有限元分析三维托架实体受力分析.docx

1、有限元分析三维托架实体受力分析GUILIN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY有限元基础理论报告学院:班级姓名学口 号任课老师:0一一年月题目：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=29X 106psi,泊松比v=试通过ANSYSt出其变形图及其托架的 von Mises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）。要命令，将所有的实体合并为的划分，实行 Main选，然后点 Meshing , PickMenuPrep rocessorModeli ngO

2、p erateBoolea nsAddVolumes一个整体。建模后，就对模型进行网格MenuPreprocessorMeshingMeshTool,先对网格尺寸进行编辑, all进行网格划分，所得结果如图。划分网格后，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LoadsApplyStructrualDisplacementSymmetry 0n Areas 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。图、

3、托架网格图图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。图、托架位移变形图图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。图、托架应力分布

4、图1.指定分析标题1.选取菜单路径 Utility Me nu | File | Cha nge Job name，将弹出 Cha nge Job name （修改文 件名）对话框。2.在En ter new job name （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“ 0K”按钮，完成文件名的修改。3.选取菜单路径 Utility Menu | File | Change Title，将弹出Change Title （修改标题）对话框。4.在 Enter new title （输入新标题）文本框中输入文字“ press analys

5、is of bracket structure ”， 为本分析实例的标题名。单击对话框中的“ 0K”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 Main Menu | Preprocessor | Element Type | Add/Edit/Delete ，将弹出Element Types （单元类型定义）对话框。单击对话框中的按钮，将弹出 Library ofElement Types （单元类型库）对话框。2.在左边的滚动框中单击“ Structural Solid ”，选择结构壳单元类型。在右边的滚动 框中单击“ Quad 10node 92 ”，在对话框中单击“

6、0K”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 Main Menu | Preprocessor | Material Props | Material Models ,将弹 出 Define Material Model Behavior （ 材料模型定义 ）对话框。2 .依次双击Structural , Lin ear , Elastic和Isotro pic，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，PRXY文本框中输入。定义材料的弹性 模量为N/m2，泊松比为。单击“ 0K”按钮，关闭对话框。4.在 Define Ma

7、terial Model Behavior （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 的ANSYS Toolbar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 Main Menu | Preprocessor | Modeling | Create | Volume|Block|By Dimensions 将弹出Create Block by Dimensions（根据坐标创建体）对话框。在对话框输入：X1,X2 X-coordinates： -1,1Y1,Y2 Y-coordinates：，Z1

8、, Z2 Z-coordinates： 0, 1/8然后单击“ APPLY按钮，再次在对话框输入:X1,X2 X-coordinates： -1,1Y1,Y2 Y-coordinates：，将弹Z1, Z2 Z-coordinates： 0， 32.选取路径 Main Menu | Preprocessor | Modeling | Operate |Booleans|Add|Volumes出Add Volumes（体相加）对话框，在对话框单击“ PICK ALL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 Main Menu |Pre

9、processor | Modeling | Create |Lines|Lines|StrainghtLine 将弹出 Create Straight Line 对话 框，然后选择关键点 5、13生成L13直线，单击“ OK按钮完成操作。4.选取路径 Main Menu | Preprocessor | Modeling | Create |Area|Arbitrary|By Lines 将弹出 对话框 Create Area By Lines然后选择直线 L1,L9,L13,L20,L24,L25单击“OK”即可生成面 A4。Length将弹出5.选取路径 Main Menu | Prep

10、rocessor | Modeling |0perate|Extrude|Areas|Along Normal 出对话框Extrude Area by选择面A4单击“ OK”按钮，将弹出另一个对话框，在 extrusion项输入“ -1/8 ”，单击“ 0K”按钮。然后再次如前做的将所有体相加的操作。6选取路径 Main Menu | Preprocessor | Modeling |Create|Areas|Circle|Solid CircleSolid Circular Area对话框，在 WP x,WPy,Radius项分别输入 0,单击 Apply,再次输入0, 然后单击“ OK ”

11、按钮。然后选取路径 Ma in Me nu | Prep rocessor | Model ing|Operate|Extrude|Areas|Along Normal 弹出对话框 Extrude Area by 选择其中一个圆面单击“Apply ”按钮，将弹出另一个对话框，在 Length extrusion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 Main Menu | Prep rocessor | Modeli ng | Op erate |Boolea ns|Subtract|Volumes 将弹出Subtract Volumes（体相减）对话框，选择

12、两个圆柱体所在的体，单击“ AppIy”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 Main Menu | 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 Main Menu | Preprocessor | Loads | Define Loads | Apply | Structural |Displacement | On Areas，将会弹出拾取对

13、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 Main Menu | Solution | Define Loads | Apply | Structural |Pressure |On Areas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 Load PRES value项输入“ 50”单击“ OK完成施加载荷操作。3.选取菜单路径 Main Menu | Solution |Solve|Current LS 弹出 Solve Current Load Step对话框, 单击“ OK开始求解，求解结束后，关闭相应对话框。4

14、.选取菜单路径 Main Menu |General Postproc|Plot Results|Contour Plot|Nodal Solu 将弹出Con tour Nodal Solution Data 对话框，选择 Nodal Solutio n|DOF Solutio n|Dis placeme nt vector sum将得到如位移图:5.选取菜单路径 Main Menu |General Postproc|Plot Results|Contour Plot|Nodal Solu 将弹出Con tour Nodal Solution Data 对话框，选择 Nodal Soluti

15、o n|Stress|vo n Mises Stress 将得到如应力 图:命令代码MP DATA,EX,1,KP LOTFITEM,2,3VOFFST,1,1,MP DATA, PRXY”LSTR, 5,VADD, P51X!*SAVE13CYL4,0,VOFFST,2,1,BLOCK,-1,1,0,LP LOTCYL4,0,FLST,3,2,6,ORDE,BLOCK,-1,1,0,3,/RE PLOT,RESIZE/VIEW,2FLST,2,2,6,ORDE,/PNU M,KP,01, , ,FITEM,3,12/PNU M,LINE,1/ANG, 1,FITEM,3,3FITEM,2,1

16、/PNU M,AREA,0/REPLOVSBV,FITEM,2,-2/PNU M,VOLU,0/VIEW,2,P 51XVADD, P51X/PNU M,NODE,01, , ,SAVE/PNUM,KP,1/PNU M,TABN,0/ANG, 1,MSHA PE,1,3D/PNUM,LINE,0/PNU M,SVAL,0/REPLOMSHKE/PNU M,AREA,0/NUMBER,0/VIEW, 1,!*/PNUM ,VOLU,0!*0. , ,CM,_YVOLU/PNUM,NODE,0/PNU M,ELEM,0/ANG, 1,VSEL,/PNU M,TABN,0/RE PLOT/REPLO

17、4/PNU M,SVAL,0!*AP LOTCM,_Y1,VOLU/NUMBER,。/VIEW,/PNU M,KP,0CHKMSH,VOLU!*1, , ,/PNU M,LINE,0CMSEL,S,_Y/PNUM,ELEM,0/ANG, 1,/PNU M,AREA,1!*/REP LOT/REPLO/PNU M,VOLU,0VMESH,_Y1!*FLST,2,6,4/PNU M,NODE,0!*/USER, 1FITEM,2,1/PNU M,TABN,0CMDELE,_Y/FOC,FITEM,2,9/PNU M,SVAL,0CMDELE,_Y11, ,FITEM,2,13/NUMBER,0CM

18、DELE,_Y2/REPLOFITEM,2,20!*!*/VIEW,FITEM,2,25/PNU M,ELEM,0/VIEW,1, , ,FITEM,2,24/RE PLOT1, , ,/ANG, 1,AL, P51X!*/ANG, 1,/REPLO!*/VIEW,/RE PLO/DIST,1,1VOFFST,4,1, , ,/VIEW,/RERFASTFLST,2,2,6,ORDE,/ANG, 1,1, , ,LSTR, 5,2/REPLO/ANG, 1,13FITEM,2,1!*/RE PLO/VIEW,1, , ,/REPFAST/ANG,11,J J/ANG, 1,/DIST,1,1/

19、REPFAST/ANG,1,/REPLO/REPFAST/VIEW,1,-1/REPLO/VIEW,/DIST,1,1/ANG,1/VIEW,1, ,/REPFAST/REPFAST1,0. ,FLST,2,8,5,ORDE,/VIEW,1,1-0./ANG, 1,2/ANG,1/ANG,1,/REPLOFITEM,2,32/REPFAST/REPLO/VIEW,FITEM,2,-39/VIEW,/VIEW,1, ,!*1, ,1,J-0. ,/GO/ANG, 1,/ANG,1,/ANG, 1,DA,P 51X,ALL,/RE PLO/REPLO/REPLO/UI,MESH,OFF/VIEW,

20、 1,/VIEW,/VIEW,FINISH0. ,1, ,J1, , ,/SOL/ANG, 1,/ANG,1,/ANG, 1,/FOC,/RE PLO/REPLO/REPLO1, ,SAVE/VIEW,1,/DIST,1,1/REPLO/VIEW,-0. ,/REPFAST/VIEW, 1,1, ,/ANG,1,/DIST,1,10. , ,/ANG,/REPLO/REPFAST/ANG, 1,3./VIEW,/DIST,1,1/REPLO/RE PLO1,J J/REPFAST/VIEW,/FOC,/ANG,1,/DIST,1,11, , ,1,/REPLO/REPFAST/ANG, 1,J

21、/VIEW,/DIST,1,1/REPLO/RE PLO1, ,J/REPFAST/VIEW,/FOC,/ANG,1,/DIST,1,11, , ,1,/REPLO/REPFAST/ANG, 1,1./VIEW,/DIST,1,1/REPLO/RE PLO1,/REPFAST/VIEW,1,-1/VIEW,/ANG,1,/DIST,1,1/ANG,11, ,/REPLO/REPFAST/REPFAST/ANG, 1,/VIEW,/DIST,1,1/VIEW,1,-1/RE PLO1,/VIEW,1,1/ANG,1,1, , ,1, ,/ANG,1/REPLO/ANG, 1,-0. ,/RERF

22、AST/VIEW,/REPLO/ANG,1,/VIEW,1,/VIEW,/RE PLO1, ,/ANG,1,1, , ,/VIEW,1,/ANG, 1,/REPLO/ANG, 1,0. , -0. ,/REPLO/VIEW,/REPLO/ANG,1,FLST,2,2,5,ORDE,1,J J/VIEW,/RE PLO2-0.1, ,/VIEW,1,FITEM,2,18/ANG,1,0./ANG,1,FITEM,2,26/REPLO/ANG, 1,/RE PLO/GO/VIEW,/REPLO/VIEW,1,!*1,/VIEW, 1,/ANG,1,SFA ,P 51X,1, PRES,J/ANG,

23、 1,/RE PLO50/ANG,1,/REPLO/FOC,/STATUS,SOLU/REPLO/FOC,1,J JSOLVE/VIEW,1, ,1.FINISH1,J1./RE PLO/P OST1/REPLO/VIEW,!*/ANG,1,!*1,J/EFACET,1/REPLO/EFACET,10. ,P LNSOL, U,SUM,/VIEW,1,PLNSOL, S,EQV,/ANG,1,0,0. ,0,/RE PLO/VIEW,/ANG,1,SAVEFINISH1, ,/REPLO/FOC,! /EXIT,MODEL/ANG, 1,/VIEW,1, ,1.1,J J1./REPLO/ANG,1,/REPLO/VIEW,/REPLO/VIEW,1, , ,/VIEW,1, ,/ANG, 1,1,-0. ,/REPLO/ANG,1,/ANG, 1,/VIEW,/REPLO/REPLO1, , , 0./VIEW,/VIEW,