计算结构力学题目.pdf

题目三：平面桁架与刚性杆连接结构线性静力学问题
ansys求解：
分析类型：static
分析步骤：
1.定义单元类型：
（1）选用平面杆单元LINK1，作为钢杆和铝杆分析单元。
（2）质量单元MASS21和LINK1单元配合rigidregion建立刚性杆AB
2.定义实常数：
LINK1单元横截面积A=400=4,MASS21单元质量这里取作0质量。
3.定义材料属性：
set1，选择线性各向同性弹性材料，弹性模量E=210e9，泊松比PRXY=0.3，set2，选
择线性各向同性弹性材料，弹性模量E=70e9，泊松比PRXY=0.3。
4.直接创建的有限元模型（含边界条件）：按题目要求创建如图3.1MODEL_1所示

图3.1MODEL_1
5.求解。
6进入post1查看结果如下

Plot结果
如图3.2所示为变形前后结构状态图

图3.2DEF—undeformedshape
图3.3为结点位移等效图

图3.3displacementvectorsum
List结果如下：
NODEUXUYUZUSUM
10.00000.00000.00000.0000
20.0000-0.65934E-030.00000.65934E-03
30.00000.00000.00000.0000
40.0000-0.32967E-030.00000.32967E-03
50.0000-0.98901E-030.00000.98901E-03
60.00000.00000.00000.0000
即2和4结点位移分别为：U2=-0.65934E-03m
U4=-0.32967E-03m
由单元表查得各单元的轴向应力如下：
STATCURRENT
ELEMSTRESS1
10.13846E+09
20.23077E+08
30.0000
40.0000
因此，杆1和2的轴力分别为：

퐹푁휎퐴0.13846E+09400E-6=55384N

퐹푁휎퐴400E-6=9230.8N
题目四：阶梯轴扭转问题
ansys求解
分析类型：静态static
分析步骤：
1定义单元类型，两个单元：
（1）用20结点solid186实体单元来建立阶梯轴
（2）三维质量单元MASS21配合solid186用于加载扭转力矩rigidregion的形成。
2.定义实常数：
MASS211单元取0质量
3.定义材料属性：
这里取泊松比为PRXY=0.3，由此得出弹性模量E=2（1+PRXY）G=2（1+0.3）
*80e9=208e9Pa
4.几何模型的建立及网格划分、施加边界条件之后的有限元模型如图4.1所示

图4.1MODEL_2
5.进入求解器进行求解
6进入post1后处理器查看结果。

如图4.2为阶梯轴变形前后的示意图

图4.2def-undeformedshape

List
MAXIMUMABSOLUTEVALUES

NODE154361411905119051

VALUE-0.14187E-09-0.53294E-020.53294E-020.53294E-02

可以看出左右两端的相对扭转角为=0.02131rad

图4.3为ＹＺ平面剪应力示意图

图4.3YZshearstress

最大剪应力为0.12Pa

题目五弹簧质量系统模态及谐响应分析
（3）用ansys计算结构的固有频率，演示阵型动画
分析类型：modal（模态分析）
1.单元类型：质量单元MASS21和无阻尼线弹簧单元COMBIN14
2.单元实常数设置：
set1：MASS21x方向10kg；set2：combin14刚度K=40KN/m，原长1m；set3：
K=60KN/m,原长1m。
3.建立的有限元模型如图5.1所示

图5.1MODEL_3
4.求解器求解
5.后处理其post1查看结果：
ResultSummary

*****INDEXOFDATASETSONRESULTSFILE*****

SETTIME/FREQLOADSTEPSUBSTEPCUMULATIVE

110.066111

220.132122

第一阶模态和第二阶模态固有频率分别为

푓10.066Hz,푓20.132Hz

图5.2第一阶模态振型动画

图5.3第二阶模态振型动画

（4）用ansys计算和绘制幅频响应曲线（f从0到5Hz变化）
分析类型：谐响应分析

图5.4幅频响应曲线

（5）用ansys计算和绘制w=3rad/s时，t从0到10s时的时域响应曲线
分析类型：瞬态动力学分析
计算最小时间间隔dt=1/20fmax>=0.02
进入求解器：用以下命令流实现再载荷步控制和时间子步控制，最