材料力学期中测验--杆件受力的有限元计算序言：有限元是一种数值方法，广泛应用于分析工程中出现的各种复杂的受力分析。本次测验内容要求学生对有限元方法的实施步骤有一个初步了解，用ANSYS软件解决一些简单的杆件弯曲、扭转失稳问题，并将计算结果与材料公式的结果比较。为进一步采用有限元方法解决复杂的工程问题打下基础。文件格式要求：1、题号、划分的网格、（至少两种）应力、应变的云图。2、简单归纳有限元的特点以及与材料力学的异同点。以下问题以ansys10.0ED为标准问题1分布载荷作用下的悬臂梁应力计算分析模型如图1-1所示,梁的横截面为矩形宽х高=1х2m2.受到分布载荷作用。材料的弹性模量200GPa,泊松比0.3。习题文件名:Cantileverbeam。注意：用实体单元离散，长度单位m,力的单位N，对应应力单位Pa，按照平面应力处理。1.1进入ANSYS程序→ANSYSED10.0→inputInitialjobname:Cantileverbeam→OK1.2设置计算类型MainMenu:Preferences→selectStructural→OK1.3选择单元类型MainMenu:Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete→Add→selectSolidQuad4node182→OK(backtoElementTypeswindow)→Options→selectK1:Reducedintegration→K3:PlaneStress→OK→Close(theElementTypewindow)1.4定义材料参数MainMenu:Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels→Structural→Linear→Elastic→Isotropic→inputEX:200e9，PRXY:0.3→OK1.5生成几何模型生成特征点图1－1悬臂梁的的计算分析模型qA=10KN/mL=10mAqB=0BMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→InActiveCS→依次输入四个点的坐标(每次输入后按Apply,最后按OK)：input:1(0,0,0),2(10,0,0),3(10,2,0),4(0,2,0)→OK生成面MainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→ThroughKPS→依次连接四个特征点，1→2→3→4→OK注意：上面两步也可简化为：MainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Rectangle→Bytwocorners→WPX,WPY均输入0，Width输入10,Height输入2→OK1.6网格划分MainMenu:Preprocessor→Meshing→MeshTool→(SizeControls)lines:Set→拾取长边:OK→inputNDIV:50→Apply→拾取短边:→inputNDIV:10→OK→(backtothemeshtoolwindow)Mesh:Areas,Shape:Quad,Mapped→Mesh→PickAll(inPickingMenu)→Close(theMeshToolwindow)1.7模型施加约束给左边施加固定约束MainMenu:Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Displacement→Onlines→选左边线→OK→select第一行:ALLDOF→第四行VALUE选0:→OK给梁的上边施加线性分布载荷ANSYS命令菜单栏:Parameters→Functions→Define/Edit→1)在下方的下拉列表框（第三行）内选择X作为设置的变量；2)在Result窗口中出现{X},写入所施加的载荷函数（力的单位：N）：10000-1000*{X}；3)File→Save输入my_q(文件扩展名：func)→返回：Parameters→Functions→Readfromfile：将需要的my_q.func文件打开，任给一个参数名qq，Localcoordinatesystemidfor(x,y,z)栏选0→OKUtilitymenu→plotctrls→Symbols→Showpresandconvectas表框内的Faceoutline下拉改为arrowsMainMenu:Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Pressure→OnLines→拾取梁的上层线→OK→在下拉列表框中选择：Existingtable→Apply→选择需要的载荷参数名qq→OKsolution→loadstepopts→writeLSFile输入文件名（注意：显示的载荷箭头应当沿着长度有长短不同）1.8分析计算MainMenu:Solution→Solve→CurrentLS→OK(toclosethesolveCurrentLoadStepwindow)→OK1.9结果显示MainMenu:GeneralPostproc→PlotResults→DeformedShape⋯→selectDef+Undeformed→OK(backtoPlotResultswindow)→ContourPlot→NodalSolu⋯→select:Stress→XComponentofstress→OK1.10退出系统ANSYSUtilityMenu:File→Exit→SaveEverything→OK问题2表面效应单元模拟一螺栓扭转问题问题描述：表面效应单元：类似一层皮肤，覆盖在实体单元的表面。它利用实体表面的节点形成单元。因此，表面效应单元不增加节点数量（孤立节点除外），只增加单元数量。用ANSYS对螺栓模型施加扭转荷载，求解并在...
