平面桁架系统静力分析.doc
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平面桁架系统静力分析
已知:桁架结构如图,节点D作用载荷F,a=30cm,b=50cm,各杆横截面均为正方形,横截面积A=1cm2,材料为45#钢,外载荷F=2000N。
要求:给出有限元软件分析的主要步骤、参数设置,加载前后变形图,轴力及轴向应力图;并利用材料力学知识求出解析解,与有限元结果对比。
图一:桁架结构
先在workbench中进行建模.
在concept中点击line from sketches,选择画好的草图,generate生成,然后生成截面形状,在concept(cross section中)选为矩形rectangular,details view中设置截面尺寸,生成截面,如下图。
点击结构树中line body, details view中设置cross section为画好的rect2,点击generate生成line body,如下图。
添加材料参数,在engineering data中添加新材料,45号钢密度为7890 kg/m3,杨氏模量为209GPa,泊松比比为0.269。更新model并打开,点击结构树中的line body,在details view中的assignment中添加45号钢。
网格划分,点击mesh,修改网格尺寸,此处设置为5mm生成后如下图。
施加约束和载荷,在static structural中insert下添加fixed support和fixed rotation,在最上部的节点处施加载荷,如下图。
添加分析项,在solution中insert下加入轴力,变形,和轴向应力图(beam tool中),然后进行solution,如下图。
图1-1 加载前后变形图
图1-2 轴力图
图1-3 轴向应力图
由材料力学分析知:最大轴向力为884.56N,最小轴向力为650.41N,最大位移为0.02106mm,最大轴应力8.8MPa,最小轴应力6.5MPa。由ANSYS分析知:最大轴向力为884.5N,最小轴向力为650.37N,最大位移发生在三杆铰接处,为0.02116mm,最大轴应力8.845MPa,最小轴应力6.5037MPa。
对比可知,两种方法在误差允许的条件下,结论是一致的。
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