飞机结构与强度课程设计模板.docx
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飞机结构与强度课程设计模板.docx
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飞机结构与强度课程设计模板
《飞机结构与强度》
课程设计
姓名:
学号:
班级:
指导老师:
一:
问题描述
修改自《飞机结构与强度》书上例题4-11,如图所示为由6个杆件组成的衍架结构,5点受到一个方向向下的力Fy,其中1-2杆,2-4杆,3-4杆,4-5杆的长度为1m,2-3杆,2-5杆长度为1.414m。
弹性模量E=206GPa;泊松比μ=0.3;作用力Fy=-1000N;杆件的横截面积A=0.125m2。
利用ansys10.0求解节点1,3支反力,各杆轴向力以及各节点位移大小。
二:
建模过程
1.定义单元类型。
选择主菜单中的“Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete”,弹出对话框,点击对话框中的“Add…”按钮,又弹出一对话框(如图表1所示),选中该对话框中的“Link”和“2Dspar1”选项,点击“OK”,返回至上一级对话框,此时,对话框中出现刚才选中的单元类型:
LINK1。
点击“Close”,关闭。
图表1
2.定义几何特性。
在ANSYS中主要是实常数的定义:
点击主菜单中的“Preprocessor>RealContants>Add/Edit/Delete”,弹出对话框,点击“Add…”按钮,之前定义的LINK1单元出现于该对话框中,点击“OK”,弹出下一级对话框(如图表2所示),
图表2
在AREA一栏输入杆件的截面积0.125,点击“OK”,回到上一级对话框,点击关闭。
3.定义材料特性。
点击主菜单中的“Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels”,弹出对话框(如图表3所示),逐级双击右框中“Structural,Linear,Elastic,Isotropic”前图标,弹出下一级对话框,在弹性模量文本框中输入:
206E9,在泊松比文本框中输入:
0.3,如图表4所示,点击“OK”返回上一级对话框,关闭该对话框。
图表3
图表4
4.桁架建立。
1.第一步生成节点。
由题目可知各点坐标分别为(0,0,0)(1,0,0)(0,-1,0)(1,-1,0)(2,-1,0),点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>InActiveCS”,弹出对话框.在“Nodenumber”一栏中输入节点号1,在“XYZLocation”一栏中输入节点1的坐标(0,0,0),点击“Apply”按钮,同理将2-5点的坐标输入,生成其余4个节点。
此时,在显示窗口上显示所生成的5个节点的位置。
2.生成各杆。
点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>Create>Elements>AutoNumbered>ThruNodes”,弹出“节点选择”对话框,如图表5所示。
依次点选节点1、2,点击Apply按钮,既可生成1-2杆,同理生成2-3,2-4,2-5,3-4,3-5杆。
点击OK关闭该框。
生成的杆架如图表6所示。
图表5
图表6
3.施加位移约束。
点击主菜单中的“Preprocessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnNodes”,弹出与图表7所示类似的“节点选择”对话框,点选1节点后,然后点击“Apply”按钮,弹出对话框如图表8所示,选择右上列表框中的“AllDOF”,并点击“Apply”按钮,生成节点1的约束。
同理生成节点3的约束。
图表7
图表8
4.施加集中力载荷。
点击主菜单中的“Preprocessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structural>Force/Moment>OnNodes”,弹出对话框如图表9所示,点击5节点,再点击对话框Apply,出现新的对话框如图表10所示,在“Directionofforce/mom”一项中选择:
“FY”,在“Force/Momentvalue”一项中输入:
-1000(其中负号表示力的方向与Y的正向相反),然后点击“OK”按钮关闭对话框,这样,就在节点5处给桁架结构施加了一个竖直向下的集中载荷。
到此建模过程结束。
如图表11所示。
图表9
图表10
图表11
5.求解。
点击主菜单中的“Solution>Solve>CurrentLS”,弹出对话框,点击“OK”按钮,开始进行分析求解。
分析完成后,又弹出一信息窗口提示用户已完成求解,点击“Close”按钮关闭对话框即可。
同时显示如图表12文本信息。
图表12
三.分析结果
1.显示变形图。
点击主菜单中的“GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShape”,弹出对话框如图表13所示。
点击“Def+undeformed”选项,按“OK”按钮,即可显示。
变形图如图表14。
图表13
图表14
2.显示变形动画。
点击应用菜单(UtilityMenu)中的PlotCtrls>Animate>DeformedShape…,弹出对话框。
选中Def+undeformed”选项,点击OK,在弹出的“Timedelay”文本框中输入:
0.1,然后点击“OK”按钮,即可显示桁架结构的变形动画。
由于集中力FY作用在5节点上,因此,5节点产生的位移最大。
3.列举支反力计算结果。
点击主菜单中的“GeneralPostproc>ListResults>ReactionSolu”,弹出对话框如图表15所示。
点击“OK”按钮关闭对话框,并弹出窗口显示两铰链点所受的支反力情况,如图表16所示。
图表15
图表16
4.列举各杆件的轴向力,轴向应力计算结果。
点击主菜单中的“GeneralPostproc>ElementTable>DefineTable”,弹出对话框,单击Add,弹出对话框,在Lab中输入FA,在Item,Comp列表中选By sequence num、SMISC,在右侧输入SMISC,1,再在Lab中输入SA,在Item,Comp列表中选By sequence num、LS,在右侧输入LS,1;如图表17所示,点击Main Menu > General Postproc >Element Table > List Elem Table 在列表中选FA,SA。
显示轴向力,轴向应力。
如图表18所示。
图表17
图表18
5.节点位移计算。
方法1:
点击UtilityMenu>Parameter>GetScalarData,弹出对话框,在Typeofdatatoberetrieved选择栏中选择Nodalresults选项,点击OK,弹出GetNodalResultsDate对话框。
在第一行Nameofparametertobedefined设置框中输入“VERT4”,在Nodenumber设置框中输入4,并在Resultdatatoberetrieved选择栏中选择DOFSolution,右侧选择栏中选择TranslationUY,点击OK。
点击UtilityMenu>Parameters>ScalarParameters,弹出如图表19所示窗口,可以看到节点4的竖直位移大小。
同理可以求得其他节点位移。
图表19
方法2:
点击主菜单GeneralPostproc→ListResults→Nodalsolution弹出对话框,点击DOFsolution→Displacementvectorsum,之后直接点击OK,可以列表出各节点位移。
如图表20所示。
图表20
6.绘制节点位移云图。
点击主菜单中的“GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu”,在弹出的对话框中,选中DOFsolution→Displacementvectorsum,点击OK即可显示该桁架的位移云图。
绘制的位移云图如图表21所示
图表21
7.点击应用菜单中的“File>SaveasJobname.db,ANSYS”自动将结果保存。
四.总结
通过此次课程设计的学习,我了解到了ansys的很多功能,ansys可以用来求解外载荷引起的位移、应力和力。
ANSYS程序中的静力分析不仅可以进行线性分析,而且也可以进行非线性分析,如塑性、膨胀、大变形、大应变及接触分析。
有限元软件分析可以给许多工程计算提供便利,节约时间和成本。
能够较为熟练的使用ansys进行分析需要更多的学习和训练。
今后还将继续加强有限元分析的学习,解决更多的问题。
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