《有限元程序设计B》课程设计.docx

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《有限元程序设计B》课程设计

课程设计任务书

1、设计计算内容

（注：

2题按学号所对应的参数进行设计；学号尾号为单号做3题、学号尾号为双号（含尾号为0）做4题,6题为选做题）

1.图示结构为一三跨预应力混凝土刚构连续梁桥，主梁为等截面组合T梁，桥梁墩为等截面实心柱，经计算各有关截面几何特性和材料特性参数为：

（1）面积为A，抗弯惯性矩为I，抗弯截面模量为Wx（下缘）和Ws（上缘）。

主梁：

，

，

，

。

主墩：

，

，

，

。

（2）材料特性参数：

弹性模量

，容重

，线膨胀系数按

。

要求按以下2个工况计算结点变形和杆端力，并作出弯矩图：

假设结构为一次落架，计算一期恒载下的相应弯矩图。

学号参数

L（m）

L1（m）

L2（m）

L3（m）

H（m）

荷载

25-27

540

160

240

160

44

汽挂-100

1）建立数据文件（名字为E1.dat）如下：

5,6,8,2,1

1,1,2,1,1

2,2,3,1,1

3,3,4,1,1

4,5,2,2,1

5,6,3,2,1

1,0,0

2,130,0

3,390,0

4,510,0

5,130,-44

6,390,-44

1,26.0,3.5e10

1,9.341,13.503

2,32.2,5.779

4

1,9999,0.0,9999

4,9999,0.0,9999

5,0.0,0.0,0.0

6,0.0,0.0,0.0

0

5

1,3,242.866,1.0

2,3,242.866,1.0

3,3,242.866,1.0

4,4,832.7,1.0

5,4,832.7,1.0

（2）运行执行程序，并得到输出结果文件LX1.out；

=======OUTPUT=========

NUMID

12

211

313

414

515

616

717

818

NJP=0

NLM=5

KILTPVDX

13.2429E+031.000

KILTPVDX

23.2429E+031.000

KILTPVDX

33.2429E+031.000

KILTPVDX

44.8327E+031.000

KILTPVDX

54.8327E+031.000

THEJOINTDISPLACEMENTS:

JOINTuvq

1.0000E+00-.2818E-15-.1910E-02

2.0000E+00-.2203E+00-.1312E-02

3.0000E+00-.2068E+00.1395E-02

4.0000E+00-.2868E-15.1906E-02

5.0000E+00.0000E+00.0000E+00

6.0000E+00.0000E+00.0000E+00

THETERMINALFORCES:

MEMBERN（ST）Q（ST）M（ST））N（EN）Q（EN）M（EN）

1.0000E+00.4397E+05.2037E-08.0000E+00-.1240E+05.3664E+07

2.0000E+00.3072E+05-.3664E+07.0000E+00.3243E+05.3442E+07

3.0000E+00-.1411E+05-.3442E+07.0000E+00.4325E+05-.4482E-08

4-.1832E+05.0000E+00.0000E+00-.1832E+05.0000E+00.0000E+00

5-.1832E+05.0000E+00.0000E+00-.1832E+05.0000E+00.0000E+00

（3）根据输出结果文件绘出弯矩图。

在中跨跨度中作用一辆挂-120级挂车，试验算其结构强度和刚度，假设混凝土容许抗拉应力

，当采用挂车验算时跨中最大挠度不应超过

。

挂车-80P=200kN

挂车-100P=250kN

挂车-120P=300kN

要求：

（1）写出基本数据输入文件LX2.dat；

（2）运行执行程序，并得到输出结果文件LX2.out；

（3）根据输出结果文件绘出弯矩图。

1）建立数据文件（名字为LX1.dat）如下：

6,7,8,2,1

1,1,2,1,1

2,2,7,1,1

3,3,4,1,1

4,5,2,2,1

5,6,3,2,1

6,7,3,1,1

1,0,0

2,130,0

3,390,0

4,510,0

5,130,-44

6,390,-44

7,260,0

1,26.0,3.5e10

1,9.341,13.503

2,32.2,5.779

4

1,9999,0.0,9999

4,9999,0.0,9999

5,0.0,0.0,0.0

6,0.0,0.0,0.0

0

4

2,1,300,0.9722

2,1,300,0.9826

6,1,300,0.0174

6,1,300,0.0278

（2）运行执行程序，并得到输出结果文件LX1.out；

=======OUTPUT=========

NM=6NJ=7NS=8NGE=2NME=1

IEISTIENIMEIGE

11211

22711

33411

45221

56321

67311

IJXY

1.000.000

2130.000.000

3390.000.000

4510.000.000

5130.000-44.000

6390.000-44.000

7260.000.000

NUMGRAVE

1.2600E+02.3500E+11

NUMAI

1.93410E+01.13503E+02

2.32200E+02.57790E+01

NUMID

12

211

313

414

515

616

717

818

NJP=0

NLM=4

KILTPVDX

21.3000E+03.972

KILTPVDX

21.3000E+03.983

KILTPVDX

61.3000E+03.017

KILTPVDX

61.3000E+03.028

THEJOINTDISPLACEMENTS:

JOINTuvq

1.0000E+00-.5000E-17-.3856E-04

2.0000E+00-.4625E-02-.2962E-04

3.0000E+00-.4625E-02.2962E-04

4.0000E+00-.5000E-17.3856E-04

5.0000E+00.0000E+00.0000E+00

6.0000E+00.0000E+00.0000E+00

7.0000E+00-.6940E-02.1729E-19

THETERMINALFORCES:

MEMBERN（ST）Q（ST）M（ST））N（EN）Q（EN）M（EN）

1.0000E+00.5000E+03.0000E+00.0000E+00-.5000E+03.6500E+05

2.0000E+00.5000E+03-.6500E+05.0000E+00-.1137E-12.1334E+06

3.0000E+00-.5000E+03-.6500E+05.0000E+00.5000E+03.0000E+00

4.0000E+00.0000E+00.0000E+00.0000E+00.0000E+00.0000E+00

5.0000E+00.0000E+00.0000E+00.0000E+00.0000E+00.0000E+00

6.0000E+00-.1023E-11-.1334E+06.0000E+00.5000E+03.6500E+05

2.试利用程序计算图示刚架的结点变形和杆端力，并作出轴力、剪力和弯矩图。

设各杆几何尺寸相同，

，

，

，

。

要求：

（1）写出基本数据输入文件LX1.dat；

（2）运行执行程序，并得到输出结果文件LX1.out；

（3）根据输出结果文件绘出轴力、剪力和弯矩图。

1）建立数据文件（名字为LX1.dat）如下：

3,4,9,1,1

1,2,1,1,1

2,3,1,1,1

3,4,1,1,1

1,5.0,5.0

2,0.0,5.0

3,10.0,5.0

4,5.0,0.0

1,22.0,3.0E7

1,0.5,4.167E-2

3

2,0.0,0.0,0.0

3,0.0,0.0,0.0

4,0.0,0.0,0.0

0

2

1,3,4.8,1.0

2,3,4.8,1.0

（2）运行执行程序，并得到输出结果文件LX1.out；

=======OUTPUT=========

NM=3NJ=4NS=9NGE=1NME=1

IEISTIENIMEIGE

12111

23111

34111

IJXY

15.0005.000

2.0005.000

310.0005.000

45.000.000

NUMGRAVE

1.2200E+02.3000E+08

NUMAI

1.50000E+00.41670E-01

NUMID

14

25

36

47

58

69

710

811

912

NJP=0

NLM=2

KILTPVDX

13.4800E+011.000

KILTPVDX

23.4800E+011.000

THEJOINTDISPLACEMENTS:

JOINTuvq

1-.3284E-06-.1461E-49.6699E-05

2-.9852E-20-.2010E-19-.3350E-19

3-.9852E-20.2010E-19-.3350E-19

4.1970E-19-.1578E-49-.3251E-19

THETERMINALFORCES:

MEMBERN（ST）Q（ST）M（ST））N（EN）Q（EN）M（EN）

1.9852E+00.1401E+02.1335E+02-.9852E+00.9990E+01-.3300E+01

2-.9852E+00.1401E+02.1335E+02.9852E+00.9990E+01-.3300E+01

3-.3506E-44.1970E+01.3251E+01.3506E-44-.1970E+01.6601E+01

（3）根据输出结果文件绘出轴力、剪力和弯矩图。

3一座两层建筑结构，尺寸及荷载如图所示。

将竖向均布荷载和水平集中力分开计算。

已知：

各杆的E=2×107kN/m2，A=0.125m2，I=0.0026m4，求各杆的杆端力及支座反力。

要求：

（学号尾号为单号做此题

（1）写出基本数据输入文件LX3.dat；

14,12,12,1,1

1,1,2,1,1

2,2,3,1,1

3,3,4,1,1

4,1,5,1,1

5,2,6,1,1

6,3,7,1,1

7,4,8,1,1

8,5,6,1,1

9,6,7,1,1

10,7,8,1,1

11,5,9,1,1

12,6,10,1,1

13,7,11,1,1

14,8,12,1,1

1,0.0,0.0

2,0.0,4.0

3,0.0,8.0

4,0.0,12.0

5,0.0,-3.0

6,4.0,-3.0

7,8.0,-3.0

8,12.0,-3.0

9,0.0,-6.0

10,4.0,-6.0

11,8.0,-6.0

12,12.0,-6.0

1,26.0,2e7

1,0.125,2.6e-3

4

9,0.0,0.0,0.0

10,0.0,0.0,0.0

11,0.0,0.0,0.0

12,0.0,0.0,0.0

2

1,2,5,1.0

5,2,5,1.0

6

1,3,4.2,1.0

2,3,4.2,1.0

3,3,4.2,1.0

8,3,4.2,1.0

9,3,4.2,1.0

10,3,4.2,1.0

（2）运行执行程序，并得到输出结果文件LX3.out；

=======OUTPUT=========

NM=14NJ=12NS=12NGE=1NME=1

IEISTIENIMEIGE

11211

22311

33411

41511

52611

63711

74811

85611

96711

107811

115911

1261011

1371111

1481211

IJXY

1.000.000

2.0004.000

3.0008.000

4.00012.000

5.000-3.000

64.000-3.000

78.000-3.000

812.000-3.000

9.000-6.000

104.000-6.000

118.000-6.000

1212.000-6.000

NUMGRAVE

1.2600E+02.2000E+08

NUMAI

1.12500E+00.26000E-02

NUMID

125

226

327

428

529

630

731

832

933

1034

1135

1236

NJP=2

JNJDPV

12.5000E+01

52.5000E+01

NLM=6

KILTPVDX

13.4200E+011.000

KILTPVDX

23.4200E+011.000

KILTPVDX

33.4200E+011.000

KILTPVDX

83.4200E+011.000

KILTPVDX

93.4200E+011.000

KILTPVDX

103.4200E+011.000

THEJOINTDISPLACEMENTS:

JOINTuvq

1.1807E-02.1827E-03-.2378E-03

2.1718E-02.2937E-03.5141E-04

3.1635E-02.3471E-03-.4297E-05

4.1434E-02.3618E-03.1565E-03

5.8109E-03.9355E-04-.3137E-03

6.8173E-03-.6582E-04-.1268E-03

7.8125E-03-.4865E-04-.1146E-03

8.8032E-03-.2756E-04-.1538E-03

9.7868E-19.7796E-18-.1724E-18

10.1449E-18-.5485E-18-.2394E-18

11.1481E-18-.4054E-18-.2420E-18

12.1323E-18-.2297E-18-.2251E-18

THETERMINALFORCES:

MEMBERN（ST）Q（ST）M（ST））N（EN）Q（EN）M（EN）

1-.6932E+02.3899E+01-.7163E+01.6932E+02.1290E+02-.1084E+02

2-.3343E+02.8509E+01.6542E+01.3343E+02.8291E+01-.6106E+01

3-.9127E+01.9412E+01.5534E+01.9127E+01.7388E+01-.1485E+01

4-.7432E+02.3899E+01.7163E+01.7432E+02-.3899E+01.4533E+01

5.4179E+02.7818E+00.4301E+01-.4179E+02-.7818E+00.2002E+01

6.3007E+02.2220E-01.5726E+00-.3007E+02-.2220E-01-.2705E+00

7.1174E+02.6711E-01.1485E+01-.1174E+02-.6711E-01-.1954E+00

8-.3969E+01.1366E+01-.1090E+02.3969E+01.1543E+02-.1724E+02

9.2948E+01.3527E+01-.4306E+01-.2948E+01.1327E+02-.1519E+02

10.5844E+01.2962E+01-.4767E+01-.5844E+01.1384E+02-.1699E+02

11-.7796E+02.7868E+01.6365E+01.7796E+02-.7868E+01.1724E+02

12.5485E+02.1449E+02.1954E+02-.5485E+02-.1449E+02.2394E+02

13.4054E+02.1481E+02.2023E+02-.4054E+02-.1481E+02.2420E+02

14.2297E+02.1323E+02.1718E+02-.2297E+02-.1323E+02.2251E+02

（3）根据输出结果文件绘出轴力、剪力和弯矩图。

.

5.试利用程序计算图示刚架的结点变形和杆端力，并作出轴力、剪力和弯矩图。

设各杆几何尺寸相同，

要求：

（1）写出基本数据输入文件LX5.dat；

2,3,6,1,1

1,1,2,1,1

2,2,3,1,1

1,0.0,0.9

2,0.9,1.0

3,1.0,0.0

1,22.0,2.0E5

1,7.65E-4,2.04E-6

2

1,0.0,0.0,0.0

3,0.0,0.0,0.0

0

1

1,2,0.8,1.0

2,2,0.8,1.0

（2）运行执行程序，并得到输出结果文件LX5.out；

=======OUTPUT=========

NM=2NJ=3NS=6NGE=1NME=1

IEISTIENIMEIGE

11211

22311

IJXY

1.000.900

2.9001.000

31.000.000

NUMGRAVE

1.2200E+02.2000E+06

NUMAI

1.76500E-03.20400E-05

NUMID

11

22

33

47

58

69

NJP=0

NLM=1

KILTPVDX

12.8000E+001.000

THEJOINTDISPLACEMENTS:

JOINTuvq

1.7800E-20.9611E-21.2720E-22

2.4635E-02.4026E-03-.3388E-02

3.1507E-21-.7762E-22-.8525E-22

THETERMINALFORCES:

MEMBERN（ST）Q（ST）M（ST））N（EN）Q（EN）M（EN）

1-.7859E+00-.9379E-02-.2720E-02-.1412E-01.9379E-02-.5773E-02

2.9223E-02.1423E-01.5773E-02-.9223E-02-.1423E-01.8525E-02

（3）根据输出结果文件绘出轴力、剪力和弯矩图。

6.（选做题）如图所示渡槽支承排架。

槽身每跨长12m，简支搁于排架上。

排架总高13.1m，尺寸如图。

排架承受最大风压强度W=65.5kg/m2；排架下部处于山溪河流，可能遇到的最高洪水位为14.1m，最大水流压力及漂浮物撞击力为0.611t/m2（最大风压、最大水流压力及漂浮物撞击力均属特殊荷载）。

排架属4级建筑物。

混凝土标号用200号，钢筋用Ⅰ级钢筋。

根据已知资料算得立柱所受垂直荷载及水平荷载如下：

（1）垂直荷载

空槽槽身、端横肋及人行桥作用于每一立柱顶的垂直荷载为P=45.54t。

作用在槽身上的水平风压通过纵梁支座在立柱顶形成垂直向的一拉、一压的轴力P’。

经计算P’=1.57t。

立柱结点的垂直荷载（含柱自重、横梁重、支托重）为：

P1=1.92t；P2=P3=2.29t

（2）水平荷载

结点1的水平荷载T1=2.84t（槽身风压力及相应于结点1的柱风压力）。

结点2的水平荷载T2=1.18t（最大水流压力及漂浮物撞击力）。

结点3的水平荷载T3=0.59t（最大水流压力及漂浮物撞击力）。

荷载作用见计算简图。

要求（选做题）：

（1）写出基本数据输入文件LX6dat；

（2）运行执行程序，并得到输出结果文件LX6.out；

（3）根据输出结果文件绘出轴力、剪力和弯矩图。

张晓萌