基于ANSYS-APDL的简单静力学分析示例（悬臂梁）

一、问题描述

二、操作步骤

1.前处理

2.施加载荷与求解

3.后处理

三、实验总结

一、问题描述

上图所示为一个悬臂梁，在力P作用下，求该梁A点的挠度。其中长度L=2000mm，高度H＝100mm，宽度B＝50mm，作用力P＝1000N，弹性模量E=2×1011Pa（钢材），泊松比为0.3。

二、操作步骤

1.前处理

①选择结构分析功能：选择菜单【Preference】；在弹出的对话框里选择【Structural】；

②选择单元类型：选择菜单路径【Preprocessor】→【Element Type】→【Add/Edit/Delete】；在弹出的对话框中点击【Add】；继而选择【Beam】→【2 Node 188】；

③设定单元的材料参数：选择菜单路径【Preprocessor】→【Material Props】→【Material Models】；在弹出的对话框中选择【Material Model Number 1】→【Structural】→【Linear】→【Elastic】→【Isotropic】；继而输入【EX】=200e9（弹性模量），【PRXY】=0.3（泊松比）；

④设定梁的横截面形状和尺寸：选择菜单路径【Preprocessor】→【Sections】→【Beam】→【Common Sections】；在弹出的对话框中输入【Name】=123（自定），【B】=0.05（宽度），【H】=0.1（高度），单击【Preview】可以预览；

⑤建立梁两端的关键点K1(0,0,0)、K2(2,0,0)：选择菜单路径【Preprocessor】→【Modeling】→【Create】→【Keypoints】→【In Actives CS】；在弹出的对话框中输入【Keypoint Number】=1（K1），【X,Y,Z Location In Active CS】=0,0,0（K1坐标），点击【OK】；重复上述操作并输入【Keypoint Number】=2（K2），【X,Y,Z Location In Active CS】=2,0,0（K2坐标），点击【OK】；

⑥连接关键点K1、K2，生成直线：选择菜单路径【Preprocessor】→【Modeling】→【Create】→【Lines】→【Lines】→【Straight Line】；在弹出对话框后，分别在图中选中K1、K2两点，点击【OK】；

⑦划分网格：a.首先设置网格单元长度为0.1m：选择菜单路径【Preprocessor】→【Meshing】→【MeshTool】；在弹出的对话框中找到【Size Controls】→【Global】，点击【Set】；继而输入【Size Element Edge Length】=0.1（网格单元长度）；b.其次选择直线进行划分：重复上述操作至【MeshTool】对话框，单击【Mesh】；弹出对话框之后，在图中选中需要划分网格的线，点击【OK】；

2.施加载荷与求解

①给K1施加约束，固定其所有自由度：选择菜单路径【Solution】→【Define Loads】→【Apply】→【Structural】→【Displacement】→【On Keypoints】；弹出对话框后，直接在图中选中K1点，点击【OK】，在弹出的对话框中选择【All DOF】（所有自由度），点击【OK】；

②在K2点施加载荷（垂直向下1000N的力）：a.首先，选择顶部菜单路径【Plotctrls】→【Style】→【Size And Shape】；在弹出的对话框中勾选【Display Of Element】为【On】，输入【Real Constant Sultipliar】=1；b.其次，选择菜单路径【Solution】→【Define Loads】→【Apply】→【Structural】→【Force/Moment】→【On Keypoints】；弹出的对话框后，在图中选中K2点，点击【OK】；在弹出的对话框中选择【Directions Of Force/mom】=FZ（载荷方向），输入【Force/Moment Value】=1000（载荷大小）；

③定义分析类型：选择菜单路径【Solution】→【Analysis Type】→【New Analysis】；在弹出的对话框中选择【Static】；

④求解：选择菜单路径【Solution】→【Solve】→【Current LS】；弹出的对话框后，点击【OK】；求解成功后，显示“Solution Is Done”；

3.后处理

①查看变形后形状：选择菜单路径【General Postproc】→【Plot Results】→【Deformed Shape】；在弹出的对话框中选择【Def Shape Only】；

②查看最大位移：选择菜单路径【General Postproc】→【Plot Results】→【Contour Plot】→【Nodal Solu】；在弹出的对话框中选择【Nodal Solution】→【DOF Solution】→【Z-Component Of Displacement】（Z方向）；

③查看应力：选择菜单路径【General Postproc】→【Plot Results】→【Contour Plot】→【Nodal Solu】；在弹出的对话框中选择【Nodal Solution】→【Stress】→【Von Mises Stress】；

三、实验总结

经计算与分析，理论结果与仿真结果近似相符，且符合现实结果，证实仿真结果的合理性与正确性。