ANSYS上机指南.docx

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ANSYS上机指南

有限元分析软件

ANSYS11.0

上机指南

Project1简支梁的变形分析……………………………………………………….1

Project2薄板的平面应力问题分析……………………………………………….6

Project3坝体的平面应变问题分析………………………………………………12

Project4受内压作用的球体的应力与变形分析………………………………….16

Project5超静定桁架的有限元求解……………………………………………….21

Project6轴类零件的建模与分析………………………………………………….25

Project1梁的有限元建模与变形分析

计算分析模型如图1-1所示,习题文件名:

beam。

NOTE:

要求选择不同形状的截面分别进行计算。

图1-1梁的计算分析模型

梁截面分别采用以下三种截面（单位：

m）：

矩形截面：

圆截面：

工字形截面：

B=0.1,H=0.15R=0.1w1=0.1，w2=0.1，w3=0.2,

t1=0.01，t2=0.01，t3=0.01

1.1定义工作路径和工作文件名

（1）选择UtilityMenu→File→ChangeDirectory命令，弹出ChangeWorkingDirectory对话框，选择工作路径D:

\file。

（若路径不存在，需建立）。

（2）选择UtilityMenu→File→ChangeJobname命令，出现ChangeJobname对话框，在[/FILNAM]enternewjobename输入栏中输入工作文件名beam，并将Newloganderrorfiles设置为Yes，单击OK按钮并关闭该对话框。

1.2选择单元类型

（1）MainMenu→Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete→Add→selectBeam2node188→OK

1.3定义材料参数

MainMenu→Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels→Structural→Linear→Elastic→Isotropic→inputEX:

2.1e11,PRXY:

0.3→OK

1.4定义截面

MainMenu→Preprocessor→Sections→Beam→CommonSectns→分别定义矩形截面、圆截面和工字形截面：

矩形截面:

ID=1,B=0.1，H=0.15→OK。

1.5生成几何模型

（1）生成关键点

MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→InActiveCS→依次输入三个点的坐标：

input:

1（0,0）,2（10,0）,3（5,1）→OK

（2）生成梁

MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→lines→Straightlines→连接两个特征点1（0,0）和2（10,0）→OK

1.6网格划分

（1）选择梁的截面

MainMenu→Preprocessor→Meshing→MeshAttributes→Pickedlines→OK→选择:

SECT:

1（根据不同的梁的截面选择编号）；PickOrientationKeypoint（s）:

YES→拾取：

3号关键点（5,1）→OK。

（2）确定划分线单元的个数

MainMenu→MeshTool→SizeControls）lines:

Set→PickAll（inPickingMenu）→在NDIV对话框中输入5→OK

（2）划分单元

MainMenu→Mesh→PickAll（inPickingMenu）→Close。

1.7模型施加约束

（1）最左端节点加约束

MainMenu→Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Displacement→OnNodes→pickthenodeat（0,0）→OK→selectUX,UY,UZ,ROTX→OK

（2）最右端节点加约束

MainMenu→Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Displacement→OnNodes→pickthenodeat（10,0）→OK→selectUY,UZ,ROTX→OK

（3）施加y方向的载荷

MainMenu→Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Pressure→OnBeams→PickAll→VALI:

100000→OK.

1.8分析计算

MainMenu→Solution→Solve→CurrentLS→OK

1.9结果显示

（1）显示变形云图：

MainMenu→GeneralPostproc→PlotResults→DeformedShape…→selectDef+Undeformed→OK

（2）显示梁的节点总体位移云图

MainMenu→ContourPlot→NodalSolu…→select:

DOFsolution→Displacementvectorsum→OK.

1.10退出系统

ANSYSUtilityMenu:

File→Exit→SaveEverything→OK

Project2薄板的平面应力问题分析

计算分析模型如图2-1所示,习题文件名:

plane

图2-1受均布载荷作用的薄板模型与单元网格图

一中心具有圆孔的方板，上下两边受y方向均匀拉伸载荷，如图1所示，方板边长L=8cm，圆孔半径r=1cm，板厚t=0.1cm，拉伸的均布载荷q=10Mpa，材料常数E=2.0×105MP，泊松比ν=0.3。

因为薄板具有对称性，我们可以取四分之一进行分析，然后扩展成整个平板。

2.1定义工作路径和工作文件名

（1）选择UtilityMenu→File→ChangeDirectory命令，弹出ChangeWorkingDirectory对话框，选择工作路径D:

\file。

（若路径不存在，需建立）。

（2）选择UtilityMenu→File→ChangeJobname命令，出现ChangeJobname对话框，在[/FILNAM]enternewjobename输入栏中输入工作文件名plane，并将Newloganderrorfiles设置为Yes，单击OK按钮并关闭该对话框。

2.2定义单元类型

（1）MainMenu→Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete→Add→selectSolidQuad4node42→OK

（2）返回ElementTypes界面，ElementTypes→Options…→selectK3:

Planestressw/thk→OK→Close

2.3定义材料属性

MainMenu→Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels→Structural→Linear→Elastic→Isotropic→inputEX:

2.1e11,PRXY:

0.3→OK完成定义弹性模量与泊松比的定义。

2.4定义实常数

MainMenu→Preprocessor→RealConstants…→Add…→selectType1→OK→inputTHK：

在对话框中输入板的厚度0.001→OK→Close

2.5生成几何模型

（1）生成平板

MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Rectangle→ByDimensions依次输入两个角点的坐标（0,0）和（0.04,0.04）→OK

（2）生成圆孔

MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Circle→solidcircle→在对话框中依次输入0,0，0.01→OK

（3）执行面相减操作

MainMenu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→Areas,在弹出的对话框，拾取四边形，单击OK；拾取圆面，单击OK。

2.6网格划分

采用映射划分方法：

（1）连接L2和L3：

MainMenu→Preprocessor→Meshing→Mesh→Area→Mapped→Concatenate→Lines,选择L2和L3，单击OK。

（2）定义线上的单元个数：

MainMenu→Preprocessor→Meshing→MeshTool→（SizeControls）lines:

Set→选择L5,在对话框NDIV中输入10，单击Apply；再选择L2和L3，在对话框NDIV输入5，单击Apply；再选择L9和L10，在对话框NDIV输入9,同时在SPACE对话框中输入0.15，单击OK。

（3）划分网格：

MainMenu→Preprocessor→Meshing→MeshTool→Mesh:

Areas,Shape:

Tri,Mapped→Mesh→PickAll（inPickingMenu）→Close。

2.7模型施加约束和施加载荷

（1）给线9施加Y方向约束

MainMenu→Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Displacement→OnLines→拾取线9：

Lab2:

UY→OK

（2）给线10施加对称边界约束

MainMenu→Solution→DefineLoad→Apply→Structural→Displacement→SymmetryB.C.→OnLines命令，出现ApplySMMYonLines拾取菜单，在ANSYS显示窗口选择线段L10，单击OK按钮。

（3）给线3施加Y向均布载荷

MainMenu→Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Pressure→OnLines

在对话框中输入-1E7，单击OK。

2.8分析计算

MainMenu→Solution→Solve→CurrentLS→OK

2.9结果显示

（1）显示平板的形状变化：

MainMenu→GeneralPostproc→PlotResults→DeformedShape…→selectDef+Undeformed→OK

（2）显示平板的平均等效应力：

MainMenu→GeneralPostproc→PlotResults→ContourPlot→NodalSolution→Stress→VonMisesStress→OK

（3）扩展后显示平板的平均等效应力：

UtilityMenu→PlotCtrls→Style→SymmetryExpansion→Preiodic/CyclicSymmetry，出现Preiodic/CyclicSymmetryExpansion对话框，在Selecttypeofcyclicsymmetry选项中选择1/4DihedralSym，单击OK按钮，ANSYS显示窗口将显示扩展后结果。

2.10退出系统

ANSYSUtilityMenu→File→Exit→SaveEverything→OK

Project3坝体的平面应变问题分析

计算分析模型如图3-1所示,习题文件名:

dam。

图3-1坝体的分析模型

如图一水坝,材料为混凝土,弹性模量为2.1e11Pa,泊松比为0.3，斜面所受均布载荷为1000Mpa。

3.1定义工作路径和工作文件名

（1）选择UtilityMenu→File→ChangeDirectory命令，弹出ChangeWorkingDirectory对话框，选择工作路径D:

\file。

（若路径不存在，需建立）。

（2）选择UtilityMenu→File→ChangeJobname命令，出现ChangeJobname对话框，在[/FILNAM]enternewjobename输入栏中输入工作文件名dam，并将Newloganderrorfiles设置为Yes，单击OK按钮并关闭该对话框。

3.2选择单元类型

（1）MainMenu→Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete→Add→selectSolidQuad4node42→OK

（2）返回ElementTypes界面，ElementTypes→Options…→selectK3:

PlaneStrain→OK→Close

3.3定义材料属性

MainMenu→Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels→Structural→Linear→Elastic→Isotropic→inputEX:

2.1e11,PRXY:

0.3→OK。

3.4生成几何模型

（1）生成特征点

MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→InActiveCS→依次输入四个点的坐标：

input:

1（0,0）,2（1,0）,3（1,5）,4（0.45,5）→OK

（2）生成坝体截面

MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→ThroughKPS→依次连接四个特征点，1（0,0）,2（1,0）,3（1,5）,4（0.45,5）→OK

3.5网格划分

MainMenu→Preprocessor→Meshing→MeshTool→（SizeControls）lines:

Set→依次拾取两条横边:

OK→inputNDIV:

15→Apply→依次拾取两条纵边:

OK→inputNDIV:

20→OK→（backtothemeshtoolwindow）Mesh:

Areas,Shape:

Quad,Mapped→Mesh→PickAll（inPickingMenu）→Close

3.6模型施加约束

（1）分别给下底边和竖直的纵边施加x和y方向的约束

MainMenu→Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Displacement→Onlines→pickthelines→OK→selectALLDOF→OK

（2）给斜边施加x方向的均布载荷

MainMenu→Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Pressure→OnLines→拾取斜边；OK→在对话框中输入水平方向的均布载荷为1000pa,

3.7分析计算

MainMenu→Solution→Solve→CurrentLS→OK

3.8结果显示

（1）显示水坝的形状变化：

MainMenu→GeneralPostproc→PlotResults→DeformedShape…→selectDef+Undeformed→OK

（2）显示水坝的节点总体位移云图：

MainMenu→ContourPlot→NodalSolu…→select:

DOFsolution→Displacementvectorsum→OK.

（3）显示水坝的平均等效应力：

MainMenu→GeneralPostproc→PlotResults→ContourPlot→NodalSolution→Stress→VonMisesStress→OK

3.9退出系统

ANSYSUtilityMenu:

File→Exit…→SaveEverything→OK

Project4受内压作用的球体的有限元建模与分析

计算分析模型如图4-1所示,习题文件名:

sphere。

图4-1受均匀内压的球体计算分析模型（截面图）

如图受内压作用球体的截面,,弹性模量为2.1e11Pa,泊松比为0.3，承受的内压为1.0e8Pa,内表面的半径R1=0.3m，外表面的半径R2=0.5m。

4.1定义工作路径和工作文件名

（1）选择UtilityMenu→File→ChangeDirectory命令，弹出ChangeWorkingDirectory对话框，选择工作路径D:

\file。

（若路径不存在，需建立）。

（2）选择UtilityMenu→File→ChangeJobname命令，出现ChangeJobname对话框，在[/FILNAM]enternewjobename输入栏中输入工作文件名sphere，并将Newloganderrorfiles设置为Yes，单击OK按钮并关闭该对话框。

4.2选择单元类型

（1）MainMenu→Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete→Add→selectSolidQuad4node42→OK。

（2）返回ElementTypes界面，ElementTypes→Options…→selectK3:

Axisymmetric→OK→Close

4.3定义材料参数

MainMenu→Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels→Structural→Linear→Elastic→Isotropic→inputEX:

2.1e11,PRXY:

0.3→OK

4.4生成几何模型

（1）生成特征点

MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→InActiveCS→依次输入四个点的坐标：

input:

1（0.3,0）,2（0.5,0）,3（0,0.5）,4（0,0.3）→OK

（2）生成球体截面

（1）将当前坐标系设为球坐标系:

ANSYS命令菜单栏WorkPlane>ChangeActiveCSto>GlobalSpherical。

（2）创建截面的连线：

MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→InActiveCoord→依次连接1,2,3,4点→OK

（3）创建球的截面：

MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→ByLines→依次拾取四条边→OK

（4）将当前坐标系设为笛卡尔坐标系:

ANSYS命令菜单栏:

WorkPlane>ChangeActiveCSto>GlobalCartesian

4.5网格划分

（1）定义线上单元的个数：

MainMenu→Preprocessor→Meshing→MeshTool→（SizeControls）lines:

Set→拾取两条直边:

OK→inputNDIV:

10→Apply→拾取两条曲边:

OK→inputNDIV:

20→OK

（2）映射划分网格：

返回meshtoolwindow窗口，选择Mesh:

Areas,Shape:

Quad,Mapped→Mesh→PickAll（inPickingMenu）→Close

4.6模型施加约束

（1）给水平直边施加约束：

MainMenu→Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Displacement→OnLines→拾取水平边：

Lab2:

UY→OK。

（2）给竖直边施加约束：

MainMenu→Solution→DefineLoads→Apply→Structural→DisplacementSymmetryB.C.→OnLines→拾取竖直边→OK

（3）给内弧施加径向的分布载荷：

MainMenu→Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Pressure→OnLines→拾取小圆弧；OK→inputVALUE:

1e8→OK

4.7分析计算

MainMenu→Solution→Solve→CurrentLS→OK

4.8结果显示

（1）显示变形图：

MainMenu→GeneralPostproc→PlotResults→DeformedShape…→selectDef+Undeformed→OK

（2）显示平均等效应力图：

MainMenu→GeneralPostproc→PlotResults→ContourPlot→NodalSolu…→select:

Stress→VonMisesStress→OK。

（3）扩展后显示平板的平均等效应力：

UtilityMenu→PlotCtrls→Style→SymmetryExpansion→2DAxi-SymmetricExpansion，出现2DAxi-SymmetricExpansion对话框，在SelectExpansionAmount选项中选择FullExpansion，单击OK按钮，ANSYS显示窗口将显示扩展后结果。

4.9退出系统

ANSYSUtilityMenu:

File→Exit…→SaveEverything→OK

Project5超静定桁架的有限元建模与分析

计算分析模型如图5-1所示,习题文件名:

truss。

图5-1超静定桁架的计算分析模型

如图所示一桁架结构，弹性模量为2.1e11Pa,泊松比为0.3，其截面为0.25

，求解其应变情况。

5.1定义工作路径和工作文件名

（1）选择UtilityMenu→File→ChangeDirectory命令，弹出ChangeWorkingDirectory对话框，选择工作路径D:

\file。

（若路径不存在，需建立）。

（2）选择UtilityMenu→File→ChangeJobname命令，出现ChangeJobname对话框，在[/FILNAM]enternewjobename输入栏中输入工作文件名truss，并将Newloganderrorfiles设置为Yes，单击OK按钮并关闭该对话框。

5.2选择单元类型

MainMenu→Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete→Add→sele