ANSYS经典案例分析.docx
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ANSYS经典案例分析
ANSYS相关问题分析
作者：
李洋洋
学号：
2015030003
学院：
机电学院
班级：
2015级2班
专业：
工程力学
第1章二维静力学分析………………………………………………1
第2章三维静力学分析………………………………………………7
第3章材料非线性分析………………………………………………17
第4章模态分析………………………………………………………24
第5章谐响应分析……………………………………………………37
第6章瞬态动力学分析………………………………………………46
第7章三维建模1……………………………………………………63
第8章三维建模2……………………………………………………74
第1章二维静力学问题分析
——悬臂梁受力分析
1.1分析问题
有一工字梁，已知截面各尺寸为H=50mm，h=43mm，B=35mm，b=32mm，梁长度为L=1m，集中力P=1000N，钢的弹性模量E=2e11，泊松比μ=0.3。
1.2建立模型
1.修改任务名和过滤界面
1）从实用菜单中选择UtilityMenu:
File>ChangeJobname命令，将打开ChangeJobname（修改文件名）对话框，如图1-1所示。
图1-1
2）在Enternewjobname（输入新的文件名）文本框中输入文字“ERWEIJINGLIXUEFENXI”,为本分析实例的数据库文件名。
3）单击Add...按钮，完成文件名的修改。
4）从主菜单中选择UtilityMenu:
Preference命令，将打开PreferenceofGUIFiltering（菜单过滤参数选择）对话框，选中Structural复选框，单击0K按钮确定。
2.定义单元类型
1）从主菜单中选择MainMenu：
Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete命令，将打开ElementType（单元类型）对话框。
2）单击Add...按钮，将打开LibraryofElementType（单元类型库），如图1-2所示
图1-2
3）在中选择Beam选项，选择实体单元类型。
4）在右边的列表框中选择“2node188”选项,单击OK按钮。
5）返回到第1步打开的单元类型对话框如图1-3所示。
单击Close按钮，关闭单元类型对话框，结束单元类型的添加。
图1-3
3.定义梁的横截面
1）从主菜单中选择MainMenu：
Preprocessor>Sections>Beam>CommonSections，弹出如图1-4所示对话框。
2）选择Sub-Type为I（横截面形状），在“W1”、“W2”、“W3”、“t1”、“t2”、“t3”文本框中分别输入0.035、0.035、0.05、0.0035、0.0035、0.003，单击OK按钮。
4.定义材料属性
考虑应力分析中必须定义材料的弹性模量和泊松比，塑性问题中必须定义材料的应力问题。
步骤如下：
1）从主菜单中选择MainMenu：
Preprocessor>MaterialProps>MateriaModle命令，将打开DefineMaterialModleBehavior（定义材料模型属性）窗口，如图1-5所示。
图1-5
2）依次单击Structural>Linear>Elastic>Isotropic展开材料属性的树形结构。
将打开1号材料的弹性模量EX和泊松比PRXY的定义对话框，如图1-6所示。
图1-6
3）在对话框的EX文本框中输入弹性模量2e11，在PRXY文本框中输入泊松比0.3。
单击OK按钮，关闭对话框，完成对材料模型属性的定义。
5.建立实体模型
1）创建关键点
1 主菜单中选择MainMenu：
Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>InActiveCS，弹出如2-7图所示对话框。
图1-7
2 在NPT文本框中输入1，在“X,Y,Z”文本框中输入0,0,0，单击Apply按钮。
3 在NPT文本框中输入2，在“X,Y,Z”文本框中输入1,0,0，单击Apply按钮。
4 在NPT文本框中输入3，在“X,Y,Z”文本框中输入0.5,0.5,0，单击OK按钮。
2）显示关键点号
从应用菜单中选择UtilityMenu:
Plotctrls>Numbering，在所弹出对话框中，将Keypointnumber（关键点号）和Linenumber（线号）打开，单击OK按钮。
3）创建直线
从主菜单中选择MainMenu：
Preprocessor>Modeling>Create>Lines>StraightLine，弹出拾取窗口，拾取关键点1和2，创建直线，单击OK按钮。
6.划分单元
1 从主菜单中选择MainMenu:
Preprocessor>Meshing>MeshTool命令，弹出对话框如图1-7所示。
图1-8
2 选择“ElementAttributes”的下拉列表框中的Lines，单击下拉列表框后面的“Set”按钮，拾取直线，单击OK按钮。
弹出对话框如图1-8所示。
图1-8
3 选择“PickOrientationKeypoints”为Yes。
单击OK按钮。
弹出拾取窗口，选择关键点3，单击OK按钮。
4 单击“SizeControl”域中的“Line”后面的“Set”按钮，拾取直线，单击OK按钮。
弹出对话框如图1-9所示。
图1-9
5 在NDIV文本框中输入50，单击OK按钮。
6 单击mesh按钮，弹出拾取窗口，拾取直线。
单击OK按钮。
1.3定义边界条件并求解
1.施加约束
1）从主菜单中选择MainMenu:
Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>onKeypoints命令，打开面选择对话框，要求选择欲施加位移约束的面。
1）拾取关键点1，单击OK按钮。
打开ApplyU,RotonKPS（在关键点上施加位移约束）对话框，如图1-10所示。
图1-10
2）选择AllDOF，单击OK按钮。
2.施加载荷
1）从主菜单中选择MainMenu:
Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Force/Moment>OnKeypoints。
打开选择对话框。
2）拾取关键点2，单击OK按钮。
打开在关键点处施加载荷对话框如图1-11所示。
图1-11
3）选“Lab”为FY，在“VALUE”文本框中输入-1000，单击OK按钮。
3.求解结果
从主菜单中选择MainMenu:
Solution>Solve>CurrentLS命令，单击SolveCurrentLoadStep对话框，单击OK按钮。
求解结束即可查看结果。
1.4查看结果
1.查看变形
1）从主菜单中选择MainMenu:
GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShape命令，打开PlotDeformedShape对话框，如图1-12所示。
图1-12
2）选中Defshapeonly（只显示变形）单击OK按钮。
得到结果如图1-13所示。
图1-13
第二章静力学问题分析
2.1分析问题
一内六角螺栓扳手，横截面是一个外接圆半径为10mm的正六边形，拧紧力F为600N，计算扳手拧紧时的应力分布
2.2建立模型
1.修改任务名和过滤界面
5）从实用菜单中选择UtilityMenu:
File>ChangeJobname命令，将打开ChangeJobname（修改文件名）对话框，如图2-1所示。
图2-1
6）在Enternewjobname（输入新的文件名）文本框中输入文字“jinglixuefenxi”,为本分析实例的数据库文件名。
7）单击Add...按钮，完成文件名的修改。
8）从主菜单中选择UtilityMenu:
Preference命令，将打开PreferenceofGUIFiltering（菜单过滤参数选择）对话框，选中Structural复选框，单击0K按钮确定。
2.定义单元类型
6）从主菜单中选择MainMenu：
Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete命令，将打开ElementType（单元类型）对话框。
7）单击Add...按钮，将打开LibraryofElementType（单元类型库），如图2-2所示
图2-2
8）在中选择Solid选项，选择实体单元类型。
9）在右边的列表框中选择“Quad4node182”选项。
10）单击Apply按钮，再在右侧列表中选择“Brick8node185”，单击OK按钮。
并关闭单元类型对话框，同时返回到第1步打开的单元类型对话框如图2-3所示。
图2-3
11）单击Close按钮，关闭单元类型对话框，结束单元类型的添加。
3.定义实常数
本实例中考虑的是轴对称问题，不需要设置实常数。
4.定义材料属性
考虑应力分析中必须定义材料的弹性模量和泊松比，塑性问题中必须定义材料的应力问题。
步骤如下：
4）从主菜单中选择MainMenu：
Preprocessor>MaterialProps>MateriaModle命令，将打开DefineMaterialModleBehavior（定义材料模型属性）窗口，如图2-4所示。
图2-4
5）依次单击Structural>Linear>Elastic>Isotropic展开材料属性的树形结构。
将打开1号材料的弹性模量EX和泊松比PRXY的定义对话框，如图2-5所示。
图2-5
6）在对话框的EX文本框中输入弹性模量2e11，在PRXY文本框中输入泊松比0.3。
7）单击OK按钮，关闭对话框，完成对材料模型属性的定义。
5.建立实体模型
1）创建一个正六边形。
1 主菜单中选择MainMenu：
Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Polygon>Hexag
2 在文本框中输入X=0，Y=3，Radius=7.5，单击OK，如图2-6所示。
图2-6
2）改变视点
从应用菜单中选择UtilityMenu:
Plotctrls>PanZoomRotate，在所弹出的对话框中，依次单击iso,Fit按钮。
3）显示关键点号，线号
从应用菜单中选择UtilityMenu:
Plotctrls>Numbering，在所弹出对话框中，将Keypointnumber（关键点号）和Linenumber（线号）打开，单击OK按钮。
4）创建关键点
1 主菜单中选择MainMenu：
Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>InActiveCS，弹出如2-7图所示对话框。
图2-7
2 在NPT文本框中输入7，在“X,Y,Z”文本框中输入0,0,0，单击Apply。
3 在NPT文本框中输入8，在“X,Y,Z”文本框中输入0,0,0.05，单击Apply。
4 在NPT文本框中输入9，在“X,Y,Z”文本框中输入0,0.1,0.05，单击OK。
5）创建直线
从主菜单中选择MainMenu：
Preprocessor>Modeling>Create>Lines>StraightLine，弹出拾取窗口，分别拾取关键点7和8,8和9，创建两条直线，单击OK按钮。
6）创建圆角
1 从主菜单中选择MainMenu：
Preprocessor>Modeling>Create>Lines>LineFillet。
2 弹出拾取对话框，分别拾取7和8，单击OK按钮，弹出如图2-8所示对话框，
图2-8
3 在RAD文本框中输入0.015，单击OK按钮。
7）创建直线
从主菜单中选择MainMenu：
Preprocessor>Modeling>Create>Lines>StraightLine，弹出拾取窗口，分别拾取关键点1和4，单击OK按钮。
8）将六边形面划分为两部分
1 主菜单中选择MainMenu:
Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide>AreabyLine
2 拾取六边形面，作为布尔分解操作的母体，点击OK按钮。
3 拾取上一步在关键点1和4之间建立的直线，点击OK按钮。
6.对扳手划分网格
1）划分单元
7 从主菜单中选择MainMenu:
Preprocessor>Meshing>MeshTool命令，弹出对话框如图2-9所示。
图2-9
8 单击“SizeControl”域中的“Line”后面的“Set”按钮，拾取直线2、3、4，单击OK按钮。
弹出对话框如图2-10所示。
图2-10
9 在NDIV文本框中输入3，单击Apply按钮，再拾取直线7、9、8单击OK按钮，删除NDIV文本框中的3，在SIZE中输入0.01，单击OK按钮。
10 选择单元形状为“Quad”,选择划分方法为“Mapped”单击mesh按钮，拾取六边形面。
单击OK按钮。
2）显示直线
从实用菜单中选择UtilityMenu:
Plot>lines。
3）由面沿直线生成体
1 主菜单中选择MainMenu:
Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Areas>AlongLines。
2 在弹出的对话框中，拾取六边形面的两个部分，单击OK按钮。
3 弹出拾取窗口后，依次拾取直线7、9、8，单击OK按钮。
4）清除面单元
1 主菜单中选择MainMenu:
Preprocessor>Meshing>Clear>Areas
2 拾取Z=0的两个平面，点击OK按钮。
5）显示单元
从实用菜单中选择UtilityMenu:
Plot>Elements。
2.3定义边界条件并求解
1.施加约束
3）从主菜单中选择MainMenu:
Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>onAreas命令，打开面选择对话框，要求选择欲施加位移约束的面。
2）拾取Z=0的两个平面即扳手的短臂端面，单击OK按钮。
打开ApplyU,RotonNodes（在节点上施加位移约束）对话框，如图2-11所示。
图2-11
4）选择AllDOF，单击OK按钮。
3.施加载荷
4）从主菜单中选择MainMenu:
Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Force/Moment>OnKeypoints。
打开选择对话框。
5）拾取扳手长臂端面的六个顶点，单击OK按钮。
打开在关键点处施加载荷对话框如图2-12所示。
图2-12
6）选“Lab”为FX，在“VALUE”文本框中输入100，单击OK按钮。
4.求解结果
从主菜单中选择MainMenu:
Solution>Solve>CurrentLS命令，单击SolveCurrentLoadStep对话框，单击OK按钮。
求解结束即可查看结果。
2.4查看结果
2.查看变形
3）从主菜单中选择MainMenu:
GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShape命令，打开PlotDeformedShape对话框，如图2-13所示。
图2-13
4）选中Def+undefedge（变形与未变形的模型边界）单击OK按钮。
3.查看应力
1）从主菜单中选择MainMenu:
GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu命令，打开ContourNodalSolutiondata（等值线显示节点解数据）对话框，如图2-14所示。
图2-14
2）在Itemtobecontoured（等值线显示结果项）域中选择NodalSolution>Stress>VonMisesSEQV选项。
单击OK按钮。
4.做切片图
1）从应用菜单中选择UtilityMenu:
WorkPlane>OffsetWPtoNodes，弹出拾取窗口，在窗口文本框中输入文字159，单击OK按钮。
2）从应用菜单中选择UtilityMenu:
Plotctrls>Style>HiddenLineOptions命令，打开Hidden-lineOptions对话框。
如图2-15所示。
图2-15
3）选择“/TYPETypeofPlot”为Section，选择“/CPLANE”为“Workingplane”，单击OK按钮。
获得切片图，如图2-16所示。
图2-16
第三章非线性分析
3.1分析问题
某构建受力可以简化如图所示的模型，细长杆件承受压力，两端铰支。
当杆件承受的压力P超过临街压力P1j时，杆件将丧失稳定性，已知杆件的横均为0.03m，杆的长度为2m，使用材料为Q235A
支架材料参数：
模量E=2×1011Pa，
泊松比PRXY=0.3，
1.修改任务名和标题
9）从实用菜单中选择UtilityMenu:
File>ChangeJobname命令，将打开ChangeJobname（修改文件名）对话框，如图3-1所示。
图3-1
10）在Enternewjobname（输入新的文件名）文本框中输入文字“feixianxing”,为本分析实例的数据库文件名。
11）单击Add...按钮，完成文件名的修改。
2.定义单元类型
12）从主菜单中选择MainMenu：
Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete命令，将打开ElementType（单元类型）对话框。
13）单击Add...按钮，将打开LibraryofElementType（单元类型库），如图3-2所示
图3-2
14）在中选择Beam选项，选择实体单元类型。
15）在右边的列表框中选择3node189选项。
16）单击OK按钮，完成单元添加，并关闭单元类型对话框，同时返回到第1步打开的单元类型对话框如图3-3所示。
图3-3
17）单击Close按钮，关闭单元类型对话框，结束单元类型的添加。
7.定义材料属性
考虑应力分析中必须定义材料的弹性模量和泊松比，塑性问题中必须定义材料的应力问题。
步骤如下：
8）从主菜单中选择MainMenu：
Preprocessor>MaterialProps>MateriaModle命令，将打开DefineMaterialModleBehavior（定义材料模型属性）窗口，如图3-4所示。
图3-4
9）依次单击Structural>Linear>Elastic>Isotropic展开材料属性的树形结构。
将打开1号材料的弹性模量EX和泊松比PRXY的定义对话框，如图3-5所示。
图3-5
10）在对话框的EX文本框中输入弹性模量2E11，在PRXY文本框中输入泊松比0.3。
11）单击OK按钮，关闭对话框，并返回到定义材料模型属性的窗口，在此窗口的左边一栏将出现刚刚定义的参考号为1的材料属性。
12）在DefineMaterialModleBehavior窗口中，从菜单选择Material>Exit命令，退出定义材料模型属性窗口，完成对材料模型属性的定义。
4.定义梁截面
1 从主菜单中选择MainMenu：
Preprocessor>Sections>Beam>CommonSections，
2 弹出如图3-6所示对话框。
在ID文本框中输入1，选择Sub-Type为,（横截面形状），在B文本框中输入0.03，在H文本框中输入0.03，单击OK按钮。
图3-6
8.建立实体模型
1）创建关键点
5 主菜单中选择MainMenu：
Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>InActiveCS，弹出如图3-7所示对话框。
图3-7
6 在NPT文本框中输入1，在“X,Y,Z”文本框中输入0,0,0，单击Apply。
7 在NPT文本框中输入2，在“X,Y,Z”文本框中输入0,2,0，单击OK。
2）创建直线
从主菜单中选择MainMenu：
Preprocessor>Modeling>Create>Lines>StraightLine，弹出拾取窗口，分别拾取关键点1和2,创建直线，单击OK按钮。
9.划分网格
1）从主菜单中选择MainMenu:
Preprocessor>Meshing>MeshTool命令，打开MeshTool（网格工具）
2）单击“SizeControl”域中的“Line”后面的“Set”按钮，拾取直线1，单击OK按钮。
弹出对话框如图3-8所示
图3-8
3）在NDIV文本框中输入10，单击OK按钮。
4）选择Mesh域中的Lines，单击Mesh，打开面选择对话框，要求选择要划分的线，单击OK按钮。
5）打开预应力效果
拾取菜单MainMenu:
Solution>AnalysisType>AnalysisOptions，弹出“StaticorSteady-StateAnalysis”对话框，在“SSTIF”对话框中选择“PrestressON”单击OK按钮。
将预应力开关打开。
6）显示关键点号
从应用菜单中选择UtilityMenu:
Plotctrls>Numbering，弹出对话框，将Keypointnumber（关键点号）打开，单击OK按钮。
7）显示线
从应用菜单中选择UtilityMenu:
Plot>Lines
3.3定义边界条件并求解
1.施加位移边界
3）从主菜单中选择MainMenu:
Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>onKeypoints命令，打开面选择对话框，要求选择欲施加位移约束的点。
4）选择关键点1，单击OK按钮，打开ApplyU,RotonKPs（在点上施加位移约束）对话框，如图3-9所示。
图3-9
5）在Lab2列表中选择UX/UY/UZ/ROTX/ROTY，单击Apply按钮，
6）选择关键点2，单击OK按钮，打开ApplyU,RotonKPs（在点上施加位移约束）对话框，如图3-9所示。
7）在Lab2列表中选择UX/UZ/ROTX/ROTY，单击OK按钮。
2.施加单位载荷
7）从主菜单中选择MainMenu:
Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Force/Moment
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