有限元分析三维托架实体受力分析.docx

有限元分析三维托架实体受力分析.docx

《有限元分析三维托架实体受力分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有限元分析三维托架实体受力分析.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

有限元分析三维托架实体受力分析

GUILINUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

《有限元基础理论》报告

学

院:

班

级

姓

名

学

口号

任课老师:

0一一年

月

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=29X106psi,泊

松比v=试通过ANSYSt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

命令，将所有的实体合并为

的划分，实行Main

选，然后点Meshing,Pick

Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Volumes

一个整体。

建模后，就对模型进行网格

Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool,先对网格尺寸进行编辑,all进行网格划分，所得结果如图。

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

Loads>Apply>Structrual>Displacement>Symmetry>0nAreas命令，然后拾取两孔的内表面,

单击OK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。

图、托架网格图

图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、托架位移变形图

图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、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）对话框。

4.在Enternewtitle（输入新标题）文本框中输入文字“pressanalysisofbracketstructure”，为本分析实例的标题名。

单击对话框中的“0K”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“Quad10node92”，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

EX和泊松比PRXY的定义对话框。

3.在EX文本框中输入，PRXY文本框中输入。

定义材料的弹性模量为N/m2，泊松比为。

单击“0K”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：

，

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：

，

将弹

Z1,Z2Z-coordinates：

0，3

2.选取路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Add|Volumes

出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“OK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“OK”即可生成面A4。

Length

将弹出

5.选取路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|0perate|Extrude|Areas|AlongNormal出对话框ExtrudeAreaby••选择面A4单击“OK”按钮，将弹出另一个对话框，在extrusion项输入“-1/8”，单击“0K”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

SolidCircularArea对话框，在WPx,WPy,Radius项分别输入0,,单击Apply,再次输入0,,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“AppIy”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“OK'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“OK'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:

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:

命令代码

MPDATA,EX,1,,

KPLOT

FITEM,2,3

VOFFST,1,1,,

MPDATA,PRXY”

LSTR,5,

VADD,P51X

!

*

SAVE

13

CYL4,0,,

VOFFST,2,1,,

BLOCK,-1,1,,,0,,

LPLOT

CYL4,0,,

FLST,3,2,6,ORDE,

BLOCK,-1,1,,,0,3,

/REPLOT,RESIZE

/VIEW,

2

FLST,2,2,6,ORDE,

/PNUM,KP,0

1,,,

FITEM,3,1

2

/PNUM,LINE,1

/ANG,1,

FITEM,3,3

FITEM,2,1

/PNUM,AREA,0

/REPLO

VSBV,

FITEM,2,-2

/PNUM,VOLU,0

/VIEW,

2,P51X

VADD,P51X

/PNUM,NODE,0

1,,,

SAVE

/PNUM,KP,1

/PNUM,TABN,0

/ANG,1,

MSHAPE,1,3D

/PNUM,LINE,0

/PNUM,SVAL,0

/REPLO

MSHKE"

/PNUM,AREA,0

/NUMBER,0

/VIEW,1,

!

*

/PNUM,VOLU,0

!

*

0.,,

CM,_YVOLU

/PNUM,NODE,0

/PNUM,ELEM,0

/ANG,1,

VSEL,,,,

/PNUM,TABN,0

/REPLOT

/REPLO

4

/PNUM,SVAL,0

!

*

APLOT

CM,_Y1,VOLU

/NUMBER,。

/VIEW,

/PNUM,KP,0

CHKMSH,'VOLU'

!

*

1,,,

/PNUM,LINE,0

CMSEL,S,_Y

/PNUM,ELEM,0

/ANG,1,

/PNUM,AREA,1

!

*

/REPLOT

/REPLO

/PNUM,VOLU,0

VMESH,_Y1

!

*

FLST,2,6,4

/PNUM,NODE,0

!

*

/USER,1

FITEM,2,1

/PNUM,TABN,0

CMDELE,_Y

/FOC,

FITEM,2,9

/PNUM,SVAL,0

CMDELE,_Y1

1,,,

FITEM,2,13

/NUMBER,0

CMDELE,_Y2

/REPLO

FITEM,2,20

!

*

!

*

/VIEW,

FITEM,2,25

/PNUM,ELEM,0

/VIEW,

1,,,

FITEM,2,24

/REPLOT

1,,,

/ANG,1,

AL,P51X

!

*

/ANG,1,

/REPLO

!

*

/VIEW,

/REPLO

/DIST,1,,1

VOFFST,4,,,

1,,,

/VIEW,

/RERFAST

FLST,2,2,6,ORDE,

/ANG,1,

1,,,

LSTR,5,

2

/REPLO

/ANG,1,

13

FITEM,2,1

!

*

/REPLO

/VIEW,

1,,,

/REPFAST

/ANG,1

1,

JJ

/ANG,1,

/DIST,1,,1

/REPFAST

/ANG,

1,

/REPLO

/REPFAST

/VIEW,1,,-1

/REPLO

/VIEW,

/DIST,1,,1

/ANG,1

/VIEW,

1,,

/REPFAST

/REPFAST

1,

0.,

FLST,2,8,5,ORDE,

/VIEW,1,,,1

-0.

/ANG,1,

2

/ANG,1

/ANG,

1,

/REPLO

FITEM,2,32

/REPFAST

/REPLO

/VIEW,

FITEM,2,-39

/VIEW,

/VIEW,

1,,

!

*

1,,,

1,,

J

-0.,

/GO

/ANG,1,

/ANG,

1,

/ANG,1,

DA,P51X,ALL,

/REPLO

/REPLO

/REPLO

/UI,MESH,OFF

/VIEW,1,

/VIEW,

/VIEW,

FINISH

0.,

1,,

J

1,,,

/SOL

/ANG,1,

/ANG,

1,

/ANG,1,

/FOC,

/REPLO

/REPLO

/REPLO

1,,,

SAVE

/VIEW,

1,

/DIST,1,,1

/REPLO

/VIEW,

-0.,

/REPFAST

/VIEW,1,

1,,,

/ANG,

1,

/DIST,1,,1

0.,,

/ANG,

/REPLO

/REPFAST

/ANG,1,

3.

/VIEW,

/DIST,1,,1

/REPLO

/REPLO

1,

JJ

/REPFAST

/VIEW,

/FOC,

/ANG,

1,

/DIST,1,,1

1,,,

1,

/REPLO

/REPFAST

/ANG,1,

J

/VIEW,

/DIST,1,,1

/REPLO

/REPLO

1,,

J

/REPFAST

/VIEW,

/FOC,

/ANG,

1,

/DIST,1,,1

1,,,

1,

/REPLO

/REPFAST

/ANG,1,

1.

/VIEW,

/DIST,1,,1

/REPLO

/REPLO

1,

/REPFAST

/VIEW,1,,,-1

/VIEW,

/ANG,

1,

/DIST,1,,1

/ANG,1

1,,

/REPLO

/REPFAST

/REPFAST

/ANG,1,

/VIEW,

/DIST,1,,1

/VIEW,1,-1

/REPLO

1,

/VIEW,1,,,1

/ANG,

1,

1,,,

1,,

/ANG,1

/REPLO

/ANG,1,

-0.,

/RERFAST

/VIEW,

/REPLO

/ANG,

1,

/VIEW,

1,

/VIEW,

/REPLO

1,,,

/ANG,

1,

1,,,

/VIEW,

1,

/ANG,1,

/REPLO

/ANG,1,

0.,-0.,

/REPLO

/VIEW,

/REPLO

/ANG,

1,

FLST,2,2,5,ORDE,

1,

JJ

/VIEW,

/REPLO

2

-0.

1,,

/VIEW,

1,,,

FITEM,2,18

/ANG,

1,

0.

/ANG,

1,

FITEM,2,26

/REPLO

/ANG,1,

/REPLO

/GO

/VIEW,

/REPLO

/VIEW,

1,,,

!

*

1,

/VIEW,1,,,

/ANG,

1,

SFA,P51X,1,PRES,

J

/ANG,1,

/REPLO

50

/ANG,

1,

/REPLO

/FOC,

/STATUS,SOLU

/REPLO

/FOC,

1,

JJ

SOLVE

/VIEW,

1,,,

1.

FINISH

1,

J

1.

/REPLO

/POST1

/REPLO

/VIEW,

!

*

/ANG,

1,

!

*

1,

J

/EFACET,1

/REPLO

/EFACET,1

0.,

PLNSOL,U,SUM,

/VIEW,

1,

PLNSOL,S,EQV,

/ANG,

1,

0,

0.,,

0,

/REPLO

/VIEW,

/ANG,

1,

SAVE

FINISH

1,,,

/REPLO

/FOC,

!

/EXIT,MODEL

/ANG,1,

/VIEW,

1,,,

1.

1,

JJ

1.

/REPLO

/ANG,

1,

/REPLO

/VIEW,

/REPLO

/VIEW,

1,,,

/VIEW,

1,,

/ANG,1,

1,

-0.,

/REPLO

/ANG,

1,

/ANG,1,

/VIEW,

/REPLO

/REPLO

1,,,0.

/VIEW,

/VIEW,