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ansys 作业.docx

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ansys作业

一、建模练习轴承座2

二、车轮建模6

三、静力学分析——平面钢板10

四、三维托架实体受力分析15

五、模态分析实例—均匀直杆的固有频率分析24

六、瞬态动力学分析30

七、谐响应分析—单自由度系统的受迫振动37

八、结构非线性：

九、三杆桁架的优化设计53

1、建模练习轴承座

题目用ansys做出所示轴承座的模型如下图

创建基座模型

生成长方体

MainMenu：

Preprocessor>Create>Block>ByDimensions

输入x1=0,x2=3,y1=0,y2=1,z1=0,z2=3

平移并旋转工作平面

UtilityMenu>WorkPlane>OffsetWPbyIncrements

X,Y,ZOffsets输入2.25,1.25,0.75点击Apply

XY，YZ，ZXAngles输入0，－90点击OK。

创建圆柱体

MainMenu：

Preprocessor>Create>Cylinder>SolidCylinder

Radius输入0.75/2,Depth输入－1.5,点击OK。

拷贝生成另一个圆柱体

MainMenu：

Preprocessor>Copy>Volume拾取圆柱体,点击Apply,DZ输入1.5然后点击OK

从长方体中减去两个圆柱体

MainMenu：

Preprocessor>Operate>SubtractVolumes首先拾取被减的长方体，点击Apply,然后拾取减去的两个圆柱体，点击OK。

使工作平面与总体笛卡尔坐标系一致

UtilityMenu>WorkPlane>AlignWPwith>GlobalCartesian

创建支撑部分

UtilityMenu:

WorkPlane->DisplayWorkingPlane（toggleon）

MainMenu:

Preprocessor->-Modeling-Create->-Volumes-Block->By2corners&Z

在创建实体块的参数表中输入下列数值点击OK

WPX=0,WPY=1,Width=1.5,Height=1.75,Depth=0.75

偏移工作平面到轴瓦支架的前表面

UtilityMenu:

WorkPlane->OffsetWPto->Keypoints+

在刚刚创建的实体块的左上角拾取关键点点击OK

Toolbar:

SAVE_DB

创建轴瓦支架的上部

MainMenu:

Preprocessor->Modeling-Create->Volumes-Cylinder->PartialCylinder+

在创建圆柱的参数表中输入下列参数点击OK

WPX=0,WPY=0,Rad-1=0,Theta-1=0,Rad-2=1.5,Theta-2=90,

Depth=-0.75

在轴承孔的位置创建圆柱体为布尔操作生成轴孔做准备

MainMenu:

Preprocessor->Modeling-Create->Volume-Cylinder->SolidCylinder+

输入下列参数:

WPX=0，WPY=0，Radius=1，Depth=-0.1875

拾取Apply

输入下列参数拾取OK

WPX=0，WPY=0，Radius=0.85，Depth=-2

从轴瓦支架“减”去圆柱体形成轴孔.

MainMenu:

Preprocessor->Modeling-Operate->Subtract->Volumes+

拾取构成轴瓦支架的两个体，作为布尔“减”操作的母体。

单击Apply

拾取大圆柱作为“减”去的对象。

单击Apply

拾取步1中的两个体，单击Apply

拾取小圆柱体，单击OK

合并重合的关键点：

MainMenu>Preprocessor>NumberingCtrls>MergeItems•

将Label设置为“Keypoints”,单击[OK]

创建一个关键点

在底座的上部前面边缘线的中点建立一个关键点:

MainMenu>Preprocessor>-Modeling-Create>Keypoints>KPbetweenKPs+

•拾取如图的两个关键点,单击[OK]

•RATI=0.5,单击[OK]

创建一个三角面并形成三棱柱

–MainMenu>Preprocessor>-Modeling-Create>-Areas-Arbitrary>ThroughKPs+

拾取轴承孔座与整个基座的交点。

拾取轴承孔上下两个体的交点

拾取基座上上步建立的关键点，单击OK完成了三角形侧面的建模。

沿面的法向拖拉三角面形成一个三棱柱。

MainMenu>Preprocessor>-Modeling-Operate>Extrude>-Areas-AlongNormal+

拾取三角面,单击[OK]

输入DIST=-0.15，厚度的方向是向轴承孔中心,单击[OK]

关闭workingplanedisplay.

UtilityMenu:

WorkPlane->DisplayWorkingPlane（toggleoff）

沿坐标平面镜射生成整个模型.

MainMenu:

Preprocessor->Modeling-Reflect->Volumes+

拾取All，点击pickall

拾取“Y-Zplane，单击OK

粘接所有体.

MainMenu:

Preprocessor->Modeling-Operate->Booleans-Glue->Volumes+

拾取All

保存模型

二、车轮建模

问题描述：

车轮为沿轴向具有循环对称的特性，基本扇区为45度，旋转8份即可得到整个模型。

具体步骤：

建立三个矩形

MainMenu:

Preprocessor>Modeling-Create->-Areas->-Rectangle->ByDimensions

依次输入x1=5,x2=5.5,y1=0,y2=5单击Apply

再输入x1=5.5,x2=7.5,y1=1.5,y2=2.25单击Apply

最后输入x1=7.5,x2=8.0,y1=0.5,y2=3.75单击OK

将三个矩形加在一起

MainMenu:

Preprocessor->Modeling-Operate>Booleans-Add>Areas单击PickAll

打开线编号

UtilityMenu>PlotCtrls>Numbering线编号为ON，并使/NUM为Colors&Numbers

分别对线14与7；7与16；5与13；5与15进行倒角，倒角半径为0.25

MainMenu:

Preprocessor->Modeling-Create>Lines-LineFillet

拾取线14与7，单击Apply，输入圆角半径0.25，单击Apply；

拾取线7与16，单击Apply，输入圆角半径0.25，单击Apply；

拾取线5与13，单击Apply，输入圆角半径0.25，单击Apply；

拾取线5与15，单击Apply，输入圆角半径0.25，单击OK；

打开关键点编号

UtilityMenu>PlotCtrls>Numbering关键点编号为ON，并使/NUM为Colors&Numbers

通过三点画圆弧

MainMenu>Preprocessor>Create>Arcs>ByEndKPs&Rad

拾取12及11点，单击Apply，再拾取10点，单击Apply，输入圆弧半径0.4,单击Apply;

拾取9及10点，单击Apply，再拾取11点，单击Apply，输入圆弧半径0.4,单击OK

由线生成面

MainMenu:

Preprocessor->-Modeling-Create->-Areas-Arbitrary>ByLines

拾取线6、8、2单击Apply，拾取线20、19、21单击Apply

拾取线22、24、23单击Apply，拾取线17、18、12单击Apply

拾取线11、25单击Apply，拾取线9、26单击OK

将所有的面加在一起

MainMenu:

Preprocessor->Modeling-Operate>Booleans-Add>Areas单击PickAll

定义两个关键点（用来定义旋转轴）

MainMenu>Preprocessor>Create>Keypoints-InActiveCS

NPT输入50，单击Apply

NPT输入51，Y输入6，单击OK。

面沿旋转轴旋转22.5度，形成部分实体

MainMenu:

Preprocessor->Operate-Extrude>Areas-AboutAxis

拾取面单击Apply，拾取上面定义的两个关键点50，51，单击OK，输入圆弧角度22.5，单击OK。

定义一个被减圆柱体

首先将坐标平面进行平移并旋转

UtilityMenu>WorkPlane>OffsetWPto>Keypoints

拾取关键点14和16，单击OK

将工作平面沿X轴转－90度

UtilityMenu>WorkPlane>OffsetWPbyIncrements

在XY，YZ，ZXAngles输入0，－90，0单击Apply.

创建实心圆柱体

MainMenu>Preprocessor>Create>Cylinder-ByDimensions

RAD1输入0.45，Z1，Z2坐标输入1，－2，单击OK

将圆柱体从轮体中减掉

MainMenu>Preprocessor>Operate->Booleans-Subtract>Volumes

首先拾取轮体，单击Apply,然后拾取圆柱体，单击OK。

工作平面与总体笛卡尔坐标系一致

UtilityMenu>WorkPlane>AlignWPWith>GlobalCartesian

将体沿XY坐标面映射

MainMenu>Preprocessor>Reflect>Volumes

拾取体，并选择X－Yplane单击OK

旋转工作平面

UtilityMenu>WorkPlane>OffsetWPbyIncrements

在XY，YZ，ZXAngles输入0，－90，0单击Apply.

在XY，YZ，ZXAngles输入22.5，0，0单击Apply.

在工作平面原点定义一个局部柱坐标系

UtilityMenu>WorkPlane>LocalCoordinateSystems>CreateLocalCS>AtWPOrigin

KCN为11，KCS为Cylindrical1

将体沿周向旋转8份形成整环。

MainMenu>Preprocessor>Copy>Volumes

拾取PickAll，ITIME输入8，DY输入45，单击OK。

三、静力学分析——平面钢板

平面钢板，板厚0.01m，左端固定，右端作用50kpa的均布载荷，试对其进行静力分析，弹性模量为210GPa,泊松比为0.25。

选择分析类型

在Preferences中选择Structural

定义单元类型

选择菜单preptrocessor---elementtype---add/edit/delete,单击弹出的对话框中Add—添加soild8nodes82

选择分析类型

在elementtype中选择option在对话框中做如下选择

点击OK

定义实常数

选择preptrocessor—realconstants—add/edit/delete执行命令后在弹出的realconstans的对话框中单击Add按钮，确认单元无误后，单击OK，弹出Realconstantssetnumber1,forplane82对话框，在thickness路后面输入板厚度0.01单击OK，单击close.

定义力学参数

选择preptrocessor-Materialprops-Materialmodel在弹出的对话框中右边一栏依次双击structures,linear,elastic,lsotropic弹出定义材料属性对话框，在Ex后输入弹性模量210e9，在PRxY后面输入泊松比0.25.单击OK，然后关闭定义材料属性对话框。

存盘

选择菜单ANSYSToolbar—SAVE-DB

定义关键点

选择preptrocessor-modeling-creat-keypoint-InactiveCS在创建点的对话框中，输入关键点编号1，在创建的对话框中输入x,y,z坐标0，-0.15,0选择Apply，如线图1-1所示分别输入关键点2（0.25，-0.15,0），关键点3（0.5，-0.05,0），关键点4（0.75,-0.05，0），关键点5（0.75,0.05,0），关键点6（0.5,0.05,0），关键点7（0.25,0.15,0），关键点8（0,0.15,0）。

建立直线

选择菜单preptrocessor-modeling-creat-lines-straightlines在关键点1和2,2和3,3和4，4和5,5和6，6和7,7和8,8和1之间建立直线生成结果如图1-2所示

建立平面

选择菜单preptrocessor-modeling-creat-areas-arbitraty-bylines执行该命令后，弹出一拾取框，分别拾取生成的八条直线。

单击OK。

生成一个平面

显示工作平面

选择菜单Utility-worplane-displayworkingplane工作面坐标显示在绘图区域中。

移动工作平面

选择菜单Utility-worplane-officewpbyincrements执行该命令后，弹出officewp对话框，在x,y,zoffice中输入0.25,0,0，单击OK。

工作平面坐标移动到（0.25,0）位置

创建圆

选择菜单preptrocessor-modeling-creat-areas-circle-solidcircle在弹出的对话框中输入WPx=0,WPy=0,Radius=0.025,单击OK。

布尔操作

选择菜单preptrocessor-modeling-operate-booleans-substract-areas执行该命令后，在图形区域用目标选中平板基体，单击OK，然后选择绘制的实体圆，单击OK，得到图形如下

划分网络

选择菜单preptrocessor-meshing-meshingtool执行该命令后，在弹出的对话框中单击globe后面的set，弹出globeelementsize对话框，将elementedgelength设置为0.01，单击OK回到meshtool对话框，然后单击mesh，弹出一个对话框，单击pickall。

施加载荷

选择菜mainmenu-solution-defineloads-apply-structural-displacement-onlines执行该命令后弹出一个选取对话框，在绘图区域选取最左端的直线，单击OK，在弹出的对话框中选择alldof,限制所有的自由度。

单击OK。

选择菜单mainmenu-solution-defineloads-apply-structural-pressure-onlines执行该命令后后台弹出一个选取对话框，在图形上选取最右端的直线，单击OK，会弹出一个对话框，在loodpresvalue后面输入-5000，单击OK。

求解运算

选择菜单mainmenu-solution-solve-currentls在弹出的对话框中单击OK，ANSYS程序开始进行计算，当计算完成后，程序台弹出一条信息框，提示求解已经完成。

单击close,关闭该窗口。

显示桁架变形图

选择菜单mainmenu-generalpostproc-plotresults-defomedshape在弹出的窗口中选择def+undefomed。

单击OK。

加载变形后的效果图和未加载前的效果且显示在绘图区域，如图所示

显示应力云图

选择菜单mainmenu-generalpostproc-plotresults-contourplot-nodalsolu执行该命令后，弹出contournodalsolutiondata对话框，在其中选择vonmisesstress，单击OK，生成结果如图。

查看各个方向的应变，各个方向的应力，以及三个主应力。

四、三维托架实体受力分析

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=29×106psi，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。

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“tuojiafenxi”，为本分析实例的数据库文件名。

单击对话框中的“OK”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“tuojia”，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。

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“OK”按钮，完成对这种单元的定义。

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2.9E7，PRXY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ANSYS10.0的ANSYSToolbar（工具条）上的“SAVE”按钮，保存数据库文件

建立托架的有限元模型

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

然后再次如前做的将所有体相加的操作。

对另一个圆面做相同操作。

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