2018工程力学专业《大型有限元软件应用实践》课程设计.pdf

### 工程力学专业《大型有限元软件应用实践》课程设计知识点 #### 一、软件应用与命令流基础 ##### ANSYS简介 ANSYS是一款广泛使用的大型有限元分析软件，能够进行结构、热、流体、电磁场等多个领域的模拟与分析。课程设计中使用ANSYS进行工程力学问题的求解，涉及静力学分析和瞬态动力学分析。 ##### 命令流代码的作用 命令流代码是通过ANSYS软件提供的命令语言进行模拟分析的指令序列。对于复杂模型，通过编写命令流可以快速、准确地输入模型参数、边界条件、荷载等信息，便于重复使用和修改。 #### 二、钢桁架桥问题求解 ##### 钢桁架桥基本参数 钢桁架桥的长度L由节段长度d决定，即L=6d。桥宽W和桥高H也由设计者预先给定。桥面板厚度t和杆件的规格都对后续的分析有直接影响。 ##### 材料属性和截面规格 钢桁架的杆件材料属性包括弹性模量、泊松比和密度，需要根据实际材料特性进行设定。截面规格根据实际工程图纸确定，确保模拟的准确性。 ##### 边界条件与荷载 钢桁架桥的边界条件包括一端为固定铰支座，另一端为滑动铰支座。荷载条件包括集中力和时程载荷，具体数值需要根据实际情况给出。 ##### 分析与评价 分析钢桁架桥在静力荷载和瞬态载荷作用下的内力和位移情况。通过有限元计算结果进行分析，评价结构设计的合理性。 #### 三、框架结构地震响应分析 ##### 框架结构的几何参数 框架结构立面和侧面的尺寸是根据设计参数确定的，如高度H、宽度W、梁高h、梁宽d等。 ##### 地震响应分析 结构在地震作用下，需要进行地震响应谱分析，计算Y方向上的位移响应。地震谱表提供了地震动频率与位移的关系。 ##### 材料属性和截面信息 A3钢的弹性模量、泊松比和密度是进行分析的基础数据。截面尺寸和板的厚度也是决定分析结果的重要因素。 #### 四、ANSYS命令流详解 ##### 预处理阶段（/prep7） 通过预处理命令设置单元类型、材料属性、截面类型及尺寸、创建节点和单元等。如`Et`设定单元类型，`Mp`定义材料属性，`Secdata`定义截面尺寸等。 ##### 网格划分（/mesh） 网格划分是将连续的结构划分为有限数量的小单元，以便进行有限元分析。命令如`Lmesh`对线网格划分，`Amesh`对面网格划分。 ##### 边界条件与荷载施加（/solu） 在求解器中施加边界条件和荷载。命令如`D`固定支座约束，`F`施加集中力，`Acel`施加加速度等。 ##### 求解与后处理 求解阶段使用`/solu`命令进入求解器，并使用适当的求解器进行计算。计算完成后进行后处理，如提取位移、反力结果，绘制位移速度加速度曲线和云图等。 #### 五、问题求解过程中的关键点 ##### 模型建立 钢桁架桥和框架结构的精确模型建立是分析的关键。模型的准确性直接影响到计算结果的可靠性。 ##### 命令流编写 编写命令流代码需要对ANSYS命令语言有清晰的理解，正确设置各参数以匹配实际工程情况。 ##### 结果分析 静力和动力分析结果需要通过图表和数值进行综合评价，分析结构在荷载作用下的行为。 #### 六、总结 通过本课程设计，学习者可以掌握大型有限元软件ANSYS在工程力学领域的应用，理解从问题描述到模型建立、参数设定、命令流编写、结果分析的整个过程。特别是对于静力学分析和瞬态动力学分析，如何利用软件模拟实际工程问题，并对结果进行准确的解释和评价，对于工程力学专业的学生和工程师来说，是至关重要的技能。