工程力学课程设计

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1、《工程力学课程设计》课程报告任课教师：学生姓名：学号时间：目录一.问题描述与分析二.ANSYS操作过程与方法(1)进入ANSYS(设定工作目录和工作文件)(2)设置计算类型(3)选择单元类型(4)定义材料参数(5)定义实常数以确定平面问题的厚度(6)生成几何模型(7)模型施加约束和外载(8)分析计算(9)结果显示(10)退出系统(11)计算结果的验证三.有限元分析结果四.小结五.课程体会一.问题描述与分析三梁平面框架结构的有限元分析针对【典型例题】3.3.7(1)的模型，即如图3-19所示的框架结构，其顶端受均布

2、力作用，用有限元方法分析该结构的位移。结构中各个截面的参数都为：，，，相应的有限元分析模型见图3-20。在ANSYS平台上，完成相应的力学分析。框架结构受一均布力作用结构的离散化与编号将该结构离散为3个单元，节点位移及单元编号如图3-20所示，有关节点和单元的信息见下表。单元编号节点编号(1)12(2)31(3)42节点位移列阵为q=[u1v1θ1u2v2θ2u3v3θ3u4v4θ4]节点外载列阵为F=[Fx1Fy1Mθ10Fy2Mθ2000000]T支反力列阵为R=[000000Rx3Ry3Rθ3Rx4Ry4R

3、θ4]T其中，Rx3、Ry3、Rθ3为节点3的沿x方向支反力、沿y方向支反力和支反力矩，Rx4、Ry4、Rθ4为节点4的沿x方向的支反力、沿y方向的支反力和支反力矩，均为待求值。节点位移及单元编号效在节点上的外力首先在MATLAB环境下，输入弹性模量E、横截面积A、惯性矩I和长度L，然后针对单元1，单元2和单元3，分别二次调用函数Beam2D2Node_ElementStiffness，就可以得到单元的刚度矩阵k1(6×6)和k2(6×6)，且单元2和单元3的刚度矩阵相同。>>E=3E11;>>I=6.5E-7;

4、>>A=6.8E-4;>>L1=1.44;>>L2=0.96;>>k1=Beam2D2Node_Stiffness(E,I,A,L1);>>k2=Beam2D2Node_Stiffness(E,I,A,L2);二.ANSYS操作过程与方法(1)进入ANSYS(设定工作目录和工作文件)程序→ANSYS→ANSYSInteractive→Workingdirectory(设置工作目录)→Initialjobname(设置工作文件名):beam3→Run→OK(2)设置计算类型ANSYSMainMenu:Prefere

5、nces…→Structural→OK(3)选择单元类型ANSYSMainMenu:Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete…→Add…→beam：2Delastic3→OK(返回到ElementTypes窗口)→Close(4)定义材料参数ANSYSMainMenu:Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels→Structural→Linear→Elastic→Isotropic:EX:3e11(弹性模量)→OK→鼠标点击该窗口右上

6、角的“r”来关闭该窗口(5)定义实常数以确定平面问题的厚度ANSYSMainMenu:Preprocessor→RealConstants…→Add/Edit/Delete→Add→Type1Beam3→OK→RealConstantSetNo:1(第1号实常数),Cross-sectionalarea:6.8e-4(梁的横截面积)→OK→Close(6)生成几何模型生成节点ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Creat→Nodes→InActiveCS→Nodenumber1

7、→X:0,Y:0.96,Z:0→Apply→Nodenumber2→X:1.44,Y:0.96,Z:0→Apply→Nodenumber3→X:0,Y:0,Z:0→Apply→Nodenumber4→X:1.44,Y:0,Z:0→OK生成单元ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Element→AutoNumbered→ThruNodes→选择节点1，2(生成单元1)→apply→选择节点1，3(生成单元2)→apply→选择节点2，4(生成单元3)→OK(7)模型

8、施加约束和外载左边加X方向的受力ANSYSMainMenu:Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Force/Moment→OnNodes→选择节点1→apply→Directionofforce:FX→VALUE：3000→OK→上方施加Y方向的均布载荷ANSYSMainMenu:Solution→DefineLoads→Apply