Ansys受力分析三维托架实体受力分析.docx
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Ansys受力分析三维托架实体受力分析
三维托架实体受力分析
ANSY歎件是融结构、流体、电磁场、声场和耦合场分析于一体的大型通用有限元分
析软件。
由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS公司开发，它能与多数CAD
软件接口，实现数据的共享和交换，如PRO/EUGl-DEAS、CADD及AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CADT具之一。
题目：
1、三维托架实体受力分析：
托架顶面承受50psi的均匀分布载荷。
托架通过有
孔的表面固定在墙上，托架是钢制的，弹性模量E=29Xl06psi，泊松比v=0.3•试通过ANSYS输出其变形图及其托架的vonMises应力分布。
题目1的分析。
先进行建模，此建模的难点在对V3的构建（既图中的红色部分）。
要想构建V3,首先应将A15做出来，然后执行
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Volumes命令，将所有的实体合并为一个整体。
建模后，就对模型进行网格的划分，实行
MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool,先对网格尺寸进行编辑，选0.1，然后点Meshing，Pickall进行网格划分，所得结果如图1。
划分网格后，就可以对模型施加约束并进行加载求解了。
施加约束时要注意，由于三维托架只是通过两个孔进行固定，故施加约束应该只是针对两孔的内表面，执行
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structrual>Displacement>SymmetryB.C>OnAreas命令，然后拾取两孔的内表面，单击0K就行了。
施加约束后，就可以对实体进行加载求解了，载荷是施加在三维托架的最顶上的表面的，加载后求解运算，托架的变形图如图2。
图1、托架网格图
图2输出的是原型托架和施加载荷后托架变形图的对比，虚线部分即为托架的原型，从图2可看出，由于载荷的作用，托架上面板明显变形了，变形最严重的就是红色部分，这是因为其离托板就远，没有任何物体与其分担载荷，故其较容易变形甚至折断。
这是我们在应用托架的时候应当注意的。
图2、托架位移变形图
图3为托架的应力分布图，由图可看出主要在两孔处出现应力集中，也就是说这些地方所受的应力的最大的，比较容易出现裂痕。
我们在应用托架的时候，应当注意采取一些设施，以便减缓其应力集中。
特别是在施加载荷时，绝对不能够超过托架所能承受的极限，否则必将导致事故的发生。
文后附上建模分析时所执行的命令流。
图3、托架应力分布图
1.指定分析标题
1.选取菜单路径UtilityMenu|File|ChangeJobname，将弹出ChangeJobname修改文
件名）对话框。
2.在Enternewjobname（输入新文件名）文本框中输入文字“bracket”，为本分析实例的
数据库文件名。
单击对话框中的“0K按钮，完成文件名的修改。
3.选取菜单路径UtilityMenu|File|ChangeTitle，将弹出ChangeTitle（修改标题）对话
“pressanalysisofbracketstructure”，为本分析实例的标题名。
单击对话框中的“OK”
按钮，完成对标题名的指定。
2.定义单元类型
1.选取菜单路径MainMenu|Preprocessor|ElementType|Add/Edit/Delete，将弹出
ElementTypes（单元类型定义）对话框。
单击对话框中的按钮，将弹出Libraryof
ElementTypes（单元类型库）对话框。
2.在左边的滚动框中单击“StructuralSolid”，选择结构壳单元类型。
在右边的滚动
框中单击“Quad4node42,在对话框中单击“0K按钮，完成对这种单元的定义。
3.指定材料特性
1.选取菜单路径MainMenu|Preprocessor|MaterialProps|MaterialModels，将弹
出DefineMaterialModelBehavior（材料模型定义）对话框。
2.依次双击Structural，Linear，Elastic和Isotropic，将弹出1号材料的弹性模量
EXffi泊松比PRX的定义对话框。
3.在EX文本框中输入2.9E7,PRX文本框中输入0.3。
定义材料的弹性
模量为2.9E6N/m2,泊松比为0.3。
单击“OK按钮，关闭对话框
4．在DefineMaterialModelBehavior（材料模型定义）对话框中，选取路径
Material|Exit，完成对材料模型的定义。
5.单击ANSYS10.的ANSYSToolbar（工具条）上的“SAVE按钮，保存数据库文件
4.建立托架的有限元模型
1.选取路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Volume|Block|ByDimensions将弹出CreateBlockbyDimensions（根据坐标创建体）对话框。
在对话框输入：
X1,X2X-coordinates：
-1,1
Y1,Y2Y-coordinates：
-1.5，1.5
Z1,Z2Z-coordinates：
0，1/8
然后单击“APPLY按钮，再次在对话框输入：
X1,X2X-coordinates：
-1,1
Y1,Y2Y-coordinates：
1.5，1.625
Z1,Z2Z-coordinates：
0，3
将弹出
2.选取路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Add|Volumes
AddVolumes（体相加）对话框，在对话框单击“PICKALL按钮完成体相加操作。
3．在执行显示keypoint的操作之后，执行显示line的操作，选取路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Lines|Lines|StrainghtLine将弹出
CreateStraightLine对话框，然后选择关键点5、13生成L13直线，单击“0K按钮完成
操作。
4．选取路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Area|Arbitrary|ByLines将弹出
对话框CreateAreaByLines然后选择直线L1,L9,L13,L20,L24,L25，单击“0K即可生成面A4。
5．选取路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|0perate|Extrude|Areas|AlongNormal弹
出对话框ExtrudeAreaby…选择面A4单击“OK按钮，将弹出另一个对话框，在
Lengthextrusion项输入“-1/8”，单击“OK按钮。
然后再次如前做的将所有体相加的操作。
6．选取路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Areas|Circle|SolidCircle将弹
出SolidCircularArea对话框，在WPx,WPy,Radius项分别输入0,-0.5，0.25单击Apply,再次输入0,0.5，0.25然后单击“OK按钮。
然后选取路径
MainMenu|Preprocessor|Modeling|Operate|Extrude|Areas|AlongNormal弹出对话框
ExtrudeAreaby…选择其中一个圆面单击“Apply”按钮，将弹出另一个对话框，在
Lengthextrusion项输入“1”，单击“OK按钮。
对另一个圆面做相同操作。
7．选取路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Subtract|Volumes将
弹出SubtractVolumes（体相减）对话框，选择两个圆柱体所在的体，单击“Apply”按钮，
然后选择两个圆柱体，单击“OK按钮，完成体相减操作。
5.网格划分
1．选取路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|Meshing|MeshTool将弹出MeshTool对话
框，单击“Mesh按钮，弹出另一对话框，再次单击“PICKALL按钮完成网格划分。
6.施加约束，载荷并求解
1．选取菜单路径MainMenu|Preprocessor|Loads|DefineLoads|Apply|Structural|
Displacement|OnAreas，将会弹出拾取对话框,选择两圆孔，单击对话框中的“0K按钮。
完成施加约束操作。
2．选取菜单路径MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Structural|Pressure|OnAreas
将会弹出拾取对话框，选择面A10,A19单击“0K按钮，弹出另一对话框，在
LoadPRESvalue项输入“50”单击“OK完成施加载荷操作。
3．选取菜单路径MainMenu|Solution|Solve|CurrentLS弹出SolveCurrentLoadStep对话
框，单击“OK开始求解，求解结束后，关闭相应对话框。
4．选取菜单路径MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu将弹
出ContourNodalSolutionData对话框，选择
NodalSolution|DOFSolution|Displacementvectorsum将得到如位移图
（2）：
5．选取菜单路径MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu将弹
出ContourNodalSolutionData对话框，选择NodalSolution|Stress|vonMisesStress将得到如应力图（3）：
命令代码
/CLEAR,START/REPLOT,RESIZE/TITLE,homework/REPLOT/PLOPTS,INFO,3/PLOPTS,LEG1,1/PLOPTS,LEG2,1/PLOPTS,LEG3,1/PLOPTS,FRAME,1/PLOPTS,TITLE,1/PLOPTS,MINM,1/PLOPTS,FILE,0/PLOPTS,LOGO,1/PLOPTS,WINS,1/PLOPTS,WP,O
/PLOPTS,DATE,2
/TRIAD,OFF/REPLOT/PREP7ET,1,SOLID45
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,2.9e7
MPDATA,PRXY,1,,0.3
BLOCK,0,2,0,3,0,0.12
5,
BLOCK,0,2,3,3.125,0,
3,
/USER,1
LSTR,13,5
/PNUM,LINE,1
/PNUM,AREA,1
/PNUM,VOLU,0
/PNUM,NODE,0
/PNUM,TABN,0
/PNUM,SVAL,0
/NUMBER,0
/PNUM,ELEM,0/REPLOT
APLOT
FLST,2,2,5,ORDE,2
FITEM,2,5
FITEM,2,11
AADD,P51XLPLOT
/PNUM,KP,0
FLST,2,3,4
FITEM,2,25
FITEM,2,8
FITEM,2,27
AL,P51X
APLOT
FLST,2,2,5,ORDE,2
FITEM,2,13
FITEM,2,-14
AADD,P51X
VOFFST,15,0.125,,
CYL4,1,1,0.25,,,,0.1
25
CYL4,1,2,0.25,,,,0.1
25
FLST,3,2,6,ORDE,2
FITEM,3,-5
VSBV,1,P51X
FLST,2,3,6,ORDE,3
FITEM,2,2
FITEM,2,-3
FITEM,2,6
VADD,P51X
ESIZE,0.1,0,
MSHAPE,1,3D
MSHKEY,0
CM,_Y,VOLU
VSEL,,,,1
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'
CMSEL,S,_Y
VMESH,_Y1
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
FINISH
/SOL
FLST,2,4,5,ORDE,4
FITEM,2,23
FITEM,2,-24
FITEM,2,27
FITEM,2,-28
DA,P51X,SYMM
FLST,2,2,5,ORDE,2
FITEM,2,10
FITEM,2,14
/GO
SFA,P51X,1,PRES,50
FITEM,3,4
/STATUS,SOLU
SOLVE
FINISH
/POST1
/EFACET,1
PLNSOL,U,SUM,1,1.0
/EFACET,1
PLNSOL,U,SUM,0,1.0
/EFACET,1
PLNSOL,S,INT,0,1.0
/EFACET,1
PLNSOL,U,SUM,0,1.0
GPLOT
/PNUM,KP,0
/PNUM,LINE,0
/PNUM,VOLU,0
/PNUM,NODE,0
/PNUM,TABN,0
/PNUM,SVAL,0
/NUMBER,。
/PNUM,ELEM,0
/REPLOT
/EFACET,1
PLNSOL,U,SUM,0,1.0
/EFACET,1
PLNSOL,S,EQV,0,1.0
/EFACET,1
PLNSOL,U,SUM,1,1.0
/PNUM,AREA,0
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