ANSYS有限元分析.docx

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ANSYS有限元分析

计算机辅助设计

课程论文

学生姓名

学号

班级

指导教师

二Ｏ一Ｏ年六月二Ｏ日

ANSYS有限元分析

xxx

（南京xxxxx，南京210044）

摘要：

ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件，本文利用ANSYS软件完成了对凝固铸件的热分析，磁螺线管驱动器的电磁分析，以及角架结构的静态分析，加深对ANSYS有限元分析的认识。

关键词：

有限元分析ANSYS

1ANSYS软件简介

ANSYS是一种广泛的商业套装工程分析软件。

所谓工程分析软件，主要是在机械结构系统受到外力负载所出现的反应，例如应力、位移、温度等，根据该反应可知道机械结构系统受到外力负载后的状态，进而判断是否符合设计要求。

一般机械结构系统的几何结构相当复杂，受的负载也相当多，理论分析往往无法进行。

想要解答，必须先简化结构，采用数值模拟方法分析。

ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元软件，可广泛的用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、生物医学、水利、日用家电等一般工业及科学研究。

该软件提供了不断改进的功能清单，具体包括：

结构高度非线性分析、电磁分析、计算流体力学分析、设计优化、接触分析、自适应网格划分及利用ANSYS参数设计语言扩展宏命令功能。

ANSYS软件主要特点：

1）.唯一能实现多场及多场耦合分析的软件

2）.唯一实现前后处理、求解及多场分析统一数据库的一体化大型FEA软件

3）.唯一具有多物理场优化功能的FEA软件

4）.唯一具有中文界面的大型通用有限元软件

5）.强大的非线性分析功能

6）.多种求解器分别适用于不同的问题及不同的硬件配置

7）.支持异种、异构平台的网络浮动，在异种、异构平台上用8.多种自动网格划分技术

8）.良好的用户开发环境

2有限元分析

2.1凝固铸件的热分析

2.1.1问题描述

2.1.2ANSYS程序

/BATCH

/COM,ANSYSRELEASE10.0

/input,menust,tmp,'',,,,,,,,,,,,,,,,1

/GRA,POWER

/GST,ON

/PLO,INFO,3

/GRO,CURL,ON

/CPLANE,1

/REPLOT,RESIZE

WPSTYLE,,,,,,,,0

/REPLOT,RESIZE

/INPUT,'casting','inp','C:

/ProgramFiles/AnsysInc/v100/ANSYS/data/models'

/DIST,1,1.08222638492,1！

平移距离

/REP,FAST

/DIST,1,1.08222638492,1

/REP,FAST

/DIST,1,0.924021086472,1

/REP,FAST

!

*

MPTEMP,,,,,,,,

MPTEMP,1,0

MPDATA,KXX,1,,0.025！

指定1号材料的热导率

MPTEMP,,,,,,,,

MPTEMP,1,0

MPDATA,C,1,,0.28！

指定1号材料的比热容

MPTEMP,,,,,,,,

MPTEMP,1,0

MPDATA,DENS,1,,0.54！

指定1号材料的质量密度

MPTEMP,,,,,,,,

MPTEMP,1,0

MPTEMP,2,2643

MPTEMP,3,2750

MPTEMP,4,2850

MPDATA,KXX,2,,1.44！

指定2号材料的热导率

MPDATA,KXX,2,,1.54

MPDATA,KXX,2,,1.22

MPDATA,KXX,2,,1.22

MPTEMP,,,,,,,,

MPTEMP,1,0

MPTEMP,2,2643

MPTEMP,3,2750

MPTEMP,4,2850

MPDATA,ENTH,2,,0！

指定2号材料的焓

MPDATA,ENTH,2,,128.1

MPDATA,ENTH,2,,163.8

MPDATA,ENTH,2,,174.2

MPTEMP,,,,,,,,

MPTEMP,1,0

MPTEMP,2,2643

MPTEMP,3,2750

MPTEMP,4,2850

MPDE,KXX,2

MPDATA,KXX,2,,1.44

MPDATA,KXX,2,,1.54

MPDATA,KXX,2,,1.22

MPDATA,KXX,2,,1.22

MPTEMP,,,,,,,,

MPTEMP,1,0

MPTEMP,2,2643

MPTEMP,3,2750

MPTEMP,4,2850

MPDE,ENTH,2

MPDATA,ENTH,2,,7.8886E-031

MPDATA,ENTH,2,,128.1

MPDATA,ENTH,2,,163.8

MPDATA,ENTH,2,,174.2

SAVE!

保存

!

*

ET,1,PLANE55！

定义单元类型1

!

*

SAVE

APLOT

SMRT,6

SMRT,5

SMRT,4

MSHAPE,0,2D！

用四边形来给单元划分

MSHKEY,0！

free方式划分网格（缺省值）

!

*

CM,_Y,AREA！

定义部件

ASEL,,,,5！

选择面作为集合

CM,_Y1,AREA

CHKMSH,'AREA'！

检查前面网格划分的面和体

CMSEL,S,_Y！

选择部件或者组合体作为子集

!

*

AMESH,_Y1！

划分面单元网格

!

*

CMDELE,_Y！

删除一个部件或者部件组合体定义

CMDELE,_Y1

CMDELE,_Y2

!

*

/REPLOT,RESIZE

TYPE,1！

定义单元类型

MAT,2！

定义材料号

REAL,

ESYS,0！

单元坐标系号

SECNUM,！

截面类型号

!

*

APLOT

CM,_Y,AREA

ASEL,,,,4！

选择有效面积

CM,_Y1,AREA

CHKMSH,'AREA'

CMSEL,S,_Y

!

*

AMESH,_Y1

!

*

CMDELE,_Y

CMDELE,_Y1

CMDELE,_Y2

!

*

/UI,MESH,OFF

EPLOT

/PNUM,KP,1！

在有限元模块图形中显示点号码

/PNUM,LINE,0！

在有限元模块图形中不显示线号码

/PNUM,AREA,1！

在有限元模块图形中显示面积号码

/PNUM,VOLU,0！

在有限元模块图形中不显示体积号码

/PNUM,NODE,0！

在有限元模块图形中不显示节点号码

/PNUM,TABN,0

/PNUM,SVAL,0

/NUMBER,0

!

*

/PNUM,MAT,1！

在有限元模块图形中显示材料号码

/REPLOT

!

*

/PNUM,KP,1

/PNUM,LINE,0

/PNUM,AREA,1

/PNUM,VOLU,0

/PNUM,NODE,0

/PNUM,TABN,0

/PNUM,SVAL,0

/NUMBER,1

!

*

/PNUM,MAT,1

/REPLOT

!

*

SAVE

LPLOT

FLST,2,3,4,ORDE,3！

2表示拾取项作为后面命令的第一个条件，第一个3表示拾取3项，4表示拾取直线号，第二个2表示有2项FITEM

FITEM,2,1

FITEM,2,3

FITEM,2,-4！

负号表示与上面同类，即拾取1，2，3，4四条线

/GO

!

*

SFL,P51X,CONV,,0.014,,80

SAVE

FINISH

/SOL

!

*

ANTYPE,4！

瞬态分析

!

*

TRNOPT,FULL！

指定瞬态分析选项

LUMPM,0

!

*

APLOT

ASEL,S,,,4！

选择有效面积

ALLSEL,BELOW,AREA！

选指定项目的直接下属及更低级项目

NPLOT！

节点显示

/DIST,1,0.924021086472,1

/REP,FAST

/DIST,1,0.924021086472,1

/REP,FAST

/DIST,1,0.924021086472,1

/REP,FAST

/DIST,1,0.924021086472,1

/REP,FAST

/DIST,1,0.924021086472,1

/REP,FAST

/DIST,1,0.924021086472,1

/REP,FAST

/DIST,1,1.08222638492,1

/REP,FAST

/DIST,1,1.08222638492,1

/REP,FAST

/DIST,1,1.08222638492,1

/REP,FAST

/DIST,1,1.08222638492,1

/REP,FAST

/DIST,1,0.924021086472,1

/REP,FAST

/DIST,1,1.08222638492,1

/REP,FAST

/DIST,1,1.08222638492,1

/REP,FAST

/DIST,1,1.08222638492,1

/REP,FAST

/DIST,1,0.924021086472,1

/REP,FAST

FLST,2,95,1,ORDE,6

FITEM,2,5

FITEM,2,-8

FITEM,2,60

FITEM,2,-90

FITEM,2,271

FITEM,2,-330

IC,P51X,TEMP,2875,

NSEL,INVE

NSEL,INVE

NSEL,INVE

NPLOT

/DIST,1,1.08222638492,1

/REP,FAST

/DIST,1,1.08222638492,1

/REP,FAST

/DIST,1,1.08222638492,1

/REP,FAST

/DIST,1,1.08222638492,1

/REP,FAST

/REPLOT,RESIZE

/DIST,1,1.08222638492,1

/REP,FAST

/DIST,1,0.924021086472,1

/REP,FAST

/REPLOT,RESIZE

FLST,2,235,1,ORDE,6

FITEM,2,1

FITEM,2,-4

FITEM,2,9

FITEM,2,-59

FITEM,2,91

FITEM,2,-270

IC,P51X,TEMP,80,！

定义温度值

ALLSEL,ALL！

选所有项目及其低级项目

SAVE

!

*

TIME,4！

指定荷载步结束时间

AUTOTS,-1！

自动时间步长的设置

DELTIM,0.01,0.001,0.25,1

KBC,1！

指定载荷为阶跃载荷

!

*

TSRES,ERASE

!

*

OUTRES,ALL,ALL,！

查看3-D变形形状

SAVE！

保存

/STATUS,SOLU

SOLVE

/REPLOT,RESIZE

/PNUM,KP,1！

在有限元模块图形中显示点号码

/PNUM,LINE,0！

在有限元模块图形中不显示线号码

/PNUM,AREA,1！

在有限元模块图形中显示面积号码

/PNUM,VOLU,0！

在有限元模块图形中不显示体积号码

/PNUM,NODE,1！

在有限元模块图形中显示节点号码

/PNUM,TABN,0

/PNUM,SVAL,0

/NUMBER,0

!

*

/PNUM,MAT,1

/REPLOT

!

*

/REPLOT,RESIZE

/REPLOT,RESIZE

EPLOT

*SET,cntr_pt,node（16,6,0）

/REPLOT,RESIZE

/REPLOT,RESIZE

FINISH

/POST26！

时间历程后处理

FILE,'file','rth','.'

/UI,COLL,1

NUMVAR,200！

在时间历程后处理器中定义节点变量的序号

SOLU,191,NCMIT！

进入解题处理器

STORE,MERGE

FILLDATA,191,,,,1,1

REALVAR,191,191

!

*

NSOL,2,274,TEMP,,center！

节点自由度

STORE,MERGE

PLVAR,2,,,,,,,,,,！

画出要显示的变量（作为纵坐标）

/REPLOT,RESIZE

/REPLOT,RESIZE

FINISH

/POST1

SET,FIRST

/PNUM,KP,1

/PNUM,LINE,0

/PNUM,AREA,1

/PNUM,VOLU,0

/PNUM,NODE,0

/PNUM,TABN,0

/PNUM,SVAL,0

/NUMBER,0

!

*

/PNUM,MAT,1

!

!

*

EPLOT

/REPLOT,RESIZE

/REPLOT,RESIZE

!

*

/CVAL,1,2643,2750,3000,0,0,0,0,0

/REPLOT

!

*

/DIST,1,1.08222638492,1

/REP,FAST

/DIST,1,1.08222638492,1

/REP,FAST

/DIST,1,0.924021086472,1

/REP,FAST

/DIST,1,0.924021086472,1

/REP,FAST

/DIST,1,0.924021086472,1

/REP,FAST

!

*

PLNS,TEMP,

ANTIME,30,0.5,,0,0,0,0

!

*

/REPLOT,RESIZE

/REPLOT,RESIZE

!

*

PLNS,TEMP,

ANTIME,30,0.5,,0,0,0,0

!

*

FINISH！

完成

!

/EXIT,NOSAV

2.1.3凝固的铸件的热分析结果截图

2.2磁螺线管驱动器的电磁分析

2.2.1问题描述

2.2.2ANSYS程序

/BATCH

/COM,ANSYSRELEASE10.0

/input,menust,tmp,'',,,,,,,,,,,,,,,,1

/GRA,POWER

/GST,ON

/PLO,INFO,3

/GRO,CURL,ON

/CPLANE,1

WPSTYLE,,,,,,,,0

/REPLOT,RESIZE

/INPUT,'solenoid','inp','C:

/ProgramFiles/AnsysInc/v100/ANSYS/data/models'

!

*

/NOPR

/PMETH,OFF,1

KEYW,PR_SET,1

KEYW,PR_STRUC,0

KEYW,PR_THERM,0

KEYW,PR_FLUID,0

KEYW,PR_ELMAG,1

KEYW,MAGNOD,1

KEYW,MAGEDG,0

KEYW,MAGHFE,0

KEYW,MAGELC,0

KEYW,PR_MULTI,0

KEYW,PR_CFD,0

/GO

!

*

/COM,

/COM,PreferencesforGUIfilteringhavebeensettodisplay:

/COM,Magnetic-Nodal

!

*

!

*

MPTEMP,,,,,,,,

MPTEMP,1,0

MPDATA,MURX,1,,1！

指定1号材料的磁渗透系数

*CSET,1,2,1,2,

MPCOPY,,1,2

TBCOPY,ALL,1,2

!

*

MPTEMP,,,,,,,,

MPTEMP,1,0

MPDE,MURX,2

MPDATA,MURX,2,,1000！

指定2号材料的磁渗透参数

*CSET,1,2,1,3,

MPCOPY,,1,3

TBCOPY,ALL,1,3

!

*

*CSET,1,2,2,4,

MPCOPY,,2,4

TBCOPY,ALL,2,4

!

*

MPTEMP,,,,,,,,

MPTEMP,1,0

MPDE,MURX,4

MPDATA,MURX,4,,2000！

指定4号材料的磁渗透参数

MPLIST,ALL,,,EVLT

!

*

ET,1,PLANE13！

定义单元类型

!

*

KEYOPT,1,1,0！

六个自由度，不限制扭转

KEYOPT,1,2,0！

截面因为轴线拉伸效应被缩放；当大变形开关打开的时候被调用

KEYOPT,1,3,1！

KEYOPT,1,4,0！

仅仅输出扭转相关的剪应力

KEYOPT,1,5,0！

输出截面力、应变、和弯距

!

*

FLST,5,4,5,ORDE,4！

第一个4表示拾取4项，第二个4表示有4项FITEM

FITEM,5,13

FITEM,5,-14

FITEM,5,17

FITEM,5,-18

CM,_Y,AREA！

定义组元_Y为面积型

ASEL,,,,P51X！

选择有效面积

CM,_Y1,AREA！

定义组元_Y1为勉记型

CMSEL,S,_Y！

选择组元或者组合体作为子集

!

*

CMSEL,S,_Y1

AATT,1,,1,0,！

将单元属性和选中的、未划分网络的面联系起来

CMSEL,S,_Y！

选择组元或者组合体作为子集

CMDELE,_Y！

删除组元_Y

CMDELE,_Y1！

删除组元_Y1

!

*

FLST,5,5,5,ORDE,4

FITEM,5,7

FITEM,5,-9

FITEM,5,11

FITEM,5,-12

CM,_Y,AREA

ASEL,,,,P51X

CM,_Y1,AREA

CMSEL,S,_Y

!

*

CMSEL,S,_Y1

AATT,2,,1,0,

CMSEL,S,_Y

CMDELE,_Y

CMDELE,_Y1

!

*

CM,_Y,AREA

ASEL,,,,4

CM,_Y1,AREA

CMSEL,S,_Y

!

*

CMSEL,S,_Y1

AATT,3,,1,0,

CMSEL,S,_Y

CMDELE,_Y

CMDELE,_Y1

!

*

FLST,5,3,5,ORDE,3

FITEM,5,10

FITEM,5,15

FITEM,5,-16

CM,_Y,AREA

ASEL,,,,P51X

CM,_Y1,AREA

CMSEL,S,_Y

!

*

CMSEL,S,_Y1

AATT,4,,1,0,

CMSEL,S,_Y

CMDELE,_Y

CMDELE,_Y1

!

*

SAVE

FLST,5,4,4,ORDE,4

FITEM,5,41

FITEM,5,43

FITEM,5,-44

FITEM,5,46

CM,_Y,LINE

LSEL,,,,P51X

CM,_Y1,LINE

CMSEL,,_Y

!

*

LESIZE,_Y1,,,2,,,,,1！

定义单元线号为_Y1,分割为2份，可改变

!

*

ESIZE,0.25,0,！

指定线的缺省划分份数

MSHAPE,0,2D！

指定单元形状为四边形

MSHKEY,0！

指定为自由网格划分方式

!

*

FLST,5,13,5,ORDE,3

FITEM,5,4

FITEM,5,7

FITEM,5,-18

CM,_Y,AREA

ASEL,,,,P51X

CM,_Y1,AREA

CHKMSH,'AREA'！

检查前面网格划分的面

CMSEL,S,_Y！

选择组元或者组合体作为子集

!

*

AMESH,_Y1！

对面划分网格

!

*

CMDELE,_Y！

删除组元_Y

CMDELE,_Y1！

删除组元_Y1

CMDELE,_Y2！

删除组元_Y2

!

*

/PNUM,KP,0！

在有限元模块图形中不显示点号码

/PNUM,LINE,0！

在有限元模块图形中不显示线号码

/PNUM,AREA,1！

在有限元模块图形中显示面积号码

/PNUM,VOLU,0！

在有限元模块图形中不显示体积号码

/PNUM,NODE,0！

在有限元模块图形中不显示节点号码

/PNUM,TABN,0

/PNUM,SVAL,0

/NUMBER,0

!

*

/PNUM,MAT,1！

在有限元模块图形中显示材料号码

/REPLOT

!

*

FLST,2,13,5,ORDE,3

FITEM,2,4

FITEM,2,7

FITEM,2,-18

ARSCALE,P51X,,,0.01,0.01,1,,0,1！

将一个面缩放，生成一系列成比例的面

SAVE

/UI,MESH,OFF

ESEL,S,MAT,,4！

选择在本载荷步中将不激活的单元

EPLOT

CM,ARM,ELEM！

定义ARM部件的单元编号

!

*

!

*

FMAGBC,'ARM'

ALLSEL,ALL！

选择所有元素

EPLOT！

可以看到所有单元

APLOT！

图形显示选中的面

/DIST,1,0.924021086472,1

/REP,FAST

FLST,2,1,5,ORDE,1

FITEM,2,4

!

*

BFA,P51X,JS,,,3250000,0

LPLOT

FLST,2,14,4,ORDE,12！

2表示拾取项作为后面命令的第一个条件，4表示拾取直线号，12表示有12项FITEM

FITEM,2,2

FITEM,2,4

FITEM,2,9

FITEM,2,11

FITEM,2,25

FITEM,2,28

FITEM,2,35

FITEM,2,38

FITEM,2,41

FITEM,2,44

FITEM,2,47

FITEM,2,-50

DL,P51X,,ASYM！

定义线上的反对称DOF约束

SAVE

FINISH

/SOL

MAGSOLV,0,3,0.001,,25,

FINISH

/POST1

PLF2D,27,0,10,1

!

*

!

*

FMAGSUM,'ARM'

!

*

/VSCALE,1,1,0

!

!

*

PLVECT,B,,,,VECT,ELEM,ON,0

!

*

/EFACET,1

PLNSOL,B,SUM,0

!

*

/EXPAND,27,AXIS,,,10

/REPLOT

!

*

/VIEW,1,1,1,1！

定义窗口