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昆明理工大学ANSY实验分析报告
第 PAGE 1页 共6页
ANSYS实验分析报告
专业: 工程力学
姓名:
学号:
柱体在横向作用力下的应力和变形分析
第一部分:问题描述
已知一矩形截面立柱,x方向长3m,z方向宽2m,y方向高30m。材料为C30混凝土,弹性模量E=2.55×1010,泊松比u=0.2。底端与地面为固定端约束,在立柱中间施加一沿x方向的集中荷载F=30KN,不考虑底部基础和结构自重。如图所示:
柱体几何尺寸示意图
理论分析:由已知条件,显然这是个弯曲问题。根据材料力学知识,很容易知道底部与地面接触面为危险截面,左端受拉,右端受压,有:
最大变形处在顶端,挠度为:
第二部分:ANSYS求解过程
/BATCH
/input,menust,tmp,,,,,,,,,,,,,,,,,1
WPSTYLE,,,,,,,,0
/NOPR
/PMETH,OFF,0
KEYW,PR_SET,1
KEYW,PR_STRUC,1
KEYW,PR_THERM,0
KEYW,PR_FLUID,0
KEYW,PR_ELMAG,0
KEYW,MAGNOD,0
KEYW,MAGEDG,0
KEYW,MAGHFE,0
KEYW,MAGELC,0
KEYW,PR_MULTI,0
KEYW,PR_CFD,0
/GO
/PREP7
ET,1,SOLID45
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,2.55e10
MPDATA,PRXY,1,,0.2
RECTNG,0,3,0,30,
VOFFST,1,2, ,
FLST,5,3,4,ORDE,3
FITEM,5,7
FITEM,5,-8
FITEM,5,12
CM,_Y,LINE
LSEL, , , ,P51X
CM,_Y1,LINE
CMSEL,,_Y
LESIZE,_Y1,0.5, , , , , , ,1
MSHAPE,0,3D
MSHKEY,1
CM,_Y,VOLU
VSEL, , , , 1
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,VOLU
CMSEL,S,_Y
VMESH,_Y1
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
FINISH
/SOL
图一.划分网格后的柱体模型
图二.柱体在荷载作用下的变形
图三.柱体在荷载作用下的应力
第三部分:结果分析
将材料力学理论计算结果与ANSYS模拟结果进行对比:柱体最大挠度发生在顶端,理论计算结果为=0.735㎜,ANSYS模拟结果为=0.741㎜,可见ANSYS模拟结果是正确的。下面分析应力,理论计算结果为=150kpa,ANSYS模拟结果为=165 kpa,根据圣维南原理,由于底部为固定约束,应力情况较为复杂,而理论计算没有考虑到这一点,所以这个偏差是肯定存在的。下面列出距地面3m的高度理论解和ANSYS模拟结果:
节点
Y方向应力ANSYS模拟结果
Y方向应力理论解
14
-0.12002E+06
-0.12×
894
-0.12002E+06
-0.12×
895
-0.12002E+06
-0.12×
896
-0.12002E+06
-0.12×
441
0.12002E+06
0.12×
1233
0.12002E+06
0.12×
1234
0.12002E+06
0.12×
1235
0.12002E+06
0.12×
可见在距固定端稍远的地方,理论计算结果与ANSYS模拟结果是基本上相同的。
综上所述,本此ANSYS实验分析结果和理论计算结果是相同的,也是符合实际情况的。
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