重慶大學(xué)有限元第一次作業(yè)

1、有限元分析技術(shù)課程大作業(yè)科 目：有限元分析技術(shù) 教 師： 姓 名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 機械設(shè)計及理論 類 別： 學(xué) 術(shù) 上課時間： 2016 年 11 月至 2017 年 1 月 考 生 成 績：卷面成績平時成績課程綜合成績閱卷評語： 閱卷教師 (簽名) 重慶大學(xué)研究生院第一章 問題提出1.1工程介紹某露天大型玻璃平面舞臺的鋼結(jié)構(gòu)如圖1所示，每個分格（圖2中每個最小的矩形即為一個分格）x方向尺寸為1m，y方向尺寸為1m；分格的列數(shù)（x向分格）=學(xué)生序號的百位數(shù)值×10+十位數(shù)值+5，分格的行數(shù)（y向分格）=學(xué)生序號的個位數(shù)值+4，如序號為041的同學(xué)分格的列數(shù)為9，行數(shù)為5，111

2、號同學(xué)分格的列數(shù)為16，行數(shù)為5。鋼結(jié)構(gòu)的主梁（圖1中黃色標(biāo)記單元）為高160寬100厚14的方鋼管，其空間擺放形式如圖3所示；次梁（圖1中紫色標(biāo)記單元）為直徑60厚10的圓鋼管（單位為毫米），材料均為碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235；該結(jié)構(gòu)固定支撐點位于左右兩端主梁和最中間（如不是正處于X方向正中間，偏X坐標(biāo)小處布置）的次梁的兩端，如圖2中標(biāo)記為UxyzRxyz處。玻璃采用四點支撐與鋼結(jié)構(gòu)連接（采用四點支撐表明垂直作用于玻璃平面的面載荷將傳遞作用于玻璃所在鋼結(jié)構(gòu)分格四周的節(jié)點處，表現(xiàn)為點載荷，如圖4所示）；試對在垂直于玻璃平面方向的2的面載荷（包括玻璃自重、鋼結(jié)構(gòu)自重、活載荷（人員與演出器械載荷）、風(fēng)載荷

3、等）作用下的舞臺進行有限元分析.（每分格面載荷對于每一支撐點的載荷可等效于0.5的點載荷）。1.2 作業(yè)內(nèi)容（1）屏幕截圖顯示該結(jié)構(gòu)的平面布置結(jié)構(gòu)，圖形中應(yīng)反映所使用軟件的部分界面，如圖1-2；（2）該結(jié)構(gòu)每個支座的支座反力；（3）該結(jié)構(gòu)節(jié)點的最大位移及其所在位置；（4）對該結(jié)構(gòu)中最危險單元（桿件）進行強度校核。圖1-1 圖1-2圖1-3圖1-41.3分格計算學(xué)生序號：096x向分格：9+5=14，即列數(shù)為13列；y向分格：6+4=10，即行數(shù)為10行；因此，學(xué)生作業(yè)任務(wù)是計算13×10分格的鋼結(jié)構(gòu)玻璃平面舞臺。第二章 前處理2.1 定義工作文件名和工作標(biāo)題(1) 定義工作文件名：執(zhí)

4、行Utility Menu>File>Change Jobname命令，彈出如圖2-1所示的對話框。輸入Beam并選擇New Log And error files復(fù)選框，單擊Ok按鈕。圖2-1 Change Jobname對話框（2）定義工作標(biāo)題：執(zhí)行Utility Menu>File>Change Title命令，彈出如圖2-2所示Change Title對話框，輸入096 Shen Zhonglei，單擊OK按鈕。圖 2-2 Change Title對話框（3） 重新顯示：執(zhí)行UtilityMenu>Plot>Replot命令。2.2 過濾菜單并指定單

5、位（1）過濾菜單：GUI:Main Menu>Preferences>，選擇 Structural，單擊OK按鈕。圖2-3 Preferences for GUI Filtering對話框（2）定義單位：指令框輸入/UNITS,SI，長度，質(zhì)量，力單位分別為：m，kg，N。圖2-4 單位指定2.3 實體建模（1）建立48個關(guān)鍵點：GUI:Main Menu>Preprocessor >Modeling >Create > Keypoints>In Active CS>NPT Keypoint number：1，X，Y，Z Location in

6、active CS：0，0，0>Apply。圖2-5 Create Rectangle by Dimensions 對話框（2）按照此方法，依次生成關(guān)48個關(guān)鍵點。圖2-6 48個關(guān)鍵點生成結(jié)果（3）關(guān)鍵點組成線：GUI:Main Menu>Preprocessor >Modeling>Create>Lines > Lines >Straight Line >依次連接特征點1和15，15和25，25和39，39和48，創(chuàng)建兩條直線，單擊OK按鈕。圖2-7 線生成結(jié)果2.4 網(wǎng)格劃分（1）定義單元類型：GUI:Main Menu>Prepro

7、cessor >Element Type >Add/Edit/Delete>Add >Beam>3D 2node 188，單擊OK按鈕，返回到Element Types窗口，單擊Close按鈕。圖2-8 單元指定（2）定義材料：GUI:Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models>Structural>Linear> Elastic>Isotropic，彈性模量（EX）0.277, 泊松比（PRXY）: 2.08E11，單擊OK按鈕，單擊Close按鈕（關(guān)閉材料

8、定義窗口）。圖2-9 Linear Isotropic Properties for Material Number對話框（3）定義主梁單元截面：GUI: Main Menu>Preprocessor>Sections>Beam>Common Sections>Beam Tool，根據(jù)題意定義主梁截面尺寸。圖2-10 定義主梁單元截面（4）定義主梁單元截面：GUI:Main Menu>Preprocessor>Sections>Beam>Common Sections>Beam Tool，根據(jù)題意定義次梁截面尺寸。圖2-11 定義次梁

9、單元截面（5）將X向線段打斷：GUI:Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size ctrls>ManualSize>Lines>Picked Lines>選擇所有X向線段，設(shè)置如下，單擊OK按鈕。圖2-12 X向線段打斷結(jié)果（6）將Y向線段打斷：GUI:Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size ctrls>ManualSize>Lines>Picked Lines>選擇所有Y向線段，設(shè)置如下，單擊OK按鈕。圖2-13 Y向線段打斷結(jié)果（7）劃分主梁網(wǎng)格：

10、GUI:Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool>Global>Set>OK>Mesh，選取所有主梁，單擊OK按鈕。圖2-14 主梁網(wǎng)格劃分結(jié)果（8）劃分次梁網(wǎng)格：GUI:Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool>Global>Set>OK>Mesh，選取所有次梁，單擊OK按鈕。圖2-15 次梁網(wǎng)格劃分結(jié)果圖2-16 網(wǎng)格劃分結(jié)果（9） 顯示單元及節(jié)點編號GUI:Unility Menu>Preprocessor>Plotc

11、trls>Numbering>DODE Node number>On>Elem/Attrib numbering>Element numbering>OK。圖2-17 節(jié)點及節(jié)點顯示結(jié)果（10） 合并重復(fù)節(jié)點：GUI:Utility Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Merge Items，單擊OK按鈕。圖2-18 合并節(jié)點對話框圖2-19 節(jié)點合并結(jié)果2.5 施加邊界條件（1）施加約束：GUI:Main Menu>Preprocessor>Solution> DefineLoads>

12、;Apply>Structural>Displacement>On Nodes>1，92，2，16，33，26>OK>ALL DOF>OK。圖2-20 pply U,ROT on Areas對話框圖2-21 約束定義結(jié)果（2）施加載荷：GUI:Main Menu>Preprocessor>Solution> Define Loads>Apply>Structural>Force/Moment >On Keypoints>Displacement>On Nodes>拾取節(jié)點>OK>L

13、ab:Fz,Value:*>OK（節(jié)點：1,2,16,26為-500N，節(jié)點3-15,17-25,27-39,40-48是-1000N，其余節(jié)點是-2000N）。圖2-23 載荷施加結(jié)果第三章 求解3.1定義分析類型GUI:Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis，選擇Static，單擊OK按鈕。圖3-1 分析類型指定3.2 求解GUI:Main Menu>Preprocessor>Solution>Solve>Current LS>OK。圖3-2 求解完成第四章 后處理4.1 顯示平面布置

14、結(jié)構(gòu)GUI:Utility Menu>PlotCtrls>Style>Size and Shape>Display of element>on>OK。圖4-1 平面布置結(jié)構(gòu)顯示4.2 顯示結(jié)構(gòu)變形圖GUI:Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape>select Def UndefOrmed>OK（長度單位是m,力的單位是N）。圖4-2 結(jié)構(gòu)變形正視圖圖4-3 結(jié)構(gòu)變形斜二側(cè)視圖圖4-4 結(jié)構(gòu)變形左視圖圖4-5 結(jié)構(gòu)變形右視圖4.3 求解支座反力GUI:Main Menu>General Postproc>List Results>Reaction Solu>Fz>OK。圖4-6 支座反力求解結(jié)果4.4 最大位移及所在位置GUI:Main Menu>Genera