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【问题描述】
在下图中，横梁ACB的变形可以忽略不计（即ACB为刚体）。钢杆AD的横截面积为100平方毫米，长度为330毫米，弹性模量为200Gpa，线胀系数为12.5*10(-6);铜杆BE的相应数据分别为：面积200平方毫米，长度220毫米，弹性模量100GPa，线胀系数为16.5*10（-6）。如果温度升高30度，试求两杆的轴力。
【理论分析】
该问题来自于《材料力学》“轴向拉伸压缩”一章中的“温度应力”一节（P45）。（刘鸿文，《材料力学》，高等教育出版社，第四版）
设两根杆件的内力为基本未知数，根据热膨胀，计算两根杆件的伸长量与内力的关系，然后基于变形协调关系，得到内力的大小。
最后计算的结果是：
上述答案直接拷贝自原教材。
【仿真分析】
1. 这是一个热应力问题。但是并不需要使用耦合系统。直接使用静力学系统可以求解。
2. 对于材料设置，需要创建两种材料：钢和铜，并分别给定其弹性模量，泊松比和线胀系数。对于AB杆，则设置刚性很大（例如弹性模量是钢材的千万倍）的材料。
3.几何建模。分别创建三个线体，分别代表AB,AD和BE。对于AD和BE赋予矩形截面属性，保证其横截面积即可。AB就使用AD的横截面属性。
4.属性设置。分别设置三杆的材料属性。
5.划分网格。给定5毫米的单元长度划分。
6.连接。所有连接处均使用转动副连接。
7.分析设置。给定参考温度和实际温度。
8.后处理。在后处理中提取梁单元的内力。
【仿真过程】
1.打开ANSYS WORKBENCH14.5
2.创建项目流程图。
这里创建一个静力学分析系统。
3.创建两种材料，并设置其属性。
双击engineering data单元格，然后创建两种新材料，按照题目的数据设置其弹性模量和线胀系数。
修改默认钢材属性，得到本题中钢材的属性。
加入铜合金，并修改其属性，得到本题中铜的属性
创建一个新材料，其弹性模量是2E18,即弹性模量是钢材的千万倍，用于模拟刚体。
4. 创建几何模型。
双击geometry，进入到DM中，设置长度单位是毫米。
以A点为坐标原点，水平向右为X轴正方向，竖直向上为Y轴正方向，建立坐标系。则各点的坐标如下。
A(0，0)，B(390，0),C(240，0),D(0，330),E(390，220).
在DM中依次创建这5个关键点。
从点创建线体。注意ACB要成为一个线体，而AD，BE则是另外的两个线体，最终得到三个线体。
得到3个线体
其几何图形是
创建两个截面：
AD杆，AB杆设置为10mm*10mm的截面；而BE杆设置10mm*20mm的截面。
将上述截面分别给予对应的线体。显示截面形状，得到的几何模型如下图
为便于后面的杆件识别，给这几根杆件重命名
退出DM.
5. 设置杆件的属性。
双击model，进入到mechnical中。
AB是刚体，没有热应变。
AD是钢材，有热应变。
BE是铜合金，有热应变。
6.创建连接关系。
在D处创建AD杆和地面之间的转动副。
在E处创建BE杆和地面之间的转动副。
在C处创建AB杆和地面之间的转动副。
在A处创建AB杆和AD杆之间的转动副。
在B处创建AB杆和BE杆之间的转动副。
创建的5个转动副结果如下图
7. 划分网格。
设置5mm的单元长度，划分网格。
8. 设置温度载荷
对两根杆件AD,BE加载升温30度，达到52度。
9.求解。
10.后处理。
查看AD杆的轴力。
查看BE杆的轴力
可见，
AD杆轴力的相对计算误差是：
（6.975-6.68）/6.68*100% = 4.4%
BE杆轴力的相对计算误差是：
（10.7-10.39）/10.7*100% = 2.9%.
计算精度可以接受。
实际上，可以减少AD杆和BE杆的网格划分份数，而增加AB杆的网格划分份数。从而得到更高精度的计算结果。
此外，对于AB杆，设定大的横截面积，会进一步提高计算精度。这应该是提高计算精度的较好的方法。
另外，如果能够直接设置AB为刚性物体的话，这是提高精度的最好的办法。
但是本文就不再赘述，更多的工作，留给朋友们去做吧。
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