ANSYS案例分析：三梁平面框架结构的有限元解析

"ANSYS案例——20例ANSYS经典实例涵盖了各种有限元分析的应用，例如三梁平面框架结构的有限元分析。" 在ANSYS软件中，进行有限元分析是解决复杂工程问题的重要手段。本案例【ANSYS算例】3.3.7(3)详细介绍了如何对一个三梁平面框架结构进行力学分析。结构模型如图3-19所示，受到顶端的均布力作用。关键参数包括弹性模量E=3.010×10^11 Pa，惯性矩I=7×10^4 m^4，截面面积A=6.510×10^-2 m^2。以下是利用ANSYS进行分析的步骤： 1. **启动ANSYS并设置工作环境** 首先启动ANSYS程序，设定工作目录和工作文件名称，如"beam3"，然后运行ANSYS。 2. **定义计算参数** 在主菜单中，通过`Preferences`调整计算参数，确保结构分析的设置正确。 3. **选择单元类型** 选择适合梁结构的单元类型，如二阶非弹性梁单元（Beam3）。这将决定如何离散化结构并进行分析。 4. **定义材料属性** 定义材料的物理属性，如弹性模量E，本例中为3×10^11 Pa，表示材料的刚度。 5. **设置实常数** 对于平面问题，需要定义实常数来指定梁的厚度。创建一个新的实常数（Real Constant），如第1号实常数，输入梁的横截面积6.8×10^-4 m^2。 6. **构建几何模型** 使用ANSYS的建模工具创建节点和元素。节点的位置由坐标X和Y决定，如图中所示，形成结构的网格。 7. **施加边界条件和载荷** 在节点上应用边界条件，限制某些节点的自由度，以及施加外部载荷，这里是在框架顶端施加均布力。 8. **求解** 运行求解器，ANSYS会计算节点位移和单元应变，从而得出结构的响应。 9. **后处理** 分析完成后，使用后处理工具查看和解释结果，包括节点位移、应力分布、应变等。 通过这个案例，学习者可以掌握如何在实际工程问题中运用ANSYS进行有限元分析，了解从建模、施加载荷、设置材料属性到求解和结果解释的完整流程。此外，这些步骤对于其他类似结构的分析也具有很高的参考价值。