ansys经典例题.docx
《ansys经典例题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ansys经典例题.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
ansys经典例题
ANSYS及其工程应用大作业
1．如图所示三维实体支架，材料的弹性模量为200GPa，支架由两个圆孔的内表面固定，在支架表面承受1000N/cm2的均匀压力荷载，要求绘制变形后形状，找出模型的应力－应变分布规律，试分析最有可能发生屈服的位置。
（给出命令流清单及相关结果图）
2．图示的屋顶桁架的横截面积为21.5in2,由绿枞木构成，弹性模量为1.9×106lb/in2。
用ansys计算每个结合点的位移、每个杆的应力以及支座处的反作用力，并验证得出的结果。
（给出命令流清单及相关结果图）
3．图示为带方孔（边长为120mm）的悬臂梁，其上受部分均布载荷（p=10Kn/m）作用，试采用一种平面单元，对图示两种结构进行有限元分析，并就方孔的布置进行分析比较，如将方孔设计为圆孔，结果有何变化？
（板厚为1mm，材料为钢）
4．如图（a）所示简支吊车梁，梁上有移动荷载以1.0s/m的速度从梁的一端移动到另一端，计算在此过程中吊车梁的位移和应力响应。
其中，梁材料为钢材，弹性模量为2.0×1011Pa，波松比为0.3，密度为7800kg/m3，采用焊接“工”字型组合截面，如图（b）所示，其中W1=150mm，W2=300mm，T1=20mm，T2=10mm。
（a）（b）
5．如图所示，一根直的细长悬臂梁，一端固定一端自由。
在自由端施加P=1lb的载荷。
弹性模量=1.0e4psi，泊松比=0.0；L=100in，H=5in，B=2in；对该悬臂梁做特征值屈曲分析，并进行非线性载荷和变形研究。
研究目标为确定梁发生分支点失稳（标志为侧向的大位移）的临界载荷。
6．请用Ansys中的三维梁单元为下图所示结构的各部分设计横断面尺寸。
要求用空心管。
该结构用于支撑红绿灯，它所承受的风力为80mile/hour,红绿灯灯箱重10kg。
请写一份简要报告，叙述自己的最终设计。
计算分析报告应包括以下部分：
A、问题描述及数学建模；
B、有限元建模（单元选择、结点布置及规模、网格划分方案、载荷及边界条件处理、求解控制）
C、计算结果及结果分析（位移分析、应力分析、正确性分析评判）
D、多方案计算比较（结点规模增减对精度的影响分析、单元改变对精度的影响分析、不同网格划分方案对结果的影响分析等）
ANSYS及其工程应用大作业
7．如图所示三维实体支架，材料的弹性模量为200GPa，支架由两个圆孔的内表面固定，在支架表面承受1000N/cm2的均匀压力荷载，要求绘制变形后形状，找出模型的应力－应变分布规律，试分析最有可能发生屈服的位置。
（给出命令流清单及相关结果图）
分析：
（1）命令流。
/PREP7
ET,1,SOLID95
WPSTYLE,,,,,,,,1
wpstyle,0.5,0.5,0,8,0.003,0,0,,5
BLOCK,0,5,0,8,0,1,
/VIEW,1,1,1,1
/ANG,1
/REP,FAST
CYL4,2.5,1.25,0.5,,,,1
CYL4,2.5,6.75,0.5,,,,1
SAVE
VSBV,1,2
VSBV,4,3
SAVE
/REPLOT
wpoff,0,0,1
BLC4,1.25,2.75,2.5,2.5,6
SAVE
wpoff,1.25,2.75,6
BLC4,0,0,2.5,2.5,2.5
BLC4,2.5,0,6,2.5,2.5
SAVE
CSYS,0
WPAVE,0,0,0
CSYS,0
FLST,2,2,6,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,-2
VADD,P51X
SAVE
FLST,2,3,6,ORDE,2
FITEM,2,3
FITEM,2,-5
VGLUE,P51X
NUMMRG,KP,,,,LOW
SAVE
AFILLT,34,2,1,
LPLOT
/AUTO,1
/REP,FAST
FLST,2,3,4
FITEM,2,38
FITEM,2,63
FITEM,2,65
AL,P51X
FLST,2,3,4
FITEM,2,37
FITEM,2,68
FITEM,2,64
AL,P51X
FLST,2,5,5,ORDE,5
FITEM,2,2
FITEM,2,11
FITEM,2,15
FITEM,2,24
FITEM,2,-25
VA,P51X
VPLOT
/REPLOT,RESIZE
WPSTYLE,,,,,,,,
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,2e11
MPDATA,PRXY,1,,0.3
FLST,5,4,6,ORDE,2
FITEM,5,1
FITEM,5,-4
CM,_Y,VOLU
VSEL,,,,P51X
CM,_Y1,VOLU
CMSEL,S,_Y
CMSEL,S,_Y1
VATT,1,,1,0
CMSEL,S,_Y
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
ESIZE,0,10,
MSHAPE,1,3D
MSHKEY,0
FLST,5,4,6,ORDE,2
FITEM,5,1
FITEM,5,-4
CM,_Y,VOLU
VSEL,,,,P51X
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'
CMSEL,S,_Y
VMESH,_Y1
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
FINISH
/SOL
ANTYPE,0
FLST,2,4,5,ORDE,4
FITEM,2,9
FITEM,2,-10
FITEM,2,13
FITEM,2,-14
/GO
DA,P51X,ALL,
/VIEW,1,1,1,1
/ANG,1
/REP,FAST
APLOT
/PNUM,ELEM,0
/REPLOT
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,31
/GO
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,31
/GO
SFA,P51X,1,PRES,1000
/STATUS,SOLU
SOLVE
FINISH
/POST1
SET,FIRST
/EFACET,1
PLNSOL,U,SUM,0,1.0
（2）有关结果图。
应力与应变云值图
变形前后的形状图
（3）结果分析。
从上面的应力与应变的云图可以得出，这种实体应力与应变基本符合弹性线性变化，两者成正比关系。
实体可能发生的屈服位置是与带有圆孔矩形的接触面上，最容易发生破坏。
这里受到剪，弯，扭的共同的作用，所以易破坏。
8．图示的屋顶桁架的横截面积为21.5in2,由绿枞木构成，弹性模量为1.9×106lb/in2。
用ansys计算每个结合点的位移、每个杆的应力以及支座处的反作用力，并验证得出的结果。
（给出命令流清单及相关结果图）
分析：
（1）命令流。
/PREP7
ET,1,LINK1
R,1,21.5
MP,EX,1,1.9E6
K,1,0,0,0
K,2,8.7,0,0
K,3,15.3,0,0
K,4,24,0,0,0
K,5,6,2.2,0
K,6,12,4.4,0
K,7,18,2.2,0
L,1,2
L,2,3
L,3,4
L,1,5
L,5,6
L,6,7
L,7,4
L,2,5
L,2,6
L,3,6
L,3,7
ESIZE,,1
LMESH,ALL
FINISH
/DIST,1,1.08222638492,1
/REP,FAST
/DIST,1,0.924021086472,1
/REP,FAST
/SOLU
D,1,ALL
D,4,ALL
F,1,FY,-250
F,4,FY,-250
F,5,FY,-250
F,6,FY,-250
F,7,FY,-250
SOLVE
FINISH
/POST1
PLDISP,1
PLNSOL,U,SUM
PRNSOL,U,COMP
PRRSOL
FINISH
/REPLOT,RESIZE
/REPLOT,RESIZE
SAVE
FINISH
!
/EXIT,MODEL
（2）有关结果图。
每个杆的应力云图
（3）支座反力：
NODEFXFY
1928.98625.00
4-928.98625.00
每个结点的位移
NODEUXUYUZUSUM
10.00000.00000.00000.0000
20.19966E-04-0.93887E-030.00000.93908E-03
3-0.19966E-04-0.93887E-030.00000.93908E-03
40.00000.00000.00000.0000
50.12775E-03-0.84343E-030.00000.85305E-03
60.22860E-18-0.88762E-030.00000.88762E-03
7-0.12775E-03-0.84343E-030.00000.85305E-03
MAXIMUMABSOLUTEVALUES
NODE7303
VALUE-0.12775E-03-0.93887E-030.00000.93908E-03
轴应力与轴力
STATCURRENTCURRENT
ELEMS-AXISN-AXIS
14.360593.750
2-11.496-247.16
34.360593.750
4-50.666-1089.3
5-40.183-863.94
6-40.183-863.94
7-50.666-1089.3
8-12.695-272.95
910.024215.52
1010.024215.52
11-12.695-272.95
MINIMUMVALUES
ELEM77
VALUE-50.666-1089.3
MAXIMUMVALUES
ELEM1010
VALUE10.024215.52
（4）验证。
理论值：
支座反力：
FX为929，FY为625，与程序分析结果一样。
应力，结点位移理论值与分析结果基本符合，说明程序很好的模拟了该模型。
3.图示为带方孔（边长为120mm）的悬臂梁，其上受部分均布载荷（p=10Kn/m）作用，试采用一种平面单元，对图示两种结构进行有限元分析，并就方孔的布置进行分析比较，如将方孔设计为圆孔，结果有何变化？
（板厚为1mm，材料为钢）
三种方孔布置的变形云图比较
（2）结果分析
上述三图为变形图，他们都是用同种单元分析的。
可见不管其中心是圆孔还是方孔，其构件各部位变形基本趋同，斜正方形孔和其他的结果有很多不同，可见孔的布置对结果又关系。
由于篇幅有限，应力比较不作分析。
建议与体会：
当网格划分更细时，其值稍有变化，但不影响结果比较及分析，由于篇幅，从略。
网格size值勿设置过小，或单元勿划分过细，否则，运行时间较长。
为方便比较，两种空洞情形，划分网格时参数设置应一致。
4.如图（a）所示简支吊车梁，梁上有移动荷载以1.0s/m的速度从梁的一端移动到另一端，计算在此过程中吊车梁的位移和应力响应。
其中，梁材料为钢材，弹性模量为2.0×1011Pa，波松比为0.3，密度为7800kg/m3，采用焊接“工”字型组合截面，如图（b）所示，其中W1=150mm，W2=300mm，T1=20mm，T2=10mm。
（1）命令流。
/PREP7
!
*
ET,1,BEAM188
!
*
!
*
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,2e11
MPDATA,PRXY,1,,0.3
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,DENS,1,,7800
SECTYPE,1,BEAM,I,,2
SECOFFSET,CENT
SECDATA,0.15,0.15,0.3,0.02,0.02,0.01,0,0,0,0
K,1,0,0,0,
K,2,10,0,0,
K,3,0,2,0,
L,1,2
LESIZE,1,,,10
LATT,1,,1,,3,,1
LMESH,ALL
SAVE
/SOL
antype,transient
TRNOPT,FULL
DK,1,,,,0,UX,UY,UZ,,,,
DK,2,,,,0,UX,UY,,,,
TIME,1
NSUBST,10
F,3,FY,-1000
LSWRITE,1
TIME,2
FDELE,ALL,ALL
F,4,FY,-1000
LSWRITE,2
TIME,3
FDELE,ALL,ALL
F,5,FY,-1000
LSWRITE,3
TIME,4
FDELE,ALL,ALL
F,6,FY,-1000
LSWRITE,4
TIME,5
FDELE,ALL,ALL
F,7,FY,-1000
LSWRITE,5
TIME,6
FDELE,ALL,ALL
F,8,FY,-1000
LSWRITE,6
TIME,7
FDELE,ALL,ALL
F,9,FY,-1000
LSWRITE,7
TIME,8
FDELE,ALL,ALL
F,10,FY,-1000
LSWRITE,8
TIME,9
FDELE,ALL,ALL
F,11,FY,-1000
LSWRITE,9
LSSOLVE,1,9,1
FINISH
/POST1
SET,1,LAST,1
PLNSOL,S,X,0,1
SET,5,LAST,1
PLNSOL,S,X,0,1
FINISH
/POST26
NSOL,2,7,U,Y,UY
PLVAR,2,
FINISH
（2）有关结果图
应力与应变云图
UY的位移响应曲线
（3）结果分析。
这是一个动荷载问题，解决动力响应问题，我们在这里仅讨论位移的动力响应。
我们从上面的UY的位移动力响应曲线，我们可以知道在第五秒的时候位移最大，也就是当荷载在运动到梁的中点时，位移响应最大，这也和理论值符合。
很好的模拟了动力问题。
5.如图所示，一根直的细长悬臂梁，一端固定一端自由。
在自由端施加P=1lb的载荷。
弹性模量=1.0e4psi，泊松比=0.0；L=100in，H=5in，B=2in；对该悬臂梁做特征值屈曲分析，并进行非线性载荷和变形研究。
研究目标为确定梁发生分支点失稳（标志为侧向的大位移）的临界载荷。
（1）命令流。
/PREP7
K,1,0,0,0
K,2,100.0,0,0
K,3,50,5,0
LSTR,1,2
ET,1,BEAM189
SECTYPE,1,BEAM,RECT
SECDATA,2.0,5.0
SLIST,1,1
MP,EX,1,1E4
MP,NUXY,1,0.0
LSEL,S,,,1,1,1
LATT,1,,1,0,3,,1
LESIZE,all,,,10
SECNUM,1
LMESH,all
/VIEW,,1,1,1
/ESHAPE,1
EPLOT
DK,1,,,,0,ALL
FK,2,FY,-1.0
FINISH
/SOLU
PSTRES,ON
EQSLV,SPARSE!
EQSLV,SPARSEisthedefaultforstaticandfulltransient
SOLVE
FINISH
/SOLU
ANTYPE,BUCKLE
BUCOPT,LANB,4
MXPAND,4,,,YES
SOLVE
FINISH
/POST1
/ESHAPE,1
/VIEW,1,1,1,1
/ANG,1
SET,LIST
SET,1,1
PLDISP,2
FINISH
/PREP7
UPGEOM,0.002,1,1,file,rst
/SOLU
ANTYPE,STATIC
OUTRES,ALL,ALL
NLGEOM,ON
ARCLEN,ON,25,0.0001
ARCTRM,U,1.0,2,UZ
NSUBST,10000
SOLVE
FINISH
/POST26
NSOL,2,2,U,Z,TIPLATDI
RFORCE,3,1,F,Y
PROD,4,3,,,,,,-1.0,1,1
XVAR,2
PLVAR,4
PRVAR,2,4
FINISH
（2）有关结果图。
悬臂梁的屈曲图与变化曲线
（3）结果分析
从上面得图与变化曲线，我们可以知道，细长悬臂梁在荷载的作用下很易发生弯曲屈曲，随着受力荷载的加大，这种屈曲更加明显，显然对这种梁要注意，由于篇幅有限，其他不作分析。
从上图我们知道当P为约810时，整个梁屈曲破坏。
6.这是吊车梁的动力响应的问题，处理采用多载步，绘制其响应变化曲线，这里就讨论UY的位移响应曲线，我们可以可以看出正在第五秒的位移最大，也就是说当荷载在梁的中点时，位移最大，这也符合理论结果，说明该程序很好的模拟了该模型。
尺寸。
要求用空心管。
该结构用于支撑红绿灯，它所承受的风力为80mile/hour,红绿灯灯箱重10kg。
请写一份简要报告，叙述自己的最终设计。
a）问题描述及数学建模；
根据题目要求，钢结构具有自重小，建设方便，强度高，设计简单的优点，故该交通灯的设计为钢管空心管，并且采用管单元建模。
具体截面尺寸为：
竖杆为：
直径R=100mm，管厚为D1=14mm；水平支撑：
直径R2=40mm，管厚为D2=8mm；灯箱：
直径R3=30mm，管厚D3=6mm.，为Q360冷弯钢管焊接而成。
用ansys建模型图如下：
b）有限元建模（单元选择、结点布置及规模、网格划分方案、载荷及边界条件处理、求解控制）
pipe16是一种单轴单元，具有拉压、扭转、和弯曲性能。
<0{<}0{>该单元在两个结点有6个自由度：
沿节点X,Y,Z方向的平移和绕结点X,Y,Z轴的旋转。
<0}该单元基于三维梁单元（BEAM4），包含了根据对称性和标准管几何尺寸进行的简化。
根据钢管的特性比较符合pipe16的描述。
结点布置及规模、网格划分方案：
根据所选择的单元ansys自动帮助选择确定节点布置和规模。
载荷及边界条件处理：
风荷载根据荷载规范计算，基本分压w0=v02÷1600，wk=βzμzμsw0=0.4736N/m2,灯箱F=10×9.8=98N，把风荷载和灯箱荷载依次加到节点上，加载图如下：
边界条件处理：
根据设计，将钢管底部和混凝土基础上的预埋件用高强螺栓连接，可以近似的看做全约束。
9．多方案计算比较（结点规模增减对精度的影响分析、单元改变对精度的影响分析、不同网格划分方案对结果的影响分析等）
单元改变对精度的影响分析：
如果选用beam4单元，Beam4是一种可用于承受拉、压、弯、扭的单轴受力单元。
这种单元在每个节点上有六个自由度：
x、y、z三个方向的线位移和绕x,y,z三个轴的角位移。
可用于计算应力硬化及大变形的问题。
通过一个相容切线刚度矩阵的选项用来考虑大变形（有限旋转）的分析。
原方案中的单元精度和实际有些微的差距。
10．建议与体会
我觉的ansys的功能强大，做好ansys的分析建模是关键，所选的单元不一样，最后的结果差距也比较大。
我们应该根据，所学的力学知识尤其是结构力学的只是，充分理解结构的特点，才可以比较正确的选择单元。
该体的命令流如下：
R1=100
D1=14
R2=40
D2=8
R3=30
D3=6
H=6000
L=8000
M=2000
N=4900
A=400
B=700
C=2000
/PREP7
ET,1,beam4
MP,EX,1,2.06e5!
定义材料弹性模量EX
MP,PRXY,1,0.3
R,1,100,D1,,,,,
R,2,40,D2,,,,,
R,3,30,D3,,,,,
/VIEW,1,,-1
k,1,0,0,0
k,2,0,0,H-A-B
k,3,0,0,H-A
k,4,0,0,H
l,1,2!
定义各个单元
l,2,3
l,3,4
LATT,1,1,1
LESIZE,
LMESH,1,3,1
k,5,-M,0,H-A
k,6,-2*M,0,H-A
k,7,-3*M,0,H-A
k,8,-4*M,0,H-A
k,9,-M,0,N+150
k,10,-2*M,0,N+300
k,11,-3*M,0,N+450
K,12,-4*M,0,N+600
l,3,5!
定义各个单元
l,5,6
l,6,7
l,7,8!
定义各个单元
l,2,9
l,9,10
l,10,11!
定义各个单元
l,11,12
LATT,1,2,1
LESIZE,
LMESH,4,11,1
l,5,9
l,6,10!
定义各个单元
l,7,11
LATT,1,3,1
LESIZE,
LMESH,12,14,1
k,13,-4*M,0,H-200
k,14,-4*M,0,N+100
l,13,8
l,8,12
l,12,14
LATT,1,1,1
LESIZE,
LMESH,15,17,1
NUMMRG,node,,,,LOW
NUMMRG,kp,,,,LOW
!
位移约束
!
底部
/prep7
nsel,s,LOC,Z,0
D,ALL,ALL
ALLSEL
ALLSEL,ALL
NSEL,R,NODE,,1,13,1
Nplot
f,all,fY,47.36!
施加单位力
allsel,all
NSEL,R,NODE,,14,42,1
Nplot
f,all,fY,18.944!
施加单位力
allsel,all
NSEL,R,NODE,,43,51,1
Nplot
f,all,fY,14.208!
施加单位力
allsel,all
NSEL,R,NODE,,52,64,1
Nplot
f,all,fY,47.36!
施加单位力
allsel,all
/AUTO,1
/REP,FAST
/VIEW,1,1,1,1
ACEL,,,-9.8定义Z方向的重力加速度9.8
!
（4）在求解模块开始求解
/SOLU
SOLVE
FINISH
升级会员 