1、工程數(shù)值仿真創(chuàng)新實驗報告試驗內(nèi)容：1、簡單剛架結(jié)構(gòu)的靜力分析（自定）2、桁架結(jié)構(gòu)的靜力分析指導教師實驗人員:學號:組別：時間：實驗目的了解虛擬實驗、計算機輔助工程(CAE)和數(shù)值仿真的概念；理解除實物實驗外，也可以通過數(shù)值仿真軟件進行虛擬實驗，獲取實物實驗難以實現(xiàn)情況下的實驗結(jié)果。熟悉工程數(shù)值仿真軟件ANSYS的桿單元LINK1、LINK8,梁單元BEAM3、BEAM4、BEAM188和BEAM189單元的使用，掌握ANSYS前處理器中幾何模型和有限元模型的建立方法、邊界條件和載荷的施加方法；掌握ANSYS通用后處理器中結(jié)果的提取方法。二、實驗平臺1、方正奔騰4計算機2、WindowsXP操作

2、系統(tǒng)和基本應用軟件3、ANSYS11.0大學版三、實驗步驟1、選定單元類型2、設(shè)置實常數(shù)或建立梁截面3、設(shè)置材料屬性4、建立幾何模型5、劃分幾何模型為有限元模型或直接建立有限元模型6、施加位移邊界條件和載荷7、求解8、結(jié)果后處理9、結(jié)果評價四、實驗內(nèi)容一、簡單鋼架結(jié)構(gòu)的靜力分析1、問題描述：如圖1所示，兩端固支的超靜定矩形剛架由AB,BC,CD三根工字型鋼梁焊接而成，鋼架沿跨度BC承受集度為e的均布荷載。BC工字梁的主慣性矩是AB,BC工字梁主慣性矩的5陪，具體尺寸參考實驗數(shù)據(jù)。通過數(shù)值仿真實驗確定該鋼架結(jié)構(gòu)的最大轉(zhuǎn)角和最大彎矩。圖1、矩形剛架結(jié)構(gòu)示意圖五、實驗數(shù)據(jù)：MaterialPrope

3、rtiesEx=30xl06psiNwy=0.3Loading3=-500lb/inGeometricPropertiesa=400inL=800inI=5I£p：ai"colIcol=20300in4I-BeamSectionDataW1=W2=16.655inW3=36.74intl=t2=1.68int3=0.945inSECTIONID1DATASUMMARY弓已ct.ionN；ain已jkt:已曰=即.505iyy=20139Iyz=219E-11Izz=1296WarpingConst.ant.=396056TorsionConatant=63.183CFnt.

4、roidY=.126E-14匚已ntroidE=18.37ShearCenterY=-.159E-12ShearCenterE=18.37ShearCor匸.YY=.562953Th已曰i:Corr.YE=.364E-13Th已曰i:Corr.ZE=377761:Centroid口=ShearCenter39-12.453.17SE-141Z.453-6.2266.ZZ6 采用支持橫截面特性的梁單元beaml88模擬該剛架，立柱AB和CD的工字型橫截面面號為1,其計算數(shù)據(jù)來源于實驗數(shù)據(jù)表第三列Wl、W2、W3、tl、t2和t3的值。 橫梁BC的工字型橫截面面號為2，由工字型截面對形心主慣性軸的

5、慣性矩公式可知，將實驗數(shù)據(jù)表第三列所有數(shù)據(jù)乘以5的四次方根1.49535,即可得到面2的數(shù)據(jù)。截面1和截面2如圖1和2所示 以A、B、C、D四點的坐標在XOY平面建立四個關(guān)鍵點1、2、3、4,依次連接1和2，2和3，3和4建立三條直線1、2、3，形成剛架幾何模型。 以點4為線1(AB)的方向點，以點1為線3(CD)的方向點，以點1為線2(BC)的方向點；指定線1、3的份數(shù)為10，線2的份數(shù)為20,劃分網(wǎng)格形成有限元模型，共計40個單元。有限元模型如圖3所示。 約束A、D點位置處節(jié)點的所有自由度形成固定端，約束所有節(jié)點z方向的線自由度和繞x、y的轉(zhuǎn)動自由度；在BC跨度對應的單元上施加梁單元壓力。

6、載荷和約束有限元模型如圖4所示。 通過單元表提取最大彎矩。2、實驗結(jié)果最大轉(zhuǎn)角發(fā)生在剛架BC上，距離B、C最近的單元遠離B、C端的節(jié)點上,大小為位置第一個，大小為0.002132弧度最大彎矩發(fā)生在剛架跨中位置，大小為0.285E8lb*in。SECTIONID2DATASUMMARYSect.ionNarn己Area=195E苛iyy=100695Iyz=-.909E-12IEE=6480UarpingConst-ant=.443E+07TorsinnConst.ant=315915匚已口t.roidY=418E-15CFiitrnidZ=27曲Shear匚已口terY=一.433E-13Th已曰fC已門匸已i：E=27.47ShearCourYY=562953Th已曰I：CorrYE=142E-13ShearCorrEE=.377761圖3剛架有限元模型圖4剛架邊界條件與載荷圖5剛架轉(zhuǎn)角位移圖圖6剛架彎矩圖3、實驗評價 實驗所得最大轉(zhuǎn)角與理論值（0.00195）的誤差為9%,主要是網(wǎng)格較為稀疏造成，可以考慮增大跨度梁BC對應的單元數(shù) 實驗所得最大彎矩值與理論值（0.281e8）的誤差為1.42%，較為準確。增加網(wǎng)格密度可使程序繪制的彎矩圖更為光滑。二、桁架結(jié)構(gòu)靜力分析1、問題描述