缆机缆索的变形分析
问题描述： 问题详细说明：
分析缆机从安装悬索到最后运营整个过程的变形情况。
1.材料性能：弹性模量 E＝2.5e11 泊松比 μ＝0.1 重力 ρg=1e4。 2.节面尺寸：面积A=1
3.结构尺寸：长200 ，高 20。 4.初始条件：悬索有初应变ε=1e-5。 5.边界条件：悬索两端绞支。 以上都采用统一国际单位制
建模假设：
在自重作用下悬索为悬链线形状。为了简化索的找形求解，在建模时就已经近似按此形状生成节点，但还需进行找形计算来估计近似的程度，这里针对本例题给出悬链线计算公式：
y=a?cos(x/a)-a,a=250
以跨中为坐标原点，纵向为x方向，竖向为y方向，生成节点。节点坐标如下表1。
节点号 1 2 3 4 5 6
x值 0 10 20 30 40 50 y值 0 0.20002 0.80043 1.80216 3.20683 5.01669 节点号 7 8 9 10 11 x值 60 70 80 90 100 y值 7.23462 9.86419 12.9096 16.3757 20 1
第1步：指定分析标题
1、开始>程序>Ansys8.0>Configure Ansys Product
2、在File Management中输入Working Directory（工作路径）；在Job Name中输入工作文件名，如：LanJi。 第2步：定义单元类型
1、选取菜单途径Main Menu > Preprocessor >Element Type >Add/Edit/Delete，Element Types对话框将弹出。
2、单击Add，弹出Library of element对话框。 3、在左边的滚动框中选择Link。 4、在右边的滚动框中选择Bilinear10。 5、单击Apply。
6、单击Options，在K2项右侧滚动框中选择Long & Prep Motn，单击OK。 7、单击Element Types对话框中的Close按钮。 第3步：定义单元实常数
1、选取菜单途径Main Menu > Preprocessor >Real Constants>Add/Edit/Delete，Define Real Constant Sets对话框将弹出。
2、单击Add，弹出Element Type for Real Constants对话框。 3、选择Type 1，单击OK，弹出Real Constant Set对话框。 4、输入AREA为1，输入ISTRN为1e-5。 5、单击OK。 第4步：指定材料性能
1、选取菜单途径Main Menu > Preprocessor >Material Props>Material Models，Define Material Model Behavior对话框将弹出。
2、在右侧滚动框内选Structure>linear>elastic>Isotropic，双击，第二个对话框将出现。
3，输入EX为25e10，输入PRXY为0.1，单击OK。
4，在右侧滚动框内选Structure>Density，双击，第二个对话框将出现。
5，输入DENS为1000，单击OK。
6，关闭Define Material Model Behavior对话框。 第5步：建立有限元模型
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1、选取菜单路径Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>In Active CS，Create in Active Coordinate System对话框将弹出。
2、按照表1的数据逐点输入。
3、选取菜单路径Main Menu> Preprocessor> Modeling>Create>Elements>Auto Numbered>Thru Nodes，Elements from Nodes对话框将弹出。
4、按照节点顺序依次生成索单元。
5、选取菜单路径Main Menu > Preprocessor >Modeling>Reflect>Nodes，弹出Reflect Nodes对话框。
6、单击Pick All，第二个对话框将出现。 7、选择Y-Z plane，INC中输入50，单击OK。
8、选取菜单路径Main Menu > Preprocessor >Modeling>Reflect>Element>User Numbered，Reflect Element User-Num对话框弹出。
9、单击Pick All，第二个对话框将出现。
10、在IINC中输入50，NINC中输入50，单击OK。
11、选取菜单路径Main Menu > Preprocessor >Numbering Ctrls>Merge Items，Merge Coincident or Equivalently Defined Items对话框弹出。
12、在Label中选取All，单击OK。
13、选取菜单路径Main Menu > Preprocessor >Numbering Ctrls>Compress Numbers，弹出Compress Numbers对话框。
14、选择All，单击OK。
15、单击工作条上的SAVE_DB保存数据库。 第6步：加约束和重力 1
、
选
取
菜
单
路
径
Main
Menu>Solution>Define
Loads>Apply>Structural >Displacement>On Nodes，弹出Apply U，ROT on Nodes对话框。
2、选择两端部节点，单击Apply，第二个对话框出现。 3、在右侧的滚动框里选择UX和UY，单击Apply。 4、单击Pick All，第二个对话框再次出现。 5、在右侧的滚动框里选择UZ单击OK。
3
6、选取菜单路径Utility Menu>Select>Everything。 7
、
选
取
菜
单
路
径
Main
Menu>Solution>Define
Loads>Apply>Structural >Inertia>Gravity，弹出对话框。
8、在Y方向输入9.81，单击OK。 第7步：找形求解
1、选取菜单途径Main Menu>Analysis Type>New analysis，New Analysis对话框将出现。
2、选中Static，单击OK。
3、选取菜单途径Main Menu>Solution>Analysis Options，Static or Steady-State Analysis对话框弹出。
4、Large Deform Effect选择On，New-Raphson Option选择Full N-R，Stress Stiffness or Prestress选择Stress Stiff On。
5、选取菜单途径Main Menu>Solution>Load Step Opts>Time/Frequenc>Time and Substps，弹出 Time and Substep Options 对话框。
6、Time at end of load中输入1，Number of Substeps中输入20，Maximum No. of Substeps中输入20，Minimum No. of Substeps中输入10。
7、选取菜单途径Main Menu > Solution>Solve>Current LS。 8、检查状态窗口中的信息然后单击Close。
9、在Solve Current Step对话框上单击OK开始求解。
10、当求解完成时会出现一个“Solution is done”的提示对话框，单击Close。 11、画节点位移矢量图，检验悬索是否已达到零位移。选取菜单路径Main Menu>General Postproc>Plot Results>Vector Plot>Predefined，Vector Plot of Predefined Vectors对话框将出现。
12、在滚动框中选取DOF Solution和Translation U，单击OK。 13、在图上可以看出最大位移为0.184743m，故还需找形。
14、选取菜单路径Main Menu>Preprocessor>Modeling>Update Geom，Update Nodal Using Results File Displacements对话框将出现。
15、单击Browse，选择Lanji.rst文件，单击OK。 16、重复7-12。
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17、观察位移矢量图，如果位移量接近零，且方向一致，则无须再次求解，若没有达到要求则重复14-16。
18、单击工作条上的SAVE_DB保存数据库。 第8步：定义荷载并求解
1、选择菜单路径Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural > Force/Moment>On Nodes，弹出Apply F/M on Nodes对话框。
2、选择18节点，单击Apply，出现第二个对话框。
3、在Direction of force/mom中选择FY，在Force/moment value中输入-10000。 4、选取菜单途径Main Menu>Solution>Load Step Opts>Time/Frequenc>Time and Substps，弹出 Time and Substep Options 对话框。
5、Time at end of load中输入2，Stepped or ramped b.c.中选择Stepped。 6、选取菜单途径Main Menu>Solution> load step opt>write LS file，弹出Write Load Step File对话框。
7、输入2，单击OK。
8、选取菜单途径Main Menu>Solution>Define Loads>Delete>Structural > Force/Moment>On Nodes，弹出Delete F/M on Nodes对话框。
9、选取18节点，单击OK。
10、重复1-7，在节点1上施加同样大小的荷载，Time at end of load中输入3，Load step file number n中输入3。
11、同理，删除节点1处的荷载，在节点8处施加同样的荷载，并Time at end of load中输入4，Load step file number n中输入4。
12、选取菜单途径Main Menu>Solution>Solve>From LS file，Solve Load Step File对话框弹出。
13、在LSMIN中输入2，在LSMAX中输入4，单击OK。 第9步：观察结果
1、选取菜单途径Main Menu>General Postproc>Read Results>By Pick，弹出对话框。
2、选择所察看的荷载步。
3、选取菜单途径Main Menu>General Postproc>Plot Results>Vector
5
plot >Predefined，Vector Plot of Predefined Vectors对话框将出现。
4、在滚动框中选取DOF Solution和Translation U，单击OK，即可以看所需的位移矢量图。
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