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1、工字梁结构静力分析机械2101郭田径3102101138指导老师：钟相强摘要： 工字梁的力学原理：在两个支架上水平放置一个横梁，当横梁受到垂直于轴线向下的压力时，横梁发生弯曲。在横梁的上部发生压缩形变，即出现压应力，越接近上缘压缩越严重；在横梁的下部发生拉伸形变，即出现拉应力，越接近下缘拉伸越严重。而中间一层既不拉伸也不压缩，所以无应力，通常称该层为中性层。由于中性层对抗弯的贡献很小，因此工程应用上经常用工字梁代替方形梁。关键词：工字梁有限元分析应力应变引言：ANSYS软件是集结构,流体，电场，磁场，声场分析与一体的大型通用有限元法分析软件。一、问题描述图示为一工字钢梁，两
2、端均为固定端，其截面尺寸为，。试建立该工字钢梁的三维实体模型，并在考虑重力的情况下对其进行结构静力分析。其他已知参数如下：工字钢结构示意图弹性模量（也称杨式模量）E=206GPa；泊松比；材料密度；重力加速度；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、演示步骤（一）单元类型、几何特性及材料特性定义1定义单元类型。点击主菜单中的“Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete”，弹出对话框，点击对话框中的1定义单元类型。点击主菜单中的“Add…”按钮，又弹出一对话框，选中该对话框中的“Solid”和“B
3、rick8node45”选项，点击“OK”，关闭对话框，返回至上一级对话框，此时，对话框中出现刚才选中的单元类型：Solid45。点击“Close”，关闭所示对话框。2．定义材料特性。点击主菜单中的“Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels”，弹出窗口，逐级双击右框中“StructuralLinearElasticIsotropic”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，点击“OK”按钮，回到上一级对话框，然后，双击右框中的“Density”
4、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，点击图示窗口右上角“关闭”该窗口。（二）工字钢三维实体模型的建立1．生成关键点。图30所示的工字钢梁的横截面由12个关键点连线而成，其各点坐标分别为：1（-0.08,0,0）、2（0.08,0,0）、3（0.08,0.02,0）、4（0.015,0.02,0）、5（0.015,0.18,0）、6（0.08,0.18,0）、7（0.08,0.2,0）、8（-0.08,0.2,0）、9（-0.08,0.18,0）、10（-0.015,0.18,0）、11（-0.015,0.02,0）
5、、12（-0.08,0.02,0）。点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>InActiveCS”，弹出对话框。在“Keypointnumber”一栏中输入关键点号1，在“XYZLocation”一栏中输入关键点1的坐标（-0.08，0，0），点击“Apply”按钮，同理将2~12点的坐标输入，此时，在显示窗口上显示所生成的12个关键点的位置。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、
6、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3．生成平面。点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>ByLines”，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>AlongNormal”，弹出平面选择对
7、话框，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，在“DIST”一栏中输入：1（工字钢梁的长度），其他保留缺省设置，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。（三）网络划分1．设定单元大小。点击主菜单中的“Preprocessor>Meshing>MeshTool”,弹出对话框，在“SizeControl”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，划分网格的对话框中，选
