有限元分析实验报告

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有限元实验报告一、实验目的本实验旨在通过有限元方法对一个复杂的工程问题进行数值模拟和分析,从而验证理论模型的正确性,优化设计方案,提高设计效率。

二、实验原理有限元方法是一种广泛应用于工程领域中的数值分析方法。

它通过将连续的求解域离散化为由有限个单元组成的集合,从而将复杂的偏微分方程转化为一系列线性方程组进行求解。

本实验将采用有限元方法对一个具体的工程问题进行数值模拟和分析。

三、实验步骤1、问题建模:首先对实际问题进行抽象和简化,建立合适的数学模型。

本实验将以一个简化的桥梁结构为例,分析其在承受载荷下的应力分布和变形情况。

2、划分网格:将连续的求解域离散化为由有限个单元组成的集合。

本实验将采用三维四面体单元对桥梁结构进行划分,以获得更精确的数值解。

3、施加载荷:根据实际工况,对模型施加相应的载荷,包括重力、风载、地震等。

本实验将模拟桥梁在车辆载荷作用下的应力分布和变形情况。

4、求解方程:利用有限元方法,将偏微分方程转化为线性方程组进行求解。

本实验将采用商业软件ANSYS进行有限元分析。

5、结果后处理:对求解结果进行可视化处理和分析。

本实验将采用ANSYS的图形界面展示应力分布和变形情况,并进行相应的数据处理和分析。

四、实验结果及分析1、应力分布:通过有限元分析,我们得到了桥梁在不同工况下的应力分布情况。

如图1所示,桥梁的最大应力出现在支撑部位,这与理论模型预测的结果相符。

同时,通过对比不同工况下的应力分布情况,我们可以发现,随着载荷的增加,最大应力值逐渐增大。

2、变形情况:有限元分析还给出了桥梁在不同工况下的变形情况。

如图2所示,桥梁的最大变形发生在桥面中央部位。

与理论模型相比,有限元分析的结果更为精确,因为在实际工程中,结构的应力分布和变形情况往往受到多种因素的影响,如材料属性、边界条件等。

通过对比不同工况下的变形情况,我们可以发现,随着载荷的增加,最大变形量逐渐增大。

3、结果分析:通过有限元分析,我们验证了理论模型的正确性,得到了更精确的应力分布和变形情况。

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有限元分析是一种工程结构分析的方法,它可以通过数学模型和计算机仿真来
研究结构在受力情况下的应力、应变、位移等物理特性。

本报告将对某桥梁结构进行有限元分析,并对分析结果进行详细的阐述和讨论。

首先,我们对桥梁结构进行了几何建模,包括梁柱节点的建立以及材料属性的
定义。

在建模过程中,我们考虑了桥梁结构的实际工程情况,包括材料的弹性模量、泊松比、密度等参数的输入。

通过有限元软件对桥梁结构进行离散化处理,最终得到了数学模型。

接着,我们对桥梁结构施加了实际工况下的荷载,包括静载、动载等。

通过有
限元分析软件的计算,我们得到了桥梁结构在受力情况下的应力、应变分布,以及节点位移等重要参数。

通过对这些参数的分析,我们可以评估桥梁结构在实际工程情况下的安全性和稳定性。

在分析结果中,我们发现桥梁结构的主要受力部位集中在梁柱节点处,这些地
方的应力、应变值较大。

同时,桥梁结构在受力情况下产生了较大的位移,需要进一步考虑结构的刚度和稳定性。

基于这些分析结果,我们提出了一些改进和加固的建议,以提高桥梁结构的安全性和可靠性。

综合分析来看,有限元分析是一种非常有效的工程结构分析方法,它可以帮助
工程师们更加深入地了解结构在受力情况下的物理特性,为工程设计和施工提供重要的参考依据。

通过本次桥梁结构的有限元分析,我们不仅可以评估结构的安全性,还可以为结构的改进和优化提供重要的参考意见。

总之,有限元分析报告的编制不仅需要对结构进行准确的建模和分析,还需要
对分析结果进行科学的解读和合理的讨论。

只有这样,我们才能为工程结构的设计和施工提供更加可靠的技术支持。

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有限元分析实验报告有限元分析实验报告引言有限元分析是一种广泛应用于工程领域的数值计算方法,它可以通过将复杂的结构划分为许多小的有限元单元,通过计算每个单元的力学特性,来模拟和预测结构的行为。

本实验旨在通过有限元分析方法,对某一结构进行力学性能的分析和评估。

实验目的本实验的目的是通过有限元分析,对某一结构进行应力和变形的分析,了解该结构的强度和稳定性,为结构设计和优化提供参考。

实验原理有限元分析是一种基于弹性力学原理的数值计算方法。

它将结构划分为许多小的有限元单元,每个单元都有自己的力学特性和节点,通过计算每个单元的应力和变形,再将其组合起来得到整个结构的力学行为。

实验步骤1. 建立有限元模型:根据实际结构的几何形状和材料特性,使用有限元软件建立结构的有限元模型。

2. 网格划分:将结构划分为许多小的有限元单元,每个单元都有自己的节点和单元材料特性。

3. 材料参数设置:根据实际材料的力学特性,设置每个单元的材料参数,如弹性模量、泊松比等。

4. 载荷和边界条件设置:根据实际工况,设置结构的载荷和边界条件,如受力方向、大小等。

5. 求解有限元方程:根据有限元方法,求解结构的位移和应力。

6. 结果分析:根据求解结果,分析结构的应力分布、变形情况等。

实验结果与分析通过有限元分析,我们得到了结构的应力和变形情况。

根据分析结果,可以得出以下结论:1. 结构的应力分布:通过色彩图和云图等方式,我们可以清楚地看到结构中各个部位的应力分布情况。

通过对应力分布的分析,我们可以了解结构的强度分布情况,判断结构是否存在应力集中的问题。

2. 结构的变形情况:通过对结构的位移分析,我们可以了解结构在受力下的变形情况。

通过对变形情况的分析,可以判断结构的刚度和稳定性,并为结构的设计和优化提供参考。

实验结论通过有限元分析,我们对某一结构的应力和变形进行了分析和评估。

通过对应力分布和变形情况的分析,我们可以判断结构的强度和稳定性,并为结构的设计和优化提供参考。

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有限元仿真分析实验一、实验目的通过刚性球与薄板的碰撞仿真实验,学习有限元方法的基本思想与建模仿真的实现过程,并以此实践相关有限元软件的使用方法。

本实验使用H yperMesh 软件进行建模、网格划分和建立约束及载荷条件,然后使用LS-DYNA 软件进行求解计算和结果后处理,计算出钢球与金属板相撞时的运动和受力情况,并对结果进行可视化。

二、实验软件HyperMesh、LS-DYNA三、实验基本原理本实验模拟刚性球撞击薄板的运动和受力情况。

仿真分析主要可分为数据前处理、求解计算和结果后处理三个过程。

前处理阶段任务包括:建立分析结构的几何模型,划分网格、建立计算模型,确定并施加边界条件。

四、实验步骤1、按照点-线-面的顺序创建球和板的几何模型(1)建立球的模型:在坐标(0,0,0)建立临时节点,以临时节点为圆心,画半径为5mm 的球体。

(2)建立板的模型:在tool-translate 面板下node 选择临时节点,选择Y-axis,magnitude输入5.5,然后点击translate+,return;再在2D-planes-square面板上选择Y-axis,B选择上一步移下来的那个节点,surface only ,size=3。

02、画网格(1)画球的网格:以球模型为当前part,在2D-atuomesh面板下,surfs选择前面建好的球面,element size设为0.5mm,mesh type选择quads,选择elems to current comp,first order,interactive 。

(2)画板的网格:做法和设置同上。

3、对球和板赋材料和截面属性(1)给球赋材料属性:在materials 面板内选择20 号刚体,设置Rho 为2.000e-08,E为200000,NU 为0.30。

(2)给球赋截面属性:属性选择SectShll,thickness设置为0.1,QR 设为0。

有限元分析实验报告(总16页)

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一、实验介绍
《有限元分析实验》是一门介绍有限元(Finite Element,FE)分析技术和其应用的
实验课程。

本实验关注有限元分析的模拟原理和方法。

实验的主要内容是用有限元的概念
在ANSYS软件中进行结构力学分析。

主要涉及载荷分析、屈曲、几何非线性及拓扑优化等
内容。

二、实验仪器及软件
1.仪器设备:绘图仪、计算机、网络线缆
2.软件:ANSYS 、AutoCAM
三、设计要求
1.以ANSYS软件进行结构力学分析。

2.针对给定结构,设计并进行一维载荷分析,并对多自由度系统非线性载荷进行考虑,考虑实验/实测材料材料屈曲与应变的变形行为。

3.由于结构的复杂性,需要进行拓扑优化,提高结构的刚度和强度,并最终获得合理
的设计。

四、实验结果
通过软件模拟的过程,获得了结构的建模、载荷变形、板材截面结构的优化和变形分
析等数据。

通过这些数据,结构的刚度和强度得到了大幅增强,可以很好地满足设计要求。

在材料变形分析方面,不论是应变还是屈曲方面,力与变形之间的关系也得到了明确的表示,用于进一步对其进行后续实验处理。

五、结论
通过本次实验,我们能够得出以下几个结论:
1.通过有限元(Finite Element,FE)分析的模拟,我们可以更有效地求解复杂的结
构力学问题,从而提高能源利用效率。

2.有限元分析不仅可以识别结构的局部变形行为,还可以用于优化结构,提高其刚度
和强度。

3.有限元可以用于几何非线性及拓扑优化方面的研究,具有重要的技术意义和应用价值。

有限元分析试验报告

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一、试验目的
本次试验的目的是采用有限元分析方法对某零部件进行应力分析,为零部件的优化和设计提供参考。

二、试验原理
有限元分析是采用数学方法对工程结构进行分析,以预测其在外载作用下的变形和应力,从而确定结构的强度和刚度。

分析时将结构划分为有限数量的小单元,利用元件所具有的基本物理特性和相应的数学方程式,计算出每个单元或整个结构的位移、变形、应力等基本的力学量。

三、试验步骤
1.了解零部件的结构和使用环境,建立有限元模型。

2.导入有限元软件,对建立的有限元模型进行网格划分。

3.分配材料性质和加载条件。

4.运行分析,得出计算结果。

5.对计算结果进行分析和评估,对零部件的设计进行改进。

四、试验结果
通过有限元分析,我们得出了零部件在不同工况下的应力云图和变形云图,可以清晰地看到零部件的应力集中区域和变形程度。

同时,我们对零部件的设计进行了改进,使其在承受外力时具有更好的强度和刚度。

五、结论
通过这次试验,我们了解了有限元分析在工程设计中的应用,掌握了分析流程和技术方法。

在实际工程设计中,有限元分析是一种非常重要的工具,有助于提高设计质量和降低成本,值得工程师们广泛运用。

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学生学号1049721501301实验课成绩武汉理工大学学生实验报告书实验课程名称机械中的有限单元分析机电工程学院开课学院指导老师姓名学生姓名学生专业班级机电研1502班学年第学期2016—20152实验一方形截面悬臂梁的弯曲的应力与变形分析钢制方形悬臂梁左端固联在墙壁,另一端悬空。

工作时对梁右端施加垂直向下的30KN的载荷与60kN的载荷,分析两种集中力作用下该悬臂梁的应力与应变,其中梁的尺寸为10mmX10mmX100mm的方形梁。

方形截面悬臂梁模型建立1.1建模环境:DesignModeler15.0。

定义计算类型:选择为结构分析。

定义材料属性:弹性模量为 2.1Gpa,泊松比为0.3。

建立悬臂式连接环模型。

(1)绘制方形截面草图:在DesignModeler中定义XY平面为视图平面,并正视改平面,点击sketching下的矩形图标,在视图中绘制10mmX10mm的矩形。

(2)拉伸:沿着Z方向将上一步得到的矩阵拉伸100mm,即可得到梁的三维模型,建模完毕,模型如下图 1.1所示。

图1.1方形截面梁模型:定义单元类型1.2选用6面体20节点186号结构单元。

网格划分:通过选定边界和整体结构,在边界单元划分数量不变的情况下,通过分别改变节点数和载荷大小,对同一结构进行分析,划分网格如下图 1.2所示:图1.2网格划分1.21定义边界条件并求解本次实验中,讲梁的左端固定,将载荷施加在右端,施以垂直向下的集中力,集中力的大小为30kN观察变形情况,再将力改为50kN,观察变形情况,给出应力应变云图,并分析。

(1)给左端施加固定约束;(2)给悬臂梁右端施加垂直向下的集中力;1.22定义边界条件如图1.3所示:图1.3定义边界条件1.23应力分布如下图1.4所示:定义完边界条件之后进行求解。

图1.4应力分布图1.2.4应变分布如下图1.5所示:图1.5应变分布图改变载荷大小:1.3将载荷改为60kN,其余边界条件不变。

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第二章有限元分析技术2.2.1 问题描述图2-2所示为由9个杆件组成的衍架结构,两端分别在1,4点用铰链支承,3点受到一个方向向下的力F y ,衍架的尺寸已在图中标出,单位: m。

试计算各杆件的受力。

弹性模量(也称扬式模量)E=206GPa;泊松比μ=0.3;作用力F y =-1000N;杆件的横截面积A=0.125m2.显然,该问题属于典型的衍架图2-2 衍架结构简图静力分析问题,通过理论求解方法(如节点法或截面法)也可以很容易求出个杆件的受力,但这里为什么要用ANSYS软件对其分析呢?2.2.3 实训目的本实训的目的有二:一是使学生熟悉ANSYS8.0软件的用户界面,了解有限元分析的一般过程;二是通过使用ANSYS软件分析的结果和理论计算结果进行比较,以建立起对利用ANSYS软件进行问题根系的信任度,为以后使用ANSYS软件进行更复杂的结构分析打基础。

2.2.2 结果演示通过使用ANSYS8.0软件对该衍架结构进行静力分析,其分析结果与理论计算结果如表2-1所示。

表2-1 ANSYS分析结果与理论计算结果的比较比较结果表明,使用ANSYS分析的结果与理论计算结果的误差不超过0.5%,因此,利用ANSYS软件分析来替代理论计算是完全可行的。

2.2.4 实训步骤一 ANSYS10.0的启动与设置1. 启动。

点击:开始>所有程序> ANSYS8.0> ANSYS ,即可进入ANSYS 图形用户主界面。

如图2-3所示。

其中,几个常用的部分有应用菜单,命令输入栏,主菜单,图形显示区和显示调整工具栏,分别如图2-3所示。

2. 功能设置。

电击主菜单中的“Preference ”菜单,弹出“参数设置”对话框,选中“Structural ”复选框,点击“OK ”按钮,关闭对话框,如图2-4所示。

本步骤的目的是为了仅使用该软件的结构分析功能,以简化主菜单中各级子菜单的结构。

3.图形显示区 主菜单应用菜单命令输入栏显示调整工具栏图2-3 用户主界面图2-43.系统单位设置。

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有限元分析实验报告有限元分析实验报告一、实验基本要求根据实验指导书的要求能够独立的使用ANSYS 软件操作并在计算机上运行,学会判断结果及结构的分析,学会建立机械优化设计的数学模型,合理选用优化方法,独立的解决机械优化设计的实际问题。

二、实验目的1. 加深对机械优化设计方法的理解2. 掌握几种常用的最优化设计方法3. 能够熟练使用ANSYS 软件操作,培养学生解决案例的能力4. 培养学生灵活运用优化设计方法解决机械工程中的具体实例三、实验软件及设备计算机一台、一种应用软件如ANSYS四、实验内容实验报告例题实训1——衍架的结构静力分析图2-2所示为由9个杆件组成的衍架结构,两端分别在1,4点用铰链支承,3点受到一个方向向下的力F y , 衍架的尺寸已在图中标出,单位: m。

试计算各杆件的受力。

其他已知参数如下: 弹性模量(也称扬式模量)E=206GPa;泊松比μ=0.3;作用力F y =-1000N;杆件的2横截面积A=0.125m.一、 ANSYS8.0的启动与设置图2-2 衍架结构简图1.启动。

点击:开始>所有程序> ANSYS8.0> ANSYS ,即可进入ANSYS 图形用户主界面。

图2-4 Preference 参数设置对话框2.功能设置。

电击主菜单中的“Preference ”菜单,弹出“参数设置”对话框,选中“Structural ”复选框,点击“OK ”按钮,关闭对话框,如图2-4所示。

本步骤的目的是为了仅使用该软件的结构分析功能,以简化主菜单中各级子菜单的结构。

3.系统单位设置。

由于ANSYS 软件系统默认的单位为英制,因此,在分析之前,应将其设置成国际公制单位。

在命令输入栏中键入“/UNITS,SI ”,然后回车即可。

(注:SI 表示国际公制单位)二单元类型,几何特性及材料特性定义1.定义单元类型。

2.定义几何特性。

3.定义材料特性。

三衍架分析模型的建立1.生成节点。

图2-2所示衍架中共有6个节点,其坐标根据已知条件容易求出如下:1(0,0,0),2(1,0,0),3(2,0,0),4(3,0,0),5(1,1,0),6(2,1,0)。

2.生成单元格。

四、施加载荷1.施加位移约束。

2.施加集中力载荷。

图2-14 生成单元显示五、开始求解点击主菜单中的“Solution>Solve>Current LS”,弹出对话框(图2-17),点击“OK ”按钮,开始进行分析求解。

分析完成后,又弹出一信息窗口(图2-18)提示用户已完成求解,点击“Close”按钮关闭对话框即可。

至于在求解时产生的STATUS Command窗口,点击“File>Close”关闭即可。

图2-17 求解对话框六、分析结果显示1.显示变形图。

点击主菜单中的“General Postproc>Plot Results>Deformed Shape”,弹出对话框如图2-19所示。

选中“Def + undeformed”选项,并点击“OK ”按钮,即可显图2-3 用户主界面图2-19 显示变形图设置示本实训桁架结构变形前后的结果,如图2-20所示。

2显示变形动画。

点击应用菜单(Utility Menu )中的PlotCtrls >Animate>Deformed Shape…,弹出对话框如图2-21所示。

选中Def+undefo rmed ”选项,并图2-21 变形动画参数设置图2-20 用户主界面在“Time delay ”文本框中输入:0.1, 然后点击“OK ”按钮,即可显示本实训桁架结构的变性动画。

由于集中力FY 作用在3节点上,因此,3节点产生的位移最大。

图2-22是动画片、显示桁架受力变形的过程,右边窗口是动画显示的控制窗口,可以暂停,也可以拖动显示进度条。

图2-22动画仿真控制对话框3.列举支反力计算结果。

点击主菜单中的“General Postproc>List Results> Reaction Solu ”,弹出对话框如图2-23所示。

接受缺省设置,点击“OK ”按钮关闭对话框,并弹出一列图2-23 显示支反力参数设置对话框表窗口,显示了两铰链点(1、4节点)所受的支反力情况,如图2-24所示。

4. 列举各杆件的轴向力计算结果。

点击主菜单中的“General Postproc>List Result> Element Solution”,弹出对话框如图2-25所示,在中间列表框中移动滚动条至最后,选择“By Sequence num ”选项,右上列表框中选择“SMISC ”选项,右下文本框中输入“SMISC ,1”,点击“OK ”按钮关闭对话框,并弹出一列表窗口,显示了9个杆单元所受的轴向力,如图2-26所示,此外,还给出了最大、最小力及其发生位置。

图2-24 显示支反力列表图2-22 动画仿真控制对话况框实训2——三维实体结构的分析图2-28(a )所示为一工字钢梁,两端均为固定端,其截面尺寸如图2-28(b )所示,其中,l =1. 0m , a =0. 16m , b =0. 2m , c =0. 02m , d =0. 03m 。

试建立该工字钢梁的三维实体模型,并在考虑重力的清况下对其进行结构静力分析。

其他已知参数如下:弹性模量(也称杨式模量) E= 206GPa;泊松比u =0. 3;材料密度ρ=7800kg /m 3;重力加速度g =9. 8m /s 2;作用力Fy 作用于梁的上表面沿长度方向中线处,为分布力,其大小Fy=-5000N一、ASSYS8.0的启动与设置二、单元类型、几何特性及材料特性定义1定义单元类型。

2.定义材料特性。

点击主菜单中的“Preprocessor>Material Props >Material Models”,弹出窗口如图2-30所示,逐级双击右框中“Structural\ Linear\ Elastic\ Isotropic”前图标,弹出下一级对话框,在“弹性模量”(EX )文本框中输入:2.06e11,在“泊松比”(PRXY )文本框中输入:0.3,如图2-31所示,点击“OK ”按钮,回到上图2-31 材料特性参数对话框图2-29 单元类型对话框图2-30 材料特性对话框一级对话框,然后,双击右框中的“Density ”选项,在弹出对话框的“DENS ”一栏中输入材料密度:7800,点击“OK ”按钮关闭对话框。

最后,点击图2-31所示窗口右上角“关闭”该窗口。

三、工字钢三维实体模型的建立1.生成关键点。

图2-32 节点生成参数输入对话框2.生成直线。

点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>Create >Lines >Lines>StraightLine”,弹出关键点选择对话框,依次点选关键点1、2,点击“Apply ”按钮,即可生成第一条直线。

同理,分别点击2、3;3、4;4、5;5、6;6、7;7、8;8、9;9、10;10、11;11、12;12、1可生成其余11条直线。

生成后的组成工字钢梁横截面的直线如图2-33所示。

图2-33 生成直线显示3.生成平面。

点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>Create >Areas>Arbitrary>By Lines ”,弹出“直线选择”对话框,依次点选1~12直线,点击“OK ”按钮关闭对话框,即可生成工字钢的横截面。

4.生成三维实体。

点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>>Operate>Extrude>Areas >Along Normal ”,弹出平面选择对话框2-34,点选上一步骤生成的平面,点击“OK ”按钮。

之后弹出另一对话框2-35,在“DIST ”一栏中输入:1(工字钢梁的长度),其他图2-34 面选择对话框保留缺省设置,点击OK 按钮关闭对话框,即可生成工字钢梁的三维实体模型。

如图2-36所示。

五、网络划分图2-35 平面拉伸成体的参数设置1.设定单元大小。

点击主菜单中的“Preprocessor>Meshing>MeshTool”, 弹出对话框,在“Size Control”标签中的Global 一栏点击Set 按钮,弹出“网格尺寸设置”对话框,在SIZE 一栏中输入:0.02,其他保留缺省设置,点击OK 按钮关闭对话框。

2.接着上一步,在2-37的划分网格的对话框中,选中单选框“Hex ”和“Sweep ”,其他保留缺省设置,然后点击“Sweep ”按钮,弹出体选择对话框,点选2-36中的工字钢梁实体,并点击OK 按钮,即可完成对整图2-36 工字钢梁三维实体模型个实体结构的网格划分,其结果如2-38所示。

五、施加载荷1.施加位移约束。

(1)选择施力节点。

点击应用菜单中的“Select>Entities...”,弹出对话框如图2-73所示,在第一个列表框中选择“Nodes ”选项,第二个列表框中选择“By Location ”选项,选中“Zcoordinates ”单选框,并在“Min,Max ”参数的文本框中输入:0.5(表示选择工字钢梁沿的中间横截面上的所有节点),其他参数保留缺省设置,点击“Apply ”按钮完成选择。

点击“Plot ”按钮,在显示窗口上显示出工字钢梁中间横截面上的所有节点。

然后,在图2-73所示对话框中选中“Zcoordinates ”单选框,在“Min,Max ”参数文本框中输入:0.2(表示工字钢梁的上表面),选中“Reselect ”(表示在现有活动节点——即上述选择的中间横截面中,再选择y 坐标等于0.2的节点为活图2-38 划分网格后的工字钢梁模型动节点)单选框,其他参数保留缺省设置(参见图2-74),然后依次点击“Apply ” 和“Plot ”按钮,即可在显示窗口上显示出工字钢梁上表面沿长度方向中线处的一组节点,这组节点即为施力节点。

(2)施加载荷。

点击主菜单中的“Preprocessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structural>Force/Moment>On Loads ”,弹出“节点选择”对话框(图2-75),点击“Pick All ”按钮,即可选中(1)中所选择的这组需要施力的节点,之后弹出另一个对话框,在该对话框中的“Direction of force/mom”一项中选择:“FY, 在Force/moment value”一项中输入:-5000(注:负号表示力的方向与Y 的方向相反),其他保留缺省装置,如图2-76所示,然后点击“OK ”按钮关闭对话框,这样,通过在该组节点上施加与Y 向相反的作用力,就可以模拟该实训中所要求的分布力Fy =-5000N。

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