有限元分析三维托架实体受力分析报告.docx

1、有限元分析三维托架实体受力分析报告有限元基础理论报告 学 院： 班 级： 姓 名： 学 号： 任课老师：二一一年十二月 题目一：三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=29106psi，泊松比v=0.3.试通过ANSYS输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）。要想构建V3，首先应将A15做出来，然后执行Main MenuPreprocessorModelingOperateBooleansAddVolum

2、es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Main MenuPreprocessorMeshingMeshTool,先对网格尺寸进行编辑，选0.1，然后点Meshing，Pick all进行网格划分，所得结果如图1.1。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孔的表面，执行Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructrualDisplacementSymmetry B.COn Areas命令，然后拾取两孔的表面，单击OK就行了。施加约束后，

3、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1.2。图1.1、托架网格图图1.2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1.2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。图1.2、托架位移变形图图1.3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。

4、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1.3、托架应力分布图1.指定分析标题1选取菜单路径Utility Menu | File | Change Jobname，将弹出Change Jobname (修改文件名)对话框。2在Enter new jobname (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Utility Menu | File | Change Title，将弹出Change Title (修改标题)对话框。

5、4在Enter new title (输入新标题)文本框中输入文字“press analysis of bracket structure”，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

6、滚动框中单击“Quad 10node 92”,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， 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2.9E11，PRXY文本框中输入0.3。定义材料的弹性模量为2.9E6 N/m2，泊松比

7、为0.3。单击“OK”按钮，关闭对话框。4在Define Material 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ANSYS10.0 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-coor

8、dinates：-1,1Y1,Y2 Y-coordinates：-1.5，1.5Z1, 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：1.5，1.625Z1, Z2 Z-coordinates：0，32选取路径Main Menu | Preprocessor | Modeling | Operate |Booleans|Add|Volumes将弹出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keypoin

9、t的操作之后，执行显示line的操作，选取路径Main Menu | Preprocessor | 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。5选取路径

10、Main Menu | Preprocessor | Modeling |Operate|Extrude|Areas|Along Normal弹出对话框Extrude Area by选择面A4单击“OK”按钮，将弹出另一个对话框，在Length extrusion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Main Menu | Preprocessor | Modeling |Create|Areas|Circle|Solid Circle将弹出Solid Circular Area对话框，在WP x,WPy,Radius项分别输入0，-0.5，0.2

11、5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Main Menu | Preprocessor | Modeling |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 | Preprocessor | Modeling | Operate |Booleans|Subtract|Volumes将弹出Subtract Volum

12、es(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

13、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选取菜单路径Ma

14、in Menu |General Postproc|Plot Results|Contour Plot|Nodal Solu将弹出Contour Nodal Solution Data对话框，选择Nodal Solution|DOF Solution|Displacement vector sum将得到如位移图(1.2)：5选取菜单路径Main Menu |General Postproc|Plot Results|Contour Plot|Nodal Solu将弹出Contour Nodal Solution Data对话框，选择Nodal Solution|Stress|von Mises

15、 Stress将得到如应力图(1.3)：命令代码/BATCH /COM,ANSYS RELEASE 10.0 UP20050718 22:40:46 12/25/2011/input,menust,tmp,1 /GRA,POWER/GST,ON/PLO,INFO,3/GRO,CURL,ON/CPLANE,1 /REPLOT,RESIZE WPSTYLE,0/REPLOT,RESIZE /FILNAME,bracket,0 /TITLE,press analysis of bracket structure /PREP7 !* ET,1,SOLID92!* !* MPTEMP, MPTEMP,1

16、,0 MPDATA,EX,1,2.9E11 MPDATA,PRXY,1,0.3 SAVEBLOCK,-1,1,-1.5,1.5,0,0.125,BLOCK,-1,1,1.5,1.625,0,3, FLST,2,2,6,ORDE,2 FITEM,2,1 FITEM,2,-2 VADD,P51X /PNUM,KP,1 /PNUM,LINE,0/PNUM,AREA,0/PNUM,VOLU,0/PNUM,NODE,0/PNUM,TABN,0/PNUM,SVAL,0/NUMBER,0 !* /PNUM,ELEM,0/REPLOT !* /USER, 1 /FOC, 1, 0.9 , 0.1E-01, 1

17、./REPLO /VIEW, 1, -0.6 , -0.2 , 0.0/ANG, 1, 32.4319615731 /REPLO /DIST,1,1.,1 /REP,FAST LSTR, 5, 13 KPLOT LSTR, 5, 13 LPLOT /REPLOT,RESIZE /PNUM,KP,0 /PNUM,LINE,1/PNUM,AREA,0/PNUM,VOLU,0/PNUM,NODE,0/PNUM,TABN,0/PNUM,SVAL,0/NUMBER,0 !* /PNUM,ELEM,0/REPLOT !* /VIEW, 1, -0.4 , 0.6 , 0.8E-01/ANG, 1, 32.

18、0511294406 /REPLO FLST,2,6,4 FITEM,2,1 FITEM,2,9 FITEM,2,13 FITEM,2,20 FITEM,2,25 FITEM,2,24 AL,P51X !* VOFFST,4,-0.125, , FLST,2,2,6,ORDE,2 FITEM,2,1 FITEM,2,3 VADD,P51X CYL4,0,-0.5,0.25CYL4,0,0.5,0.25 /VIEW, 1, -0.8 , -0.3 , -0.3/ANG, 1, 110.788655111 /REPLO /VIEW, 1, -0.1 , -0.2 , 0.4/ANG, 1, 148

19、.821882503 /REPLO /VIEW, 1, 0.4 , -0.1 , 0.6/ANG, 1, 155.910318084 /REPLO APLOT /PNUM,KP,0 /PNUM,LINE,0/PNUM,AREA,1/PNUM,VOLU,0/PNUM,NODE,0/PNUM,TABN,0/PNUM,SVAL,0/NUMBER,0 !* /PNUM,ELEM,0/REPLOT !* /VIEW, 1, -0.8 , 0.8 , -0.5/ANG, 1, 164.296465953 /REPLO !* VOFFST,1,1, , !* VOFFST,2,1, , FLST,3,2,6

20、,ORDE,2 FITEM,3,1 FITEM,3,3 VSBV, 2,P51X SAVEMSHAPE,1,3D MSHKEY,0!* CM,_Y,VOLU VSEL, , , , 4 CM,_Y1,VOLU CHKMSH,VOLU CMSEL,S,_Y !* VMESH,_Y1 !* CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 CMDELE,_Y2 !* /VIEW, 1, -0.2 , 0.8 , -0.0/ANG, 1, 173.444855067 /REPLO /VIEW, 1, 0.4 , -0.3 , -0.2/ANG, 1, 127.572346282 /REPLO /VIEW,

21、1, 0.7 , -0.5 , 0.4/ANG, 1, -126.433951714 /REPLO /VIEW, 1, 0.1 , -0.5 , -0.5/ANG, 1, -164.332458487 /REPLO /VIEW, 1, 0.9E-01, -0.4 , -0.9/ANG, 1, -123.526629341 /REPLO /VIEW, 1, -0.1 , -0.6 , 0.6E-01/ANG, 1, 167.194661055 /REPLO /VIEW, 1, -0.1 , -0.4 , 0.5/ANG, 1, 116.907681077 /REPLO /VIEW, 1, 0.9

22、 , -0.1 , 0.3/ANG, 1, 88.1380999294 /REPLO /VIEW, 1, -0.0 , -0.6 , 0.5/ANG, 1, 128.316223859 /REPLO /VIEW, 1, 0.8 , -0.6E-01, 0.2/ANG, 1, 173.548320689 /REPLO /VIEW, 1, -0.8 , 0.1 , -0.3/ANG, 1, 104.119168548 /REPLO /VIEW, 1, -0.1 , 0.6 , 0.1/ANG, 1, -166.643976861 /REPLO /VIEW, 1, 0.7 , -0.7 , 0.1/

23、ANG, 1, -166.861024332 /REPLO /VIEW, 1, 0.9 , -0.4 , 0.2/ANG, 1, -174.240926054 /REPLO /DIST,1,0.2,1/REP,FAST /DIST,1,1.,1 /REP,FAST /DIST,1,1.,1 /REP,FAST /DIST,1,0.2,1/REP,FAST /DIST,1,0.2,1/REP,FAST /DIST,1,0.2,1/REP,FAST /DIST,1,1.,1 /REP,FAST /DIST,1,0.2,1/REP,FAST /DIST,1,0.2,1/REP,FAST /DIST,

24、1,1.,1 /REP,FAST /DIST,1,0.2,1/REP,FAST FLST,2,8,5,ORDE,2 FITEM,2,32 FITEM,2,-39 !* /GO DA,P51X,ALL,/UI,MESH,OFFFINISH /SOL/FOC, 1, 0.1 , 0.0E-01, 1./REPLO /VIEW, 1, 0.6 , 0.9 , 0.7/ANG, 1, -172.828760970 /REPLO /VIEW, 1, -0.5 , 0.1 , -0.7/ANG, 1, 59.6792321571 /REPLO /VIEW, 1, -0.8 , 0.7 , -0.7/ANG

25、, 1, 39.8661168064 /REPLO /VIEW,1,-1/ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,-1 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,-1 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW,1,1 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW, 1, -0.9E-01, 0.8 , 0.9/ANG, 1, -0.1 /REPLO /VIEW, 1, 0.7E-01, 0.6 , 0.2/ANG, 1, 0.5 /REPLO SAVE/VIEW, 1, 0.7E-01, 0.9 , 0.8/ANG, 1, 3. /REPLO /FOC, 1, 0.9 ,

26、0.7 , 1./REPLO /FOC, 1, 0.3 , 0.0 , 1./REPLO /VIEW, 1, -0.1 , 0.1 , 0.5/ANG, 1, -11.2605268445 /REPLO /VIEW,1,1 /ANG,1 /REP,FAST /VIEW, 1, -0.9E-01, 0.4 , 0.6/ANG, 1, -0.8 /REPLO FLST,2,2,5,ORDE,2 FITEM,2,18 FITEM,2,26 /GO !* SFA,P51X,1,PRES,50 /STATUS,SOLUSOLVE FINISH /POST1 !* /EFACET,1 PLNSOL, U,

27、SUM, 0,1.0/VIEW, 1, 0.1E-01, -0.4 , 0.0/ANG, 1, 1. /REPLO /VIEW, 1, 0.9 , -0.5 , 0.7/ANG, 1, -7. /REPLO /VIEW, 1, 0.0E-01, -0.8 , 0.2/ANG, 1, -10.6055199054 /REPLO /VIEW, 1, 0.8 , -0.0 , 0.5/ANG, 1, 173.716012962 /REPLO /VIEW, 1, -0.8 , -0.6 , -0.6/ANG, 1, -122.669453520 /REPLO /VIEW, 1, 0.4 , 0.9 ,

28、 -0.6/ANG, 1, -145.790511990 /REPLO /VIEW, 1, 0.0 , 0.9 , 0.9/ANG, 1, -169.224590493 /REPLO /VIEW, 1, 0.3 , -0.3E-01, 0.5/ANG, 1, -168.677353292 /REPLO /VIEW, 1, 0.9 , -0.5 , 0.9/ANG, 1, -171.173302228 /REPLO /VIEW, 1, 0.8 , -0.7E-01, 0.2/ANG, 1, -174.079916756 /REPLO /VIEW, 1, 0.6 , -0.4 , 0.3/ANG,

29、 1, -174.052476585 /REPLO /VIEW, 1, -0.8 , 0.1 , 0.5/ANG, 1, -67.6873569414 /REPLO /VIEW, 1, 0.5 , 0.6 , 0.6/ANG, 1, -27.5004779072 /REPLO /VIEW, 1, 0.0E-01, -0.4E-01, 0.3/ANG, 1, 1. /REPLO /FOC, 1, 0.2 , 0.6E-01, 1./REPLO !* /EFACET,1 PLNSOL, S,EQV, 0,1.0SAVE/FOC, 1, 0.3 , 0.2E-01, 1./REPLO /VIEW,

30、1, 0.0 , -0.9 , 0.1/ANG, 1, -13.3464948311 /REPLO /VIEW, 1, 0.7 , -0.9 , 0.9/ANG, 1, -12.0103999895 /REPLO /VIEW, 1, 0.9 , -0.4 , 0.8/ANG, 1, -18.7793718925 /REPLO /VIEW, 1, -0.1E-02, 0.6E-01, 0.2/ANG, 1, -21.4538691042 /REPLO /VIEW, 1, -0.7E-02, -0.6E-01, 0.0/ANG, 1, -25.2130606913 /REPLO /FOC, 1, 0.5 , 0.1E-03, 1./REPLO /VIEW, 1, 0.7 , 0.6 , 0.4/ANG, 1, -28.2983952621 /