机械结构有限元分析课程作业(2)

评定成绩 评阅人 《机械结构有限元分析》课程

大 作 业

机械工程学院

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题目一. 设一平面桁架结构,如图所示1所示，由7根钢管铰接而成，每根钢管长度均为1000mm，桁架两端为固定支承，每根钢管的横载面均为外径150mm，内径110mm。已知钢管材料的弹性模量E=2.1×105N/mm2, 许用应力[σ]=180MPa, 载荷F1=30000N, F2=20000N试校核各杆强度。 解：

1.操作主菜单中的Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>in Active CS命

图1

令，弹出对话框,在“Keypoint number”栏中输入用户自定义的编号，在 “X,Y,Z location in actibe CS”栏中输入各点坐标值， 每一关键点坐标完成后，点“Apply”命令，所有关键点建立完成后，点击“OK”命令。

1（0,0） 2（500,866） 3（1000,0） 4（1500,866） 5（2000,0） 2．创建直线：

操作主菜单中的Preprocessor> Modeling>Create>Lines>Straight Line命令，弹出对话框，用光标依次点1，2；2，3；3，1；3,4；4,5；5,3；完成后点“OK”，屏幕上会出现桁架杆图形。 3．定义单元类型

操作主菜单中的Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete,弹出对话框，点击“Add”，弹出“Library of Element Types”对话框，选“Link-2D spar 1”单元

4. 材料性质的选择

操作主菜单中的Preprocessor>Material Props>Materia Models, 弹出对话框。双击Structural>Linear>Elastic>isotropic ，在弹出的对话框中，在EX一栏中输出弹性模量E=2.1×105N/mm2,PRXY为泊松比0 5 元参数的确定

在定义单元类型后，还要输入单元的一些参数。操作主菜单中的

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Preprocessor>Real Constant>Add/Edit/Delete,弹出“Real Constants”对话框。点击“Add”，出现“Element Type for Constants”对话框, 选择LINK1单元类型，点“OK”，弹出对话框，在AREA框中输入8164(mm*mm), 点“OK”。 6. 网络尺寸的定义与单元网格的划分

（1）操作主菜单中的Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>Manual Size>Lines>All lines,弹出对话框，在对话框NDIV项中输入单元数目，每条直线代表一根杆，每根杆就是一个单元。

（2） 操作主菜单中的Preprocessor>Meshing>Mesh>>Lines,弹出对话框, 单击“Pick All”

7. 施加位移约束和载荷

（1） 操作主菜单中的Solution>Define Loads>Apply>Structual Displacement>On Keypoints 弹出对话框。用光标点击关键点1，点“OK ” ,弹出对话框，选“All DOF” ，用光标点击关键点5，点“OK ” ,弹出对话框，选“All DOF” 。（2）操作主菜单中

Solution>Define

Loads>Apply>Structual >Force/Moment>On Keypoints 弹出对话框。用光标点击关键点3，点“Apply ”，选择“FY”，输入值-30000，再点点4，点“Apply”，选择“FX”，输入值20000； 8. 求解

操作主菜单中的Solution>Solve>Current LS,弹出对话框, 点“OK ”，屏幕上会弹出“Solution is done!”对话框，表示计算结果完成。 9. 结果后处理

用户已经完成了对结构静力分析的主要步骤，接下来可以通过Main Menu>General Postproc>?等命令直接观察桁架杆的内力图，变形图，以及各支座所受的反力和各杆件的

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图示为桁架杆内力云图

图示为桁架杆内力值图

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二、作业题目

有一支座,如下图所示所示（铸造），底板上有四个直径为14mm的圆孔，其圆面受到全约束，已知材料的弹性模量E=1.7×105N/mm2，泊松比μ=0.3，许用应力[σ]=150MPa，右端φ60的孔端面（A-B）受到水平向左的分布力作用，分布力的合力大小为10000N，试分析支座内部的应力分布，并校核强度。（本题目用Ansys建模求建，要求写出每一步的操作及结果）

二、建立几何模型

1. 以左下角、前面的点作为原点, 建底座板

Main Menu> Preprocessor>Modeling> Create>Volumes >Block>By 2 corners & z, 弹出对话框, 输入数据, “OK”。

WP X=0 WP Y=0 Width=140 Height=140 Depth=25

2.建立底板上4个?14的圆孔

Main Menu>Proprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cylinder>SolidCylinder 弹出对话框，输入坐标值，“OK”。

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