ansys工程实例4经典例子.docx

1、ansys工程实例4经典例子输气管道受力分析（ANSYS建模）任务和要求：按照输气管道的尺寸及载荷情况,要求在ANSYS中建模，完成整个静力学分析过程。求出管壁的静力场分布。要求完成问题分析、求解步骤、程序代码、结果描述和总结五部分。所给的参数如下：材料参数：弹性模量E=200Gpa; 泊松比0.26；外径R=0.6m；内径R=0.4m；壁厚t=0.2m。输气管体内表面的最大冲击载荷P为 1Mpa。四.问题求解（一）问题分析 由于管道沿长度方向的尺寸远大于管道的直径，在计算过程中忽略管道的端面效应，认为在其长度方向无应变产生，即可将该问题简化为平面应变问题，选取管道横截面建立几何模型进行求解。

2、 （二）求解步骤定义工作文件名选择Utility MenuFileChang Jobname 出现Change Jobname对话框，在/FILNAM Enter new jobname 输入栏中输入工作名LEILIN10074723，并将New log and eror file 设置为YES，单击OK按钮关闭对话框定义单元类型1)选择Main MeunPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delte命令，出现Element Type对话框，单击Add按钮，出现Library of Element types对话框。2）在Library of Element ty

3、pes复选框选择Strctural、Solid、Quad 8node 82,在 Element type reference number输入栏中出入1，单击OK按钮关闭该对话框。 3. 定义材料性能参数1）单击Main MeunPreprocessorMaterial PropsMaterial models出现Define Material Behavion 对话框。选择依次选择Structural、Linear、Elastic、Isotropic选项，出现Linear Isotropic Material Properties For Material Number 1对话框。 2）在E

4、X输入2e11，在Prxy输入栏中输入0.26，单击OK按钮关闭该对话框。 3）在Define Material Model Behavion 对话框中选择MaterialExit命令关闭该对话框。 4.生成几何模型、划分网格 1）选择Main MeunPreprocessorModelingCreateAreasCirclePartailAnnulus出现Part Annulus Circ Area对话框，在WP X文本框中输入0，在WP Y文本框中输入0，在Rad1文本框中输入0.4，在Theate-1文本框中输入0，在Rad2文本框中输入0.6，在Theate-2文本框中输入90，单击O

5、K按钮关闭该对话框。 2）选择Utility MenuPlotctrlsStyleColorsReverse Video，设置显示颜色。3）选择Utility MenuPlotAreas，显示所有面。4) 选择Main MenuPreprocessorModelingReflectAreas，出现Reflect Areas拾取菜单，单击Pick All按钮，出现Reflect Areas对话框，在Ncomp Plane of Symmetry选项中选择Y-Z plane X单选项，单击OK按钮关闭该对话框。5）选择Main MenuPreprocessorModelingReflectArea

6、s出现Reflect Areas拾取菜单，单击Pick All按钮，出现Reflect Areas对话框，在Ncomp Plane of Symmetry选项中选择X-Z plane Y单选项，其余选项采用默认设置，单击OK关闭该对话框。6）选择Main MeunPreprocessorNumbering CtrlsMerge Items出现Merge Coincident or Equivalently Defined Items，在Label Type of Item to be Merge 下拉列表中选择all ，单击OK按钮关闭该对话框。7）选择Main MeunPreprocesso

7、rNumbering CtrlsComprss Numbers，在Label Item to be Compressed下来列表中选择all，单击OK关闭该对话框。8）选择Utility Menuplotareas命令，ansys显示窗口将显示所生成的几何模型。如图所示。9) 选择Utility MenuPlotctrlsNumbering命令，出现Plot Numbering Controls 对话框，选中LINE Line Numbers选项，使其错哦个OFF变为ON，其余选项采用默认设置，单击OK关闭对话框。10）选择Utility MenuWorkplaneChange Active

8、CS toGlobal Cylindrical命令，将当前坐标系转换为柱坐标系。 11）选择Utility MenuSelectEntities命令，出现Select Entities对话框，在第一个下拉列表中选择Lines，在第二个下拉列表中选择by Location，在第三栏中选择X Coordinates单选项，在Min，Max选项中输入0.5，在第五栏中选择From Full单选项，单击OK关闭该对话框。选择Main MeunPreprocessorMeshingSize CntrlsManualsizeLinesAll Lines命令，出现Element Sizes on All S

9、elected Lines对话框，在NDIV NO. Of Element Divisions文本框中输入4，单击OK关闭该文本框。选择Utility MenuSelectEverything命令，选择所有实体。 14）选择Utility MenuSelectNtities命令，出现Elect Ntities对话框，在第一个下拉列表中选择Lines，在第二个下拉列表中选择by Location，在第三栏中选择X Coordinates单选项，在Min，Max选项中输入0.5，在第五栏中选择Unselect单选项，单击OK关闭该对话框。 15）选择Main MeunPreprocessorMes

10、hingSize CntrlsManualsizeLinesAll Lines命令，出现Element Sizes on All Selected Lines对话框，在NDIV NO. Of Element Divisions文本框中输入20，单击OK关闭该文本框。选择Main MeunPreprocessorMeshingMeshAreasFree命令，出现Mesh Areas拾取菜单，单击Pick All 按钮关闭该菜单。选择Utility MenuSelectEverything命令，选择所有实体。选择Utility MenuPlotElements命令，ANSYS显示窗口将显示网格划分

11、结果，如图所示。 19）选择Utility MenufileSave as命令，出现Save Database对话框，在Save Database to 文本中输入LEILIN10074723-1.db，保存上述操作过程，单击ok关闭该对话框。 5.加载求解 1）选择Main MenuSolusionAnalysis TypeNew Analysis命令，出现New Analysis对话框，选择分析类型为Static，单击OK按钮关闭给对话框。 2）选择Main MenuPlotLines命令，显示所有线段。 3）选择Main MenuSelectEntities命令，出现Select Ent

12、ities对话框，在第一个下拉列表中选择Lines，在第二个下拉列表中选择By Num/Pick，在第三栏中选择From Full单选项，单击OK按钮，出现Select Lines拾取菜单，在文本框中输入3，6，10，12 单击OK按钮关闭对话框。 4）选择Main MenuSelectEntities命令，出现Select Entities对话框，在第一个下拉列表中选择Nodes，在第二个下拉列表中选择Attached to，在第三栏中选择Lines，All 单选项， 在第四栏中选择From All单选项，单击OK关闭该对话框。 5）选择Main MenuSolusionDefine Loa

13、dsApplyStructuralPressureon Nodes命令，出现Apply PRES on Nodes拾取菜单，单击Pick All 按钮，出现Apply PRES on Nodes对话框，参照下图对其进行设置，单OKk关闭该对话框。 6）选择Main MenuSelectEntities命令，出现Select Entities对话框，在第一个下拉列表中选择Lines，在第二个下拉列表中选择By Num/Pick，在第三栏中选择From Full单选项，单击OK按钮，出现Select Lines拾取菜单，在文本框中输入2，9 单击OK按钮关闭对话框。 7）选择Main MenuSe

14、lectEntities命令，出现Select Entities对话框，在第一个下拉列表中选择Nodes，在第二个下拉列表中选择Attached to，在第三栏中选择Lines，All 单选项， 在第四栏中选择From All单选项，单击OK关闭该对话框。 8）选择Main MenuSolusionDefine LoadsApplyStructuralDisplacementon Nodes命令，出现Apply U,ROT on N拾取菜单，单击Pick All 按钮，出现Apply U,ROT on N对话框，参照下图对其进行设置，单OKk关闭该对话框。 9）选择Main MenuSelec

15、tEntities命令，出现Selec Entities对话框，在第一个下拉列表中选择Lines，在第二个下拉列表中选择By Num/Pick，在第三栏中选择From Full单选项，单击OK按钮，出现select lines拾取菜单，在文本框中输入4，7 单击OK按钮关闭对话框。 10）选择Main MenuSelectEntities命令，出现Select Entities对话框，在第一个下拉列表中选择Nodes，在第二个下拉列表中选择Attached To，在第三栏中选择Lines，All 单选项， 在第四栏中选择From All单选项，单击OK关闭该对话框。 11）选择Main Men

16、uSolusionDefine LoadsApplyStructuralDisplacementon Nodes命令，出现Apply U,ROT on N拾取菜单，单击Pick All 按钮，出现Apply U,ROT on N对话框，在Lab2 DOFs to be Contrained列表框中选择UY，在Apply as 下拉列表中选择Constant value，在VALUE Displacement value文本框中输入0，单击OK按钮关闭该对话框。 12）选择Utility MenuSelectEverything命令，选择所有实体。 13）选择Utility MenuFileSa

17、ve as命令，出现Save Database对话框，在Save Database to 文本中输入LEILIN10074723-2.db，保存上述操作过程，单击OK关闭该对话框。 14）选择Main menuSolutionSolveCurrent LS命令，出现Solve CurrentLoad Step对话框，单击OK按钮，ANSYS开始求解计算。 15）求解结束时，出现Note提示框，单击Close关闭该对话框。 16）选择Utility MenuFileSave As命令，出现Save Database对话框，在Save Database to 文本中输入LEILIN10074723

18、-3.db，保存上述操作过程，单击OK关闭该对话框。6.查看求解结果 1）选择Main MenuGeneral PostprocPlot ResultContour TitleNodal Solu命令，出现Controur Nodal Soulution Data对话框，在 Item to becontonred选项框中选择NodalSolutionDOF solution Displacement Vector SUM，单击OK按钮，ANSYS显示窗口将显示位移场等值线图。如图所示。 2）选择Main MenuGeneral PostprocPlot ResultContour plotNo

19、dal Solu命令，出现Controur Nodal Soulution Data对话框，在 Item to Becontonred选项框中选择NodalSoulutionStress X-Component of Stress，单击OK按钮，ANSYS显示窗口将显示X方向应力等值线图。如图所示。 3）选择Main MenuGeneral PostprocPlot ResultContour plotNodal Solu命令，出现Controur Nodal Soulution Data对话框，在 Item to becontonred选项框中选择Nodal SoulutionStress

20、Y-Component of Stress，单击【OK】按钮，ANSYS显示窗口将显示Y方向应力等值线图。如图所示。 4）选择Main MenuGeneral PostprocPlot ResultContour PlotNodal Solu命令，出现Controur Nodal Soulution Data对话框，在 Item to becontonred选项框中选择Nodal SoulutionStress von Mises stress，单击【OK】按钮，ANSYS显示窗口将显示等效应力等值线图。如图所示。 5）选择Utility MenufileExit命令，出现Exit from

21、ANSYS对话框，选择Quit-No Save！选项，单击ok，关闭ANSYS。管道支架结构分析一 问题描述该结构用于支撑管道，如图所示。该结构需要有很好的长时间的支撑性，且在支撑时，变形不能过大，否则会由于支撑力不够，造成管道变形，严重的话会造成管道的泄露。另外，所用的材料也要满足屈服条件，设计时不能造成结构的破坏。如何设计该支撑的结构和所用的材料成了其中的关键。材料参数为7E+008，泊松比为0.33，边界条件为最下端为固定端，载荷为管道所在弧面上，方向为垂直且指向弧面的均布面力。二 求解步骤定义工作文件名Utility Menu-File-Change Jobname 该工作名为yang

22、xin10054554定义单元类型Main Menu - Preprocessor- Element Type - Add/Edit/Delete创建mesh200和brick 20node 95单元。材料参数设定 main menu-preferences-选中结构类选项。Main menu-preprocessor-material props-material models-在material models available 分组框中依次选取 structural/linear/elastic/isotropic选项，设置弹性模量EX=0.7e9,泊松比=0.33。4.生成几何模型、划

23、分网格 Main menu-preprocessor-modeling-create-keypoints-in active cs 选项，输入关键点号和相应的坐标，如下： No.XYZ1500024500350-50401500501350640300742240864380966320103060011325401254680135662014209001522840164498017469202）连线Main menu-preprocessor-modeling-create-lines-lines-straightline-3) 倒角Main menu-preprocessor-mode

24、ling-create-lines-line fillet-.4）对称Main menu-preprocessor-modeling-reflect-lines-之后将所有面add在一起。如图所示：5) 划分网格，定义mesh200单元，Main menu-preprocessor-meshing-meshtool并在size element edge length中设值为1，之后开始mesh。网格如图1所示：6）沿着已划分网格的面法向对该面拖拉，生成三维块体单元模型。添加三维块体单元类型。Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete

25、选择 “Structural Solid” 和 “Brick 20node 95”。设置在拖拉方向的单元份数，然后拖拉面:Main Menu Preprocessor -Modeling- Operate Extrude Elem Ext Opts .输入VAL1 = 10Main Menu Preprocessor -Modeling- Operate Extrude -Areas- Along Normal +设置DIST = 10。划分单元如图2所示：图1图25.加载求解1）Main menu-preprocessor-loads-define loads-apply-structura

26、l-displacement-on areas-. Areas为Y=-5的那个面，在复选框中选择All DOF 2）Main menu-preprocessor-loads-define loads-apply-structural-pressure-on areas- Areas为六个圆弧面，在value load presvalue输入1000。 3）求解Main menu -solution/solve/current LS-.6.查看求解结果查看变形Main menu-general postproc/plot results/deformed shape 选中def+undeform

27、ed 单击ok如图：X方向位移：Y方向位移：Z方向位移：总的位移情况：Mises stress下的情况：去掉拐角处单元后的应力情况四、结果描述、从变形上来看该结构：由于结构受到管道给于的压力，结构的两侧都被挤向中间。 、从位移上来看该结构：通过X、Y、Z以及总的位移图来看，最上面的放管道的地方位移较大，而最下面的放管道的地方位移较小。、从应力上来看该结构：该结构的最大应力出现在最下面的拐角处，最小应力出现在六个外伸端和下面得固定端。 五、小结 综合结果描述，对该结构提出一些更改的建议，为了减小变形，可以通过在两个斜体之间增加横梁，用以抵抗变形。为了使管道的位移小，在满足需求的条件下，结构的那六

28、个外伸端的位置应设计的尽量低些。为了防止结构出现破坏，可以在最下面的拐角处设计成为弧面，使应力分散，不出现应力集中。通过图形看到，在去掉拐角处的单元后，最大应力出现在结构的最上端，且最大应力减小了30%左右。最小应力出现在六个外伸端和下面的固定端，所以可以考虑设计成为空心，以减小结构重量，但需考虑结构的稳定性，这需要做进一步分析。某椅子的强度和刚度分析（ANSYS建模）一、问题描述有种椅子不是“常规”的四条腿支撑的结构，而是如图1-1：图1-1这样的结构较美观，且会有较大的竖向和前后方向的变形，因此比“常规”的椅子要舒适些，该结构受力是否合理，能否合理利用材料，正是本题目要分析的内容。二、几何

29、模型的简化和建立椅子板上的圆角和自重对结果的影响不大，可忽略不计；椅子腿是一个整体，可用梁单元划分网格，板可用壳单元划分网格。这样可减少计算量、提高计算速度而不至于有大的误差。几何模型中只需要有腿的轴线和板的中面。建模步骤如下：(1)Main MenuPreprocessorModelingCreateKeypointsIn Active CS. 在对话框中输入椅子腿的关键点坐标1(0,0,0);2(0,0,-0.34);3(-0.4,0,-0.38);4(-0.4,0,-0.76);5(0,0,-0.76);6(0,0.2,-0.76)；Main MenuPreprocessorModeli

30、ngCreateLinesLinesStraight Line 顺次连接以上关键点；Main MenuPreprocessorModelingCreateLinesLine Fillet 分别选中椅子腿需要倒角的直线，以0.04的半径倒圆角；Main MenuPreprocessorModelingReflectLines 将全部线段关于X-Z平面镜像,至此椅子腿的轴线生成。(2)Utility MenuWork PlaneOffset WP toKeypoints+ 将工作平面移至关键点1, Main MenuPreprocessorModelingCreateKeypointsOn Working Plane 在对话框中输入椅子靠背上的关键点坐标 (-0.05,0.2,0);(-0.05,0.2,-0.3)Main MenuPreprocessorModelingCreateLinesArcsThrough 3 KPs 分别拾取3个关键点以创建靠背的上、下弧线边界；Main MenuPreprocessorModelingCreateLinesLinesStraight Lin