[本例提示] 介绍了利用ansys求解杆系结构的方法、步骤和过程。
5.1 概述。
实际结构都是空间结构，所承受的载荷也是空间的。但是如果结构具有某种特殊形状，所承受的载荷具有特殊的性质，就可以将空间问题简化为杆系结构问题、平面问题等。这样处理后，计算工作量大大减少，而所得结果仍可满足精度要求。
所谓杆系结构指的是由长度远远大于其它方向尺寸（10:1）的构件组成的结构，如连续梁、桁架、刚架等。
当结构承受不随时间变化的载荷作用时，分析其位移、应变、应力和力，需要进行静力学分析。ansys静力学分析的步骤如下：
5.1.1 前处理。
进行有限元模型的创建。
5.1.2 求解。
静力学分析所施加的载荷类型有：外部施加的集中力和压力；稳态的惯性力（如重力和离心力）；位移载荷；温度载荷。
5.1.3 后处理。
静力学分析的结果包括结构的位移、应变、应力和反作用力等，一般是使用post1（普通后处理器）来查看这些结果。
5.2 问题描述及解析解。
图5-1所示为一平面桁架，长度l=0.1 m，各杆横截面面积均为a=1×10-4 m2，力p=2000 n，计算各杆的轴向力fa、轴向应力σa。
根据静力平衡条件，很容易计算出各杆的轴向力fa、轴向应力σa，如表5-1所示。
5.3 分析步骤。
5.3.1 过滤界面。
拾取菜单main menu→preferences。弹出的图5-2所示的对话框，选中“structural”项，单击“ok” 按钮。
5.3.2 创建单元类型。
拾取菜单main menu→preprocessor→element type→add/edit/delete。弹出的图5-3所示的对话框，单击“add”按钮；弹出的图5-4所示的对话框，在左侧列表中选“structural beam”，在右侧列表中选“2d elastic 3”， 单击“ok” 按钮；返回到图5-3所示的对话框，单击图5-3所示的对话框的“close”按钮。
5.3.3 定义实常数。
拾取菜单main menu→preprocessor→real constants→add/edit/delete。在弹出的“real constants”对话框中单击“add”按钮，再单击随后弹出的对话框的“ok” 按钮，弹出图5-5所示的对话框，在“area” 文本框中输入1e-4，单击“ok” 按钮。关闭“real constants”对话框。
5.3.4 定义材料特性。
拾取菜单main menu→preprocessor→material props→material models。弹出图5-6所示的对话框，在右侧列表中依次双击“structural”、“linear”、“elastic”、“isotropic”，弹出的图5-7所示的对话框，在“ex”文本框中输入2e11（弹性模量），在“prxy” 文本框中输入0.3（泊松比），单击“ok” 按钮，然后关闭图5-6所示的对话框。
5.3.5 创建节点。
拾取菜单main menu→preprocessor→modeling→create→nodes→in active cs。弹出的图5-8所示的对话框，在“node”文本框中输入1，在“x,y,z”文本框中分别输入0,0,0，单击“apply” 按钮；在“node”文本框中输入2，在“x,y,z”文本框中分别输入0.1,0,0，单击“apply” 按钮；在“node”文本框中输入3，在“x,y,z”文本框中分别输入0.
2,0,0，单击“apply” 按钮；在“node”文本框中输入4，在“x,y,z”文本框中分别输入0.1,0.1,0，单击“ok”按钮。
5.3.6 显示节点号、单元号。
拾取菜单utility menu→plotctrls→numbering。在弹出的“plot numbering controls”对话框，将节点号和单元号打开，单击“ok” 按钮。
5.3.7 创建单元。
拾取菜单main menu→preprocessor→modeling→create→elements→auto numbered→thru nodes。弹出拾取窗口，拾取节点1和2，单击拾取窗口的“apply” 按钮，于是在节点1和2之间创建了一个单元。重复以上过程，在节点2和和和和4间分别创建单元。
最后关闭拾取窗口。
5.3.8 施加约束。
拾取菜单main menu→solution→define loads→apply→structural→displacement→on nodes。弹出拾取窗口，拾取节点1，单击“ok” 按钮，弹出的图5-9所示的对话框，在列表中选择“ux”、“uy”，单击“apply” 按钮。再次弹出拾取窗口，拾取节点3，单击“ok” 按钮，在图5-9所示对话框的列表中选择“uy”，单击“ok” 按钮。
5.3.9 施加载荷。
拾取菜单main menu→solution→define loads→apply→structural→force/moment→on nodes。弹出拾取窗口，拾取节点4，单击“ok” 按钮，弹出图5-10所示的对话框，选择“lab”为“fy”，在“value”文本框中输入-2000，单击“ok” 按钮。
5.3.10 求解。
拾取菜单main menu→solution→solve→current ls。单击“solve current load step”对话框的“ok”按钮。出现“solution is done！
”提示时，求解结束，即可查看结果了。
5.3.11 定义单元表。
拾取菜单main menu→general postproc→element table→define table。弹出“element table data”对话框，单击“add”按钮，弹出的图5-11所示的对话框，在“lab”文本框中输入fa，在“item,comp”两个列表中分别选“by sequence num”、“smisc,”，在右侧列表下方文本框中输入smisc,1，单击“apply” 按钮，于是定义了单元表“fa”，该单元表保存了各单元的轴向力；再在“lab”文本框中输入sa，在“item,comp”两个列表中分别选“by sequence num”、“ls,”，在右侧列表下方文本框中输入ls,1，单击“ok” 按钮，于是又定义了单元表“sa”，该单元表保存了各单元的轴向应力。关闭“element table data”对话框。
5.3.12 列表单元表数据。
拾取菜单main menu→general postproc→element table→list elem table。弹出图5-12所示的对话框，在列表中选择“fa”、“sa”，单击“ok” 按钮。
结果如图5-13所示。与表5-1对照，二者完全一致。
5.4 命令流：
clearfilname, example5
l=0.1a=1e-4
prep7et,1,beam3
r,1,amp,ex,1,2e11
mp,prxy,1,0.3
n,1n,2,l
n,3,2*l
n,4,l,l
e,1,2e,2,3
e,1,4e,2,4
e,3,4finish
solud,1,ux
d,1,uy
d,3,uy
f,4,fy,-2000
solvefinish
post1etable,fa,smisc,1
etable,sa,ls,1
pretab,fa,sa
finish
练习题]5-1 用ansys软件分析图示桁架。已知：各杆横截面面积为1×10-4 m2，全部钢制，e=2×1011 pa，μ=0.
3，尺寸a=0.3 m、b=0.5 m和载荷f=2000 n。
1． 计算各杆所受轴向力和轴向应力的大小。
2． 如果ad、cd杆钢制，bd杆铜制，e=1.03×1011 pa，μ=0.3，结果如何？
杆系结构示例
一源程序中主要标识符的意义说明如下 1 整型变量。nj 结点总数 nm 单元总数 n 结点位移未知量总数，即整个结构的总自由度数，亦即总刚矩阵的阶数 mb 最大的半带宽 nme 材料种类数 nge 截面几何特性种类数 ns 受约束的结点位移数 nsj 支承结点数 njp 结点荷载个数 jn 荷载作用...
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