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ANSYS瞬态动力学分析实例2


问题描述: 。钢梁 问题描述: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) 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 大值为 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。同时要确定梁中的最大弯曲应力。

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: 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” ,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” ,

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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> 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” 。

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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 ALL DOF, “Apply” 弹出拾取框, 单击 , 拾取节点 1, “OK” 单击 , 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,

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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” 。 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。 15.扩展处理: 1 )Main Menu>Solution>Analysis Type>Expansion Pass,弹 出对 话框 ,选 择 EXPASS 为 on,单击“OK” 。

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图 2 节点 2 位移-时间曲线

2)Main Menu>Solution>Load Step Opts> ExpansionPass>Ingle Expand>By Time/ Freq Step,弹出对话框,设置 TIMFRQ 为 0.092,单击“OK” 。 3)求解:Main Menu>Solution>Solve>Current LS,出现一个信息提示窗口和对 话框,首先要浏览信息输出窗口上的内容,确认无误后,单击“File>Close” ,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” 。 16.利用 POST1 观察结果: 1) 2) Main Menu >General Postproc>Read Results>First Set。 Main Menu >General Postproc>Deformed Shape 弹出对话框,选择 Def+ unformed,单击“OK ”,生成系统在 0.092 秒时总的变形图见图 3 所示。

图 3 结构的变形图

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