ansys实例.docx

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ansys实例

Ansys有限元分析实例

一、直接建模

-桁架的有限元分析

下图所示为一平面桁架,长度L=0.1m，E=2.06e11，

，各杆横截面积均为A=1X10-4，力P＝2000N，计算各杆的轴向力Fa、轴向应力

。

1、建立有限元模型：

（1）建立工作文件夹：

在运行ANSYS之前，在默认工作目录下建立一个文件夹，名称为beam，在随后的分析过程中所生成的所有文件都将保存在这个文件夹中。

启动ANSYS后，使用菜单“File”——“ChangeDirectory…”将工作目录指向beam文件夹；使用“ChangeJobname…”输入beam2D为初始文件名，使分析过程中生成的文件均以beam2D为前缀。

选择结构分析，操作如下：

GUI:

MainMenu>Preferences>Structural

（2）选择单元：

操作如下：

GUI:

MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete>Add>StructuralBeam>2Delastic3,然后关闭ElementTypes对话框。

定义单元实常数

梁单元的实常数，输入AREA为2e-4。

GUI:

MainMenu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete>Add

（4）定义材料属性：

定义弹性模量和泊松比，操作如下：

GUI:

MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels>Structural>linear>Elastic>Isotropic

在弹出的对话框中输入材料参数，杨氏模量（EX）：

2.06e11

泊松比（PRXY）：

0.3

（5）创建节点：

首先定义4个节点，然后通过节点生成单元。

定义节点操作如下：

GUI:

MainMenu>Preprocessor>Create>Nodes>InActiveCS

节点坐标参数如下：

1＃节点X=0，Y=0，Z=0

2＃节点X=0.1，Y=0，Z=0

3＃节点X=0.2，Y=0，Z=0

3＃节点X=0.1，Y=0.1，Z=0

（6）显示节点号、单元号

GUI:

MainMenu>Preprocessor>PlotCtrls>Numbering

将节点号和单元号打开。

（7）创建单元

GUI:

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>AutoNumbered>ThruNodes拾取节点1和2，单击Apply,再拾取节点2和3，1和4，2和4，3和4分别创建单元。

（8）定义约束

GUI:

MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnNodes

拾取节点1，约束UX，UY，再拾取节点3，约束UY

（9）施加载荷

GUI：

Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Force/Moment>OnNodes弹出ApplyF/MonNodes对话框，拾取节点4，键入Fy载荷值-2000，单击OK按钮。

（10）求解

GUI：

Solution>Solve>CurrentLS

（11）定义单元表

GUI:

MainMenu>GeneralPostproc>ElementTable>DefineTable

单击Add,弹出对话框，在Lab中输入FA，在Item,Comp列表中选Bysequencenum、SMISC，在右侧输入SMISC，1，则定义了单元的轴向力；再在Lab中输入SA，在Item,Comp列表中选Bysequencenum、LS，在右侧输入LS，1，则定义了单元的轴向应力；

（12）列表单元表数据

GUI:

MainMenu>GeneralPostproc>ElementTable>ListElemTable

在列表中选FA，SA。

显示轴向力，轴向应力。

二、梁结构静力有限元分析

利用ANSYS软件对图示由工字钢组成的梁结构进行静力学分析，以获得其应力分布情况。

（E=2.06e11，

）

1、建立有限元模型：

（1）建立工作文件夹：

在运行ANSYS之前，在默认工作目录下建立一个文件夹，名称为beam，在随后的分析过程中所生成的所有文件都将保存在这个文件夹中。

启动ANSYS后，使用菜单“File”——“ChangeDirectory…”将工作目录指向beam文件夹；使用“ChangeJobname…”输入beam为初始文件名，使分析过程中生成的文件均以beam为前缀。

选择结构分析，操作如下：

GUI:

MainMenu>Preferences>Structural

（2）选择单元：

操作如下：

GUI:

MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete>Add>StructuralBeam>3D3node189

然后关闭ElementTypes对话框。

（3）定义材料属性：

定义弹性模量和泊松比，操作如下：

GUI:

MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels>Structural>linear>Elastic>Isotropic

在弹出的对话框中输入材料参数：

杨氏模量（EX）：

2.06e11

泊松比（PRXY）：

0.3

（4）定义梁的截面类型和尺寸：

操作如下：

GUI:

MainMenu>Preprocessor>Sections>Beam>CommonSections

选择“工”字型，W1=W2=0.4,W3=0.6,t1=t2=t3=0.015

（5）创建实体模型：

首先定义3个关键点，然后通过关键点生成梁实体模型。

定义关键点操作如下：

GUI:

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>InActiveCS

关键点坐标参数如下：

1＃关键点X=0，Y=0，Z=0

2＃关键点X=0，Y=6，Z=0

3＃关键点X=6，Y=6，Z=0

连线操作如下：

GUI:

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>StraightLine

将1和2、2和3连成直线。

（6）划分网格

①首先要设定各梁的截面方向，操作如下：

GUI:

MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshAttributes>PickedLines

选中12线后点“OK”，在弹出对话框中“PickOrientationKeypoint”项选为Yes,选中第3点为参考点。

同样，选中23线后以第1点为参考点。

②划分网格为10份，操作如下：

GUI:

MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool>Linesset（NDIV处输入10）>Mesh

③划分完后显示出截面可看得更清楚，操作如下：

菜单“Plotctrls”>Style>SizeandShape…>Displayofelement项为On

Ctrl键+鼠标右键可调角度。

2、施加载荷并求解：

（1）定义约束

定义1＃关键点的约束，操作如下：

GUI:

MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnKeypoints

选择1＃关键点，单击OK按钮。

在被约束自由度（DOFstobeconstrained）列表中选”AllDoF”限制所有，单击OK按钮。

这时在图形窗口中可看到1＃关键点处出现箭头，表示此点已被约束，箭头表示被约束的方向。

（2）施加载荷

在梁的上边中间施加向下的载荷Fy＝-10000N，操作如下：

GUI：

Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Force/Moment>OnNodes

弹出ApplyF/MonNodes对话框，键入Fy载荷值-10000，单击OK按钮。

（3）求解

GUI：

Solution>Solve>CurrentLS

3、查看分析结果：

（1）查看模型变形前后图

GUI:

MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShape>Def+undeformed

保存图使用菜单“PlotCtrls”>Hardcopy>Tofile…

（2）查看等效应力

显示等效应力等值线图，操作如下：

GUI:

MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>NodalSolu>Stress>vonMisesstress

单击OK按钮。

保存图使用菜单“PlotCtrls”>Hardcopy>Tofile…

（3）查看变形过程动画

菜单PlotCtrls>Animate>DeformedResults>Stress>vonMisesSEQV

动画内容自动在工作目录下保存为avi格式。

三、平面结构静力有限元分析

如图所示，使用ANSYS分析平面带孔平板，分析在均布载荷作用下板内的应力分布。

已知条件：

q＝100N/m，板长L＝12m，宽b＝12m，厚t=0.02m,圆孔半径r＝1m，平板所用材料的弹性模量为E=2.06×1011pa，泊松比为0.3。

1、分析问题：

由于模型及约束载荷均对称，所以取1/4模型进行分析。

2、建立有限元模型。

（1）创建工作文件夹并添加标题；

在ANSYS工作目录下创建一个文件夹，命名为plate，以便用这个文件夹保存分析过程中所生成的文件。

启动ANSYS后，使用菜单“File”——“ChangeDirectory…”将工作目录指向plate文件夹；使用“ChangeJobname…”输入plate为初始文件名，使分析过程中生成的文件均以plate为前缀。

选择结构分析，操作如下：

GUI:

MainMenu>Preferences>Structural

（2）选择单元；

首先进入单元类型库，操作如下：

GUI:

MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete>Add…

在对话框左侧选择Solid选项，在右侧列表中选择Quad8node82选项，然后单击OK按钮。

本问题所用单元类型为带厚度平面应力分析，因此分析类型设定为Planestrsw/thk类型，操作如下：

GUI：

PreProcessorMenu>ElementType>Add/Edit/Delete>Options…

在K3项后面下