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1、“央视大裤衩”自研有限元软件求解
1.1、选择单元类型
1.2、导入“央视大裤衩”工程
1.3、节点坐标定义
1.4、单元连接关系、材料定义
1.5、约束定义
1.6、外载定义
1.7、矩阵求解
1.8、变形云图展示
1.9、节点位移
1.10、单元应力
1.11、节点支反力
2、“…目录
1、“央视大裤衩”自研有限元软件求解
1.1、选择单元类型
1.2、导入“央视大裤衩”工程
1.3、节点坐标定义
1.4、单元连接关系、材料定义
1.5、约束定义
1.6、外载定义
1.7、矩阵求解
1.8、变形云图展示
1.9、节点位移
1.10、单元应力
1.11、节点支反力
2、“央视大裤衩”Ansys软件求解
2.1、变形云图
2.2、节点位移
2.3、单元应力
2.4、节点支反力
3、结果对比
3.1、节点位移对比
3.2、单元应力对比
3.3、节点支反力对比 本系列文章致力于实现“手搓有限元干翻Ansys的目标”基本框架为前端显示使用QT实现交互后端计算采用Visual Studio C。
基于前文的准备工作已具备初步的有限元分析的全流程计算为了验证计算的准确性将自研的有限元软件与商业软件ANSYS的计算结果进行对比。 手搓有限元 干翻Ansys-央视大裤衩有限元分析 也可以点击此处进行视频跳转
1、“央视大裤衩”自研有限元软件求解
使用自研有限元软件对“央视大裤衩”进行求解。模型中所有单元的杨氏模量E 7e10Pa横截面积A 2e-4m^2。模型状态如下图所示这里借用了Ansys的模型展示状态 在模型底端全部使用铰支座进行X、Y、Z三个方向固定除与地面接触的节点外所有节点受到X正方向大小为1000N的力模拟为风荷载。
1.1、选择单元类型 这里选择Bar_3D2Node单元点击这里跳转到Bar3D2Node介绍。
1.2、导入“央视大裤衩”工程 这里导入提前准备好的“央视大裤衩”模型。
1.3、节点坐标定义 这里显示的是模型中节点的ID、X坐标、Y坐标、Z坐标。
1.4、单元连接关系、材料定义 这里显示的是单元的ID、起始点ID、结束点ID、杨氏模量E、横截面积A。
1.5、约束定义 这里显示的是模型节点X方向是否约束(0为自由1为约束)、X方向初始位移、Y方向是否约束(0为自由1为约束)、Y方向初始位移、Z方向是否约束(0为自由1为约束)、Z方向初始位移。所有方向的初始位移均设置为0.
1.6、外载定义 这里显示的是模型节点X方向初始荷载、Y方向初始荷载、Z方向初始荷载依照荷载条件与地面接触的节点无风荷载除此之外所有的节点均受到X方向大小为1000N的初始荷载。
1.7、矩阵求解 控制台窗口打印的是每个单元的全局刚度矩阵。
1.8、变形云图展示 这里展示的是模型的变形云图可以调整云图的色阶以及比例缩放。
1.9、节点位移 这里展示的是不同节点的位移。
1.10、单元应力 这里展示的是不同单元的应力。
1.11、节点支反力 这里展示的是不同节点的支反力。
2、“央视大裤衩”Ansys软件求解
2.1、变形云图 2.2、节点位移 这里展示的是局部节点位移。
2.3、单元应力 这里展示的是局部单元应力由于与地面相连节点没有加风荷载所以到27号单元应力才不为0.
2.4、节点支反力 在前12号节点均有荷载。
3、结果对比
在自研的有限元软件与Ansys软件的计算结果进行对比。
3.1、节点位移对比
节点位移对比 节点ID从1开始计数自研软件节点位移mAnsys节点位移m1 X:0.000000e00 Y:0.000000e00 Z:0.000000e00 X:0.000000e00 Y:0.000000e00 Z:0.000000e00 13 X:1.145608e-03 Y:-5.583721e-05 Z:-1.500025e-04 X:0.11456E-02 Y:-0.55837E-04 Z:-0.15000E-03 44 X:3.593812e-02 Y:-1.132481e-02 Z:9.641387e-03 X:0.35938E-01 Y:-0.11325E-01 Z:0.96414E-02 56 X:4.634266e-02 Y:-1.434761e-02 Z:1.284828e-02 X:0.46343E-01 Y:-0.14348E-01 Z:0.12848E-01 80 X:7.366890e-02 Y:-3.727720e-02 Z:2.816048e-02 X:0.73669E-01 Y:-0.37277E-01 Z:0.28160E-01
这里只选取了部分节点进行数据对比。可以看出计算结果几乎一致除了舍入误差保留精度之外。
3.2、单元应力对比
单元应力对比 单元ID从1开始计数自研软件单元应力PaAnsys单元应力Pa10.000000e00 0.0000 273.000622e060.30006E0788-2.147518e07-0.21475E081254.148358e070.41484E082665.679809e060.56798E07
这里只选取了部分单元进行数据对比。可以看出计算结果几乎一致除了舍入误差保留精度之外。
3.3、节点支反力对比
节点支反力对比 节点ID从1开始计数自研软件节点支反力NAnsys节点支反力N1 X:-1.598386e04 Y:1.061466e03 Z:7.351554e03 X:-15984. Y:1061.5 Z:7351.6 2 X:-7.255753e03 Y:-2.371771e04 Z:-1.842327e04 X:-7255.8 Y:-23718. Z:-18423. 3 X:-4.658990e03 Y:-1.039396e04 Z:-4.412918e03 X:-4659.0 Y:-10394. Z:-4412.9 4 X:-1.697886e04 Y:-1.189124e04 Z:-6.063854e02 X:-16979. Y:-11891. Z:-606.39 5 X:-1.135751e04 Y:-5.277917e04 Z:-1.239206e04 X:-11358. Y:-52779. Z:-12392. 6 X:4.755060e02 Y:3.057443e04 Z:1.210375e04 X:475.51 Y: 30574. Z:12104. 7 X:-7.595668e03 Y:-4.415977e04 Z:9.528992e03 X:-7595.7 Y:-44160. Z:9529.0 8 X:-2.386487e03 Y:5.215669e04 Z:-4.339480e03 X:-2386.5 Y:52157. Z:-4339.5 9 X:-3.410433e03 Y:-2.099796e04 Z:-4.992923e03 X:-3410.4 Y:-20998. Z:-4992.9 10 X:-2.388713e03 Y:-9.652879e03 Z:5.519742e03 X:-2388.7 Y:-9652.9 Z:5519.7 11 X:3.610844e03 Y:3.707225e04 Z:1.442215e04 X:3610.8 Y:37072. Z:14422. 12 X:-7.007064e01 Y:5.272786e04 Z:-3.759157e03 X:-70.071 Y:52728. Z: -3759.2
这里选取了全部固定节点进行数据对比。可以看出计算结果几乎一致除了舍入误差保留精度之外。
