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利用Hyperworks对Rod单元施加一个拉力
E= 2.1 * e5 N/mm2, u = 0.30(钢)
解析结果:
应力 = F/A = 100,000/(3.14*25*25) = 50.95 N/mm2
位移 = FL / AE = 100,000*500 / (3.14*25*25*2.1E05) = 0.12 mm
怎么使用软件求解:下面是所有商业软件要求的基本步骤。但是对于不同的软件,步骤的顺序和输入文件的格式可能会有所不同。
步骤1 梁截面
l定义圆形截面(直径50 mm)
步骤2 划分网格
l创建节点
l手工输入节点坐标(0,0,0),(500,0,0)
l点击上述2个节点创建Rod单元(指定圆形截面)
l创建材料并赋予给这个单元
步骤3 边界条件
l指定分析类型(线性静态分析)
l沿X方向施加集中力 = 100,000 N
l施加约束 = 约束x位移
步骤4 求解
l创建求解集/工况
l求解
步骤5 后处理
l显示位移和应力结果
l播放变形动画
l比较解析结果和软件求解结果
l软件内部是怎么求解这个问题的?
uj = 0.12 mm ε = uj / L = 0.12/500 = 0.00024638
σ = E *ε = 2.068 E05 * 0.00024638 = 50.9 N/mm2
Hyperworks中的Rod单元不能承载剪力
所有步骤都与练习1一样,除了把力施加在y轴方向。比较有限元结果和手工计算结果。有限元结果是位很大,应力为零。这是因为rod单元没有能够承载垂直力的自由度(即保持系统平衡)。
你觉得承载垂直力需要哪些自由度?
为了承载垂直力(ΣFy = 0 且 ΣMz = 0),我们需要一个支持Y轴移动和Z轴转动的单元。
Beam和Bar单元支持这些自由度,如果你使用一个beam单元或者bar单元重做一次这个练习,你将会得到正确的结果。
实际情况中,几乎不会只使用一个单元做分析。通常是很多单元组合使用。
当模型中包含了很多单元时,软件会把各个单元的刚度矩阵组合到一起。组合的刚度矩阵的阶数等于模型的总自由度。
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