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《梁與剛架結(jié)構(gòu)的ansys分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、第11章樑與剛架結(jié)構(gòu)分析AnalysisofBeamsandFrames樑結(jié)構(gòu)（beamstructures）或剛架結(jié)構(gòu)（framestructures）在工程上應(yīng)用非常多，這類問(wèn)題可以用樑元素（beamelements）來(lái)建構(gòu)分析模型。樑元素是用來(lái)model細(xì)長(zhǎng)、承受彎曲的結(jié)構(gòu)元件的。樑或剛架結(jié)構(gòu)有2D或3D之分，2D的結(jié)構(gòu)必須使用2D的樑元素（BEAM3）來(lái)建構(gòu)模型，3D的結(jié)構(gòu)則必須使用3D的樑元素（eg.,BEAM4）來(lái)建構(gòu)模型。由於實(shí)務(wù)應(yīng)用上許多樑或剛架結(jié)構(gòu)都是2D的結(jié)構(gòu)，而且3D樑元素也比較複雜的多，所以本章第1節(jié)首先介
2、紹2D的樑元素：BEAM3。接下來(lái)的3節(jié)分別介紹三個(gè)實(shí)例。第2節(jié)介紹一個(gè)腳踏車剛架設(shè)計(jì)的實(shí)例，第3節(jié)介紹一個(gè)鋼弦振動(dòng)分析的實(shí)例，第4節(jié)則介紹了一個(gè)升降平臺(tái)的結(jié)構(gòu)分析。第5節(jié)瀏覽了ANSYS所提供的樑元素。注意樑元素只用在結(jié)構(gòu)分析。另外，樑或剛架結(jié)構(gòu)的問(wèn)題當(dāng)然也可以使用諸如SOLID45的元素來(lái)解，但是使用樑元素時(shí)，不只可以節(jié)省非常多的時(shí)間，精度一般而言也較高。第11.1節(jié)BEAM3：2D樑元素BEAM3:2DElasticBeamElement11.1.1BEAM3元素描述Figure11-1BEAM3Element[Ref.6]
3、BEAM3（Figure11-1）稱為2Delasticbeam，意即它不能用來(lái)解3D的問(wèn)題（另有一個(gè)樑元素BEAM4，稱為3Delasticbeam），材料模式方面則只有支援符合虎克定律的線性彈性材料，但是BEAM3還是有支援大變位（largedeflection）。BEAM3元素有I、J兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，I-J定義了元素座標(biāo)系統(tǒng)的X軸；每個(gè)節(jié)點(diǎn)考慮三個(gè)自由度：兩個(gè)位移UX、UY，再加上一個(gè)轉(zhuǎn)角ROTZ。在Figure11-1中你會(huì)看到號(hào)碼1、2、3、4，這是你指定壓力時(shí)的方向，另外在兩個(gè)端點(diǎn)分別有T1、T2、T3、T4，這是你指定溫度
4、負(fù)載時(shí)的位置點(diǎn)。11.1.2BEAM3輸入資料Figure11-2列出BEAM3的輸入資料。Realconstants主要是斷面性質(zhì)。AREA是樑斷面積。IZZ是Z方向（右手規(guī)則）的轉(zhuǎn)動(dòng)貫量（momentofinertia）。HEIGHT是樑的高度，是用來(lái)計(jì)算輸出應(yīng)力用的，當(dāng)解出樑的彎矩M後，輸出應(yīng)力是以下式來(lái)計(jì)算的：MxC/IZZ，其中C=HEIGHT/2。SHEARZ，稱為sheardeflectionconstant，詳細(xì)解說(shuō)請(qǐng)參閱Sec.2.13.ShearDeflection,Ref.6，但是一般而言此值是依樑斷面形狀而
5、變的因子：矩形6/5、圓形10/9、薄緣管2、薄矩形管12/5、0則表示忽略剪力變形（預(yù)設(shè)值）。注意，對(duì)大部分的細(xì)長(zhǎng)樑而言，剪力變形通常並不會(huì)占很重要的角色。ISTRN讀做initialstrain，是預(yù)應(yīng)變量。ADDMAS讀成additionalmass，是額外附加的質(zhì)量（只有動(dòng)力分析或計(jì)算慣性力時(shí)用到）。以上這些realconstants，大部分的情況下你只需要輸入前面三、四個(gè)。ElementNameBEAM3NodesI,JDegreesofFreedomUX,UY,ROTZRealConstantsAREA,IZZ,HEI
6、GHT,SHEARZ,ISTRN,ADDMASMaterialPropertiesEX,NUXY,GXY,ALPX,DENS,DAMPSurfaceLoadsPressureface1,face2,face3,face4BodyLoadsTemperature--T1,T2,T3,T4SpecialFeaturesStressstiffening,Largedeflection,etc.etc. Figure11-2BEAM3InputSummary11.1.3BEAM3輸出資料Figure11-3BEAM3Stressesand
7、BendingMoments[Ref.6]Figure11-3是BEAM3的輸出彎矩及輸出應(yīng)力的示意圖。對(duì)BEAM3元素而言，在任何一個(gè)斷面上都有兩個(gè)memberforces：tensileforce（MFORX）及bendingmoment（MMOMZ），其正方向如圖所示。MFORX所造成的應(yīng)力（即MFORX除以斷面積）稱為直接應(yīng)力（directstress，即圖中的SDIR）；MMOMZ所造成的應(yīng)力則稱為彎曲應(yīng)力（bendingstresses，即SBYB及SBYT）；兩者疊加在一起就是SMAX及SMIN。其他輸出資料請(qǐng)參考R
8、ef.6,Table3.1.BEAM3ElementOutputDefinitions。第11.2節(jié)實(shí)例：腳踏車架設(shè)計(jì)Example:DesignofaBicycleFrame11.2.1ProblemDescription311031183236
