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1、2.3工字钢-ANSYS实例分析(三维实体结构)介绍三维实体结构的有限元分析。一、问题描述图1所示为一工字钢梁，两端均为固定端，其截面尺寸为。试建立该工字钢梁的三维实体模型，并在考虑重力的情况下对其进行结构静力分析。图1工字钢结构示意图其他已知参数如下：弹性模量（也称杨式模量）E=206GPa；泊松比；材料密度；重力加速度；作用力Fy作用于梁的上表面沿长度方向中线处，为分布力，其大小Fy=-5000N。二、实训步骤(一)ANSYS10.0的启动与设置1、启动。点击：开始>所有程序>ANSYS10.0>ANSYS，即可进入
2、ANSYS图形用户主界面。2、功能设置(过滤)。点击主菜单中的“Preference”菜单(MainMenu>Preferences)，弹出“参数设置”对话框，选中“Structural”复选框，点击“OK”按钮，关闭对话框，如图2所示。本步骤的目的是过滤不必要的菜单，仅使用该软件的结构分析功能，以简化主菜单中各级子菜单的结构。21图2Preference参数设置对话框3、系统单位设置。由于ANSYS软件系统默认的单位为英制，因此，在分析之前，应将其设置成国际公制单位。在命令输入栏中键入“/UNITS，SI”，然后回车即
3、可(系统一般看不出反应，但可以在OutputWindow中查看到结果，如图3所示)。（注：SI表示国际公制单位）图3OutputWindow中查看单位设置结果设置完成后按主菜单中前处理器(在ANSYS中称为PREP7)设定的先后顺序进行，具体如图4所示。21图4前处理器(PREP7)设定分析步骤(二)单元类型、几何特性及材料特性定义1、定义单元类型。点击主菜单中的“Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete”，弹出对话框（图5）。图5单元类型Add/Edit/Delete对话框21点
4、击对话框中的“Add…”按钮，又弹出一对话框，选中该对话框中的“Solid”和“Brick8node45”选项（图6）。图6单元类型库对话框点击“OK”，关闭图5对话框，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：Solid45，如图7所示。图7添加单元类型后Add/Edit/Delete对话框点击“Close”，关闭图7所示对话框。注：Solid45单元用于建立三维实体结构的有限元分析模型，该单元由8个节点组成，每个节点具有X、Y、Z方向的三个移动自由度。2、定义材料特性。点击主菜单中的“Preproce
5、ssor>MaterialProps>MaterialModels”，弹出窗口如图8所示，逐级双击右框中“StructuralLinearElasticIsotropic”前图标，弹出下一级对话框，在“弹性模量”（EX）文本框中输入：2.06e11，在“泊松比”（PRXY）文本框中输入：0.3，如图9所示，点击“OK”按钮，回到上一级对话框。21图8定义材料特性“StructuralLinearElasticIsotropic”对话框图9定义弹性模量和泊松比然后，双击图8中的“Density”选项，在弹出对话
6、框的“DENS”一中输入材料密度：7800，如图10所示。图10定义材料密度21点击“OK”按钮关闭对话框，返回到定义材料特性“StructuralLinearElasticIsotropic”对话框，如图11所示。此时可以看见图11左框中显示定义好了两个材料特性。图11材料特性定好后的“StructuralLinearElasticIsotropic”对话框最后，点击图11所示窗口右上角“关闭”该窗口，或点击Material>Exit菜单退出。(三)工字钢三维实体模型的建立1、生成关键点图1所示的工字钢梁的
7、横截面由12个关键点连线而成，其各点坐标分别为：1（-0.08,0,0）、2（0.08,0,0）、3（0.08,0.02,0）、4（0.015,0.02,0）、5（0.015,0.18,0）、6（0.08,0.18,0）、7（0.08,0.20,0）、8（-0.08,0.20,0）、9（-0.08,0.18,0）、10（-0.015,0.18,0）、11（-0.015,0.02,0）、12（-0.08,0.02,0）。点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>InAct
8、iveCS”，弹出对话框，如图12所示。图12创建关键点对话框在“Keypointnumber”一栏中输入关键点号1，在“XYZLocation”一栏中输入关键点1的坐标（-0.08，0，0），如图13所示。21图13创建第1个关键点点击“Apply”按钮，同理将2~12点的坐标输入，此时，在显示窗口上显示所生成的1
