优质文档ANSYS三杆桁架的优化设计.docx

《有限元技术基础》
考试题目：
下图所示为一个有3根杆组成的桁架，承受纵向和横向载荷，杆件的横截面面积和基本尺寸B在指定范围内变化，要求桁架的每根杆件承受的最大应力小于（800+学号最后两位数）MPa，试对该结构进行优化设计，使得桁架重量最少。
弹性模量E=220GPa；泊松比：0.3；密度ρ=7800kg/m3
材料最大许用应力：σ=890MPa
横截面面积变化范围：0.01～10cm2（初始值为10）
基本尺寸B变化范围：1～2m（初始值为2）

要求：写出操作步骤和命令流，定义工作文件名和工作标题为你的姓名拼音。

GUI操作方式：
(1)定义工作文件名和工作标题：
定义工作文件名：UtilityMenu-File-ChangeJobname,输入文件名“litao”,单击“OK”。
定义工作标题：UtilityMenu-File-ChangeTitle,输入工作标题“litao”,单击“ＯＫ”。
(2)定义参数和材料属性：
定义参数初始值：UtilityMenu-Parameters-ScalerParameters,分别在“Selection”’下面的输入栏中输入：B=2，A1=0.001，A2=0.001，A3=0.001。”所得结果如图所示，单击”close”。

设置材料属性：MainMenu-Preprocessor-MaterialProps-MaterialModels,设置材料属性“EX=2.2e11,PRXY=0.3”设置单元密度为“DENS=7800”，单击“OK”,设置如图所示，完成对材料属性的设置。

定义单元类型及属性
定义单元类型：MainMenu-Preprocessor-ElementType-Add/Edit/Delete,在“LibraryofElementType”左面的列表栏选择StructuralLink”,右边的为“2Dspar1”如图所示，完成单元类型设置。

定义实常数：MainMenu-Preprocessor-RealConstants-Add/Edit/Delete,在“Cross-sectionalareas”后面的输入栏依次输入A1，A2，A3.单击close结束实数的设置。

建立有限元模型
生成有限元节点：MainMenu-Preprocessor-ModelingCreat-Keypoints-InActiveCS,生成如下节点。
节点号X坐标Y坐标Z坐标1-B0020003B0040-20关闭坐标系符号显示，并且打开节点编号显示。
生成第一个单元：MainMenu-Preprocessor-ModelingCreat-Elements-AutoNumber-ThruNodes,在图形屏幕上拾取编号为“1”和“4”的节点，单击“OK”。
改变第二单元的属性：MainMenu-Preprocessor-ModelingCreat-Elements-ElemAttributes,在实常数设置后面选择“2”，单击“OK”。

生成第二单元：MainMenu-Preprocessor-ModelingCreat-Elements-AutoNumber-ThruNodes,在图形屏幕上拾取编号为“2”和“4”的节点，单击“OK”。
改变第三单元的属性：MainMenu-Preprocessor-ModelingCreat-Elements-ElemAttributes,在实常数设置后面选择“3”，单击“OK”。
生成第三单元：MainMenu-Preprocessor-ModelingCreat-Elements-AutoNumber-ThruNodes,在图形屏幕上拾取编号为“3”和“4”的节点，单击“OK”。生成结果如图所示。

施加约束和载荷
施加边界约束：MainMenu-Solution-Apply-Displancement-OnNode,在图形屏幕上拾取编号为“1,2,3”的节点，单击“OK”。在“DOFstobeconstrained”后选择“AllDOF”,单击“OK”，。
施加集中载荷：MainMenu-Solution-Load-Apply-Strutural-Force/Moment-OnNode，在图形屏幕上拾取编号“4”的节点，单击“OK”，选择“FX”输入“2e4”,单击“Apply”；选择“FY”输入“-2e4”，单击“OK”，完成集中载荷的施加，得到结果如图所示。

保存数据：单击工具栏上的“Save_DB”.
求解运算：MainMenu-Solution-Solve-CurrentLS,File-close，ok。出现信息警告窗口，求解结束。
保存优化结果到文件：UtilityMenu-Fil