大型计算程序ANSYS.docx
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大型计算程序ANSYS
东北大学
研究生考试试卷
考试科目:
大型计算程序ANSYS及其应用
课程编号:
阅卷人:
李明
考试日期:
2013.4.27
姓名:
黄蝶
学号:
1240103
注意事项
1.考前研究生将上述项目填写清楚
2.字迹要清楚,保持卷面清洁
3.交卷时请将本试卷和题签一起上交
东北大学研究生院
带孔薄板两端承受均布载荷的分析
1问题描述
现有一个中心带有圆孔的薄板承载示意图,薄板平均厚度为0.2mm,两端承受均布载荷
求薄板内部的应力场分布。
(薄板材料弹性模量为220GPa,泊松比为0.3)
图1薄板承载示意图
2问题分析
由于薄板只承受长度和宽度方向所构成的平面上的载荷(厚度方向无载荷),沿薄板厚度方向上的应力变化可不予考虑,即该问题简化为平面应力问题。
根据平板结构的对称性,选择整体结构的1/4建立几何模型,进行分析求解。
3求解步骤(GUI操作)
3.1定义工作文件名和工作标题
1)选择UtilityMenu|File|ChangeJobname命令,出现ChangeJobname对话框,在[/FILNAM]Enternewjobname文本框中输入工作文件名BAOBANFENXI,并将Newloganderrorfiles设置为Yes,单击OK按钮关闭该对话框。
3.2定义单元类型
选择MainMenu|Preprocessor|ElementType|Add/Edit/Delete命令,出现ElementType对话框,单击Add按钮,出现LibraryofElementTypes对话框。
在LibraryofElementTypes列表框中选择Solid,8node82,在Elementtypereferencenumber文本框中输入1,单击OK按钮关闭该对话框。
3.3定义材料性能参数
1)选择MainMenu|Preprocessor|MaterialProps|MaterialModels命令,出现DefineMaterialModelBehavior对话框。
2)在MaterialModelsAvailable一栏中依次单击Structural、Linear、Elastic、Isotropic选项,出现LinearIsotropicPropertiesforMaterialNumber1对话框,在EX文本框中输入2.2E11,在PRXY文本框中输入0.3,单击OK按钮关闭该对话框。
3)在DefineMaterialModelBehavior对话框上选择Material|Exit命令,关闭该对话框。
3.4创建几何模型、划分网格
1)选择MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Areas|Rectangle|ByDimensions命令,出现CreateRectanglebyDimensions对话框,在X1,X2X-coordinates文本框中输入0,0.025,在Y1,Y2Y-coordinates文本框中输入0,0.015,单击OK按钮关闭该对话框。
2)选择MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Areas|Circle|ByDimensions命令,出现CircularAreabyDimensions对话框,在RAD1Outerradius文本框中输入0.005,在RAD2Optionalinnerradius文本框中输入0,在THETA1Startingangle(cegress)文本框中输入0,在THETA2Endingangle(degrees)文本框中输入90,单击OK关闭该对话框。
3)选择UtilityMenu|PlotCtrls|Numbering命令,出现PlotNumberingControls对话框,选中AREAAreanumbers选项,使其状态从Off变为On,其余选项均采用默认设置,单击OK按钮关闭该对话框。
4)选择MainMenu|Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Subtract|Areas命令,出现SubtractAreas拾取菜单。
在文本框中输入1,单击OK按钮,在文本框中输入2,单击OK按钮关闭该拾取菜单。
5)选择MainMenu|Preprocessor|NumberingCtrls|CompressNumbering命令,出现CompressNumbers对话框,在LabelItemtobecompressed下拉列表框中选择All,单击OK按钮关闭该对话框。
6)选择UtilityMenu|PlotCtrls|Style|Colors|ReverseVideo命令,设置ANSYS窗口显示颜色,由黑色变为白色。
7)选择UtilityMenu|File|ChangeTitle命令,出现ChangeTitle对话框,在文本框中输入GEOMETRICMODEL,单击OK按钮关闭该对话框。
8)选择UtilityMenu|Plot|Areas命令,ANSYS显示窗口将显示所生成的几何模型,如图2所示。
图2生成的几何模型结果显示
9)选择UtilityMenu|PlotCtrols|Numbering命令,出现PlotNumberingControls对话框,选中KPKeypointnumbers选项,使其从状态Off变为On,其余选项均采用默认设置,单击OK按钮关闭该对话框。
10)选择UtilityMenu|Plot|Lines命令,显示所有线段。
11)选择MainMenu|Preprocessor|Meshing|Sizecntrls|ManualSize|Global|Size命令,出现GlobalElementSizes对话框,在SIZEElementedgelength文本框中输入0.002,单击OK按钮关闭该对话框。
12)选择MainMenu|Preprocessor|Meshing|Mesh|Areas|Mapped|Bycorners命令,出现MapMeshAreaby拾取菜单,在文本框中输入1,单击OK按钮,在文本框中输入1,4,5,3,单击OK按钮关闭该拾取菜单。
14)选择UtilityMenu|Plot|Elements命令,ANSYS显示窗口将显示网格划分后的结果,如图3所示。
图3映射网格划分结果显示
3.5加载求解
1)选择MainMenu|Solution|AnalysisType|NewAnalysis命令,出现NewAnalysis对话框。
选择分析类型为Static,单击OK按钮关闭该对话框。
2)选择UtilityMenu|PlotCtrls|Numbering命令,出现PlotNumberingControls对话框,选中LINEnumbers选项,使其状态从Off变为On,其余选项均采用默认设置,单击OK按钮关闭该对话框。
3)选择UtilityMenu|Plot|Lines命令,显示所有线段。
4)选择UtilityMenu|Select|Entities命令,出现SelectEntities对话框,在第1个下拉列表中选择Lines,在第2个下拉列表中选择ByNum/pick,在第3栏中选择FromFull单选项,单击OK按钮,出现Selectlines拾取菜单,在文本框中输入4,单击OK按钮关闭该拾取菜单。
5)选择UtilityMenu|Select|Entities命令,出现SelectEntities对话框。
在第1个下拉列表中选择Nodes,在第2个下拉列表中选择Attachedto,在第3栏中选择Lines,all单选项,单击OK按钮关闭该对话框。
6)选择MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Structural|Displacement|OnNodes命令,出现ApplyU,ROTonN拾取菜单,单击Pickall按钮,出现ApplyU,ROTonNodes对话框。
在Lab2DOFstobeconstrained列表框中选择UY,在VALUEDisplacementvalue文本框中输入0,单击OK按钮关闭该对话框。
7)选择UtilityMenu|Select|Entities命令,出现SelectEntities对话框。
在第1个下拉列表中选择Lines,在第2个下拉列表框中选择ByNum/pick,在第3栏中选择FromFull单选项,单击OK按钮,出现Selectlines对话框,在文本框中输入5,单击OK按钮关闭该对话框。
8)选择UtilityMenu|Select|Entities命令,出现SelectEntities对话框。
在第1个下拉列表框中选择Nodes,在第2个下拉列表框中选择Attachedto,在第3栏中选择Lines,all单选项,单击OK按钮关闭该对话框。
9)选择MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Structural|Displacement|OnNodes命令,出现ApplyU,ROTonN拾取菜单,单击Pickall按钮,出现ApplyU,ROTonNodes对话框。
在Lab2DOFstobeconstrained列表框中选择UX,在VALUEDisplacementvalue文本框中输入0,单击OK按钮关闭该对话框。
10)选择UtilityMenu|Select|Entities命令,出现SelectEntities对话框。
在第1个下拉列表中选择Lines,在第2个下拉列表中选择ByNum/pick,在第3栏中选择FromFull单选项,单击OK按钮,出现Selectlines对话框,在文本框中输入1,单击OK按钮关闭该对话框。
11)选择UtilityMenu|Select|Entities命令,出现SelectEntities对话框。
在第1个下拉列表中选择Nodes,在第2个下拉列表中选择Attachedto,在第3栏中选择Lineall单选项,单击OK按钮关闭该对话框。
12)选择MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Structural|Pressure|OnNodes命令,出现ApplyPRESonNodes拾取菜单,单击Pickall按钮,出现ApplyPRESonnodes对话框。
在VALUELoadPRESvalue文本框中输入-1000,单击OK按钮关闭该对话框。
13)选择UtilityMenu|Select|Everything命令。
14)选择UtilityMenu|Plot|Element命令,加载后的结果如图4所示。
15)选择UtilityMenu|Solution|LoadStepOpts|OutputCtrls|SoluPrintout命令,出现SolutionPrintoutControls对话框,在ItemItemforprintoutcontrol下拉列表中选择Basicquantities,在FREQPrintfrequency选项中选择Everysubstep单选项,单击OK按钮关闭该对话框。
17)选择MainMenu|Solution|Solve|CurrentLS命令,出现SolveCurrentLoadStep对话框,单击OK按钮,ANSYS开始求解计算。
图4加载后的结果显示
18)求解结束时,出现Note对话框,单击Close按钮关闭该对话框。
4查看求解结果
1)选择MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|DeformedShape命令,出现PlotDeformedShape对话框,在KUNDItemtobeplotted选项中选择Def+undefedge选项,单击OK按钮,ANSYS显示窗口显示变形后的几何形状和为变形的轮廓,如图5所示。
2)选择MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu命令,出现ContourNodalSolutionData对话框,在Itemtobecontoured列表框中选择NodalSolution|DOFSolution|Displacementvectorsum,其余均采用默认设置,单击OK按钮,ANSYS窗口将显示如图6所示的位移场分布等值线图。
3)选择MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu命令,出现ContourNodalSolutionData对话框,在Itemtobecontoured列表框中选择NodalSolution|Stress|vonMisesstress,其余均采用默认设置,单击OK按钮,ANSYS窗口将显示如图7所示的等效应力场分布等值线图。
图5变形后的几何形状和未变形轮廓显示
图6位移场分布等值线图
4)选择UtilityMenu|PlotCtrls|Style|SymmetryExpansion|Periodic/CyclicSymmetry命令,出现Periodic/CyclicSymmetryExpansion对话框,在Selecttypeofcyclicsymmetry选项中选择1/4DihedralSym,单击OK按钮,ANSYS显示窗口将显示扩展后的结果,如图8所示。
图7等效应力场分布等值线图
图8扩展后的结果显示-等效应力场分布等值线图
5)选择MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu|DOFSolution|X-Componentofdisplacement|Apply命令,ANSYS窗口将显示如图9所示的X方向的位移云图。
图9X方向位移的云图
6)重复步骤4),ANSYS显示窗口将显示如图10所示的扩展后的X方向的位移云图。
图10扩展后X方向位移的云图
7)选择MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu|Stress|X-Componentofstress|Apply命令,ANSYS窗口将显示如图11所示的X方向的正应力云图。
图11X方向正应力云图
8)重复步骤4),ANSYS窗口将显示如图12所示的扩展后的X方向的正应力云图。
图12扩展后X方向正应力云图
5命令流整理
/BATCH
/COM,ANSYSRELEASE11.0SP1UP2007083021:
04:
2404/21/2013
/PREP7
ET,1,PLANE82
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,2.2E11
MPDATA,PRXY,1,,0.3定义材料性能参数
RECTNG,0,0.025,0,0.015,!
建模,矩形
PCIRC,0.005,0,0,90,!
建模四分之一圆形
/PNUM,KP,0
/PNUM,LINE,0
/PNUM,AREA,1
/PNUM,VOLU,0
/PNUM,NODE,0
/PNUM,TABN,0
/PNUM,SVAL,0
/NUMBER,0
!
*
/PNUM,ELEM,0
/REPLOT!
显示面编号
ASBA,1,2!
布尔运算减法
NUMCMP,ALL
/REPLOT,RESIZE
/REPLOT,RESIZE
/REPLOT,RESIZE
/REPLOT,RESIZE
/REPLOT,RESIZE
/RGB,INDEX,100,100,100,0
/RGB,INDEX,80,80,80,13
/RGB,INDEX,60,60,60,14
/RGB,INDEX,0,0,0,15
/REPLOT
/REPLOT,RESIZE
APLOT
/PNUM,KP,1
/PNUM,LINE,0
/PNUM,AREA,1
/PNUM,VOLU,0
/PNUM,NODE,0
/PNUM,TABN,0
/PNUM,SVAL,0
/PNUM,SVAL,0
/NUMBER,0!
显示关键点
!
*
/PNUM,ELEM,0
/REPLOT
LPLOT!
显示所有线段
ESIZE,0.002,0,!
设置单元划分大小
AMAP,1,1,4,5,3!
划分网格
EPLOT
FINISH
/SOL!
运算模块
!
*
ANTYPE,0!
分析类型
LPLOT!
显示所有线段
LSEL,S,,,4!
选中线段
NSLL,S,1!
选中与已选线段相关的节点
FLST,2,21,1,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,-21
!
*
/GO
D,P51X,,0,,,,UY,,,,,
LSEL,S,,,5
NSLL,S,1
FLST,2,21,1,ORDE,3
FITEM,2,38
FITEM,2,64
FITEM,2,-83
!
*
/GO
D,P51X,,0,,,,UX,,,,,
LSEL,S,,,1
NSLL,S,1
FLST,2,17,1,ORDE,3
FITEM,2,1
FITEM,2,22
FITEM,2,-37
!
*
/GO
D,P51X,,-1000,,,,UX,,,,,
ALLSEL,ALL
EPLOT
!
*
OUTPR,BASIC,ALL,
/STATUS,SOLU
SOLVE
FINISH
/POST1
PLDISP,2
!
*
/EFACET,1
PLNSOL,U,SUM,0,1.0
!
*
/EFACET,1
PLNSOL,S,EQV,0,1.0
!
*
/EXPAND,4,POLAR,HALF,,90
/REPLOT
!
*
!
*
/EFACET,1
PLNSOL,S,X,0,1.0
/EFACET,1
PLNSOL,S,X,0,1.0
!
*
/EFACET,1
PLNSOL,S,X,0,1.0
FINISH
!
/EXIT,ALL
/RGB,INDEX,100,100,100,0
/RGB,INDEX,80,80,80,13
/RGB,INDEX,60,60,60,14
/RGB,INDEX,0,0,0,15
/REPLOT
/REPLOT,RESIZE
APLOT
/PNUM,KP,1
/PNUM,LINE,0
/PNUM,AREA,1
/PNUM,VOLU,0
/PNUM,NODE,0
/PNUM,TABN,0