不符合强度要求。
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。
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 →OnWorking 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。
2、显示结构的变形图
GeneralPostproc→PlotResults→DeformedShape→selectDef+Undeformed→OK，注意长度单位是mm。
结果如图2.1a，2.1b所示
图2.1a结构的变形图
图2.1b结构的变形图
3、求支座反力
执行Main Menu→General Posproc→List Results→Reaction Solu→All struct force F→OK，结果如图3.1。可以看到X，Y方向的支座反力远小于Z方向，几乎为0，这与理论分析支座反力只有Z向的结果相符，注意力的单位是kgmm/s2。同时1与2结点，15与26结点，20与44结点的支座反力相等，理论Z向总载荷为11x13x2=286 kN，平摊到六个节点，每个节点为47kN，即0.47e8kgmm/s2。仿真结果，6个节点Z向反力相加为284kN，每个节点力数量级为e8，仿真结果同样与理论分析结果相符。
图4.2结点位移
执行Main Menu→General Posproc→Plot Result→Contour Plot→Ndal Solu，选择Displacement vector sum点OK之后显示最大位移的结点位置，如图4.3a，b所示。
图4.3a最大位移结点位置
图4.3b最大位移结点位置
图6.1设定单元长度
点击OK，结果如图6.2所示。执行preprocessor →meshing →meshtool，设置global，如图6.3所示。按mesh，选选取所有主梁。再执行preprocessor →meshing →meshtool，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→Allline，输入单元长度1000，如图6.1。
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FLST,2,10,4,ORDE,2
FITEM,2,17
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LMESH,P51X
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FITEM,2,1
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FITEM,2,20
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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UtilityMenu：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
8.1b结点载荷，约束
8.1b结点载荷，约束
执行菜单项Utility →PlotCtrls→Style→Size and Shape，选中/Eshape，单击OK，执行菜单项Utility→→PlotCtrls→Symbol→Show pres and convect as，选择Arrows，点击OK。显示如图8.2a，b的结构模型及约束、载荷定义。
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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3.1支座反力
4、求结点的最大位移及其所在位置。
执行Main Menu→General Posproc→List Results→Sorted Listing→Sort Nodes，如图4.1所示设置，按OK。
图4.1结点排序设置
然后执行Main Menu→General Posproc→List Results→Nodal Solution，弹出List Nodal Solution，选择DOFNodal solution→DisplacementVectorSum点OK之后弹出结点位移按顺序排列的结果，如图4.2。由输出结果可知，结点最大位移位于128结点上，最大位移值为226.27mm。同样的主要位移在Z方向，与理论相符。
图1.1清除当前数据库并开始新的分析
图1.2设置GUI filter
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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MainMenu→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。
附件
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/COM,ANSYS RELEASE Release 16.0 BUILD 16.0 UP20141203 08:35:07
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/NOPR
KEYW,PR_SET,1
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KEYW,PR_FLUID,0
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图8.2a施加约束、载荷的结构模型
图8.2b施加约束、载荷的结构模型
9、求解分析
执行Main Menu→Solution→Solve→Current LS→OK，进行求解。结果如图9.1所示。
图9.1求解完成
四、后处理
1、显示该结构的平面布置结构
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