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有限元分析基础 内容结构 第一章 概述 第一章 概述 第一章 概述 第一章 概述 第一章 概述 第一章 概述 第一章 概述 第一章 概述 第一章 概述 第二章 结构几何构造分析 第二章 结构几何构造分析 第二章 结构几何构造分析 第二章 结构几何构造分析 第二章 结构几何构造分析 第二章 结构几何构造分析 第二章 结构几何构造分析 第二章 结构几何构造分析 第二章 结构几何构造分析 第二章 结构几何构造分析 第二章 结构几何构造分析 第二章 结构几何构造分析 第二章 结构几何构造分析 式中第i行j列的子矩阵为 (6-24) 将(6-20)、(6-22)分块式代入(6-23)，其被积函数可写为 (6-25) 式中 与式(5-9)相似，按坐标变换式(6-17)，应有 第六章 空间问题的有限单元法 同样可有 (6-26) 三维六面体的雅可比矩阵为 (6-27) 同理可采用三维高斯求积公式计算单元刚度矩阵。即 第六章 空间问题的有限单元法 式中，L，M，N为沿 、 、 方向的积分点数目，而积分点坐标 及权重 可由高斯积分表查得。 6.5 ANSYS桁架结构计算示例 6.5.1 问题描述 如图6-4所示，一个圆柱实体。柱高0.2m，圆柱横截面直径为0.1m。约束方式：底面全约束。承受载荷： 第六章 空间问题的有限单元法 A点承受Z方向集中载荷Fz=5000N和Y方向集中载荷 Fy=-5000N；B点承受X方向集中载荷Fx=5000N；C点承受Z方向集中载荷Fz=-5000N；D点承受X方向集中载荷 Fx=-5000N。弹性模量为EX=210GP，泊松比μ=0.3。 图6-4 圆柱实体示意图 6.5.2 ANSYS求解操作过程 打开Ansys软件，在Ansys环境下做如下操作: 第六章 空间问题的有限单元法 （1）选择单元类型 运行PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete，弹出Element Types对话框，如图6-5所示。然后单击 Add，弹出Library of Element Types窗口，如图6-6所 示，选择SOLID45单元，单击OK。 图6-5 单元类型对话框 图6-6 单元类型库对话框 第六章 空间问题的有限单元法 （2）设置材料属性 运行PreprocessorMaterial PropsMaterial Models，弹出如图6-7所示对话框。双击Isotropic，弹出Linear Isotropic Properties for Material Number1对话框，如图6-8所示，在EX选项栏中设置数值2.1e11，在PRXY选项 栏中设置数值0.3。设置完毕单击OK按钮。 图6-7 选择材料属性对话框 图6-8 设置材料属性对话框 第六章 空间问题的有限单元法 （3）建立模型 运行PreprocessorModelingCreateAreasRectangle By 2 Corners，弹出如图6-9所示对话框，在WP X选项栏中填写0，在WP Y选项栏中填写0，在Width选项栏中填写0.05，在Height选项栏中填写0.2，点击OK。生成如图 6-10所示图形。 图6-9 两点建立矩形对话框 图6-10 生成的长方形面 第六章 空间问题的有限单元法 将长方形旋转成柱体，运行 PreprocessorModeling Operate ExtrudeAreasAbout Axis，弹出如图6-11所示拾取框。选择图7中长方形后弹出单击OK，再选择长方形左上角和左下角结点后，单击OK.。弹出如图6-12所示对话框。在ARC选项栏中填入旋转角度360度，设置完毕单击OK按钮，生成如图6-13所示 圆柱体。 图6-11 拾取对称轴对话框 图6-12 设置绕轴旋转参数对话框 图6-13 圆柱模型 第六章 空间问题的有限单元法 运行MeshingSize CntrlsManualSizeGlobalSize弹出如图6-14所示对话框，设置SIZE选项栏中的数据为0.01。运行MeshingMeshVolumesFree自由划分网格后得到如图6-15所示图形。 图6-14 设置网格尺寸对话框 图6-15 圆柱有限元模型 （5）施加约束 运行SolutionDefine LoadsApplyDisplacement On Areas，拾取圆柱的底面，施加全约束。 第六章 空间问题的有限单元法 （