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现代设计方法课程设计题目1、梁的有限元建模与变形分析计算分析模型如图所示梁承受均布载荷：1.0e5 Pa梁截面分别采用以下三种截面（单位：m ）：矩形截面： 圆截面： 工字形截面：B=0.1, H=0.15 R=0.1 w1=0.1，w2=0.1，w3=0.2,t1=0.0114，t2=0.0114，t3=0.0072、坝体的有限元建模与应力应变分析选用Plane82单元分析如图所描述的水坝受力情况，设坝体材料的平均密度为2g/cm 3，考虑自重影响，材料弹性模量为E=700Mpa, 泊松比为0.3。
按水坝设计规范，在坝体底部不能出现拉应力。
分析坝底的受力情况，是否符合要求。
(给斜边施加x 方向的分布载荷：载荷函数：1000*{X})R 1承受内压：1.0e 8 P a第2题 第3题3、受均匀内压作用的球体的有限元建模与分析如图所示的空心圆球，R1=0.3m ，R2=0.5m ，受到P=100Mpa 的内压作用，材料的弹性模量为Mpa E 5101.2⨯=，泊松比为0.3。
求空心圆球的受力后的径向位移并分析计算精度，要求将计算结果与解析解进行比较，选则一个与解析解最接近的网格方案。
空心圆球受内压作用后径向位移的解析解为：⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+-++=P R R r R E r u r 11212)1(3132332μμμ 4、带孔薄板应力分析厚度为0.01m ，边长为0.16m x 0.16m 正方形板，在其中心开有直径为0.01m 的孔，板在y 方向受有0.1MPa 的压力，设E ＝0.1MPa ，μ=0.1。
分析板中的应力。
5、人字形屋架的静力分析跨度8m 的人字形屋架，左边端点是固定铰链支座，右端是滑动铰链支座。
在上面的3个节点上作用有3个向下集中力P=1kN ，结构的几何尺寸和边界条件如图所示，杆的横截面积为0.01m 2，E=207GPa ，试利用二维杆单元分析该屋架在3个集中力作用下的变形和内力。
有限元考试试卷1． 对图1所示的人字形屋架进行静力分析。
左边端点是固定铰链支座，右端是滑动铰链支座，在上面的3个点作用向下的集中力N F 1000=，结构的几何尺寸和便捷条件如图所示，各杆的截面面积均为201.0m ，弹性模量为Pa 1110*07.2，泊松比为0.3，分析该屋架在3个集中力作用下的变形。
要求：选用LINK1单元，每个杆件划分为1个单元，结果文件保存为：truss1.db2． 图2所示桁架，左边端点是固定铰链支座，右边端点是滑动铰链支座，结构的几何尺寸和边界条件如图所示，各杆的截面面积均为202.0m ，弹性模量为Pa 1110*07.2，泊松比为0.3，分析桁架在2个集中力作用下的变形。
要求：选用LINK1单元，每个杆件划分为1个单元，结果文件保存为：truss2.db3． 计算图3所示梁受力后的变形。
弹性模量为Pa 1110*1.2，泊松比为0.3，梁长为m 4，梁的横截面积为m m 04.0*04.0的正方形截面，分布力m N q /05.0=。
图2 桁架示意图 2m图1 人字形屋架示意图要求：选用BEAM3单元，该梁整个划分20个单元，结果文件保存的文件名为：beam1.db4． 如图4所示的一个梁，该梁受到0～15Pa 的分布力，计算该梁在承受力后的变形。
弹性模量为Pa 1110*1.2，泊松比为0.3，梁长为1m ，梁的横截面积为m m 02.0*02.0的正方形截面。
要求：选用BEAM3单元，该梁整个划分5个单元，结果文件保存的文件名为：beam2.db5． 如图5所示的一空心平板，一端固定，另一端受两个集中力作用，平板为铝材，厚度为1cm ，弹性模量为GPa 80，泊松比为0.33。
求平板受力后的变形和应力分布。
要求：选用PLANE82单元，单元尺寸设置为5mm ，结果文件保存的文件名为：plane1.db图5 平板示意图图4 梁示意图图3 梁示意图6． 如图6所示的一空心平板，一端固定，另一端受0～20Pa 的分布力，平板材料为铝材，厚度为1mm ，弹性模量为GPa 80，泊松比为0.33。
实验三：ANSYS结构静⼒分析实验三：ANSYS结构静⼒分析静⼒分析实验1—⾃⾏车框架的结构分析⾃⾏车框架的结构分析具体步骤1.定义⼯作名、⼯作标题（学号）过滤参数①定义⼯作名：Utility menu > File > Jobname②⼯作标题：Utility menu > File > Change Title2.选择单元类型Main Menu >Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete① 3D elastic straight pipe②单击Element Types 对话框中的Options按钮，单击K6，在下拉列表框中选择Include Output选项，然后单击OK按钮。
这样在输出结果数据时，将得到应⼒和扭距值。
单击Element Type 对话框中Close按钮，结束单元类型参数定义操作。
3.单元实常数设定Main Menu >Preprocessor > Real Constants > Add/Edit/Delete在弹出的对话框中单击Add按钮，选择Type 1 PIPE6（在只有⼀个单元类型时系统默认选定状态）。
单击OK按钮。
键⼊下⾯的⼏何参数：外径（Outside diameter OD）：25管壁厚度（Wall thickness TKWALL）：2定义了外径为25mm，壁厚为2mm 的管。
单击OK按钮。
4.设置材料属性Main Menu >Preprocessor > Material Props > Material Models> Structural > Linear > Elastic >Isotropic弹性模量EX＝70000泊松⽐PRXY＝0.335.实体建模根据以给定的坐标值，建⽴8个关键点，并对应连接各点构成⾃⾏车的三维桁架结构其中L=（500+学号）mm①创建关键点操作：Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS②由关键点⽣成线的操作：Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Lines > In Active Coord保存结果Toolbar: SAVE_DB6.划分⽹格①设定⽹格尺⼨：Meshing > Size Cntrls > ManualSize > Lines > All Lines在SIZE 栏中，键⼊想得到的单元长度，在本例中取单元长度为20mm，在数据栏中键⼊20②划分⽹格：Preprocessor > Meshing > Mesh > Lines在Mesh Lines对话框中单击Pick All钮完成⽹格划分。
ANSYS-房屋建筑静力学分析【摘要】房屋建筑在工程中常常见到，因此对房屋建筑的受力分析以及结构的优化设计一直都是工程中研究的热点。
本文利用ANSYS 12.0平台，对给定受力状态下的房屋建筑进行有限元模拟，并得到房屋建筑中各个结构的位移以及von-Mises等效应力与应变情况，同时对房屋建筑进行优化设计增强它的承载能力。
【关键词】 Ansys有限元模拟，房屋建筑，等效应力1问题描述与几何模型：如下图1-1所示房屋建筑结构，其柱高11.9m，主梁长64m，横跨20m，次梁间距16m，顶棚高15m。
材料：梁柱Q345，板Q235。
单元：beam188、shell63。
约束：与地面接触的节点固定。
载荷：考虑重力g=9.8m/s2，面压力0.25Pa，密度7800kg/m3。
要求：分析四种截面的梁和板受力状态。
图1-1表1-12有限元分析：2.1更改背景颜色、字体、时间 2.1.1更改背景颜色选取菜单项 PlotCtrls |Style |Colors |Reverse Video 即可。
2.1.2更改字体选取菜单项 PlotCtrls |Font Controls ，然后分别选择Legend Font 与Entity Font,并更改字体为小四，详见下图图1-22.1.3更改时间选取菜单项 PlotCtrls |Window Controls |Window Options在弹出对话框的DATE选项中，选择No Date or Time即可，见图1-4。
图1-32.2选择分析模式选取菜单项 Main Menu |Preference ，将弹出 Preference of GUI Filtering（菜单过滤参数选择）对话框，如下图。
选中Structural复选框，单击OK即可。
图1-42.3定义单元类型题目中要求单元类型为beam3。
选取菜单项 Main Menu |Preprocessor |Element Type |Add/Edit/Delete，将弹出Element Types （单元类型）对话框，点取Add，在 Library of Element Types中选取相应单元类型，如图1-6所示。
第1章 静力分析1.1 力的概念力在我们的生产和生活中随处可见，例如物体的重力、摩擦力、水的压力等，人们对力的认识从感性认识到理性认识形成力的抽象概念。
力是物体间的机械作用，这种作用可以使物体的机械运动状态或者使物体的形状和大小发生改变。
从力的定义中可以看出力是在物体间相互作用中产生的，这种作用至少是两个物体，如果没有了这种作用，力也就不存在，所以力具有物质性。
物体间相互作用的形式很多，大体分两类，一类是直接接触，例如物体间的拉力和压力；另一类是“场”的作用，例如地球引力场中重力，太阳引力场中万有引力等。
同时力有两种效应：一是力的运动效应，即力使物体的机械运动状态变化，例如静止在地面物体当用力推它时，便开始运动；二是力的变形效应，即力使物体大小和形状发生变化，例如钢筋受到横向力过大时将产生弯曲，粉笔受力过大时将变碎等。
描述力对物体的作用效应由力的三要素来决定，即力的大小、力的方向和力的作用点。
力的大小表示物体间机械作用的强弱程度，采用国际单位制，力的单位是牛顿（N ）（简称牛）或者千牛顿（kN ）（简称千牛），1kN =103N 。
力的方向是表示物体间的机械作用具有方向性，它包括方位和指向。
力的作用点表示物体间机械作用的位置。
一般说来，力的作用位置不是一个几何点而是有一定大小的一个范围，例如重力是分布在物体的整个体积上的，称体积分布力，水对池壁的压力是分布在池壁表面上的，称面分布力，同理若分布在一条直线上的力，称线分布力，当力的作用范围很小时，可以将它抽象为一个点，此点便是力的作用点，此力称为集中力。
由力的三要素知，力是矢量，记作F ，本教材中的黑体均表示矢量，可以用一有向线段表示，如图1-1所示，有向线段AB 的大小表示力的大小；有向线段AB 的指向表示力的方向；有向线段的起点或终点表示力的作用点。
1.2 静力学基本原理所谓静力学基本原理是指人们在生产和生活实践中长期积累和总结出来并通过实践反复验证的具有一般规律的定理和定律。
利用ANSY S 进行人字架的实用分析研究3蒋发光1 梁 政1 彭代清2(1.西南石油学院;2.中原油田机械制造总厂)摘 要 井架是油田钻井重要的设备,其结构力学性能有着重要的研究价值。
人字架是多数钻机结构中常用的一种结构形式,是钻机极其重要的一部分,上支撑井架重量,并实现与钻台的连接,是一个受载较大的构件。
为了保证新设计井架的强度和安全性,采用ANSY S 对人字架进行有限元分析,为设计井架时保证人字架的可靠有效设计提供参考依据,提高设计效率和质量。
关键词 井架;人字架;结构分析;ANSY S0引 言Z J70D 钻机为中原油田机械制造总厂承担的中石化集团公司项目需要研制开发的一种新型钻机。
由于缺乏全面的技术资料,如果通过成品来试验,风险大、成本高、周期长,处理起来相对麻烦。
为此,采用ANSY S 进行相关的分析,在ANSY S 分析合格后再有针对性进行钻机试制和应力测试,缩短钻机的开发周期,使钻机井架的设计效率更高。
而在以往的钻机井架的设计和分析中,并未深入考虑人字架这一重要构件或将这一构件尽量简化,往往因计算过程的过于简化而使计算结果准确性不高,因此人字架设计长期以来都主要是靠经验设计。
人字架的基本组成如图1所示,由前腿、后腿、前后腿连接销(两个)和绳轮轴等组成,其平面受力简图如图2所示。
图1 人字架的基本组成图2 人字架受力示意图图2中:F 1—滑轮中心所受到的力,与水平成18.04°,方向朝向前腿,大小为209T;F 2—前腿对后腿的支反力;L 1—F 1的有效力臂,从模型中测得,L 1=9820mm ;L 2—F 2的等效力臂,从模型中测得,L 2=4732mm ;A —人字架前腿支撑点;B —人字架后腿支撑点;C —人字架前后腿连接点;O —人字架受外部载荷的作用点。
由力矩平衡公式F 1×L 1=F 2×L 2可以得到F 2=2.076F 1=4.2521×106N 。
AnsysWorkbench静力学分析详细实例.pdfAnsys静力分析实例：1 问题描述：如图所示支架简图，支架材料为结构钢，厚度10mm，支架左侧的两个通孔为固定孔，顶面的开槽处受均布载荷，载荷大小为500N/mm。
2 启动Ansys Workbench，在界面中选择Simulation启动DS模块。
3 导入三维模型，操作步骤按下图进行，单击“Geometry”，选择“From File”。
从弹出窗口中选择三维模型文件，如果文件格式不符，可以把三维图转换为“.stp”格式文件，即可导入，如下图所示。
4 选择零件材料：文件导入后界面如下图所示，这时，选择“Geometry”下的“Part”，在左下角的“Details of ‘Part’”中可以调整零件材料属性。
5 划分网格：如下图，选择“Project”树中的“Mesh”，右键选择“Generate Mesh”即可。
【此时也可以在左下角的“Details of ‘Mesh’”对话框中调整划分网格的大小（“Element size”项）】。
生成网格后的图形如下图所示：6 添加分析类型：选择上方工具条中的“New Analysis”，添加所需做的分析类型，此例中要做的是静力分析，因此选择“Static Structural”，如下图所示。
7 添加固定约束：如下图所示，选择“Project”树中的“Static Structural”，右键选择“Insert”中的“Fixed Support”。
这时左下角的“Details of ‘Fixed Support’”对话框中“Geometry”被选中，提示输入固定支撑面。
本例中固定支撑类型是面支撑，因此要确定图示6位置为“Face”，【此处也可选择“Edge”来选择“边”】然后按住“CTRL”键，连续选择两个孔面为支撑面，按“Apply”确认，如下图所示。
8 添加载荷：选择“Project”树中的“Static Structural”，右键选择“Insert”中的“Force”，如下图所示。
人字形屋架静力分析
一、问题描述：
跨度8m的人字形屋架，左边端点是固定铰链支座。
在上面的3个节点上作用有3个向下集中力P=1KN，结构的几何尺寸和边界条件如图所示，试利用二维杆单元LINK1分析该屋架在3个集中力作用下的变形和内力。
表1-1 人字梁结构中各种构件的几何性能参数
构件惯性矩m4 横截面积m2 顶梁及侧梁 3.83x10-6 2.19X10-3
桥身梁 1.87X10-6 1.185X10-3
底梁8.47X10-6 3.031X10-3
二、求解过程：
（一）：前处理
1. (1) 进入ANSYS（设定工作目录和工作文件）
程序→ANSYS →ANSYS Interactive →Working directory（设置工作目录）→Initial jobname（设置工作文件名）:wujia →Run →OK
(2) 设置计算类型
ANSYS Main Menu：Preferences →Structural →OK
(3) 定义单元类型
ANSYS Main Menu：Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete →Add →Beam: 2d elastic 3 →OK（返回到Element Types窗口）→Close
(4) 定义实常数以确定梁单元的截面参数
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants→Add/Edit/Delete →Add→select Type 1 Beam 3 →OK →input Real Constants Set No. : 1 , AREA: 2.19E-3，Izz: 3.83E-6(1号实常数用于顶梁和侧梁) →Apply →input Real Constants Set
No. : 2 , AREA: 1.185E-3，Izz: 1.87E-6 (2号实常数用于弦杆) →Apply →input Real Constants Set No. : 3, AREA: 3.031E-3，Izz: 8.47E-6 (3号实常数用于底梁) →OK (back to Real Constants window) →Close (the Real Constants window)
(5) 定义材料参数
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX: 2.1e11, PRXY: 0.3(定义泊松
比及弹性模量) →OK →Density (定义材料密度) →input DENS: 7800, →OK →Close（关闭材料定义窗口）
(6) 构造桁架桥模型
生成桥体几何模型
ANSYS Main Menu：Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →NPT Keypoint number：1，X，Y，Z Location in active CS：0，0 →Apply →同样输入其余15个特征点坐标（最左端为起始点，坐标分别为（2，0，0），（4，0，0），（6，0，0），（8，0，0），（2，1,0）,(4,2,0),（6，1，0）Lines →Lines →Straight Line →依次分别连接特征点→OK
网格划分
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Attributes →Picked Lines →选择桥顶梁及侧梁→OK →select REAL: 1, TYPE: 1 →Apply →选择桥体弦杆→OK →select REAL: 2, TYPE: 1 →Apply →选择桥底梁→OK →select REAL: 3, TYPE:1 →OK →ANSYS Main Menu：Preprocessor →Meshing →MeshTool →位于Size Controls
下的Lines：Set →Element Size on Picked →Pick all →Apply →NDIV：1 →OK →Mesh →Lines →Pick all →OK (划分网格)
网格划分结果
（二）：施加载荷及求解
(7) 模型加约束
ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural→Displacement →On Nodes →选取桥身左端节点→OK →select Lab2: All DOF(施加全部约束) →Apply →选取桥身右端节点→OK →select Lab2: UY(施加Y方向约束) →OK
(8) 施加载荷
ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Force/Moment →On Keypoints →选取顶梁左方关键点（X坐标为2）→OK →select Lab: FY，Value: -2000 →Apply →选取顶梁中部关键点（X坐标为4）→OK →select Lab: FY，Value: -20000 →apply→选取顶梁右方关键点（X坐标为6）→OK →select Lab: FY，Value: -20000→OK →ANSYS Utility Menu：→Select →Everything
(9) 计算分析
ANSYS Main Menu：Solution →Solve →Current LS →OK
(10) 结果显示
ANSYS Main Menu：General Postproc →Plot Results →Deformed shape →Def shape only →OK（返回到Plot Results）→Contour Plot →Nodal Solu →DOF Solution, Y-Component of Displacement →OK（显示Y方向位移UY）
人字梁受力变形情况
（三）：后处理
1.求门式钢架的剪力值和最大弯距值
（1）. 建立节点剪力和弯距的单元表
在Lab文本框输入Ishear，在By sequence num在上列表选择SMISC在右下框输入1建立I节点剪力的单元表数据。
在Lab文本框输入Jshear，在By sequence num在上列表选择SMISC在右下框输入1建立J节点剪力的单元表数据。
在Lab文本框输入IM，在By sequence num在上列表选择SMISC在右下框输入2建立I节点弯矩的单元表数据。
在Lab文本框输入JM，在By sequence num在上列表选择SMISC在右下框
输入15建立J节点剪力弯距的单元表数据。
（2）. List Results>Elem Table Date，可查看所求的各项值，如下图。
2.画出门式钢架的剪力图和弯距图
（1）. Plot Results 在LabI列表中选择IM在LabJ列表中JM绘出门式钢架的弯矩图如下图。
弯矩图
（2）. Plot Results在LabI列表中选择Ishear在LabJ列表中Jshear绘出门式钢架的剪力图如下图。
剪力图
General Postproc>List Results>Nodal Solution在弹出的List Nodal Solution左
列表中选择DOF solution右列表中选择ROTZ单击OK 其所求各项值如下图。
转角数据
3.求支座反力
General Postproc>List Results>Reaction Solu在弹出的List Reaction Solu对话框选择All items，列处所有形式的支座反力如下图。
