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1、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 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
2、;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。1XYZ JUL 17 201521:11:08A-L-K 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
3、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。第一题 总分 标准分 100 100 得分 欢迎下载 2 有限元模型示意图:1XYZ JUL 17 201521:15:04ELEMENTSSEC NUM 所有梁单元示意图:1XYZ JUL 17 201521:17:43ELEMENTSSEC NUM 梁截面 2(紫色)和 3(红色)与路面(绿色)相对位置示意图 欢迎下载 3 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
4、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 Line by Line 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。欢迎下载 4 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,=0.3,密度为 7800kg/m2。参数定义梁
5、截面性质(SectionsBeamCommon Sections),定义板厚 欢迎下载 5 c)划分网格 首先分别赋予单元属性,后利用 Mesh Tool 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 欢迎下载 6 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 欢迎下载 7 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:欢迎下载 8 三阶:欢迎下载 9 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。