ansys实例分析2

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1、本事例为结构优化图45所示的空心压杆两端受轴向外载荷P。轴的内径为，外径为，支承间距尺寸为。试确定压杆的结构尺寸、和，以保证在压杆不产生屈服并且不破坏压杆稳定性条件下，压杆的体积和重量最小。该问题的分析过程如下：压杆为细长直杆，承受轴向压力，会因轴向压力达到临界值时突然弯曲而失去稳定性。设计压杆，除应使其压力不超过材料的弹性极限外，还必须使其承受的轴向压力小于压杆的临界载荷。压杆在机械装置中应用的例子较多，例如在液压机构中当活塞的行程足够大时，会导致活塞杆足够长，这种细长的活塞杆便是压杆。根据欧拉压杆公式，对与两端均为铰支的压杆，其临界载

2、荷为图45压杆机构简图式中E为压杆材料的弹性模量；J为压杆横截面的最小惯性矩，EJ为抗弯刚度；L为压杆长度。将欧拉公式推广到端部不同约束的压杆，则上式变为式中为长度折算系数，其值将随压杆两端约束形式的不同而异。当两端铰支时取；一端固定，另一端自由时取；一端固定，另一端铰支时取；两端均固定时，取。由欧拉公式可知，与成正比。合理的设计压杆截面形状，使其材料尽量远离形心分布，就能使J增大而提高压更的抗弯刚度EJ，增大临界载荷。所以在相同截面面积的条件下，管状压杆比实心压杆有更大的临界载荷。以管状压杆的内径，外径，长度作为设计变量，以其体积或重量

3、作为目标函数，以压杆不产生屈服和不破坏轴向稳定性以及其尺寸约束条件，则管状压杆最优化设计的数学模型为式中分别为大于1的安全系数；P为设计给定的外载荷。二、实训目的理解“最优化设计”的概念和方法；了解“最优化设计”的建模方法；了解“最优化设计”问题的解决过程；了解LINGO的编程、方法和求解过程。三、实验步骤1.运行LINGO程序。LINGO程序主界面如图3-3所示。2.点击下拉菜单，选择或者单击工具栏中的按钮，新建一个优化实例模型LINGOModel(*.lg4)。3.在“LINGOModel”窗口建立模型，输入以下程序语句：Model:

4、min=3.14*(d2^2-d1^2)*L/4;!目标函数；!内径约束条件如下;d1min=0.02;d1max=0.03;d1>=dimin;d1<=d1max;!外径约束条件如下;d2min=0.02;d2max=0.03;d2>=d2min;d2<=d2max;!长度约束条件如下;Lmin=0.1;Lmax=1;L>=Lmin;L<=Lmax;!定义安全系数;a=1.2;b=1.3;!外加载荷20kN;P=20*10^3;E=200*10^9;!弹性模量;C=350*10^6;!材料抗压极限;(4*a*P)/(3.14*(d2^2

5、-d1^2))<=C;!不产生屈服的约束条件;u=0.5;!长度折算系数;J=3.14*(d2^4-d1^4)/64;!刚度系数;图46求解状态窗口P<=(3.14^2*E*J)/(b*(u*L)^2);END4.模型建立完成后要对模型进行求解：单击下拉菜单“LINGO”选择“Sovle”，或者单击工具栏中的模型求解命令按钮。LINGO程序会弹出“LINGOSolveStatus”窗口和“SolutionReport”窗口。在“SolutionReport”窗口中会列出完整的模型求解过程，在“LINGOSolveStatus”窗口中列出了

6、求解器的有关信息，如图46所示。实验五悬臂梁的可靠度分析一、问题描述如图47所示，长度L=2m的悬臂梁，自由端受集中力F=50KN作用。弹性模量E=3.0e7kPa，泊松比v=0.17。悬臂梁截面：面积二、实验步骤1)建立有限元模型图47自由端受集中力F=50KN作用(1)定义分析标题:UtilityMenu->File->ChangeTitle,输入”ProbabilisticDesignofabeam”，单击OK。(2)定义参数初始值：UtilityMenu->Parameters->ScalarParameters,打开数值参数对话

7、框。在Selection编辑栏中输入F＝50，按Enter键：输入E＝3．0E7，按Enter键；单击C1ose关闭数值参数对话框。(3)定义单元类型：MainMenu->Preprocessor->ElementType->Add/Edit/Delete,出现ElementTypes列表框。单击Add出现单元类型库对话框，左侧列表中选择StructuralBeam，右侧列表中选择2DElastic3，单击OK。(4)定义实常数：MainMenu->Preprocessor->RealConstants->Add/Edit/Delete,

8、出现RealConstants列表框。单击Add出现E1ementTypeforRealConstants对话框，单击OK，出现RealConstantSetNumber1,ForBeam3对