有限元分析技术课程大作业科 目：有限元分析技术 教 师：姓 名： 学 号： 专 业： 机械设计及理论 类 别： 学 术 上课时间： 2016 年 11 月至 2017 年 1 月 考 生 成 绩：阅卷评语：阅卷教师 (签名)重庆大学研究生院第一章 问题提出1.1工程介绍某露天大型玻璃平面舞台的钢结构如图1所示，每个分格（图2中每个最小的矩形即为一个分格）x 方向尺寸为1m ，y 方向尺寸为1m ；分格的列数（x 向分格）=学生序号的百位数值×10+十位数值+5，分格的行数（y 向分格）=学生序号的个位数值+4，如序号为041的同学分格的列数为9，行数为5，111号同学分格的列数为16，行数为5。
钢结构的主梁（图1中黄色标记单元）为高160宽100厚14的方钢管，其空间摆放形式如图3所示；次梁（图1中紫色标记单元）为直径60厚10的圆钢管（单位为毫米），材料均为碳素结构钢Q235；该结构固定支撑点位于左右两端主梁和最中间（如不是正处于X 方向正中间，偏X 坐标小处布置）的次梁的两端，如图2中标记为UxyzRxyz 处。
玻璃采用四点支撑与钢结构连接（采用四点支撑表明垂直作用于玻璃平面的面载荷将传递作用于玻璃所在钢结构分格四周的节点处，表现为点载荷，如图4所示）；试对在垂直于玻璃平面方向的22/KN m 的面载荷（包括玻璃自重、钢结构自重、活载荷（人员与演出器械载荷）、风载荷等）作用下的舞台进行有限元分析.（每分格面载荷对于每一支撑点的载荷可等效于0.5KN 的点载荷）。
1.2 作业内容（1）屏幕截图显示该结构的平面布置结构，图形中应反映所使用软件的部分界面，如图1-2；（2）该结构每个支座的支座反力；（3）该结构节点的最大位移及其所在位置；（4）对该结构中最危险单元（杆件）进行强度校核。
图1-1图1-2图1-3图1-41.3分格计算学生序号：096x向分格：9+5=14，即列数为13列；y向分格：6+4=10，即行数为10行；因此，学生作业任务是计算13×10分格的钢结构玻璃平面舞台。
第二章前处理2.1 定义工作文件名和工作标题(1) 定义工作文件名：执行Utility Menu>File>Change Jobname命令，弹出如图2-1所示的对话框。
输入Beam并选择New Log And error files复选框，单击Ok按钮。
图2-1 Change Jobname对话框（2）定义工作标题：执行Utility Menu>File>Change Title命令，弹出如图2-2所示C hange Title对话框，输入096 Shen Zhonglei，单击OK按钮。
图2-2 Change Title对话框（3）重新显示：执行UtilityMenu>Plot>Replot命令。
2.2 过滤菜单并指定单位（1）过滤菜单：GUI:Main Menu>Preferences>，选择Structural，单击OK按钮。
图2-3 Preferences for GUI Filtering对话框（2）定义单位：指令框输入/UNITS,SI，长度，质量，力单位分别为：m，kg，N。
图2-4 单位指定2.3 实体建模（1）建立48个关键点：GUI:Main Menu>Preprocessor >Modeling >Create > Keypoi nts>In Active CS>NPT Keypoint number：1，X，Y，Z Location in active CS：0，0，0>Apply。
图2-5 Create Rectangle by Dimensions 对话框（2）按照此方法，依次生成关48个关键点。
图2-6 48个关键点生成结果（3）关键点组成线：GUI:Main Menu>Preprocessor >Modeling>Create>Lines > Lines > Straight Line >依次连接特征点1和15，15和25，25和39，39和48，创建两条直线，单击OK按钮。
图2-7 线生成结果2.4 网格划分（1）定义单元类型：GUI:Main Menu>Preprocessor >Element Type >Add/Edit/Delete> Add >Beam>3D 2node 188，单击OK按钮，返回到Element Types窗口，单击Close按钮。
图2-8 单元指定（2）定义材料：GUI:Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models>Struc tural>Linear> Elastic>Isotropic，弹性模量（EX）0.277, 泊松比（PRXY）: 2.08E11，单击OK按钮，单击Close按钮（关闭材料定义窗口）。
图2-9 Linear Isotropic Properties for Material Number对话框（3）定义主梁单元截面：GUI: Main Menu>Preprocessor>Sections>Beam>Common Sections>Beam Tool，根据题意定义主梁截面尺寸。
图2-10 定义主梁单元截面（4）定义主梁单元截面：GUI:Main Menu>Preprocessor>Sections>Beam>Common Sections>Beam Tool，根据题意定义次梁截面尺寸。
图2-11 定义次梁单元截面（5）将X向线段打断：GUI:Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size ctrls>ManualSize>Lines>Picked Lines>选择所有X向线段，设置如下，单击OK按钮。
图2-12 X向线段打断结果（6）将Y向线段打断：GUI:Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size ctrls>ManualSize>Lines>Picked Lines>选择所有Y向线段，设置如下，单击OK按钮。
图2-13 Y向线段打断结果（7）划分主梁网格：GUI:Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool>Global>Set>OK>Mesh，选取所有主梁，单击OK按钮。
图2-14 主梁网格划分结果（8）划分次梁网格：GUI:Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool>Global>Set>O K>Mesh，选取所有次梁，单击OK按钮。
图2-15 次梁网格划分结果图2-16 网格划分结果（9）显示单元及节点编号GUI:Unility Menu>Preprocessor>Plotctrls>Numbering>DOD E Node number>On>Elem/Attrib numbering>Element numbering>OK。
图2-17 节点及节点显示结果（10）合并重复节点：GUI:Utility Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Merge Items，单击OK按钮。
图2-18 合并节点对话框图2-19 节点合并结果2.5 施加边界条件（1）施加约束：GUI:Main Menu>Preprocessor>Solution> DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>On Nodes>1，92，2，16，33，26>OK>ALL DOF>OK。
图2-20 pply U,ROT on Areas对话框图2-21 约束定义结果（2）施加载荷：GUI:Main Menu>Preprocessor>Solution> Define Loads>Apply>Struct ural>Force/Moment >On Keypoints>Displacement>On Nodes>拾取节点>OK>Lab:Fz,V alue:***>OK（节点：1,2,16,26为-500N，节点3-15,17-25,27-39,40-48是-1000N，其余节点是-2000N）。
图2-23 载荷施加结果第三章求解3.1定义分析类型GUI:Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis，选择Static，单击OK按钮。
图3-1 分析类型指定3.2 求解GUI:Main Menu>Preprocessor>Solution>Solve>Current LS>OK。
图3-2 求解完成第四章后处理4.1 显示平面布置结构GUI:Utility Menu>PlotCtrls>Style>Size and Shape>Display of element>on>OK。
图4-1 平面布置结构显示4.2 显示结构变形图GUI:Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape>select Def UndefOrmed>OK（长度单位是m,力的单位是N）。
图4-2 结构变形正视图图4-3 结构变形斜二侧视图图4-4 结构变形左视图图4-5 结构变形右视图4.3 求解支座反力GUI:Main Menu>General Postproc>List Results>Reaction Solu>Fz>OK。
图4-6 支座反力求解结果4.4 最大位移及所在位置GUI:Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu>Dodal Solu tion>Elastic strain>von Mises elastic strain>OK，如图4-7所示，最大位移在MX处。