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
ANSYS软件是融结构、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/E、UG、I-DEAS、CADDS及AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。
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=29xi06psi，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。
戈扮网格后，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Main
Menu>Solution>Define
Loads>Apply>Structrual>Displacement>SymmetryB.C>OnAreas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。
nouewgcK
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。
hcmer.Toirk
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Change
Jobname（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“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“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LibraryofElementTypes（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。
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
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
2．选取路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Add|Volumes将弹出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“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丄20,L24,L25，单击“OK”即可生成面A4。
5．选取路径MainMenu|Preprocessor|Modeling
|Operate|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“PICK
ALL”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
（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
MPTEMP,1,0
AADD,P51X
/REPLOT,RESIZE
MPDATA,EX,1,,2.9e7
LPLOT
/TITLE,homework
MPDATA,PRXY,1,,0.3
FLST,2,3,4
/REPLOT
BLOCK,O,2,O,3,O,O.125,
FITEM,2,25
/PLOPTS,INFO,3
BLOCK,O,2,3,3.125,O,3,
FITEM,2,8
/PLOPTS,LEG1,1
/USER,1
FITEM,2,27
/PLOPTS,LEG2,1
LSTR,13,5
AL,P51X
/PLOPTS,LEG3,1
/PNUM,KP,0
APLOT
/PLOPTS,FRAME,1
/PNUM,LINE,1
FLST,2,2,5,ORDE,2
/PLOPTS,TITLE,1
/PNUM,AREA,1
FITEM,2,13
/PLOPTS,MINM,1
/PNUM,VOLU,O
FITEM,2,-14
/PLOPTS,FILE,0
/PNUM,NODE,0
AADD,P51X
/PLOPTS,LOGO,1
/PNUM,TABN,0
VOFFST,15,0.125,,
/PLOPTS,WINS,1
/PNUM,SVAL,0
CYL4,1,1,0.25,,,,0.125
/PLOPTS,WP,0
/NUMBER,。
CYL4,1,2,0.25,,,,0.125
/PLOPTS,DATE,2
/PNUM,ELEM,0
FLST,3,2,6,ORDE,2
/TRIAD,OFF
/REPLOT
FITEM,3,4
/REPLOT
APLOT
FITEM,3,-5
/PREP7
FLST,2,2,5,ORDE,2
VSBV,1,P51X
ET,1,SOLID45
FITEM,2,5
FLST,2,3,6,ORDE,3
MPTEMP,,,,,,,,
FITEM,2,11
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
/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,AREA,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
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