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ANSYS瞬态分析实例

来源:华佗小知识


例题:一根钢梁支撑着集中质量并承受一个动态载荷(如图1所示)。钢梁长为L,支撑着一个集中质量M。这根梁承受着一个上升时间为t1的值为F1

的动态载荷F(t)。梁的质量可以忽略,确定产生最大位移响应时的时间tmax和响应ymax。

图1 钢梁支撑集中质量的几何模型

材料特性:弹性模量为2e5MPa,质量为M=0.0215t,质量阻尼为8;

几何尺寸为:L=450mm,I=800.6mm4,h=18mm;

载荷为:F1=20N,t1=0.075s

GUI操作方式:

1.定义单元类型:Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete,出现一个对话框,单击“Add”,又出现一个对话框,在对话框左面的列表栏中选择“Structural Beam”,在右面的列表栏中选择“2D elastic 3”,单击“Apply”,在对话框左面的列表栏中选择“Structural Mass”,

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在右边选择“3D mass 21”,单击“OK”,在单击“Options”,弹出对话框,设置K3为“2-D W/O rot iner”,单击“OK”,再单击“Close”。

2.设置实常数:Main Menu>Preprocessor>Real Constants> Add/Edit/Delete,出

现对话框,单击“Add”,又弹出对话框,选择“Type1 BEAM3”,单击“OK”,又弹出对话框,输入AREA为1,IZZ=800.6,HEIGHT=18,单击“OK”,在单击“Add”,选择Type 2 MASS21,单击“OK”,设置MASS为0.0215,单击“OK”,再单击“Close”。

3.定义材料属性:Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Modls,出现对话框,在“Material Models Available”下面的对话框中,双击打开“Structural>Linear>Elastic>Isotropic”,又出现一个对话框,输入弹性模量EX=2e5,泊松比PRXY=0,单击“OK”,单击“Materal>Exit”。

4.建立模型:

1) 创建节点:依次单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>In Active CS,在弹出对话框中,依次输入节点的编号1,节点坐标x=0,y=0,然后单击“Apply”,输入节点编号2,节点坐标x=450/2,y=0,然后单击“Apply”,输入节点编号3,节点坐标x=450,y=0。单击“OK”。

2) 创建单元:依次单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements

>Auto Numbered>Thru Nodes,弹出拾取框,拾取节点1和2,2和3,单击“OK”。

3) 指定单元实常数:Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>

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Elem Attributes,弹出对话框,设置TYPE为2,REAL为2,单击“OK”。

4) 创建单元:依次单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements

>Auto Numbered>Thru Nodes,弹出拾取框,拾取节点2,单击“OK”。

5.定义分析类型:Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis,弹出对话框,选择Trasiernt,单击“OK”,又弹出对话框,选择Reduced,单击“OK”。

6.设置分析选项:Main Menu>Solution>Analysis Type>Analysis Options,弹出对话框,单击“OK”。

7.定义主自由度:Main Menu> Solution> Master DOFs> User Selected> Define,弹出拾取框,拾取节点2,单击“OK”,弹出对话框,选择Lab1为UY。

8.指定载荷选项:Main Menu>Solution>Load Step Opts >Time/Frequenc>

Time-Time Step ,弹出对话框,输入DELTIM时间步大小为0.004,单击“OK”。

9.定义阻尼:Main Menu>Solution>Load Step Opts >Time/Frequenc>Damping,弹出对话框,输入ALPHAD为8,单击“OK”。

10.施加第一个载荷步:

1)施加约束位移:依次单击Main Menu>Solution>Define lodes>Apply>Structural

> Displacement>On Node,出现拾取框,拾取节点3,单击“OK”,又弹出一对话框,选择

2

3

ALL DOF,单击“Apply”,弹出拾取框,拾取节点1,单击“OK”,弹出对话框,选择UY,单击“OK”。

2)施加集中力:Main Menu>Solution>Define lodes>Apply>Structural>

Force/Moment >On Nodes,弹出拾取框拾取节点2,单击“Apply”,弹出对话框,选择Lab为FY,输入VALUE为0,单击“OK”。

3)结果输出控制:Main Menu>Solution>Load Step Opts >Output Ctrls>Solu

Printout弹出对话框,选择Every Substep,单击“OK”。

4)载荷步输出:Main Menu>Solution>Load Step Opts>Write LS File,弹出对话框,输入LSNUM为1,单击“OK”。

11.施加第二个载荷步:

1)Main Menu>Solution>Load Step Opts >Time/Frequenc>Time-Time Step ,弹出对话框,输入TIME载荷步结束时间为0.075,单击“OK”。

2)施加集中力:Main Menu>Solution>Define lodes>Apply>Structural>

Force/Moment >On Nodes,弹出拾取框拾取节点2,单击“Apply”,弹出对话框,选择Lab为FY,输入VALUE为20,单击“OK”。

3)载荷步输出:Main Menu>Solution>Load Step Opts>Write LS File,弹出对话框,输入LSNUM为2,单击“OK”。

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12.施加第三个载荷步:

1)Main Menu>Solution>Load Step Opts >Time/Frequenc>Time-Time Step ,弹出对话框,输入TIME载荷步结束时间为1,单击“OK”。

2)载荷步输出:Main Menu>Solution>Load Step Opts>Write LS File,弹出对话框,输入LSNUM为3,单击“OK”。

13.进行求解:依次单击Main Menu>Solution>Solve>From LS Files,弹出对话框,输入LSMIN为1,LSMAX为3,然后单击对话框上的“OK”,求解运算开始运行,直到屏幕上出现一个“Solution is done”的信息窗口,这时表示计算结果结束,单击“Close”关闭提示框。

14.利用POST26观察缩减法结果

1)Main Menu >TimeHist Posproc>Defein Variables,弹出对话框,单击“Add”,弹出对话框,单击“OK”,弹出拾取框,拾取节点2,单击“OK”,弹出对话框,输入Name为UY_2,选择Item comp Data item为DOF Solution和Translation UY,单击“OK”。

2)画曲线:Main Menu >TimeHist Posproc>Graph Variables,弹出对话框,输入NVAR1为2,单击“OK”。节点2位移-时间曲线见图2所示。

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图2节点2位移-时间曲线

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