文档介绍：有限元分析基础
工程实例
(a) 铲运机举升工况测试
第一章 概述
(b) 铲运机工作装置插入工况有限元分析
图1-3 WJD-
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第一章 概述
(a) KOMATSU液压挖掘
第二章 结构几何构造分析
(1) 具有奇数跨的刚架
① 正对称载荷作用
结构对称性的利用
对称结构在正对称载荷下，对称轴截面上只能产生正对称的位移，反对称的位移为零；对称结构在反对称载荷下，对称轴截面上只有反对称的位移，正对称的位移为零。
(a) 对称刚架 （b) 变形状态分析 (c) 对称性利用
图2-22对称性利用示意图
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② 对称刚架承受反对称载荷作用
(a) 对称刚架 (b) 变形状态分析 (c) 反对称性利用
图2-23 反对称性利用示意图
第二章 结构几何构造分析
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(a) 变形状态分析 (b) 对称性利用
图2-24对称性利用示意图
(2) 具有偶数跨的刚架
① 正对称载荷作用
第二章 结构几何构造分析
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② 反对称载荷作用
(b) 反对称性状态分析
第二章 结构几何构造分析
(a) 变形状态分析
(c) 反对称性受力分析 (d) 反对称性利用
图2-25对称性利用示意图
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结构几何构造分析的自由度与约束
(1) 自由度
指结构在所在空间运动时，可以独立改变的几何参数的数目，也就是确定该结构位置时所需的独立参数的数目。
(2) 约束
指减少结构自由度的装置，即限制结构结构运动的装置。
a. 支座链杆的约束
b. 铰的约束:① 单铰； ② 复铰；③ 完全铰与不完全铰。
第二章 结构几何构造分析
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第二章 结构几何构造分析
(1)桁架自由度计算公式
一个平面体系的自由度计算结果，不外下述三种可能：
a. W＞0 表明结构缺少必要的约束， 可运动， 故结构必定是几何可变体系。
b. W=0 表明结构具有保证几何不变所需的最少的约束数。
c. W＜0 表明结构具有多余约束。
自由度计算公式
平面桁架
空间桁架
桁架中的结点数为j，杆件数为g，支座链杆数为z，则桁架的自由度W 为
(2) 平面混合结构的自由度计算公式
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结构离散与向量表示
第三章 杆系结构静力分析的有限单元法
位移函数及单元的刚度矩阵
坐标变换及单元刚度矩阵
整体刚度矩阵
约束处理及求解
计算示例
ANSYS桁架结构计算示例
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结构离散与向量表示
工程上许多由金属构件所组成的结构，如塔式桁构支承架、起重机起重臂架、钢结构桥梁、钢结构建筑等可以归结为杆系结构。杆系结构按各杆轴线及外力作用线在空间的位置分为平面杆系和空间杆系结构。
杆系结构可以由杆单元、梁单元组成。
(a) Liebherr塔式起重机 (b) Liebherr履带式起重机
(c) 钢结构桥梁 (d) 埃菲尔铁塔
图3-1 杆系结构
第三章 杆系结构静力分析的有限单元法
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结构离散化
由于杆系结构本身是由真实杆件联接而成，故离散化比较简单，一般将杆件或者杆件的一段( 一根杆又分为几个单元 )作为一个单元，杆件与杆件相连接的交点称为结点。
杆系结构的离散化的要点可参考如下：
a. 杆件的转折点、汇交点、自由端、集中载荷作用点、支承点以及沿杆长截面突变处等均可设置成结点。这些结点都是根据结构本身特点来确定的。
b. 结构中两个结点间的每一个等截面直杆可以设置为一个单元。
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