Ansys软件及应用作业实例文档格式.docx

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2013年5月22日

一、问题描述

图1为一轴类零件结构示意阁，在其两端面施加P=50MPa的均布载荷，求零件内部各点的应力、应变场分布。

零件材料弹性模量为220GPa，泊松比为0.3。

图1轴类零件结构示意阁

二、问题分析

由于该零件的几何形状、载荷条件以及边界条件都满足轴对称条件，因此可以按照轴对称问题进行求解（将单元关键字设置为轴对称属性），选取零件纵截面的1/2建立几何模型。

另外，在轴类零件中，为了加工方便或美观要求而设置的凹槽、凸台、过渡圆角及倒角等，在承载过程中对轴的影响很小，在建模过程中一般可以不予考虑。

三、求解步骤

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ZHOU，单击OK按钮关闭该对话框。

ChangeJobname对话框

（2）选择UtilityMenu→File→ChangeTitle命令，出现ChangeTitle对话框，在文本框中输入S20120707HuChenJun，单击OK按钮关闭该对话框。

ChangeTitle对话框

更换题目后显示效果

2.定义单元类型

（1）选择MainMenu→Preprocessor→ElementType→Add/EditDelete命令，出现ElementTypes对话框，单击Add按钮，出现LibraryofElementTypes对话框，在LibraryofElementTypes列表框中选择StructuralSolid，Quad8node82，在Elementtypereferencenumber文本框中输入1，单击OK按钮关闭该对话框。

LibraryofElementTypes对话框

（2）单击ElementTypes对话框上的Options按钮，出现PLANE82elementtypeoptions对话框，在ElementbehaviorK3下拉列表中选择Axisymmetric，其余选项采用默认设置，如图所示，单击0K按钮关闭该对话框。

PLANE82单元属性设置对话框

（3）单击ElementTypes对话框上的Close按钮，关闭该对话框。

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MaterialModelsAvailabley—栏中依次单击Structral、Linear、Elastic、Isotropic选项，出现LinearIsotropicMaterialPropertiesforMaterialNumber1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。

设置材料属性对话框

（3）在DefineMaterialModelBehavior对话根中选择Material→Exit命令关闭该对话框。

4.生成几何模型、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文本框中分别输入0、0.14，在Y1，Y2Y-Coorxiinales文木框中分别输入0、0.18。

创建模型对话框

（2）单击Apply按钮，在X1，X2X-Coordinates文本框中分别输入0、0.16，在Y1，Y2Y-Coordinates文本框中分别输入0.18、0.42，单击Apply按钮；

在X1，X2X-Coordinates文本框中分别输入0、0.22，在Y1，Y2Y-Coordinates文本框中分别输入0.42、0.5，单击Apply按钮；

在X1，X2X-Coordinates文本框中分别输入0、0.16，在Y1，Y2Y-Coordinates文本框中分别输入0.5、0.74，单击Apply按钮；

在X1，X2X-Coordinates文本框中分别输入0、0.14，在Yl，Y2Y-Coordinates文本框中分别输入0.74、0.92，单击OK按钮关闭该对话框。

模型结构图

（3）选择MainMenu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→AddIAreas命令，出现AddAreas拾取菜单，单击PickAll按钮关闭该菜单。

（4）选择MainMenu→Preprocessor→NumberingCtrls→CompressNumbers命令，出现CompressNumbers对话框，在LabelItemtobecompressed下拉列表中选择All，单击OK按钮关闭该对话框。

CompressNumbers对话框

（5）选择UtilityMenu→PiotCtrls→Style→Colors→ReverseVideo命令，设置显示颜色。

（6）选择UtilityMenu→Plot→Areas命令，ANSYS显示窗口将显示如图所示的几何模型。

生成的几何模型结果显示

（7）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0.02，单击OK按钮关闭该对话框。

GlobalElementSizes对话框

（8）选择MainMenu→Preprocessor→MeshingI→Mesh→Areas→Free命令，出现MeshAreas拾取菜单，单击PickAll按钮关闭该菜单。

（9）选择MainMenu→Preprocessor→NumberingCtrls→MergeItems命令，出现MergeCoincidentorEquivalentlyDefinedItems对话框，在LabelTypeofitemtobemerge下拉列表中选择All，单击OK按钮关闭该对话框。

MergeCoincidentorEquivalentlyDefinedItems对话框

（10）选择UtilityMenu→Plot→Elements命令，ANSYS显示窗口将显示网格划分结果，如图所示。

网络划分结果显示

（11）选择UtilityMenu→File→Saveas命令，出现SaveDatabase对话框，在SaveDatabaseto文本框中输入ZHOU.db，保存上述操作过程，单击OK按钮关闭该对话框。

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。

NewAnalysis对话框

（2）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ByLocation，在第3栏中选择Ycoordinates单选项，在Min，Max文本框中输入0.92，单击OK按钮关闭该对话框。

（3）选择MainMenu→Solution→DefineLoads→Apply→Structural→PressureIOnNodes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-50E6，单击OK按钮关闭该对话框。

（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Nodes，在第2个下拉列表中选择ByLocation，在第3栏中选择Xcoordinates单选项，在Min，Max文本框中输入0，单击OK按钮关闭该对话框。

（5）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Lab2DOFstobecontrainedF拉列表中选择UX，在Applyas下拉列表中选择Contantvalue，在VALUEDisplacementvalue文本框中输入0，单击OK按钮关闭该对话框。

ApplyU，ROTonNodes对话框

（6）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ByLocation，在第3栏中选择Ycoordinates申选项，在Min，Max文本框中输入0，单击OK按钮关闭该对话框。

（7）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Lab2DOFstobecontrained下拉列表中选择UY，在Applyas下拉列表中选择Contantvalue，在VALUEDisplacementvalue文本框中输入0，中击OK按钮关闭该对话框。

施加约束后效果图

（8）选择UtilityMenu|Select|Everything命令，选择所有实体。

（9）选择UtilityMenu→File→Saveas命令，出现SaveDatabase对话框，在SaveDatabaseto文本框中输入EXERCISE32.db，保存上述操作过程，单击OK按钮关闭该对话框。

（10）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。

（11）求解结束时，出现Note提示框，单击Close按钮关闭该对话框。

求解结束提示框

求解结束效果图

（12）选择UtilityMenu→File→Saveas命令，出现SaveDatabase对话框，在SaveDatabaseto文本框中输入EXERCISE33.db，保存求解结果，中击OK按钮关闭该对话框。

6.查看求解结果

（1）选择MainMenu→GeneralPostproc→PlotResult→ContourPlot→NodalSolu命令，出现ContourNodalSolutionData对话框，在Itemtobecontoured列表框中选择NodalSolution→DOFsolution→X-Componentofdisplacement，单击OK按钮，ANSYS品示窗口将显示X方向位移等值线图，如图所示。

（2）选择MainMenu→GeneralPostprocPlotResult→ContourPlot→NodalSolu命令，出现ContourNodalSolutionData对话框，在Itemtobecontoured列表框中选择NodalSolution

→DOFsolution→Y-Componentofdisplacement，单击OK按钮，ANSYS显示窗口将显示Y方向位移等值线图，如图所示。

（3）选择MainMenu→GeneralPostproc→PlotResult→ContourPlot→NodalSolu命令，出现ContourNodalSolutionData对话框，在Itemtobecontoured列表框中选择NodalSolution

→DOFsolution→Displacementvectorsum.中单击OK按钮，ANSYS显示窗口将显示合位移等值线图，如图所示。

位移等值线结果

（a）X方向位移等值线图（b）Y方向位移等值线图（c）合位移等值线图

（4）选择MainMenu→GeneralPostproc→PlotResult→ContourPlot→NodalSolu命令，出现ContourNodalSolutionData对话框，在Itemtobecontoured列表框中选择NodalSolution→Stress→X-Componentofstress，单击OK按钮，ANSYS显示窗口将显示X方向应力等值线图，如图6a所示。

（5）选择MainMenu→GeneralPostproc→PlotResult→ContourPlot→NodalSolu命令.出现ContourNodalSolutionData对话框，在Itemtobecontoured列表框中选择NodalSolution→Stress→Y-Componentofstress，单击OK按钮，ANSYS显示窗口将显示Y方向应力等值线图，如图所示。

（6）选择MainMenu→GeneralPostproc→PlotResult→ContourPlot→NodalSolu命令，出现ContourNodalSolutionData对话框，在Itemtobecontoured列表框中选择NodalSolution

→Stress→Z-Componentofstress，单击OK按钮，ANSYS显示窗口将显示Z方向应力等值线图，如图所示。

X、Y、Z方向应力等值线结果显示

（a）X方向应力等值线图（b）Y方向应力等值线图（c）Z方向应力等值线图

（7）选择UtilityMenu→File→Exit命令，出现ExitfromANSYS对话框，选择Quit—NoSave!

选项，单击OK按钮，关闭ANSYS。