[Ansys Workbench] 平面桁架和平面梁的静力学分析

原创已于 2022-05-23 23:29:01 修改 · 4k 阅读

·

1

·

CC 4.0 BY-SA版权

版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。

文章标签：

#Ansys #Workbench #桁架 #梁 #有限元

于 2022-05-16 17:39:44 首次发布

Ansys Workbench 专栏收录该内容

10 篇文章

订阅专栏

本文介绍了如何利用Ansys Workbench进行平面桁架和梁的静力学分析，包括定义材料、几何结构、分配材料、定义单元、划分网格、设定约束和载荷，以及解决分析过程中遇到的问题。通过实例详细解析每个步骤，展示从建模到求解的完整流程。

1. 平面桁架

在这里插入图片描述

1.1 定义材料

首先点击表格空白处，新命名一个材料

在这里插入图片描述

在左侧工具栏选择线性各向同性

在这里插入图片描述

拖进属性栏

在这里插入图片描述

在属性栏中填写黄色填充的数据表格，其他数据依此算出

在这里插入图片描述

1.2 定义几何结构

使用 DesignModeler 新建几何结构

在这里插入图片描述

刚进入的界面如图

在这里插入图片描述

点击左侧 Sketching，可以看到一些草图工具

在这里插入图片描述

其中直线工具一开始时可以在面上随便花，因此给人的感觉是无法约束它两个端点的位置

在这里插入图片描述

正式画草图要正视于

在这里插入图片描述

选择右上角的点工具

在这里插入图片描述

在左下角的细节栏中修改点的定义方式为手动

在这里插入图片描述

输入点的坐标

在这里插入图片描述

定义好一个点后，更新之后才能定义下一个点

在这里插入图片描述

定义好了四个点如图所示

在这里插入图片描述

使用 Concept - Lines From Points 连点成线

在这里插入图片描述

所有连线如图所示

在这里插入图片描述

使用 Concept - Cross Section - Rectangular 定义矩形截面，定义其他截面同理

在这里插入图片描述

截面如图所示

在这里插入图片描述

在结构树中选择刚刚练好的线体，设置这个线体的截面为刚刚创建好的截面

在这里插入图片描述

再点击 View - Cross Section Solids 可以看到线体具有截面的样子

在这里插入图片描述

之后看到了原来 dimensions 就是智能尺寸
那么之前就算随便画直线也无所谓了hhh

在这里插入图片描述

1.3 分配材料

进入静力学分析模块的 Mesh 环节
结构树如图

在这里插入图片描述

给线体分配定义好的材料

在这里插入图片描述

1.4 定义单元

插入命令

在这里插入图片描述

命令内容为

UNITS,SI
et,matid,link180
SECTYPE,1,link,RECT,,0
SECDATA,0.0001

SECTYPE SECDATA 等命令的使用方法可以查官网

https://ansyshelp.ansys.com/account/secured?returnurl=/Views/Secured/corp/v221/en/ans_cmd/Hlp_C_SECTYPE.html?q=SECTYPE
https://ansyshelp.ansys.com/account/secured?returnurl=/Views/Secured/corp/v221/en/ans_cmd/Hlp_C_SECDATA.html?q=secdata

比如 SECDATA,0.0001 的意义就是 0.0001单位平方的截面面积
在这里插入图片描述

不过这个官网的手册有时候真的啥都查不到……

1.5 划分网格

然后插入一个 Sizing，划分一个边上的网格边界段数

在这里插入图片描述

使用框选

在这里插入图片描述

框选整个结构

在这里插入图片描述

应用

在这里插入图片描述

得到的结果应为

在这里插入图片描述

这个时候是根据默认的配置分的，我们只希望他是一段段杆，所以把 Sizing 的 Type 改成 Number of Division，数量设为 1，这样一个线段就是一个网格边界

在这里插入图片描述

Update Mesh 得到

在这里插入图片描述

1.6 定义约束

插入一个位移约束
一个端点的位移约束为三个方向的位移为 0
另一个端点的位移约束为 x 方向自由，另外两个方向的位移为 0

在这里插入图片描述

1.7 定义载荷

插入一个力，选择顶点作为受力点，选择竖杆为力的方向

在这里插入图片描述

1.8 输出图像

在 Solution 底下添加变形图

在这里插入图片描述

得到的变形图为

在这里插入图片描述

再在 Solution 底下添加一个命令，命令内容为

/show,png
set,last
etable,ZL1,smisc,1
Plls,ZL1,ZL1

得到轴力图

在这里插入图片描述

1.9 不定义单元会出现的错误

因为在 Workbench 使用 APDL 中的命令感觉很碍眼
这样子我就体验不到 Workbench 的可视化优势，又要落入资料极度匮乏的 APDL 的陷阱中
所以我尝试去掉 APDL 定义单元的命令，其他不变，然后求解
得到报错为

在这里插入图片描述

再去掉那个求轴力图的命令，报错为

在这里插入图片描述

2. 平面梁

在这里插入图片描述

2.1 定义材料

在这里插入图片描述

2.2 定义几何结构

照例使用 DesignModeler，线体直接就是一条直线
关键是截面，截面选择工字，在详细栏中可以定义它的截面参数
我参照 32a 的标准这么写

在这里插入图片描述

照例分配截面

在这里插入图片描述

2.3 分配材料

在这里插入图片描述

2.4 旋转线体

update mesh 之后会发现这个工字的截面的旋转不对
为了修改截面的旋转角，只能修改线体的旋转角

在这里插入图片描述

因此回到 DesignModeler，使用线选模式

在这里插入图片描述

一开始没有被选择的线

在这里插入图片描述

被选择到的线

在这里插入图片描述

被选择的线的详细栏

在这里插入图片描述

在其中修改旋转角为 90 度

在这里插入图片描述

修改确认之后，可以看到线的法向变了

在这里插入图片描述

返回 Meshing，可以看到截面转过来了

在这里插入图片描述

2.5 划分中点

为了在中点加力，需要把一条直线划分成两端得到中点

2.6 添加约束和载荷

在中点处添加力

在这里插入图片描述

约束和载荷总览

在这里插入图片描述

2.7 补充转动约束

若直接求解，会得到跟平面桁架不定义单元类型时一样的报错

在这里插入图片描述

我感觉一定有一个方法是不用使用命令的，傻子才研究他没文档的命令

之后我看懂了这个报错了，就说我多了一个转动自由度，所以求解不了
我感觉应该是中点的转动，所以我在中点加了一个 Fixed Rotation，固定住中点的转动

在这里插入图片描述

至此求解成功了

2.8 输出图像

变形图

在这里插入图片描述

弯矩图

在这里插入图片描述

2.9 平面坐标系中沿中性面的图像

一开始我想用 Chart 的
但是后面不知道怎么他只能以时间为图表 x 轴，不能以空间 x 轴为图表 x 轴
也可以用 user defined result 为图表 x 轴，但是我不会用

在这里插入图片描述

所以只好用路径

首先在 Model 底下添加一个 Construction Geometry

在这里插入图片描述

然后在 Construction Geometry 下面添加一个 Path

在这里插入图片描述

重命名为 Path1

在这里插入图片描述

Path 的类型使用两点定义是最自然的

在这里插入图片描述

但是后面在弯矩图中选这个类型的 Path，就选不到几何结构，我不知道为什么，看上去是我那里用错了
不管了，总之还有一个 Edge 类型是可以的

在这里插入图片描述

定义完 Edge 类型之后，在右侧视图中选择 Line Body 为 Path 的几何结构

在这里插入图片描述

然后新建一个弯矩图，把 Scoping Method 改为 Path（新建的图才能修改 Scoping Method，怪）

在这里插入图片描述

选择刚刚新建的，重命名为 Path1 的 Path

在这里插入图片描述

Update，完成

在这里插入图片描述

变形图

在这里插入图片描述

图表

在这里插入图片描述

弯矩图

在这里插入图片描述

图表

在这里插入图片描述

实验报告思考题 4：根据 ANSYS 的弯矩图结果，计算梁中点挠度的理论值并与 ANSYS 计算所得中点挠度进行对比，二者相等吗？若不相等，原因是什么？

软件计算的挠度：

在这里插入图片描述

截面信息：

在这里插入图片描述

弯矩图是一条直线，所以可以使用图乘法
在中点施加竖直向下的 20000N 载荷时，三角形的高为 10000N·m
在中点施加竖直向下的 1N 单位载荷时，三角形的高为 1/2N·m
Delta_1p = 2*1/(EI)*1/2*10000*1*2/3*1/2
= 2*1/(2.2e11*8.1141e-5)*1/2*10000*1*2/3*1/2
= 0.000187
= 1.87e-4m

不相等，因为有限元有误差

（好吧，是我懒得想误差在哪）

评论

成就一亿技术人!

拼手气红包6.0元

还能输入1000个字符

添加红包

插入表情

表情包

代码片

HTML/XML
objective-c
Ruby
PHP
C
C++
JavaScript
Python
Java
CSS
SQL
其它

条评论被折叠查看

被折叠的条评论为什么被折叠?

到【灌水乐园】发言

查看更多评论

添加红包

成就一亿技术人!

hope_wisdom

发出的红包

实付元

使用余额支付

点击重新获取

扫码支付

钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。