工程计算软件大作业.docx

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工程计算软件大作业

姓名：

_____大连理工大学

学号：

_

课程名称：

工程计算软件系统试卷：

两页考试形式：

大作业

院系：

__授课院（系）：

工程力学系

第一题

总分

标准分

100

100

得分

一、综合题（共100分）用ansys软件建立如下模型，并进行静力与模态分析。

作业要求：

1）用文字及必要图片叙述主要建模过程及思路（50分）；

2）静力分析，要求贴出结构的Mises应力及合成位移的云图（20分）；

3）模态分析，要求求出结构前三阶自振模态的频率，贴出前三阶模态的振型图（20分）；

4）对本门课程学习过程中的体会及建议（10分）。

材料性质：

弹性模量E=2.1E11Pa，泊松比v=0.3，密度为7800kg/m3；

边界条件：

如下图所示，路面下方最低端6个点固定；

载荷：

路面受到垂直向下的均布荷载，大小为0.015MPa；

模型如下：

单层路面双跨桥梁结构。

几何模型图

梁1为空心矩形截面，梁2和3为工字型截面，梁4和梁5为空心圆柱形截面，各梁截面具体参数如下：

梁1：

宽1米，高0.6米，厚度均为60毫米；

梁2：

W1=W2=0.8米，W3=1米，T1=T2=50毫米，T3=40毫米；

梁3：

W1=W2=0.6米，W3=0.8米，T1=T2=40毫米，T3=28毫米，注意，梁2和3的摆放要紧贴在路面下面，不能高出路面；

梁4：

外半径为160毫米，内半径：

120毫米；

梁5：

外半径为200毫米，内半径：

150毫米；

板厚（路面）：

25毫米。

有限元模型示意图：

所有梁单元示意图：

梁截面2（紫色）和3（红色）与路面（绿色）相对位置示意图

1）用文字及必要图片叙述主要建模过程及思路

a）生成几何模型

使用创建矩形创建一个15*56的底面出来，然后将（3,0,0）、（53,0,0）和（28,0,1）的点标记出来，以三点绘出圆弧线，节点连线平分10份标记关键点，做这些关键点上方Z轴坐标高过弧线的各点连接它们，并用这些线以用Divide里的LinebyLine函数来划分圆弧线以得到截点，连接节点与平面上的点来得到平行的竖杆，对另一侧进行同样的处理后，调整坐标至对称点位置，之后采用Reflect来镜像图形，得到全图。

b）定义参数

根据题意，选择梁和版单元，其中，梁选用BEAM188单元，板使用SHELL181单元。

输入材料常数E=2.1E11Pa,ν=0.3,密度为7800kg/m

。

参数定义梁截面性质（Sections>>Beam>>CommonSections），定义板厚

c）划分网格

首先分别赋予单元属性，后利用MeshTool划分网格。

梁单元在每条线上均设定为10个单元，将剖分面单元的大小设为0.5。

2）静力分析，要求贴出结构的Mises应力及合成位移的云图

得到Mises应力云图如下：

得到位移Mises图如下：

显然，最大应力为370Mpa，最小值为1380.36pa；而最大位移为0.186532m，最小位移为0

3）模态分析，要求求出结构前三阶自振模态的频率，贴出前三阶模态的振型图

前三阶自振频率如下：

其阵形图：

一阶：

二阶：

三阶：

4）对本门课程学习过程中的体会及建议：

经过这门课程的学习，我的理论知识得到了相当的补充，在上机的老师指导，同学帮助，自我摸索中，掌握了一定的ansys使用技巧，我的力学分析思想也得到了一定的促进，现在总结起来想想，我学到的ansys知识也正是如上的3步，建立模型、画网格、受力分析振动分析。

老师的课程很清晰教授也很耐心，一点建议的话希望更新一下机房ansys程序的版本，依旧是10.0的。