ANSYS程序變截面梁與耦合自由度的應(yīng)用

變截面梁，即兩端截面不同的梁。在工程中通常將梁受力吃緊的一端采用較大的截面，另一端采用較小的截面，以實(shí)現(xiàn)等強(qiáng)度設(shè)計(jì)，節(jié)省原材料。這種變截面梁生活中普遍存在，遠(yuǎn)至古代娶親用的花轎轎桿、農(nóng)村大車車轅，直至當(dāng)今建筑鋼結(jié)構(gòu)中各種采光大蓬橫梁（包括彎曲橫梁）、各種連桿搖臂結(jié)構(gòu)等。特別是懸臂梁幾乎處處可見(jiàn)，就連輸電用的水泥電桿也做成根粗尖細(xì)的。

一、前言

變截面梁，即兩端截面不同的梁。在工程中通常將梁受力吃緊的一端采用較大的截面，另一端采用較小的截面，以實(shí)現(xiàn)等強(qiáng)度設(shè)計(jì)，節(jié)省原材料。這種變截面梁生活中普遍存在，遠(yuǎn)至古代娶親用的花轎轎桿、農(nóng)村大車車轅，直至當(dāng)今建筑鋼結(jié)構(gòu)中各種采光大蓬橫梁（包括彎曲橫梁）、各種連桿搖臂結(jié)構(gòu)等。特別是懸臂梁幾乎處處可見(jiàn)，就連輸電用的水泥電桿也做成根粗尖細(xì)的。
由于這種變截面梁在工程中普遍存在，在ANSYS程序結(jié)構(gòu)分析中，專門(mén)設(shè)置了變截面梁?jiǎn)卧�的功能，使用起�?lái)特別方便。具體操作過(guò)程在下面的實(shí)例分析中詳細(xì)介紹。
自由度耦合即構(gòu)件連接處兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的自由度（包括移動(dòng)自由度和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度）變化是一致的，主節(jié)點(diǎn)如何變化，從節(jié)點(diǎn)隨著同樣變化。自由度耦合在靜力分析時(shí)常用在連接件上，特別用在具有轉(zhuǎn)動(dòng)的連接件上。例如：汽車掛擋手柄連接端的球鉸，各種銷釘與耳環(huán)的連接，各種轉(zhuǎn)盤(pán)與轉(zhuǎn)軸的連接等。自由度耦合的概念與自由度釋放的概念正好相反。在ANSYS程序中沒(méi)有自由度釋放功能，只有自由度耦合功能，但用自由度耦合功能完全可以達(dá)到自由度釋放的目的。這種功能具體操作過(guò)程，也在下面的實(shí)例分析中詳細(xì)介紹。

二、雨蓬計(jì)算分析

該雨蓬結(jié)構(gòu)是由11根變截面工字鋼梁、1根等截面工字鋼梁、3根圓管鋼梁、1根槽鋼梁和6根拉桿鋼組成。其結(jié)構(gòu)如下：

圖1雨蓬結(jié)構(gòu)
1．原始數(shù)據(jù)
（1）坐標(biāo)數(shù)據(jù)
關(guān)鍵點(diǎn)號(hào)XYZ
1000
2006300
3045000 （第一拉桿上端點(diǎn)）
40-10000 （變截面梁Z軸方向）
5010000 （第一排工字鋼Z軸方向）
60-10006300（第六排槽鋼Z軸方向）
（2）材料數(shù)據(jù)
主鋼梁變截面工字鋼：大端300×150×8×6小端150×150×8×6
第一橫梁工字鋼：150×100×8×6
第二、第三、第四橫梁圓管鋼：Φ102×4 Ri=47 R0=51
第五橫梁槽鋼：160×80×8×6
拉桿：Φ102×4A=1231.5 =0.0001
(3) 載荷
由玻璃均布載荷計(jì)算而得:
中間節(jié)點(diǎn): F=5560N
邊節(jié)點(diǎn): F=2780N
角節(jié)點(diǎn): F=1690N
(4) 單元
梁?jiǎn)卧? BEAM188
桿單元: LINK8
(5) 邊界條件
主梁固定于墻上:位移和轉(zhuǎn)角全約束；
拉桿與主梁連接: 位移耦合,轉(zhuǎn)角自由；
拉桿與墻連接: 位移約束, 轉(zhuǎn)角自由。
2 計(jì)算方法
有限元幾何非線性方法
3操作命令
（1）前處理
a. 選擇單元類型
選擇單元類型菜單路徑：【Preprocessor】→【Element Type】→【Add/Edit/Delete】
執(zhí)行選擇單元類型菜單路徑命令，彈出定義單元類型對(duì)話框，單擊[Add…]按鈕，彈出單元類型庫(kù)對(duì)話框，然后選擇“Beam 2node 188”梁?jiǎn)卧�，單擊[OK]按鈕。
用同樣方法選擇“Link Spar 8”桿單元，單擊[OK]按鈕。
b. 設(shè)置單元實(shí)常數(shù)
設(shè)置單元實(shí)常數(shù)菜單路徑：【Preprocessor】→【Real Constants】→【Add/Edit/Delete】
執(zhí)行設(shè)置單元實(shí)常數(shù)菜單路徑命令，彈出對(duì)話框后，單擊[Add…]按鈕，選擇“Type 2 LINK8”單元，并單擊[OK]按鈕，彈出定義實(shí)常數(shù)對(duì)話框，在“ID”中輸入“1”，在“AREA”中輸入“1231.5”，單擊[OK]按鈕。
c. 設(shè)置單元截面數(shù)據(jù)
變截面工字鋼梁截面設(shè)置：
大端截面設(shè)置：執(zhí)行菜單路徑命令【Preprocessor】→【Sections】→【Beam】→【Common sections】，彈出定義截面特性對(duì)話框后，在“ID”中設(shè)置梁?jiǎn)卧�截面代�?hào)“1”，在“Name”中設(shè)置梁?jiǎn)卧�截面名稱“M1”，在[Sub-Type]中選擇工字鋼截面圖形。在“W1”中輸入“150”，在“W2”中輸入“150”，在“W3”中輸入“300”，在“t1”中輸入“8”，在“t2”中輸入“8”，在“t3”中輸入“6”，單擊[OK]按鈕。
小端截面設(shè)置：執(zhí)行菜單路徑命令【Preprocessor】→【Sections】→【Beam】→【Common sections】，彈出定義截面特性對(duì)話框后，在“ID”中設(shè)置梁?jiǎn)卧�截面代�?hào)“2”，在“Name”中設(shè)置梁?jiǎn)卧�截面名稱“M2”，在[Sub-Type]中選擇工字鋼截面圖形。在“W1”中輸入“150”，在“W2”中輸入“150”，在“W3”中輸入“150”，在“t1”中輸入“8”，在“t2”中輸入“8”，在“t3”中輸入“6”，單擊[OK]按鈕。
尖劈梁截面設(shè)置：執(zhí)行菜單路徑命令【Preprocessor】→【Sections】→【Beam】→【Taper Section】→【By XYZ Location】，彈出定義變截面特性對(duì)話框后，在“ID”中設(shè)置變截面梁?jiǎn)卧�截面代�?hào)“3”，在“Name”中設(shè)置變截面梁?jiǎn)卧�截面名稱“M3”。在“Beginning Section ID”中選擇變截面梁起始截面代號(hào)“1 M1”，在“XYZ Location of Beginning Sect”中輸入變截面梁起始截面坐標(biāo)“0，0，0”；在“Ending Section ID”中選擇變截面梁結(jié)束截面代號(hào)“2 M2”，在“XYZ Location of Ending Section”中輸入變截面梁結(jié)束截面坐標(biāo)“0，0，6300”，單擊[OK]按鈕。
普通工字鋼梁截面設(shè)置：
執(zhí)行菜單路徑命令【Preprocessor】→【Sections】→【Beam】→【Common sections】，彈出定義截面特性對(duì)話框后，在“ID”中設(shè)置梁?jiǎn)卧�截面代�?hào)“4”，在“Name”中設(shè)置梁?jiǎn)卧�截面名稱“M4”，在[Sub-Type]中選擇工字鋼截面圖形。在“W1”中輸入“100”，在“W2”中輸入“100”，在“W3”中輸入“150”，在“t1”中輸入“8”，在“t2”中輸入“8”，在“t3”中輸入“6”，單擊[OK]按鈕。
圓管梁截面設(shè)置：
設(shè)置梁?jiǎn)卧�截面�?shù)據(jù)菜單路徑：【Preprocessor】→【Sections】→【Beam】→【Common】→【Sections】
執(zhí)行設(shè)置梁?jiǎn)卧�截面�?shù)據(jù)菜單路徑命令，彈出對(duì)話框后，在“ID”中設(shè)置梁?jiǎn)卧�截面代�?hào)“5”，在“Sub-Type”中選擇圓管鋼截面圖形。在“Ri”中輸入“47”，在“R0”中輸入“51”，單擊[OK]按鈕。
槽鋼梁截面設(shè)置：
執(zhí)行菜單路徑命令【Preprocessor】→【Sections】→【Beam】→【Common sections】，彈出定義截面特性對(duì)話框后，在“ID”中設(shè)置梁?jiǎn)卧�截面代�?hào)“6”，在[Sub-Type]中選擇槽鋼截面圖形。在“W1”中輸入“80”，在“W2”中輸入“80”，在“W3”中輸入“160”，在“t1”中輸入“8”，在“t2”中輸入“8”，在“t3”中輸入“6”，單擊[OK]按鈕。
d. 設(shè)置材料性能數(shù)據(jù)
設(shè)置材料性能數(shù)據(jù)菜單路徑：【Preprocessor】→【Material Props】→【Material Models】
執(zhí)行設(shè)置材料性能數(shù)據(jù)菜單路徑命令，彈出定義材料性能數(shù)據(jù)對(duì)話框，選擇右側(cè)材料有關(guān)變量依次雙擊“Structural”“Linaer”“Elastic”“Isotropic” (也可以依次雙擊“Favorites”“Linaer Static”“Linaer Isotropic”) 后，在出現(xiàn)的對(duì)話框中，輸入彈性模量“EX=2.06E5”和泊松比“PRXY=0.3”數(shù)值，輸入密度數(shù)值“7.85E-9”，單擊[OK]按鈕，并退出對(duì)話框。
e. 建立幾何模型
（a）生成關(guān)鍵點(diǎn)菜單路徑：【Preprocessor】→【Modeling】→【Create】→【Keypoints】→【On Working Plane】
執(zhí)行生成關(guān)鍵點(diǎn)菜單路徑命令，在彈出的工作平面對(duì)話框中，依照上述坐標(biāo)次序，輸入各關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)值：“X，Y，Z”，最后單擊工作平面對(duì)話框中的[OK]按鈕。
軸側(cè)顯示菜單路徑：【Utility Menu】→【Plotctrls】→【Pan Zoom Rotate】→【ISO】
(b) 生成直線菜單路徑：【Preprocessor】→【Modeling】→【Create】→【Lines】→【Lines】→【Straight Line】
執(zhí)行生成直線菜單路徑命令，彈出生成直線對(duì)話框，采用鼠標(biāo)在圖形窗口依次點(diǎn)擊前、后兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，生成一條直線，單擊對(duì)話框中的[OK]按鈕。
(c) 將直線分成21等份菜單路徑：【Preprocessor】→【Operate】→【Booleans】→【Divide】→【Line into N Ln’s】，彈出對(duì)話框后，選擇直線，單擊[Apply]按鈕，輸入劃分?jǐn)?shù)“21”，單擊[OK]按鈕。
（d）直線相加菜單路徑：【Preprocessor】→【Modeling】→【Operate】→【Booleans】→【Add】→【Lines】
執(zhí)行直線相加菜單路徑命令，彈出對(duì)話框后，選擇除第一段直線外的5段直線，單擊[Apply]按鈕，接下來(lái)再次選擇5段直線，單擊[Apply]按鈕，直到共生成5段直線為止。
(e) 5段直線賦置屬性菜單路徑：【Preprocessor】→【Meshing】→【Meshing Attribute】→【Picked lines】
執(zhí)行賦屬性菜單路徑命令，彈出對(duì)話框后，單擊對(duì)話框中的[Pick All]按鈕，彈出賦屬性對(duì)話框，選擇屬性：材料號(hào)“MAT”為“1”，實(shí)常數(shù)號(hào)“REAL”為默認(rèn)值，單元類型號(hào)“TYPE”為“1 BEAM188”，截面號(hào)“SECT”為“3”，并激活“Pick Orientation Keypoints”，單擊[Apply]按鈕，用鼠標(biāo)在主梁下選擇確定梁?jiǎn)卧猌軸方向的“K”點(diǎn)，單擊[OK]按鈕。
(f) 5段直線設(shè)置劃分尺寸菜單路徑：【Preprocessor】→【Meshing】→【Size Ctrls】→【ManualSize】→【Lines】→【Picked Lines】
執(zhí)行設(shè)置劃分尺寸菜單路徑命令，采用鼠標(biāo)在圖形窗口拾取全部直線，單擊[Apply]按鈕，在彈出的對(duì)話框“NDIV”中輸入尺寸數(shù)值“1”，單擊[OK]按鈕。
(g) 5段直線劃分網(wǎng)格采用分網(wǎng)工具，其菜單路徑：【Preprocessor】→【Meshing】→【MeshTool】
執(zhí)行分網(wǎng)工具菜單路徑命令，彈出分網(wǎng)工具對(duì)話框。先在分網(wǎng)工具窗口中確定網(wǎng)格實(shí)體：“Lines”，單擊[Mesh]按鈕后，單擊[Pick All]按鈕。單擊工具欄中的[SAVE-DB]按鈕，保存實(shí)體網(wǎng)格文件。
(h) 復(fù)制直線菜單路徑：【Preprocessor】→【Modeling】→【Copy】→【Lines】
執(zhí)行復(fù)制直線菜單路徑命令，彈出對(duì)話框后，單擊[Pick All]按鈕，在彈出對(duì)話框“Number of Copies-”中輸入“11”，在“DX”中輸入“2250”，單擊[OK]按鈕(目的在于生成11根變截面梁)。
(i) 生成橫線菜單路徑：【Preprocessor】→【Modeling】→【Create】→【Lines】→【Lines】→【Straight Line】
執(zhí)行生成直線菜單路徑命令，彈出生成直線對(duì)話框，采用鼠標(biāo)在圖形窗口依次點(diǎn)擊前、后兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，生成所有橫直線，單擊對(duì)話框中的[OK]按鈕。
（j）給各橫直線賦置屬性菜單路徑：【Preprocessor】→【Meshing】→【Meshing Attribute】→【Picked lines】
執(zhí)行賦屬性菜單路徑命令，彈出對(duì)話框后，采用鼠標(biāo)在圖形窗口拾取第一橫直線，單擊[Apply]按鈕，彈出賦屬性對(duì)話框，選擇屬性：材料號(hào)“MAT”為“1”，實(shí)常數(shù)號(hào)“REAL”為默認(rèn)值，單元類型號(hào)“TYPE”為“1 BEAM188”，截面號(hào)“SECT”為“4”，并激活“Pick Orientation Keypoints”，單擊[Apply]按鈕，用鼠標(biāo)在第一橫直線起點(diǎn)上選擇確定梁?jiǎn)卧猌軸方向的“K”點(diǎn)，單擊[OK]按鈕。
第二、第三、第四橫直線為圓管鋼，截面號(hào)為“5”，梁?jiǎn)卧猌軸方向的“K”點(diǎn)選擇第五橫直線上任意一點(diǎn)即可；第五橫直線為槽鋼，截面號(hào)為“6”，梁?jiǎn)卧猌軸方向的“K”點(diǎn)選擇第五橫直線起點(diǎn)下一點(diǎn)，單擊[OK]按鈕。
(k) 各橫直線劃分尺寸設(shè)置為“1”、網(wǎng)格劃分同前。
(l) 合并菜單路徑：【Preprocessor】→【Numbering Ctrls】→【Merge Items】
執(zhí)行合并菜單路徑命令，彈出對(duì)話框后，在“Label”中選擇“All”，單擊[OK]按鈕。
(m) 復(fù)制關(guān)鍵點(diǎn)菜單路徑：【Preprocessor】→【Modeling】→【Copy】→【Keypoints】
執(zhí)行復(fù)制關(guān)鍵點(diǎn)菜單路徑命令，彈出對(duì)話框后，用鼠標(biāo)在圖形窗口選擇拉桿上端點(diǎn)，單擊[Apply]按鈕，在彈出對(duì)話“Number of Copies”中輸入“6”，在“DX”中輸入“4500”，單擊[OK]按鈕。
執(zhí)行復(fù)制關(guān)鍵點(diǎn)菜單路徑命令，彈出對(duì)話框后，用鼠標(biāo)在圖形窗口選擇拉桿下端點(diǎn)之間的關(guān)鍵點(diǎn)，復(fù)制距離為“DX=2250”，復(fù)制后使各拉桿下端點(diǎn)位置形成兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)號(hào)。
(n) 生成直線菜單路徑：【Preprocessor】→【Modeling】→【Create】→【Lines】→【Lines】→【Straight Line】
執(zhí)行生成直線菜單路徑命令，彈出對(duì)話框后，用鼠標(biāo)在圖形窗口選擇拉桿上、下端點(diǎn)，生成拉桿線。注意：在選擇下端點(diǎn)時(shí)，要選擇后生成的關(guān)鍵點(diǎn)號(hào)。
(o ) 拉桿線的屬性賦置、劃分尺寸設(shè)置和網(wǎng)格劃分同前。
( p) 自由度耦合設(shè)置
該題6根拉桿下端與變截面梁的連接為鉸鏈連接，即每個(gè)連接節(jié)點(diǎn)3個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度應(yīng)釋放為自由。在ANSYS程序中，自由度耦合的概念與其他程序中自由度釋放的概念正相反。對(duì)于該題而言，拉桿下端與變截面梁鉸鏈連接，應(yīng)設(shè)置連接點(diǎn)處為兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，一個(gè)節(jié)點(diǎn)為拉桿的，另一個(gè)節(jié)點(diǎn)為變截面梁的，并使他們3個(gè)方向的位移自由度各自耦合，3個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度不作任何處理。
自由度耦合設(shè)置菜單路徑：【Preprocessor】→【Conpling/Ceqn】→【Coupling DOFs】
執(zhí)行自由度耦合設(shè)置菜單路徑命令，彈出對(duì)話框后，在圖形窗口拾取耦合節(jié)點(diǎn)，單擊[OK]按鈕，再次在該位置拾取耦合點(diǎn)，單擊[Apply]按鈕，彈出自由度耦合對(duì)話框，在“NSET”中輸入耦合集號(hào)“”，在“Lab”中選擇耦合自由度方向“”，單擊[Apply]按鈕，直到完成所有6對(duì)節(jié)點(diǎn)位移自由度的耦合（6對(duì)節(jié)點(diǎn)共建18個(gè)耦合集），單擊[OK]按鈕。
單擊工具欄中的[SAVE-DB]按鈕，保存實(shí)體網(wǎng)格文件。
（2）加載求解
a. 施加位移約束
施加位移約束菜單路徑：【Solution】→【Define Loads】→【Apply】→【Structural】→【Displacement】→【On Nodes】
執(zhí)行施加位移約束菜單路徑命令，彈出施加位移約束選擇節(jié)點(diǎn)對(duì)話框，采用鼠標(biāo)在圖形窗口拾取主梁與墻連接點(diǎn)，單擊[Apply]按鈕，彈出施加位移約束選擇分量窗口，選擇節(jié)點(diǎn)位移分量：“UX=UY=UZ=0，ROTX= ROTY=ROTZ=0”，單擊[Apply]按鈕。
再拾取拉桿與墻連接點(diǎn)，選擇節(jié)點(diǎn)位移分量：“UX=UY=UZ=0”，單擊[OK]按鈕。

b. 施加載荷
選擇節(jié)點(diǎn)菜單路徑【Solution】→【Define Loads】→【Apply】→【Structural】→【Force/Moment】→【On Nodes】
執(zhí)行選擇節(jié)點(diǎn)菜單路徑命令，彈出對(duì)話框后，在圖形窗口拾取雨蓬中間各節(jié)點(diǎn)，單擊[Apply]按鈕，彈出的對(duì)話框后選擇“FY”，在[VALUE]框中輸入“-5560”，單擊[Apply]按鈕；拾取雨蓬邊緣各節(jié)點(diǎn)，單擊[Apply]按鈕，彈出的對(duì)話框后選擇“FY”，在[VALUE]框中輸入“-2780”，單擊[Apply]按鈕；拾取雨蓬各角節(jié)點(diǎn)，單擊[Apply]按鈕，彈出對(duì)話框后選擇“FY”，在[VALUE]框中輸入“-1690”，單擊[OK]按鈕。
c. 施加重力加速度（不考慮結(jié)構(gòu)的重量可以不加）
選擇菜單路徑：【Solution】→【Define Loads】→【Apply】→【Structural】→【Inertia】→【Gravity】→【Global】，彈出拾取對(duì)話框后, 在[ACELX]中輸入“”（水平方向），在[ACELY]中輸入“”（垂直方向），單擊[OK]按鈕。
d. 選擇求解方法
選擇菜單路徑：【Main Menu】→【Solution】→【Analysis Type】→【Sol’n control】，彈出對(duì)話框后，在“Analysis Options”中選擇“Large Displacemant Static”，單擊[OK]按鈕。
e. 用當(dāng)前載荷步解題
選擇菜單路徑：【Main Menu】→【Solution】→【Current LS】，彈出狀態(tài)窗口和求解窗口，退出狀態(tài)窗口，單擊求解窗口中的[OK]按鈕，進(jìn)行解題。
當(dāng)出現(xiàn)此句英語(yǔ)：“Solution is done !”則結(jié)果正確，單擊[Close]按鈕。
（3）后處理
a. 顯示變形
選擇菜單路徑：【General Postproc】→【Read Results】→【First Set】→【Plot Results】→【Contour Plot】→【Nodal Solu】，在彈出的對(duì)話框中，單擊“DOF Solution”項(xiàng)，選擇變形分量（例如：Y—Component of displacement），單擊[OK]按鈕，出現(xiàn)帶標(biāo)尺的變形圖。
b. 顯示當(dāng)量應(yīng)力
選擇菜單路徑：【General Postproc】→【Read Results】→【First Set】→【Plot Results】→【Nodal Solu】，在彈出的對(duì)話框中，單擊“Stress”項(xiàng)，選擇“Von Mises stress”項(xiàng)，單擊[OK]按鈕。
再選擇菜單路徑：【Utility Menu】→【Plotctrls】→【Style】→【Size and Shape】，在彈出的對(duì)話框中，激活“Display of elemet”項(xiàng)，單擊[OK]按鈕，出現(xiàn)帶標(biāo)尺的應(yīng)力圖。
c. 顯示彎曲應(yīng)力
定義單元表格菜單路徑：【General Postproc】→【Element table】→【Define table】
執(zhí)行定義單元表格菜單路徑命令，彈出對(duì)話框以后單擊[Add…]按鈕，在滾動(dòng)框中選擇“By Sequence num”，在右框中選擇“SMISC”，在右下框中“SMISC，”后面輸入應(yīng)力的序列號(hào)“34”（BEAM4梁?jiǎn)卧獜澢鷳?yīng)力序列號(hào)為“LS,4”，各種梁?jiǎn)卧獞?yīng)力的序列號(hào)是不同的，見(jiàn)在線幫助），單擊[OK]按鈕。
繪制表格（或列表）菜單路徑：【General Postproc】→【Element table】→【Plot table】（【List Elem Table】）
執(zhí)行繪制表格（或列表）菜單路徑命令，彈出對(duì)話框以后，單擊[OK]按鈕，繪制表內(nèi)應(yīng)力圖形（或列出表格數(shù)據(jù)）。
d. 支反力顯示
列表方式顯示支反力菜單路徑：【General Postproc】→【List Results】→【Reaction Solu】
執(zhí)行列表方式顯示支反力菜單路徑命令，彈出用列表方式顯示支反力窗口，選擇“All Items”項(xiàng)，單擊[OK]按鈕。
e. 將圖形存入文件
首先選擇菜單路徑：【Utility Menu】→【Plotctris】→【Style】→【Backgroud】，單擊“Display picture Backgruod”（改變背景顏色，如果背景顏色已經(jīng)改變則不要執(zhí)行此步）。
再選擇菜單路徑：【Utility Menu】→【Plotctris】→【Hard copy】→【To File】，彈出的對(duì)話框后，在“Save to：”中定義用戶文件名，單擊[OK]按鈕。
f. 輸出結(jié)構(gòu)總體積和總重量菜單路徑
【General Postproc】→【Element table】→【Define table】
【General Postproc】→【Element table】→【Sum of Each Item】
【Utility Menu】→【Paramenters】→【Get Scalar Data】
【Utility Menu】→【Paramenters】→【Scalar Paramenter】
執(zhí)行菜單路徑命令1，彈出對(duì)話框以后，單擊[Add…], 彈出單元表對(duì)話框，在“lab”中輸入用戶定義名“EVOL”，在左下列選擇“Geometry”，在右列選擇“Elem Volume Volu”，單擊[OK]按鈕。
執(zhí)行菜單路徑命令2，彈出對(duì)話框以后，單擊[OK]按鈕，得到單元總體積值。
執(zhí)行菜單路徑命令3，彈出對(duì)話框以后，在左列選擇“Results Data”，在右列選擇“Elem Table Sums”，單擊[OK]按鈕，彈出對(duì)話框以后輸入用戶定義名“VTOT”，單擊[OK]按鈕。
執(zhí)行菜單路徑命令4，彈出對(duì)話框以后，在“Items”中選擇“VTOT=”，再在“Selection”中乘以材料比重?cái)?shù)值“例如：7.85E-6”（VTOT=*7.85E-6），單擊[Accept]按鈕，在“Items”中得到單元總重量值（單位：VTOT=千克重）。該雨蓬結(jié)構(gòu)需用鋼材噸。
4 計(jì)算結(jié)果
（1）位移分布云圖：

圖2 雨蓬變形分布云圖
（2）應(yīng)力分布云圖：

圖3 雨蓬當(dāng)量應(yīng)力分布云圖

圖4 雨蓬的梁彎曲應(yīng)力分布云圖
5 結(jié)果分析及結(jié)論
由圖2—圖4可知，在當(dāng)前載荷的作用下，雨蓬的最大變形在前緣為5.2mm；最大當(dāng)量應(yīng)力在根部為37.9Mpa（最大彎曲應(yīng)力37.2 Mpa）。應(yīng)力和變形都很小，可見(jiàn)用鋼材浪費(fèi)嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很有改進(jìn)的余地。

三、總結(jié)

1．雨蓬計(jì)算分析例題前處理操作順序
（1）生成關(guān)鍵點(diǎn)（6個(gè)）；
（2）生成一條直線；
（3）分直線為21等份（具體尺寸數(shù)據(jù)需要）；
（4）除第一段線外，每5段線相加，共形成5段線；
（5）5段線賦置屬性（注意Z軸方向）；
（6）設(shè)置劃分尺寸為1；
（7）劃分單元；
（8）儲(chǔ)存單元；
（9）復(fù)制5段線為11條直線（2250×11）；
（10）生成所有橫線；
（11）橫線分別賦置屬性（注意Z軸方向）；
（12）所有橫線設(shè)置劃分尺寸為1；
（13）所有橫線劃分單元；
（14）所有合并（在此步一定要合并）；
（15）儲(chǔ)存所有單元；
（16）復(fù)制拉桿上端節(jié)點(diǎn)（4500×6）；
（17）利用拉桿下端點(diǎn)之間的節(jié)點(diǎn)復(fù)制拉桿下端節(jié)點(diǎn)，形成一個(gè)位置兩個(gè)節(jié)點(diǎn)號(hào)；
（18）利用新生成的拉桿下端節(jié)點(diǎn)和拉桿上端節(jié)點(diǎn)生成拉桿線；
（19）拉桿線賦置屬性；
（20）拉桿線設(shè)置劃分尺寸為1；
（21）拉桿線劃分單元；
（22）儲(chǔ)存所有單元；
（23）從第一個(gè)拉桿下端節(jié)點(diǎn)位置開(kāi)始，做每對(duì)節(jié)點(diǎn)的位移耦合，每做一個(gè)建立一個(gè)耦合集，共建立6對(duì)節(jié)點(diǎn)的18個(gè)位移耦合集。
（24）施加其余邊界條件和集中載荷；
（25）使用幾何非線性進(jìn)行計(jì)算。
2．雨蓬分析注意下面幾點(diǎn)
（1）形成變截面工字鋼梁時(shí)，與建立一般梁一樣，建立兩個(gè)梁截面，再建立尖劈梁。不要利用偏置功能，目的在于使尖劈梁軸水平放置。
（2）BEAM188梁?jiǎn)卧�需要定義Z軸方向，各梁放置位置不同，Z軸的方向也不同。
（3）拉桿預(yù)應(yīng)變?cè)O(shè)置為0.0001，即給一個(gè)比較小的預(yù)緊力就可以了。
（4）拉桿與主梁連接為鉸鏈形式，采用位移自由度耦合，即每?jī)蓚�(gè)節(jié)點(diǎn)的UX、UY和UZ耦合，轉(zhuǎn)角自由。
（5）拉桿與墻連接也為鉸鏈形式，采用位移自由度約束，即UX=UY=UZ=0，轉(zhuǎn)角自由。
（6）當(dāng)量應(yīng)力為合成應(yīng)力，永遠(yuǎn)是正值；彎曲應(yīng)力是有方向的，不過(guò)應(yīng)取絕對(duì)值進(jìn)行分析。
（7）顯示彎曲應(yīng)力要用定義表格方式。