东莞理工学院生态环境与建筑工程学院2013级土木工程1班结构有限元课程设计
课程设计说明书
课题
结构有限元分析之“手算与电算比较1”
院 系 生态环境与建筑工程学院 班 级 2013级土木1班 学生姓名 彭奋态 学生学号 201341201113 指导教师 郑愚 提交日期 2016.12.20
目 录
目 录
一、 设计背景 ................................................................................................................................ 1
（一） 总体概述..................................................................................................................... 1 （二） 结构分析课题............................................................................................................. 1 （三） 任务及要求................................................................................................................. 1 （四） 参考书籍及分析软件 ................................................................................................. 2 二、 力学分析 ................................................................................................................................ 3
（一） 求弯矩图..................................................................................................................... 3 （二） 求G点位移................................................................................................................. 4 三、 ABAQUS建模分析 ................................................................................................................... 6
（一） 建模............................................................................................................................. 6 （二） 分析............................................................................................................................. 7 四、 对比分析 ................................................................................................................................ 8 五、 参考文献 ................................................................................................................................ 9
正 文
结构有限元建模计算书
一、设计背景 （一）总体概述
本次课程设计主要是根据给定课题独立完成一个二次超静定结构的手算和电算分析。旨在提高自身对有限元分析的理解和认识，理解、掌握有限元分析基本步骤和方法；理解杆系有限元分析的基本原则；了解有限元分析中常见单元类型及其特点；掌握使用商用有限元软件进行简单结构建模的操作步骤及方法，并学会对计算结果进行分析。
（二）结构分析课题
已知条件：
所有杆件的长度均为4m；杆件材料为钢材，弹性模量为200GPa，泊松比为0.3；杆件截面为H200×100×10×12（长×宽×腹板×翼缘）；均布荷载为10KN/m。
求：
DE中点G的位移。
二次超静定结构图
（三）任务及要求
根据给定的结构信息，进行有限元建模和经典力学方法手算，独立完成所有计算工作，进行计算结果分析与对比，并编写报告。具体要求：
① 熟悉了解商用有限元软件操作方法及分析流程。
② 根据指导老师给定的结构信息，进行结构体系、荷载情况和边界条件分析，并采用结构力学对结构进行承载力和变形计算。
③ 根据分析结果，使用ABAQUS软件对结构进行有限元建模，选择合理的
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正 文
单元类型及单元大小，以及分析步骤。
④ 对有限元分析结果进行分析，并将其与力学计算结果进行对比，分析误差原因。
⑤ 根据有限元分析结果及力学计算结果，编写设计报告书。 （四）参考书籍及分析软件
[1]结构力学Ⅰ —— 基本教程 （第三版） 龙奴球 包世华 袁驷 主编 [2]分析软件：Abaqus/CAE 6.10-1
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二、力学分析 （一）求弯矩图
（1）本课题结构为二次超静定结构，下面利用位移法计算其内力，并绘制
弯矩图。取基本未知量?，其中i?EID,?EL
（2）杆端弯矩
MDA?i?D
M4i?ql2DE?D?2i?E?12
MED?2i?ql2D?4i?E?12
MEF?3i?E （3）位移法方程 结点D平衡：?MD?0,MDA?MDE?0
将上步结果代入得5i?40D?2i?E?3?0结点E平衡：?ME?0,MED?MEF?0
将上步结果代入得2i??7i?40DE?3?0（4）求基本未知量
3.871解①②两方程，得{?D????3.011i
Ei（5）求杆端弯矩
将求得的位移代入上述各杆杆端弯矩公式，得
MDA?i?D?3.871MAD??i?D??3.871M4i?ql2DE?D?2i?E?12??3.871
MED?2i?ql2D?4i?E?12?9.031MEF?3i?E??9.033
该二次超静定结构弯矩图如下：
①②3