1、 輸氣管道受力分析（ANSYS建模）任務(wù)和要求：按照輸氣管道的尺寸及載荷情況,要求在ANSYS中建模，完成整個靜力學(xué)分析過程。求出管壁的靜力場分布。要求完成問題分析、求解步驟、程序代碼、結(jié)果描述和總結(jié)五部分。所給的參參數(shù)如下下：材料參數(shù)數(shù)：彈性性模量EE=2000Gppa; 泊松比比0.226；外外徑R=0.6m；內(nèi)徑RR=0.4m；壁厚tt=0.2m。輸氣管體體內(nèi)表面面的最大大沖擊載載荷P為為 1MMpa。四.問題題求解（一）問題分分析 由于于管道沿沿長度方方向的尺尺寸遠大大于管道道的直徑徑，在計計算過程程中忽略略管道的的端面效效應(yīng)，認認為在其其長度方方向無應(yīng)應(yīng)變產(chǎn)生生，即可可將該問問題簡化

2、化為平面面應(yīng)變問問題，選選取管道道橫截面面建立幾幾何模型型進行求求解。 （二）求解解步驟定義工作作文件名名選擇Uttiliity MennuFilleChaang Jobbnamme 出出現(xiàn)Chhangge JJobnnamee對話框框，在/FIILNAAM Entter neww joobnaame 輸入欄欄中輸入入工作名名LEIILINN1000747723，并將NNew logg annd eerorr fiile 設(shè)置為為YESS，單擊擊OKK按鈕鈕關(guān)閉對對話框定義單元元類型1)選擇擇Maiin MMeunnPreeproocesssorrEleemennt TTypeeAddd/Ed

3、dit/Dellte命命令，出出現(xiàn)Ellemeent Typpe對話話框，單單擊AAdd按鈕，出現(xiàn)LLibrraryy off Ellemeent typpes對對話框。2）在LLibrraryy off Ellemeent typpes復(fù)復(fù)選框選選擇Sttrctturaal、SSoliid、Quadd 8nnodee 822,在 Eleemennt ttypee reeferrencce nnumbber輸輸入欄中中出入11，單擊擊OKK按鈕鈕關(guān)閉該該對話框框。 3. 定義材材料性能能參數(shù)1）單擊擊Maiin MMeunnPreeproocesssorrMatteriial ProopsMa

4、tteriial moddelss出現(xiàn)DDefiine Matteriial Behhaviion 對話框框。選擇擇依次選選擇Sttruccturral、Linnearr、Ellasttic、Isootroopicc選項，出現(xiàn)LLineear Isootroopicc Maaterriall Prropeertiies Forr Matteriial Nummberr 1對對話框。 2）在在EX輸輸入2ee11，在Prrxy輸輸入欄中中輸入00.266，單擊擊OK按按鈕關(guān)閉閉該對話話框。 3）在在Deffinee Maaterriall Moodell Beehavvionn 對話話框中選選擇

5、MaaterriallExiit命令令關(guān)閉該該對話框框。 4.生生成幾何何模型、劃分網(wǎng)網(wǎng)格 1）選選擇Maain MeuunPreeproocesssorrModdeliingCreeateeAreeasCirrcleeParrtaiilAnnnuluus出現(xiàn)現(xiàn)Parrt AAnnuuluss Ciirc Areea對話話框，在在WP X文本本框中輸輸入0，在WPP Y文文本框中中輸入00，在RRad11文本框框中輸入入0.44，在TTheaate-1文本本框中輸輸入0，在Raad2文文本框中中輸入00.6，在Thheatte-22文本框框中輸入入90，單擊OOK按鈕鈕關(guān)閉該該對話框框。 2）

6、選選擇Uttiliity MennuPlootcttrlssStyyleCollorssRevversse VVideeo，設(shè)設(shè)置顯示示顏色。3）選擇擇Utiilitty MMenuuPlootAreeas，顯示所所有面。4) 選選擇Maain MennuPreeproocesssorrModdeliingRefflecctAreeas，出現(xiàn)RRefllectt Arreass拾取菜菜單，單單擊Piick Alll按鈕，出現(xiàn)RRefllectt Arreass對話框框，在NNcommp PPlanne oof SSymmmetrry選項項中選擇擇Y-ZZ pllanee X單單選項，單擊OOK

7、按鈕鈕關(guān)閉該該對話框框。5）選擇擇Maiin MMenuuPreeproocesssorrModdeliingRefflecctAreeas出出現(xiàn)Reefleect Areeas拾拾取菜單單，單擊擊Picck AAll按按鈕，出出現(xiàn)Reefleect Areeas對對話框，在Nccompp Pllanee off Syymmeetryy選項中中選擇XX-Z plaane Y單選選項，其其余選項項采用默默認設(shè)置置，單擊擊OK關(guān)關(guān)閉該對對話框。6）選擇擇Maiin MMeunnPreeproocesssorrNummberringg CttrlssMerrge Iteems出出現(xiàn)Meergee C

8、ooinccideent or Equuivaalenntlyy Deefinned Iteems，在Laabell Tyype of Iteem tto bbe MMergge 下下拉列表表中選擇擇alll ，單單擊OKK按鈕關(guān)關(guān)閉該對對話框。7）選擇擇Maiin MMeunnPreeproocesssorrNummberringg CttrlssCommprsss NNumbberss，在LLabeel IItemm too bee Coomprresssed下下來列表表中選擇擇alll，單擊擊OK關(guān)關(guān)閉該對對話框。8）選擇擇Utiilitty MMenuuplootareeas命命令，a

9、ansyys顯示示窗口將將顯示所所生成的的幾何模模型。如如圖所示示。9) 選選擇Uttiliity MeenuPlootcttrlssNummberringg命令，出現(xiàn)PPlott Nuumbeerinng CConttrolls 對對話框，選中LLINEE Liine Nummberrs選項項，使其其錯哦個個OFFF變?yōu)镺ON，其其余選項項采用默默認設(shè)置置，單擊擊OK關(guān)關(guān)閉對話話框。10）選選擇Uttiliity MeenuWorrkpllaneeChaangee Acctivve CCS ttoGlooball Cyylinndriicall命令，將當前前坐標系系轉(zhuǎn)換為為柱坐標標系。 11

10、1）選選擇Uttiliity MeenuSellecttEnttitiies命命令，出出現(xiàn)Seelecct EEntiitiees對話話框，在在第一個個下拉列列表中選選擇Liiness，在第第二個下下拉列表表中選擇擇by Loccatiion，在第三三欄中選選擇X Cooordiinattes單單選項，在Miin，MMax選選項中輸輸入0.5，在在第五欄欄中選擇擇Froom FFulll單選項項，單擊擊OK關(guān)關(guān)閉該對對話框。選擇Maain MeuunPreeproocesssorrMesshinngSizze CCntrrlsMannuallsizzeLinnesAlll Liiness命令，

11、出現(xiàn)EElemmentt Siizess onn Alll SSeleecteed LLinees對話話框，在在NDIIV NNO. Of Eleemennt DDiviisioons文文本框中中輸入44，單擊擊OK關(guān)關(guān)閉該文文本框。選擇Uttiliity MeenuSellecttEveerytthinng命令令，選擇擇所有實實體。 114）選選擇Uttiliity MeenuSellecttNtiitiees命令令，出現(xiàn)現(xiàn)Eleect Ntiitiees對話話框，在在第一個個下拉列列表中選選擇Liiness，在第第二個下下拉列表表中選擇擇by Loccatiion，在第三三欄中選選擇X C

12、ooordiinattes單單選項，在Miin，MMax選選項中輸輸入0.5，在在第五欄欄中選擇擇Unsseleect單單選項，單擊OOK關(guān)閉閉該對話話框。 115）選選擇Maain MeuunPreeproocesssorrMesshinngSizze CCntrrlsMannuallsizzeLinnesAlll Liiness命令，出現(xiàn)EElemmentt Siizess onn Alll SSeleecteed LLinees對話話框，在在NDIIV NNO. Of Eleemennt DDiviisioons文文本框中中輸入220，單單擊OKK關(guān)閉該該文本框框。選擇Maain Meu

13、unPreeproocesssorrMesshinngMesshAreeasFreee命令令，出現(xiàn)現(xiàn)Messh AAreaas拾取取菜單，單擊PPickk Alll 按按鈕關(guān)閉閉該菜單單。選擇Uttiliity MeenuSellecttEveerytthinng命令令，選擇擇所有實實體。選擇Uttiliity MeenuPlootEleemennts命命令，AANSYYS顯示示窗口將將顯示網(wǎng)網(wǎng)格劃分分結(jié)果，如圖所所示。 119）選選擇Uttiliity MeenufilleSavve aas命令令，出現(xiàn)現(xiàn)Savve DDataabasse對話話框，在在Savve DDataabasse tt

14、o 文文本中輸輸入LEEILIIN10007447233-1.db，保存上上述操作作過程，單擊ook關(guān)閉閉該對話話框。 55.加載載求解 11）選擇擇Maiin MMenuuSollusiionAnaalyssis TyppeNeww Annalyysiss命令，出現(xiàn)NNew Anaalyssis對對話框，選擇分分析類型型為Sttatiic，單單擊OKK按鈕關(guān)關(guān)閉給對對話框。 22）選擇擇Maiin MMenuuPlootLinnes命命令，顯顯示所有有線段。 33）選擇擇Maiin MMenuuSellecttEnttitiies命命令，出出現(xiàn)Seelecct EEntiitiees對話話框

15、，在在第一個個下拉列列表中選選擇Liiness，在第第二個下下拉列表表中選擇擇By Numm/Piick，在第三三欄中選選擇Frrom Fulll單選選項，單單擊OKK按鈕，出現(xiàn)SSeleect Linnes拾拾取菜單單，在文文本框中中輸入33，6，10，12 單單擊OKK按鈕關(guān)關(guān)閉對話話框。 44）選擇擇Maiin MMenuuSellecttEnttitiies命命令，出出現(xiàn)Seelecct EEntiitiees對話話框，在在第一個個下拉列列表中選選擇Noodess，在第第二個下下拉列表表中選擇擇Atttachhed to，在第三三欄中選選擇Liiness，Alll 單單選項， 在第第四

16、欄中中選擇FFromm Alll單選選項，單單擊OKK關(guān)閉該該對話框框。 55）選擇擇Maiin MMenuuSollusiionDeffinee LooadssAppplyStrructturaalPreessuureon Noddes命命令，出出現(xiàn)Appplyy PRRES on Noddes拾拾取菜單單，單擊擊Picck AAll 按鈕，出現(xiàn)AApplly PPRESS onn Noodess對話框框，參照照下圖對對其進行行設(shè)置，單OKKk關(guān)閉閉該對話話框。 66）選擇擇Maiin MMenuuSellecttEnttitiies命命令，出出現(xiàn)Seelecct EEntiitiees對話

17、話框，在在第一個個下拉列列表中選選擇Liiness，在第第二個下下拉列表表中選擇擇By Numm/Piick，在第三三欄中選選擇Frrom Fulll單選選項，單單擊OKK按鈕，出現(xiàn)SSeleect Linnes拾拾取菜單單，在文文本框中中輸入22，9 單擊擊OK按按鈕關(guān)閉閉對話框框。 77）選擇擇Maiin MMenuuSellecttEnttitiies命命令，出出現(xiàn)Seelecct EEntiitiees對話話框，在在第一個個下拉列列表中選選擇Noodess，在第第二個下下拉列表表中選擇擇Atttachhed to，在第三三欄中選選擇Liiness，Alll 單單選項， 在第第四欄中中選

18、擇FFromm Alll單選選項，單單擊OKK關(guān)閉該該對話框框。 88）選擇擇Maiin MMenuuSollusiionDeffinee LooadssAppplyStrructturaalDissplaacemmentton Noddes命命令，出出現(xiàn)Appplyy U,ROTT onn N拾拾取菜單單，單擊擊Picck AAll 按鈕，出現(xiàn)AApplly UU,ROOT oon NN對話框框，參照照下圖對對其進行行設(shè)置，單OKKk關(guān)閉閉該對話話框。 99）選擇擇Maiin MMenuuSellecttEnttitiies命命令，出出現(xiàn)Seelecc Enntittiess對話框框，在第第

19、一個下下拉列表表中選擇擇Linnes，在第二二個下拉拉列表中中選擇BBy NNum/Picck，在在第三欄欄中選擇擇Froom FFulll單選項項，單擊擊OK按按鈕，出出現(xiàn)seelecct llinees拾取取菜單，在文本本框中輸輸入4，7 單擊OOK按鈕鈕關(guān)閉對對話框。 110）選選擇Maain MennuSellecttEnttitiies命命令，出出現(xiàn)Seelecct EEntiitiees對話話框，在在第一個個下拉列列表中選選擇Noodess，在第第二個下下拉列表表中選擇擇Atttachhed To，在第三三欄中選選擇Liiness，Alll 單單選項， 在第第四欄中中選擇FFrom

20、m Alll單選選項，單單擊OKK關(guān)閉該該對話框框。 111）選選擇Maain MennuSollusiionDeffinee LooadssAppplyStrructturaalDissplaacemmentton Noddes命命令，出出現(xiàn)Appplyy U,ROTT onn N拾拾取菜單單，單擊擊Picck AAll 按鈕，出現(xiàn)AApplly UU,ROOT oon NN對話框框，在LLab22 DOOFs to be Conntraaineed列表表框中選選擇UYY，在AApplly aas 下下拉列表表中選擇擇Connstaant vallue，在VAALUEE Diispllace

21、emennt vvaluue文本本框中輸輸入0，單擊OOK按鈕鈕關(guān)閉該該對話框框。 112）選選擇Uttiliity MeenuSellecttEveerytthinng命令令，選擇擇所有實實體。 113）選選擇Uttiliity MeenuFilleSavve aas命令令，出現(xiàn)現(xiàn)Savve DDataabasse對話話框，在在Savve DDataabasse tto 文文本中輸輸入LEEILIIN10007447233-2.db，保存上上述操作作過程，單擊OOK關(guān)閉閉該對話話框。 114）選選擇Maain mennuSollutiionSollveCurrrennt LLS命令令，出現(xiàn)現(xiàn)

22、Sollve CurrrenntLooad Steep對話話框，單單擊OKK按鈕，ANSSYS開開始求解解計算。 115）求求解結(jié)束束時，出出現(xiàn)Noote提提示框，單擊CClosse關(guān)閉閉該對話話框。 116）選選擇Uttiliity MeenuFilleSavve AAs命令令，出現(xiàn)現(xiàn)Savve DDataabasse對話話框，在在Savve DDataabasse tto 文文本中輸輸入LEEILIIN10007447233-3.db，保存上上述操作作過程，單擊OOK關(guān)閉閉該對話話框。6.查看看求解結(jié)結(jié)果 11）選擇擇Maiin MMenuuGenneraal PPosttproocPlo

23、ot RResuultConntouur TTitlleNoddal Sollu命令令，出現(xiàn)現(xiàn)Conntroour Noddal Souuluttionn Daata對對話框，在 IItemm too beeconntonnredd選項框框中選擇擇NoddalSSoluutioonDOFF sooluttionn Dissplaacemmentt Veectoor SSUM，單擊OOK按鈕鈕，ANNSYSS顯示窗窗口將顯顯示位移移場等值值線圖。如圖所所示。 22）選擇擇Maiin MMenuuGenneraal PPosttproocPloot RResuultConntouur pplott

24、Noddal Sollu命令令，出現(xiàn)現(xiàn)Conntroour Noddal Souuluttionn Daata對對話框，在 IItemm too Beeconntonnredd選項框框中選擇擇NoddalSSoullutiionStrresss X-Commponnentt off Sttresss，單單擊OKK按鈕，ANSSYS顯顯示窗口口將顯示示X方向向應(yīng)力等等值線圖圖。如圖圖所示。 33）選擇擇Maiin MMenuuGenneraal PPosttproocPloot RResuultConntouur pplottNoddal Sollu命令令，出現(xiàn)現(xiàn)Conntroour Nodda

25、l Souuluttionn Daata對對話框，在 IItemm too beeconntonnredd選項框框中選擇擇Noddal SouuluttionnStrresss Y-Commponnentt off Sttresss，單單擊【OOK】按按鈕，AANSYYS顯示示窗口將將顯示YY方向應(yīng)應(yīng)力等值值線圖。如圖所所示。 44）選擇擇Maiin MMenuuGenneraal PPosttproocPloot RResuultConntouur PPlottNoddal Sollu命令令，出現(xiàn)現(xiàn)Conntroour Noddal Souuluttionn Daata對對話框，在 IIte

26、mm too beeconntonnredd選項框框中選擇擇Noddal SouuluttionnStrresss voon MMisees sstreess，單擊【OK】按鈕，ANSSYS顯顯示窗口口將顯示示等效應(yīng)應(yīng)力等值值線圖。如圖所所示。 55）選擇擇Utiilitty MennufilleExiit命令令，出現(xiàn)現(xiàn)Exiit ffromm ANNSYSS對話框框，選擇擇Quiit-NNo SSavee！選項項，單擊擊ok，關(guān)閉AANSYYS。管道支架架結(jié)構(gòu)分分析一 問題題描述該結(jié)構(gòu)用用于支撐撐管道，如圖所所示。該結(jié)構(gòu)需需要有很很好的長長時間的的支撐性性，且在在支撐時時，變形形不能過過大，

27、否否則會由由于支撐撐力不夠夠，造成成管道變變形，嚴嚴重的話話會造成成管道的的泄露。另外，所用的的材料也也要滿足足屈服條條件，設(shè)設(shè)計時不不能造成成結(jié)構(gòu)的的破壞。如何設(shè)設(shè)計該支支撐的結(jié)結(jié)構(gòu)和所所用的材材料成了了其中的的關(guān)鍵。材料參數(shù)數(shù)為7EE+0008，泊泊松比為為0.333，邊邊界條件件為最下下端為固固定端，載荷為為管道所所在弧面面上，方方向為垂垂直且指指向弧面面的均布布面力。二 求解解步驟定義工作作文件名名Utillityy MeenuFFilee-Chaangee Joobnaame 該工作作名為yyanggxinn1000545554定義單元元類型Mainn Meenu - Preepro

28、ocesssorr- Ellemeent Typpe Addd/Eddit/Delletee創(chuàng)建meesh2200和和briick 20nnodee 955單元。材料參數(shù)數(shù)設(shè)定 maain mennuprrefeerenncess-選中結(jié)結(jié)構(gòu)類選選項。Mainn meenupprepproccesssormmateeriaal pproppsmaaterriall moodells在mmateeriaal mmodeels avaailaablee 分組組框中依依次選取取 sttruccturral/linnearr/ellasttic/isootroopicc選項，設(shè)置彈彈性模量量EX=0.

29、77e9,泊松比比=0.33。4.生成成幾何模模型、劃劃分網(wǎng)格格 Maiin mmenuu-preeproocesssorr-moddeliingccreaatekkeyppoinntsiin aactiive cs 選項，輸入關(guān)關(guān)鍵點號號和相應(yīng)應(yīng)的坐標標，如下下： No.XYZ1500024500350-50401500501350640300742240864380966320103060011325401254680135662014209001522840164498017469202）連線線Mainn meenupprepproccesssormmodeelinngcrreattel

30、iiness-linnessstraaighhtliine3) 倒倒角Mainn meenupprepproccesssormmodeelinngcrreatteliiness-linne ffilllet4）對稱稱Mainn meenupprepproccesssormmodeelinngreefleectllinees之后將所所有面aadd在在一起。如圖所示示：5) 劃劃分網(wǎng)格格，定義義messh2000單元元，Mainn meenupprepproccesssormmeshhingg-messhtoool并在siize eleemennt eedgee leengtth中設(shè)設(shè)值為11，之

31、后后開始mmeshh。網(wǎng)格如圖圖1所示示：6）沿著著已劃分分網(wǎng)格的的面法向向?qū)υ撁婷嫱侠?，生成三三維塊體體單元模模型。添添加三維維塊體單單元類型型。Mainn Meenu PPrepproccesssor EElemmentt Tyype AAdd/Ediit/DDeleete 選擇擇 “Strructturaal SSoliid” 和 “Briick 20nnodee 955”。設(shè)置置在拖拉拉方向的的單元份份數(shù)，然然后拖拉拉面:Mainn Meenu PPrepproccesssor -Moddeliing- Opperaate EExtrrudee Eleem EExt Optts 輸輸入

32、VAAL1 = 110Mainn Meenu PPrepproccesssor -Moddeliing- Opperaate EExtrrudee -Arreass- AAlonng NNormmal +設(shè)置置DISST = 100。劃分分單元如如圖2所所示：圖1圖25.加載載求解1）Maain mennuprreprroceessoorlooadss-deffinee looadss-appplysstruuctuurall-dissplaacemmentt-on areeas. Areaas為YY=-55的那個個面，在在復(fù)選框框中選擇擇Alll DOOF2）Maain mennuprrep

33、rroceessoorlooadss-deffinee looadss-appplysstruuctuurall-preessuureoon aareaasAreaas為六六個圓弧弧面，在在vallue loaad ppressvallue輸輸入10000。 3）求求解Mainn meenu -sollutiion/sollve/currrennt LLS.6.查看看求解結(jié)結(jié)果查看變形形Mainn meenuggeneerall poostpprocc/pllot ressultts/ddefoormeed sshappe 選選中deef+uundeeforrmedd 單擊擊ok如圖：X方向位

34、位移：Y方向位位移：Z方向位位移：總的位移移情況：Misees sstreess下下的情況況：去掉拐角角處單元元后的應(yīng)應(yīng)力情況況四、結(jié)果果描述、從變變形上來來看該結(jié)結(jié)構(gòu)：由由于結(jié)構(gòu)構(gòu)受到管管道給于于的壓力力，結(jié)構(gòu)構(gòu)的兩側(cè)側(cè)都被擠擠向中間間。 、從從位移上上來看該該結(jié)構(gòu)：通過XX、Y、Z以及及總的位位移圖來來看，最最上面的的放管道道的地方方位移較較大，而而最下面面的放管管道的地地方位移移較小。、從應(yīng)應(yīng)力上來來看該結(jié)結(jié)構(gòu)：該該結(jié)構(gòu)的的最大應(yīng)應(yīng)力出現(xiàn)現(xiàn)在最下下面的拐拐角處，最小應(yīng)應(yīng)力出現(xiàn)現(xiàn)在六個個外伸端端和下面面得固定定端。 五、小結(jié)結(jié) 綜合結(jié)結(jié)果描述述，對該該結(jié)構(gòu)提提出一些些更改的的建議，為了減減

35、小變形形，可以以通過在在兩個斜斜體之間間增加橫橫梁，用用以抵抗抗變形。為了使使管道的的位移小小，在滿滿足需求求的條件件下，結(jié)結(jié)構(gòu)的那那六個外外伸端的的位置應(yīng)應(yīng)設(shè)計的的盡量低低些。為為了防止止結(jié)構(gòu)出出現(xiàn)破壞壞，可以以在最下下面的拐拐角處設(shè)設(shè)計成為為弧面，使應(yīng)力力分散，不出現(xiàn)現(xiàn)應(yīng)力集集中。通通過圖形形看到，在去掉掉拐角處處的單元元后，最最大應(yīng)力力出現(xiàn)在在結(jié)構(gòu)的的最上端端，且最最大應(yīng)力力減小了了30%左右。最小應(yīng)應(yīng)力出現(xiàn)現(xiàn)在六個個外伸端端和下面面的固定定端，所所以可以以考慮設(shè)設(shè)計成為為空心，以減小小結(jié)構(gòu)重重量，但但需考慮慮結(jié)構(gòu)的的穩(wěn)定性性，這需需要做進進一步分分析。某椅子的的強度和和剛度分分析（AA

36、NSYYS建模模）一、問題題描述有種椅子子不是“常規(guī)”的四條條腿支撐撐的結(jié)構(gòu)構(gòu)，而是是如圖11-1：圖1-11這樣的結(jié)結(jié)構(gòu)較美美觀，且且會有較較大的豎豎向和前前后方向向的變形形，因此此比“常規(guī)”的椅子子要舒適適些，該該結(jié)構(gòu)受受力是否否合理，能否合合理利用用材料，正是本本題目要要分析的的內(nèi)容。二、幾何何模型的的簡化和和建立椅子板上上的圓角角和自重重對結(jié)果果的影響響不大，可忽略略不計；椅子腿腿是一個個整體，可用梁梁單元劃劃分網(wǎng)格格，板可可用殼單單元劃分分網(wǎng)格。這樣可可減少計計算量、提高計計算速度度而不至至于有大大的誤差差。幾何何模型中中只需要要有腿的的軸線和和板的中中面。建建模步驟驟如下：(1)M

37、Mainn MeenuPreeproocesssorrModdeliingCreeateeKeyypoiintssIn Acttivee CSS 在對對話框中中輸入椅椅子腿的的關(guān)鍵點點坐標11(0,0,00);22(0,0,-0.334);3(-0.44,0,-0.38);4(-0.4,00,-00.766);55(0,0,-0.776);6(00,0.2,-0.776)；Mainn MeenuPreeproocesssorrModdeliingCreeateeLinnesLinnesSttraiightt Liine 順次連連接以上上關(guān)鍵點點；Mainn MeenuPreeproocesss

38、orrModdeliingCreeateeLinnesLiine Filllett 分別別選中椅椅子腿需需要倒角角的直線線，以00.04的半半徑倒圓圓角；Mainn MeenuPreeproocesssorrModdeliingRefflecctLinnes 將全部部線段關(guān)關(guān)于X-Z平面面鏡像,至此椅椅子腿的的軸線生生成。(2)UUtillityy MeenuWorrk PPlanneOfffsett WPP tooKeyypoiintss+ 將將工作平平面移至至關(guān)鍵點點1, Maiin MMenuuPreeproocesssorrModdeliingCreeateeKeyypoiintssO

39、nn Woorkiing Plaane 在對話話框中輸輸入椅子子靠背上上的關(guān)鍵鍵點坐標標 (-0.005,00.2,0);(-00.055,0.2,-0.33)Mainn MeenuPreeproocesssorrModdeliingCreeateeLinnesArccsThrrouggh 33 KPPs 分分別拾取取3個關(guān)關(guān)鍵點以以創(chuàng)建靠靠背的上上、下弧弧線邊界界；Mainn MeenuPreeproocesssorrModdeliingCreeateeLinnesLinnesSttraiightt Liine 分別連連接相關(guān)關(guān)的關(guān)鍵鍵點以生生成椅子子坐席的的邊界；Mainn MeenuPr

40、eeproocesssorrModdeliingCreeateeAreeasArbbitrraryyByy Liiness 分別別拾取三三組4條條線段生生成椅子子靠背和和坐席；Mainn MeenuPreeproocesssorrModdeliingOpeeratteBoooleaansGluueLinnes/Areeas 將椅子子腿軸線線的各段段線段粘粘結(jié)在一一起，將將椅子坐坐席的兩兩塊面也也粘結(jié)在在一起；至此，椅椅子的幾幾何模型型已建立立，如圖圖2-11圖2-11 幾何何模型三、建立立有限元元模型(1)定定義單元元類型Mainn MeenuPreeproocesssorrEleemennt

41、 TTypeeAddd/Eddit/Delletee 選擇擇Beaam1889(11號)和和Sheell993(22號)單單元；Mainn MeenuPreeproocesssorrSecctioonsBeaamCommmonn Seectiionss 在SSub Typpe中選選擇空心心矩形截截面梁，按如下下尺寸定定義梁截截面:WW1=00.022;W22=0.03;t1=0.0003;t2=0.0003;t3=0.0003;t4=0.0003,將精細細度定為為4；Mainn MeenuPreeproocesssorrReaal CConsstanntsAddd/Eddit/Delletee

42、 添加加1組實實常數(shù)，選擇sshelll933單元，將TKK(I);TKK(J);TKK(K);TKK(L)均設(shè)置置為0.0055；(2)定定義材料料屬性Mainn MeenuMatteriial ProopsMatteriial Moddelss 依次次選擇SStruuctuurallLinnearrElaastiicIsootroopicc建立材材料模型型，這里里定義典典型的碳碳素鋼和和聚氯乙乙烯工程程塑料分分別作為為椅子腿腿和板的的材料。1號材材料EXX=2110E99;PRRXY=0.227作為為碳素鋼鋼鋼；22號材料料EX=4.55E9;PRXXY=00.333作為聚聚氯乙烯烯；(3

43、)劃劃分網(wǎng)格格Mainn MeenuPreeporrcesssorrMesshinngMessh TTooll 在EElemmentt Atttriibuttes中中設(shè)置椅椅子板的的材料號號為2，單元號號為2，實常數(shù)數(shù)號為11；椅子子腿的材材料號為為1，單單元號為為1；在Sizze CConttroll中將椅椅子板上上單元尺尺寸定為為0.002；在在Messh中選選擇Arreass，Shhapee設(shè)置為為QuaadMapppedd3orr4 ssideed,對對椅子靠靠背和坐坐席進行行映射網(wǎng)網(wǎng)格劃分分；選擇擇Linnes,直接對對椅子腿腿軸線剖剖分網(wǎng)格格；Utillityy MeenuPloo

44、tCttrlssStyyleSizze aand Shaape 選中/ESSHAPPE以以顯示單單元形狀狀；至此此網(wǎng)格劃劃分已完完成，網(wǎng)網(wǎng)格如圖圖3-11。圖3-11 有限限元模型型四、加載載和求解解Mainn MeenuSollutiionDeffinee LooadssAppplyStrructturaalDissplaacemmenttOnn Liiness 拾取取椅子腿腿軸線與與地面接接觸的部部分，限限制Alll DDOF為為0；Mainn MeenuSollutiionDeffinee LooadssAppplyStrructturaalPreessuure Maiin MMenuu

45、SollutiionDeffinee LooadssAppplyStrructturaalOn Areeas 拾取椅椅子坐席席中的平平面部分分，施加加-50000的的壓力；拾取椅椅子靠背背，施加加15000的壓壓力（此此處取正正值時為為壓）；這里模模擬的是是約655Kg體體重的人人雙腳完完全懸空空坐于椅椅子上并并以較大大的力靠靠于靠背背上的情情形。Mainn MeenuSollutiionAnaalyssis TyppeSolln CConttrolls 在在Solln OOptiion選選項卡中中選擇PPCG求求解器;Mainn MeenuSollutiionSollveCurrrennt

46、LLS求解解。五、后處處理Mainn MeenuGenneraal PPosttproocPloot RResuultssConntouur PPlottNoddal Sollu 選選擇DOOF SSoluutioonZ-CCompponeent of Dissplaacemmentt 繪制制豎向位位移云圖圖，如圖圖5-11，同樣樣的方法法繪制前前后方向向位移圖圖，如圖圖5-22；Utillityy MeenuSellecttEnttitiies 選擇LLinees;BBy NNum/Picck,拾拾取椅子子腿對稱稱的一半半；然后后選擇EElemmentts;AAttaacheed tto L

47、Linees,選選擇已拾拾取椅子子腿上的的單元；Maiin MMenuuGenneraal PPosttproocPloot RResuultssConntouur PPlottNoddal Sollu選擇擇StrresssVonn Miisess繪制MMisees等效效應(yīng)力圖圖，如圖圖5-33；Utillityy MeenuSellecttEnttitiies 選擇AAreaas;BBy NNum/Picck;拾拾取椅子子靠背和和坐席，然后選選擇Ellemeentss;Atttacchedd too Arreass選擇板板上的單單元；MMainn MeenuGenneraal PPosttp

48、roocPloot RResuultssConntouur PPlottNoddal Sollu選擇擇Strresss1stt Prrincciplle SStreess繪繪制第一一主應(yīng)力力圖，如如圖5-4；Utillityy MeenuSellecttEnttitiies 選擇LLinees;BBy NNum/Picck,拾拾取椅子子腿對稱稱的一半半；Maain MennuGenneraal PPosttproocEleemennt TTablleDeffinee Taablee 單擊擊“Addd”，在IItemm中選擇擇By seqquennce nummSMIISC，分別添添加ittem

49、為為SMIISC22;SMMISCC15;SMIISC11;SMMISCC14四四組單元元列表，然后MMainn MeenuGenneraal PPosttproocPloot RResuultssConntouur PPlottLinne EElemm Rees 分分別設(shè)置置LabbI、LLabJJ為SMMISCC1、SSIMSSC144,縮放放系數(shù)FFactt設(shè)置為為1，繪繪制軸力力圖，如如圖5-5；同同樣的方方法，分分別設(shè)置置LabbI、LLabJJ為SMMISCC2、SSMISSC155，縮放放系數(shù)FFactt設(shè)置為為50，繪制關(guān)關(guān)于Y軸軸的彎矩矩圖，如如圖5-6。后處理完完成。圖5-

50、11 豎向向位移圖圖圖5-22 前后后方向位位移圖圖5-33 椅子子腿的MMisees應(yīng)力力圖圖5-44 坐席席和靠背背中的第第一主應(yīng)應(yīng)力圖5-55 椅子子腿的軸軸力圖圖5-66 椅子子腿關(guān)于于Y軸的的彎矩圖圖六、結(jié)論論(1)本本次分析析的正確確性：本本問題為為對稱結(jié)結(jié)構(gòu)承受受對稱載載荷，響響應(yīng)應(yīng)有有對稱性性，從圖圖5-11、圖55-2和和圖5-4可以以看出，位移和和應(yīng)力的的解都是是對稱的的，符合合推斷；圖5-5和圖圖5-66的內(nèi)力力圖中，軸力和和彎矩在在正負和和數(shù)值上上的分布布都符合合直觀判判斷（如如彎矩的的拋物線線形和線線性分布布）。故故可以定定性地確確定本次次分析的的解是正正確的；(2)

51、椅椅子強度度的討論論：椅子子腿的材材料是碳碳素鋼，適用MMisees強度度條件，從圖55-3中中可看到到最大MMisees等效效應(yīng)力發(fā)發(fā)生在接接近地面面的彎角角處，大大小為772.44MPaa，遠低低于碳素素鋼的典典型屈服服應(yīng)力2230MMPa；坐席和和靠背的的材料是是聚氯乙乙烯，應(yīng)應(yīng)該考慮慮抗拉強強度，從從圖5-4中可可看到最最大的第第一主應(yīng)應(yīng)力為118MPPa,遠遠低于抗抗拉強度度50MMPa。故椅子子在本問問題中的的載荷（65KKg體重重的人雙雙腳離地地坐于坐坐席上，并用較較大的力力靠于靠靠背）下能夠夠滿足強強度要求求，且還還有很大大的承載載潛力（約2倍倍于現(xiàn)有有載荷）；(3)椅椅子變形

52、形的討論論：從圖圖5-11和圖55-2中中可看到到，椅子子坐席和和靠背的的豎向位位移和前前后方向向位移最最大分別別達到了了10mmm和77mm，而椅子子腿的豎豎向位移移和前后后方向位位移最大大都在22-3mmm,也也就是說說椅子有有一些“軟”，應(yīng)該該是比較較舒適的的。綜上所述述，該椅椅子能夠夠滿足強強度的要要求，對對材料的的利用較較充分，也產(chǎn)生生了較大大的豎向向和前后后方向的的變形，滿足了了一定的的舒適性性要求。在用于于滿足一一般體重重人的需需求時，還可改改進如下下：適當當減小椅椅子腿的的截面積積和壁厚厚，并倒倒圓棱線線，這樣樣可節(jié)省省碳素鋼鋼的使用用，而且且加大了了椅子腿腿的變形形，可以以協(xié)

53、調(diào)與與聚氯乙乙烯坐席席和靠背背的變形形。鋼框架結(jié)結(jié)構(gòu)在自自重和雪雪載荷下下的靜力力學(xué)分析析任務(wù)和要要求：按照鋼框框架結(jié)構(gòu)構(gòu)的尺寸寸和載荷荷情況，在ANNSYSS中建立立模型，完成整整個靜力力學(xué)分析析過程。求出鋼鋼框架結(jié)結(jié)構(gòu)的最最大平均均應(yīng)力和和節(jié)點沿沿x,yy,z三三個方向向的最大大變形，通過對對結(jié)果的的分析處處理，為為鋼框架架結(jié)構(gòu)的的優(yōu)化設(shè)設(shè)計提供供重要的的分析數(shù)數(shù)據(jù)。計計算分析析時考慮慮結(jié)構(gòu)的的自重和和最大雪雪載荷，結(jié)構(gòu)自自重作為為慣性力力，以加加速度的的方式施施加；雪載荷荷為豎向向分布載載荷，借借助表面面效應(yīng)單單元施加加。1、原始始數(shù)據(jù)(1) 計算模模型和坐坐標數(shù)據(jù)據(jù)鋼框架結(jié)結(jié)構(gòu)總尺尺寸

54、為88m8.44m7.22m，模型如如圖1、圖2所所示。 圖1 圖圖2坐標數(shù)據(jù)據(jù)：坐標點 XX Y Z 坐標點點 X YY Z1 00 00 0 9 50000 72200 02 00 54400 0 10 67000 54400 03 16000 5540000 111 667000 70000 004 1600070000 0 122 84400 554000 05 33000 554000 00 133 84400 770000 06 33000 770000 00 144 100000 0 07 50000 0 00 155 100000 554000 08 50000 554000

55、00(2) 材料料數(shù)據(jù)彈性模量量E=22.066E5 泊松比比=0.3 質(zhì)質(zhì)量密度度=7.85EE-9(3) 載荷數(shù)數(shù)據(jù)1、鋼管管和梁的的重量鋼重量密密度=788.5kkN/m3 重力力加速度度 g=98000mmm/s22、屋頂頂雪載荷荷 P=00.255kN/m2(4) 邊界條條件鋼框架結(jié)結(jié)構(gòu)與地地接觸點點的三個個方向位位移和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角全約約束。(5) 單元類類型、實實常數(shù)和和截面類類型梁單元：Beaam 1189主立柱：鋼管180010 Ri=80mmm R0=990mmm大橫梁：工字鋼鋼21001800820屋頂各梁梁：工字字頂梁支支撐：鋼鋼管508殼單元：She

56、ell 93 厚度2.5表面效應(yīng)應(yīng)單元：Surrf 11542、分析析步驟(1)前前處理1、選擇擇單元類類型菜單單路徑：【Prreprroceessoor】【Ellemeent Typpe】【Addd/Eddit/Delletee】，執(zhí)行選選擇單元元類型菜菜單路徑徑命令，彈出定定義單元元類型對對話框，單擊Addd按鈕鈕，彈出出單元類類型庫對對話框，然后選選擇“Beaam 33nodde 1189”梁單元元，單擊擊OKK按鈕鈕。用同樣的的方法選選擇“Sheell 8noode 93”殼單元元和“Surrfacce EEffeect 3DSStruuctuurall 1554”表面效效應(yīng)單元元，單

57、擊擊OKK按鈕鈕。2、設(shè)置置單元實實常數(shù)。菜單路路徑：【Preeproocesssorr】【Reeal Connstaantss】【Addd/EEditt/Deelette】，執(zhí)行設(shè)設(shè)置單元元實常數(shù)數(shù)菜單路路徑命令令，彈出出對話框框后，單單擊AAdd按鈕，選擇“Sheell 93”單元，并單擊擊OKK按鈕鈕，彈出出定義實實常數(shù)對對話框，在“TK(I)”中輸入入“2.55”，單擊擊OKK按鈕鈕。3、設(shè)置置梁單元元截面數(shù)數(shù)據(jù)。菜菜單路徑徑：【PPrepproccesssor】【Seectiionss】【Beeam】【Coommoon SSecttionns】,執(zhí)行設(shè)設(shè)置梁單單元截面面數(shù)據(jù)菜菜單路徑

58、徑命令，彈出對對話框后后，在“ID”中輸入入“1”,在“Subb-Tyype”中選擇擇“”（圓管管），在在“Ri”輸入“80”，在“R0”中輸入入“90”，單擊擊OKK按鈕鈕，完成成主立柱柱的梁單單元截面面數(shù)據(jù)的的設(shè)置。用同樣的的方法設(shè)設(shè)置其余余梁單元元截面數(shù)數(shù)據(jù)：大橫截面面梁：工工字型，W1=1880，W2=1800，W3=2210，t1=8，t2=8，t3=200；屋頂各截截面梁：工字型型，W1=1100，W2=1000，W3=1500，t1=66，t2=66，t3=110；屋頂梁支支撐截面面：圓管管，Ri=117，R0=25；在設(shè)置截截面數(shù)據(jù)據(jù)時，都都要改變變截面號號“ID”的數(shù)字字，分

59、別別使用“2”、“3”、“4”。4、 設(shè)設(shè)置材料料性能數(shù)數(shù)據(jù)。菜菜單路徑徑：【PPrepproccesssor】【Maaterriall Prropss】【Maaterriall Moodells】，執(zhí)行設(shè)設(shè)置材料料性能數(shù)數(shù)據(jù)菜單單路徑命命令，彈彈出定義義材料性性能數(shù)據(jù)據(jù)對話框框，選擇擇右側(cè)材材料有關(guān)關(guān)變量依依次雙擊擊“Strructturaal”“Liineaar”“Ellasttic”“IIsottroppic”,在出出現(xiàn)的對對話框中中，輸入入彈性模模量“EX=2.006E55”和泊松松比“PRXXY=00.3”數(shù)值，單擊OK按鈕，然后雙雙擊“Dennsitty”,輸入入材料質(zhì)質(zhì)量密度度“

60、7.885E-9”，單擊擊OKK按鈕鈕，并退退出對話話框。5、 建建立幾何何模型使使用如下下菜單路路徑生成關(guān)鍵鍵點菜單單路徑：【Prreprroceessoor】【Moodellingg】【Crreatte】【Keeypoointts】【Inn Acctivve CCS】；生成直線線菜單路路徑：【Preeproocesssorr】【Moodellingg】【Crreatte】【Liiness】【Liiness】【Sttraiightt Liine】；用線分線線菜單路路徑：【Preeproocesssorr】【Moodellingg】【Opperaate】【Boooleeanss】【Diivid