简支梁的应力分析

课程设计任务书

简支粱结构的内力计算

问题阐述

图示简支梁为18号工字钢，跨度L=6m，截面高度H=0.5m，截面面积A=0.008m2，惯性矩I=0.0002108m4，弹性模量E=2.06e11N/mm2，集中载荷P=100KN。对该梁进行分析，画出弯矩图和剪力图。

图1 简支梁

交互式的求解过程

1.进入ANSYS

在D盘建立一名为1001011317的文件夹，工作文件名为jianzhiliang。然后运行

开始——>程序——>ANSYS11.0.0——> Ansys Product Launcher

→file Management →select Working Directory: D:\1001011317，input job name:jianzhiliang→Run

2. 建立几何模型

2.1创建关键点

（1）选择菜单路径：Main Menu：Preprocessor→Modeling→Create→Node→In Active CS。

（2）在创建节点窗口内，在NODE后的编辑框内输入节点号1，并在X，Y，Z后的编辑框内输入0，0，0作为节点1的坐标值，按下该窗口内的Apply按钮。

（3）输入节点号2，并在X，Y，Z后的编辑框内输入3，0，0作为节点2的坐标值，单击该窗口内的Apply按钮。

（4）输入节点号3，并在X，Y，Z后的编辑框内输入6，0，0作为节点3的坐标值，单击该窗口内的Apply按钮。

2.2创建直线

（1）选择菜单路径：Main Menu：Preprocessor→Modeling→Create→Node→Lines→Lines →Straight Line。

（2）单击以后将弹出一个拾取菜单，此时拾取节点1和节点2，然后点击Apply按键，再拾取节点2和节点3，最后点击Ok按钮，完成直线的创建。

（3）在完成模型创建后，单击工具栏窗口中的SA VE_DB保存数据文件。

3.设定分析模块

选择菜单路径：Main Menu：Preferences，弹出一个对话框，选中Structural，然后单击OK按钮完成分析模块的选择。

4.选择单元类型并定义单元的实常数

4.1选择单元类型。

（1）选择Main Menu：Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete。

（2）按下Element Type窗口内的Add按钮。

（3）在单元类型库中，选择左侧列表中的BEAM单元家族，及右侧列表中2D elastic 3类型，按下OK按钮完成选择。

（4）按下Close按钮关闭Element Type窗口。

4.2定义单元的实常数。

（1）选择Main Menu：Preprocessor→Real Constants，将弹出实常数列表对话框。

（2）单击对话框中的Add...按钮，然后选择BEAM3。

（3）单击对话框中的OK按钮，弹出定义BEAM3单元实常数的对话框。

（4）在AREA框中输入0.008，在IZZ中框中输入0.0002108，在HEIGHT框中输入0.5，然单击OK按钮，完成实常数的定义。

5.定义材料属性

（1）选择Main Menu：Preprocessor→Material Props→Material Models。

（2）在材料定义窗口内选择：Structural→Linear→Elastic→Isotropic。

（3）在EX后的文本框内输入数值2.06e11作为弹性模量。

（4）按下OK按钮完成定义。

（5）单击工具栏窗口中的SA VE_DB保存数据文件。

6.给几何模型赋属性

（1）选择Main Menu：Preprocessor→Modeling→Create→Elements→Elem Attributes，弹出对话框。

（2）由于本题只有一种单元类型，一种实常数和一种材料属性，所以采用默认选项即可，单击OK按钮完成给几何模型赋属性。

7.划分网格

选择Main Menu：Preprocessor→MeshTool，弹出对话框，单击Mesh按钮，弹出对话框，

单击Pick All按钮完成网格划分。

8.施加载荷和约束

8.1施加载荷

（1）选择Main Menu：Solution→Define Loads→Apply→Structural→Force/Moment→On nodes。

（2）用鼠标在图形窗口内选择节点2。

（3）按下OK键，弹出对话框，在Lab框中选择FY，在V ALUE框中输入-100000。单击OK完成施加载荷工作。

8.2施加约束

（1）选择Main Menu：Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→On nodes。

（2）用鼠标在图形窗口内选择节点1。

（3）按下选择窗口内的Apply按钮。

（4）选择自由度UX和UY，并在V ALUE后为其输入数值0。

（5）按下Apply按钮。

（6）用鼠标在图形窗口内选择节点3。

（7）按下选择窗口内的Apply按钮。

（8）选择自由度UY，并在V ALUE后为其输入数值0。

（9）按下OK按钮。

图2 施加载荷和约束

9. 求解

（1）选择Main Menu：Solution→Solve→Current Ls。

（2）按下OK按钮关闭Solve Current Load Step窗口。

（3）按下Close按钮关闭求解结束后出现的Information窗口。

（4）浏览/STA TUS Command窗口内的信息后，将其关闭。

10. 后处理

10.1绘制梁的Y方向变形图

（1）Main Menu：General Postproc→Plot Results→Contour Plot Nodal Solu...

（2）选择DOF Solution下的Y-Component of displacement→在Undisplaced shape key 后选择Deformed shape with undeformed edge →OK

图3 简支梁受力变形

10.2建立单元结果表

10.2.1创建单元表，计算节点弯矩。

（1）Main Menu：General Postproc→Element Table→Define Table。

（2）按下Element Table Data窗口内的Add按钮。

（3）在Lab后的文本框内输入IMOMENT。

（4）在左侧列表中选择By sequence num项。

（5）右侧列表中选择SMICS，项。

（6）在右侧列表下的文本框内SMICS后面，输入6。

（7）按下Apply按钮。