汇总的ANSYS练习.docx

1、汇总的ANSYS练习问题详细说明：材料性质：EX=2.8e3 (杨氏模量) NUXY=0.3（泊松比） MU=0.2 (摩擦系数)问题描述图：求解步骤：步骤一：建立计算所需要的模型。在这一步中，建立计算分析所需要的模型，包括定义单元类型，划分网格，给定边界条件。并将数据库文件保存为“exercise3.db”。 在此，对这一步的过程不作详细叙述。步骤二：恢复数据库文件“exercise3.db”选择菜单路径 Utility MenuFileResume from步骤三：定义接触单元的材料特性。1、选择菜单路径Main MenuPreprocessorMatersal Props-Constan

2、t-Isotropic. Isotropic Matersal Properties (各向同性材料性质）对话框出现。2、指定材料号为3，单击OK。另一个Isotropic Material Properties对话框出现。3、对摩擦系数（MU）键入0.2 。4、单击OK。步骤四：定义接触单元的实常数。1、选择菜单路径Main MenuPreprocessorReal Constants。实常数对话框出现。.2、单击“Add”，下一级对话框出现。3、移动滚动条，使之指向“CONTAC48”，然后单击“OK”。出现下一级对话框。 4、在实常数号的输入框中键入3，在法向刚度的输入框中键入6e3，然

3、后单击 “Apply”。5、在实常数号的输入框中键入4，在法向刚度的输入框中键入6e3。6、单击OK。步骤五：为了建立接触单元创建四个结点组元。1、将线号为9和17的线上的结点定义成组元“snapins”2、将线号为3的线上的结点定义成组元“snapprg”3、将线号为8的线上的结点定义成组元“pullins”4、将线号为2的线上的结点定义成组元“pullprg”步骤五：建立接触单元。1、 置适当的单元类型，材料号和实常数号。2、 插入时接触的两个面之间生成对称接触单元。3、 为了在拉出时接触的两个面之间生成接触单元，将实常数号变为4。4、 在拉出时接触的两个面之间生成对称接触单元。步骤六：进

4、入求解器选择菜单路径Main MenuSolution。 步骤七：打开预测器，设置输出控制。1、选择菜单路径Main menusolution-Load Set Opts-NonlinearPredictor。2、将predictor的状态设置为“ON”。3、选择菜单路径Main MenuSolution-Load Step Options- Output Ctrls DB/Results File. Coutrols for Database and Results File Writing (对数据库和结果文件写入的控制）对话框出现。4、单击“Every substep”且选中它。步骤八：

5、设置载荷步选项。1、选择菜单路径Main MenuSolution-Load Step Options- Time/Frequenctime&Substep。 Time&Substep Option(时间和时间步选项）对话框出现。2、对Number of substeps (子步数）键入10。3、单击automatic time stepping option（自动时间步长选项）使之为ON，然后单击OK。% 将最大的子步数设置为100，将最小的子步数设置为5。步骤九：加载。给Y=60的所有结点施加一UY=-30的位移。步骤十：求解。1、选择菜单路径Main MenuSolution-Solve

6、-Current LS。2、检阅状态窗口中的信息然后单击close。3、单击Solve Current Load Step(求解当前载荷步）对话框中的OK开始求解。步骤十一：对第二个载荷步加载。% 给Y=60的所有结点施加一UY=-27的位移。即以第一个载荷步的计算结果 为基础，将卡头上拉3个单位。2、激活线性搜索。步骤十二：求解第二个载荷步。1、选择菜单路径Main MenuSolution-Solve-Current LS。2、检阅状态窗口中的信息然后单击close。3、单击Solve Current Load Step(求解当前载荷步）对话框中的OK开始求解。5、在“LSNUM”的输入框

7、中键入4步骤十四：进行后处理。在这一步中，可以进行所想要的后处理，在此不进行详述。实例1：某一潜水艇可以简化为一圆筒，它由三层组成，最外面一层为不锈钢，中间为玻纤隔热层，最里面为铝层，筒内为空气，筒外为海水，求内外壁面温度及温度分布。几何参数： 筒外径30feet总壁厚2inch不锈钢层壁厚 0.75 inch 玻纤层壁厚1inch铝层壁厚 0.25 inch筒长 200 feet导热系数 不锈钢8.27 BTU/hr.ft.oF玻纤 0.028BTU/hr.ft.oF铝 117.4BTU/hr.ft.oF边界条件空气温度70 oF海水温度 44.5 oF空气对流系数 2.5 BTU/hr.f

8、t2.oF 海水对流系数 80 BTU/hr.ft2.oF沿垂直于圆筒轴线作横截面，得到一圆环，取其中1度进行分析,如图示。菜单操作:1. Utility MenuFilechange jobename, 输入Steady1；Utility MenuFilechange title,输入Steady-state thermal analysis of submarine；2. 在命令行输入:/units, BFT；3. Main Menu: Preprocessor；4. Main Menu: PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete,选择PLANE55；

9、5. Main Menu: PreprocessorMaterial Prop-Constant-Isotropic,默认材料编号为1,在KXX框中输入8.27,选择APPLY,输入材料编号为2,在KXX框中输入0.028,选择APPLY,输入材料编号为3,在KXX框中输入117.4；6. Main Menu: Preprocessor-Modeling-Create-Areas-CircleBy Dimensions ,在RAD1中输入15,在RAD2中输入15-(.75/12),在THERA1中输入-0.5,在THERA2中输入0.5,选择APPLY,在RAD1中输入15-(.75/12)

10、,在RAD2中输入15-(1.75/12),选择APPLY,在RAD1中输入15-(1.75/12),在RAD2中输入15-2/12,选择OK；7. Main Menu: Preprocessor-Modeling-Operate-Booleane-GlueArea,选择PICK ALL；8. Main Menu: Preprocessor-Meshing-Size Contrls-Lines-Picked Lines,选择不锈钢层短边,在NDIV框中输入4,选择APPLY,选择玻璃纤维层的短边,在NDIV框中输入5,选择APPLY,选择铝层的短边,在NDIV框中输入2,选择APPLY,选择四

11、个长边,在NDIV中输入16；9. Main Menu: Preprocessor-Attributes-DefinePicked Area,选择不锈钢层,在MAT框中输入1,选择APPLY,选择玻璃纤维层,在MAT框中输入2,选择APPLY,选择铝层,在MAT框中输入3,选择OK；10. Main Menu: Preprocessor-Meshing-Mesh-Areas-Mapped3 or 4 sided,选择PICK ALL；11. Main Menu: Solution-Loads-Apply-Thermal-ConvectionOn lines,选择不锈钢外壁,在VALI框中输入8

12、0,在VAL2I框中输入44.5,选择APPLY,选择铝层内壁,在VALI框中输入2.5,在VAL2I框中输入70,选择OK；12. Main Menu: Solution-Solve-Current LS；13. Main Menu: General PostprocPlot Results-Contour Plot-Nodal Solu,选择Temperature。实例2一圆筒形的罐有一接管,罐外径为3英尺，壁厚为0.2英尺，接管外径为0.5英尺，壁厚为0.1英尺，罐与接管的轴线垂直且接管远离罐的端部。如图所示：罐内流体温度为华氏450度,与罐壁的对流换热系数年为250BUT/hr-ft2

13、-oF,接管内流体的温度为华氏100度,与管壁的对流换热系数随管壁温度而变。接管与罐为同一种材料，它的热物理性能如下表所示：温度70200300400500oF密度0.2850.2850.2850.2850.285lbm/in3导热系数8.358.909.359.810.23Btu/hr-ft-oF比热0.1130.1170.1190.1220.125Btu/lbm-oF对流系数*426405352275221Btu/hr-ft2-oF*接管内壁对流系数 求罐与接管的温度分布。菜单操作1、 设定标题:Utility MenuFileChange Title,输入Steady-State ana

14、lysis of pipe junction,选择OK;2、 设定单位制:在命令提示行输入/UNITS,BIN;3、 定义单元类型:Main MenuPreprocesorElement TypeAdd/Edit/Delete,选择Thermal Solid, Bricck 20 node 90号单元;4、 定义材料属性(1) Main MenuPreprocessorMaterial Props-Constant-Isotropic,默认材料编号1,在DENSITY框中输入0.285;(2) Main MenuPreprocessorMaterial Props-Temp Dependent

15、-Temp Table,输入温度70,200,300,400,500;(3) Main MenuPreprocessorMaterial Props-Temp Dependent-Prop Table,选择导热系数KXX,材料编号为1,输入与温度表对应的导热系数8.35/12,8.9/12,9.35/12,9.8/12,10.23/12,选择APPLY;(4) 选择比热C,材料编号为1,输入0.113,0.117,0.119,0.122,0.125,选择APPLY;(5) 选择对流系数HF,材料编号为2,输入426/144,405/144,352/144,275/144, 221/144，选择

16、OK。5、 定义几何模型参数：Utility MenuParametersScalar Parameters,输入ri1=1.3,ro1=1.5,z1=2,ri2=0.4,ro2=0.5,z2=2;6、 建立几何模型(1) Main MenuPreprocessor-Modeling-Create-Volumes-CylinderBy Dimensions, Outer radius框中输入ro1,Optional inner radium框中输入ri1,Z coordinates框中输入0和Z1,Ending angle框中输入90;(2) Utility MenuWorkPlaneOffs

17、et WP by Increments,在XY,YZ,ZX框中输入0,-90;(3) Main MenuPreprocessor-Modeling-Create-Volumes-CylinderBy Dimensions; Outer radius框中输入ro2, Optional inner radium框中输入ri2, Z coordinates框中输入0和Z2,Starting angle框中输入-90,Ending angle框中输入0;(4) Utility MenuWorkPlaneAlign WP withGlobal Cartesian；7、 进行布尔操作:Main MenuP

18、reprocessor-Modeling-Operate-Booleans- Overlap Volumes,选Pick All；8、 观察几何模型(1) Utility MenuPlotCtrlsNumbering,打开volumes;(2) Utility MenuPlotCtrlsView Direction, 在Coords of view point框中输入-3,-1,1；9、 删除多余实体Main MenuPreprocessor-Modeling-DeleteVolume and Below,在命令输入行输入3,4回车；10、 创建组AREMOTE(1) Utility Menu

19、SelectEntities,选择Area, By location, Z Coordinates, 在Min, Max框中输入Z1,选择APPLY,Y Coordinates, 在Min, Max框中输入0,OK;(2) Utility MenuSelectComp/AssemblyCreate Component,在Component name框中输入AREMOTE, 在Components is made of菜单中选择AREA；11、 组合面及线(1) Main MenuPreprocessor-Meshing-Mesh-Volumes-Mapped-Concatenate-Area,

20、选择Pick all；(2) Main MenuPreprocessor-Meshing-Mesh-Volumes-Mapped-Concatenate-Lines,在命令行中输入12,7回车,选择APPLY,在命令行中输入10,5回车,OK；12、 设定网格密度(1) Main MenuPreprocessor-Meshing-Size CntrlsPicked Lines,选择线6和20,OK,在No. of element divisions框中输入4,OK；(2) Main MenuPreprocessor-Meshing-Size CntrlsPicked Lines,选择线40,O

21、K,在No. of element divisions框中输入6,OK；(3) Utility MenuSelectEverything；(4) Main MenuPreprocessor-Meshing-Size Cntrls-Global-Size,在element edge length框中输入0.4,OK；13、 划分网格:Main MenuPreprocessor-Meshing-Mesh-Volumes-Mapped4 to 6 sides,选择Pick All；14、 定义求解类型及选项(1) Main MenuSolution-Analysis Type-New Analysi

22、s,选择Steady-State；(2) Main MenuSolution-Analysis Options,选择Program-chosen；15、 施加对流载荷(1) Utility MenuWorkPlaneChange Active CS toGlobal Cylindrical；(2) Utility MenuSelectEntities,选择Nodes, By location, X,在Min, Max框中输入ri1,OK；(3) Main MenuSolution-Loads-Apply-Thermal-ConvectionOn Nodes,选择Pick All, 输入250/

23、144及450,OK；16、 在AREMOTE组上施加温度约束(1) Utility MenuSelectComp/AssemblySelect Comp/Assembly,选aremote;(2) Utility MenuSelectEntities,选择Nodes, Attached to, On the Area all, OK；(3) Main MenuSolution-Loads-Apply-Thermal-TemperatureOn Nodes,选择Pick all,输入45,OK；17、 施加与温度有关的对流边界条件(1) Utility MenuWorkPlaneOffset

24、WP by Increments,在XY,YZ,ZX Angles框中输入0,-90,OK;(2) Utility MenuWorkPlaneLocal Coordinate SystemsCreate Local CSAt WP Origin,在Type of coordinate system菜单中,选择Cylindrical 1,OK；(3) Utility MenuSelect Entities,选择Nodes, By location, X, 在Min, Max框中输入ri2,OK；(4) Main MenuSolution-Loads-Apply-Thermal-Convectio

25、nOn Nodes,选择Pick All,在Film coefficient框中输入-2,在Bulk temperature框中输入100,OK;(5) Utility MenuSelectEverything；(6) Utility MenuPlotCtrlsSymbols,在Show pres and convect as菜单中选择Arrow, OK;(7) Utility MenuPlotNodes；18、 恢复工作平面及坐标系统(1) Utility MenuWorkPlaneChange Active CS toGlobal Cartesian；(2) Utility MenuWor

26、kPlaneAlign WP withGlobal Cartesian；19、 设定载荷步选项: Main MenuSolution-Load Step Options-Time/FrequencTime and Substeps,在Number of substeps框中输入50,设置Automatic time stepping为On；20、 求解:Main MenuSolution-Solve-Current LS21、 显示温度分布彩色云图: Main MenuGeneral PostprocPlot Results-Contour Plot-Nodal Solu,选择Temperat

27、ure TEMP。实例1:一个30公斤重、温度为70的铜块,以及一个20公斤重、温度为80的铁块，突然放入温度为20、盛满了300升水的、完全绝热的水箱中,如图所示。过了一个小时，求铜块与铁块的最高温度(假设忽略水的流动)。材料热物理性能如下:热性能单位制铜铁水导热系数W/m38370.61密度Kg/m388897833996比热J/kg3904484185菜单操作:1、 Utility Menu: FileChange Jobname, 输入文件名Transient1；2、 Utility Menu: FileChange Title,输入Thermal Transient Exercise

28、 1；3、 Main MenuPreprocessor，进入前处理；4、 Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete, 选择单元plane77；5、 Main MenuPreprocessorMaterial PropsIsotropic, 定义材料1（铜）的KXX等于 383、DENS等于8889、C等于1390；6、 Main MenuPreprocessorMaterial PropsIsotropic, 定义材料2（铁）的KXX等于 70、DENS等于7837、C等于448；7、 Main MenuPreprocessorMater

29、ial PropsIsotropic, 定义材料3（水）的KXX等于0.61、DENS等于996、C等于4185；8、 Main MenuPreprocessor-Modeling-Create-Areas-RetangleBy Dimensions, 输入X1=0, Y1=0, X2=0.6, Y2=0.5, 选择Apply, 输入X1=0.15, Y1=0.225, X2= 0.225, Y2=0.27, 选择Apply, 输入X1=0.6-0.2-0.058, Y1=0.225, X2=0.6-0.2, Y2=0.225+0.044, 选择OK；9、 Main MenuPreproces

30、sor-Modeling-OperateBooleansOverlap, 选择Pick All；10、 Utility Menu: PlotctrlsNumberingAreas, on；11、 Utility Menu:PlotAreas；12、 Main MenuPreprocessor-Attributes-Define-All Areas, 选择材料1；13、 Main MenuPreprocessorMeshing-Size Cntrls-Manualsize-Global-Size, 输入单元大小0.02；14、 Main MenuPreprocessorMeshing-Mesh-

31、Areas-Mapped3 or 4 sided, 选择铜块；15、 Main MenuPreprocessor-Attributes-Define-All Areas, 选择材料2；16、 Main MenuPreprocessorMeshing-Mesh-Areas-Mapped3 or 4 sided, 选择铁块；17、 Main MenuPreprocessor-Attributes-Define-All Areas, 选择材料3；18、 Main MenuPreprocessorMeshing-Size Cntrls-Manualsize-Global-Size, 输入单元大小0.05；19、 Main MenuPreproce