有限元載荷分布課設(shè)

1、沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計專用紙 No平面梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析問題闡述一簡支梁結(jié)構(gòu)，M=10KN M,F=10KN,Q=10KN/M。B=0.1M，梁高H=0.2M梁長L=3M.該梁進行分析，畫出彎矩圖和剪力圖。 用材料力學(xué)計算所得剪力和彎矩圖如下：有限元計算說明本例題是將梁劃分為6個單元，7個節(jié)點，采用基于歐拉梁理論（材料力學(xué)）的2維平面梁單元BEAM3模擬實際結(jié)構(gòu)，進行靜力學(xué)分析。交互式的求解過程創(chuàng)建節(jié)點1.1創(chuàng)建梁的各個節(jié)點給梁的各參數(shù)賦值: Utility Menu：ParametersScalar Parameters界面，在Selection下輸入梁高H=0.2按下Accept；輸入梁寬B=

2、0.1Accept；梁長L=3Accept；計算梁的橫截面積AREA=B*HAccept；計算梁的截面慣性矩IZZ=B*H*H*H/12Accept；然后定義載荷：彎矩M=10000Accept；集中力F=-10000Accept；均布載荷Q= 10000Accept；Close. Main Menu：PreprocessorModelingCreateNodeIn Active CS。在創(chuàng)建節(jié)點窗口內(nèi)，在NODE后的編輯框內(nèi)輸入節(jié)點號1，并在X，Y，Z后的編輯框內(nèi)輸入0，0，0作為節(jié)點1的坐標(biāo)值。按下該窗口內(nèi)的Apply按鈕。輸入節(jié)點號7，并在X，Y，Z后的編輯框內(nèi)輸入L，0，0作為節(jié)點7的

3、坐標(biāo)值。按下OK按鈕。Main Menu：Preprocessor-Modeling-CreateNodeFill between Nds。在圖形窗口內(nèi)，用鼠標(biāo)選擇節(jié)點1和7。按下Fill between Nds窗口內(nèi)的Apply按鈕。按下OK按鈕，完成在節(jié)點1到節(jié)點7之間節(jié)點的填充。1.2顯示各個節(jié)點Utility Menu：PlotctrlsNumberings將Node numbers項設(shè)置為On。Utility Menu：PlotNodesUtility Menu：ListNodes對出現(xiàn)的窗口不做任何操作，按下OK按鈕。瀏覽節(jié)點信息后，關(guān)閉該信息窗口。2定義單元類型、材料特性和梁的橫

4、截面幾何參數(shù)2.1定義單元類型Main Menu：PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete按下Element Type窗口內(nèi)的Add按鈕。在單元類型庫中，選擇左側(cè)列表中的BEAM單元家族，及右側(cè)列表中2D elastic 3類型。按下OK按鈕完成選擇。按下Close按鈕關(guān)閉Element Type窗口。2.2定義材料特性Main Menu：PreprocessorMaterial PropsMaterial Models。在材料定義窗口內(nèi)選擇：StructuralLinearElasticIsotropic。在EX后的文本框內(nèi)輸入數(shù)值2.06e11作為彈性

5、模量。按下OK按鈕完成定義。2.3定義梁的橫截面幾何參數(shù)Main Menu：PreprocessorReal ConstantsAdd/Edit/Delete。按下Real Constants窗口內(nèi)的Add按鈕。按下Real Constants for Element Type窗口內(nèi)的OK按鈕。依次輸入1,AREA,IZZ,H。按下OK按鈕完成定義。按下Real Constants窗口內(nèi)的Close按鈕。3創(chuàng)建單元3.1創(chuàng)建單元Main Menu：PreprocessorCreateElementsAuto-NumberedThru Nodes。在圖形窗口內(nèi)，用鼠標(biāo)點選節(jié)點1和2。按下按下OK

6、按鈕完成單元1的定義。Main Menu：PreprocessorModelingCopyElementsAuto-Numbered。用光標(biāo)選擇單元1，然后點Apply。在ITIME后的編輯框內(nèi)輸入6（包括被復(fù)制的單元1）作為要復(fù)制的單元總數(shù)。按下OK按鈕完成單元2到單元10的定義。3.2顯示單元信息Utility Menu：PlotCtrlsNumberings在第一個下拉列表中，選擇Elements numbers選項。Utility Menu：PlotElementsUtility Menu：ListElementsNodes+Attributes瀏覽單元信息后，關(guān)閉該窗口。4施加約束和

7、載荷4.1節(jié)點自由度約束Main Menu：SolutionDefine Loads ApplyStructural Displacement On nodes。用鼠標(biāo)在圖形窗口內(nèi)選擇節(jié)點1。按下選擇窗口內(nèi)的Apply按鈕。選擇自由度UX和UY，并在VALUE后為其輸入數(shù)值0。按下Apply按鈕。用鼠標(biāo)在圖形窗口內(nèi)選擇節(jié)點5。按下選擇窗口內(nèi)的Apply按鈕。選擇自由度UY，并在VALUE后為其輸入數(shù)值0。按下OK按鈕。施加載荷4.2.1施加節(jié)點1處的集中載荷F。Main Menu：SolutionDefine Loads ApplyStructuralForce/Moment On nodes

8、。用鼠標(biāo)在圖形窗口內(nèi)選擇節(jié)點3。按下選擇窗口內(nèi)的Apply按鈕。在第一個下拉列表中選擇FY，并在下面的文本框內(nèi)輸入其值F（向上為Y軸正方向）。按下Apply按鈕。4.2.2施加節(jié)點3處的彎矩m。Main Menu：SolutionDefine Loads ApplyStructuralForce/Moment On nodes。用鼠標(biāo)在圖形窗口內(nèi)選擇節(jié)點3。按下選擇窗口內(nèi)的Apply按鈕。在第一個下拉列表中選擇MZ，并在下面的文本框內(nèi)輸入其值M（逆時針為正方向）。按下OK按鈕。4.2.3施加單元5到單元6上的的分布載荷q。Main Menu：SolutionDefine LoadsApplyS

9、tructural Pressure On Beams。用鼠標(biāo)在圖形窗口內(nèi)選擇單元5到單元6。按下選擇窗口內(nèi)的Apply按鈕。在LKEY后的文本框內(nèi)輸入數(shù)值1。在VALI和VALJ后的編輯框內(nèi)分別輸入Q，按下OK按鈕。5求解5.1定義分析類型Main Menu：Solution Anslysis Type New Analysis。選中Static選項。按下OK按鈕。5.2求解Main Menu：Solution SolveCurrent Ls。按下OK按鈕關(guān)閉Solve Current Load Step窗口。按下Close按鈕關(guān)閉求解結(jié)束后出現(xiàn)的Information窗口。瀏覽/STATU

10、S Command窗口內(nèi)的信息后，將其關(guān)閉。6后處理6.1繪制梁的Y方向變形圖Main Menu：General PostprocPlot ResultsContour Plot Nodal Solu. 選擇DOF Solution下的Y-Component of displacement在Undisplaced shape key 后選擇Deformed shape with undeformed edge OK6.2建立單元結(jié)果表6.2.1創(chuàng)建單元表，計算節(jié)點彎矩。Main Menu：General PostprocElement TableDefine Table。按下Element T

11、able Data窗口內(nèi)的Add按鈕。在Lab后的文本框內(nèi)輸入IMOMENT。在左側(cè)列表中選擇By sequence num項。右側(cè)列表中選擇SMICS，項。在右側(cè)列表下的文本框內(nèi)SMICS后面，輸入6。按下Apply按鈕。在Lab后的文本框內(nèi)輸入JMOMENT。重復(fù)上面的步驟4和5。在Lab后的文本框內(nèi)輸入JMOMENT重復(fù)步驟4,5，在右側(cè)列表下文本框內(nèi)輸入SMICS，12。11按下OK按鈕Close。6.2.2創(chuàng)建單元表，計算節(jié)點剪力。8.在Lab后的文本框內(nèi)輸入JMOMENT。9.重復(fù)上面的步驟4和5。10右側(cè)列表下的文本框內(nèi)SMICS后面，輸入12。11按下OK按鈕Close。6.2

12、.2創(chuàng)建單元表，計算節(jié)點剪力Main Menu：General PostprocElement TableDefine Table。按下Element Table Data窗口內(nèi)的Add按鈕。在Lab后的文本框內(nèi)輸入ISHEAR。在左側(cè)列表中選擇By sequence num項。右側(cè)列表中選擇SMICS，項。右側(cè)列表下的文本框內(nèi)SMICS后面，輸入2。按下Apply按鈕。在Lab后的文本框內(nèi)輸入JSHEAR。重復(fù)上面的步驟4和5。10右側(cè)列表下的文本框內(nèi)SMICS后面，輸入8。11按下OK按鈕Close。6.3結(jié)果顯示6.3.1列出各節(jié)點彎矩和剪力Main Menu：General PostprocList ResultsEleme Table Data。在List Element Table Data窗口內(nèi)選擇IMOMENT，JMOMENT，ISHEAR和JSHEAR。按下OK按鈕并在瀏覽資料窗口內(nèi)的信息后，將其關(guān)閉。6.3.2畫剪力圖Main Menu：General PostprocPlot ResultsContour Plot Line Elem