ANSYS经典案例分析.docx
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1、ANSYS相关问题分析 作者:李洋洋 学号:2015030003 学院:机电学院 班级:2015级2班 专业:工程力学目 录第一章 二维静力学分析1第二章 三维静力学分析7第三章 材料非线性分析17第四章 模态分析24第五章 谐响应分析37第六章 瞬态动力学分析46第七章 三维建模163第八章 三维建模274第一章 二维静力学问题分析 悬臂梁受力分析1.1分析问题有一工字梁,已知截面各尺寸为H=50mm,h=43mm,B=35mm,b=32mm,梁长度为L=1m,集中力P=1000N,钢的弹性模量E=2e11,泊松比=0.3。1.2建立模型1.修改任务名和过滤界面1) 从实用菜单中选择Util
2、ity Menu: FileChange Jobname 命令,将打开Change Jobname(修改文件名)对话框,如图1-1所示。图1-12) 在Enter new jobname(输入新的文件名)文本框中输入文字“ERWEIJINGLIXUEFENXI”,为本分析实例的数据库文件名。3) 单击Add.按钮,完成文件名的修改。4) 从主菜单中选择Utility Menu:Preference命令,将打开Preference of GUI Filtering(菜单过滤参数选择)对话框,选中Structural复选框,单击0K按钮确定。2.定义单元类型1) 从主菜单中选择Main Menu:
3、PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete 命令,将打开Element Type(单元类型)对话框。2) 单击Add.按钮,将打开Library of Element Type(单元类型库),如图1-2所示图1-23) 在中选择Beam 选项,选择实体单元类型。4) 在右边的列表框中选择“2 node 188”选项,单击OK按钮。5) 返回到第1步打开的单元类型对话框如图1-3所示。单击Close按钮,关闭单元类型对话框,结束单元类型的添加。 图1-33.定义梁的横截面1) 从主菜单中选择Main Menu:PreprocessorSectionsBeamC
4、ommon Sections,弹出如图1-4所示对话框。2) 选择Sub-Type为I(横截面形状),在“W1”、“W2”、“W3”、“t1”、“t2”、“t3”文本框中分别输入0.035、0.035、0.05、0.0035、0.0035、0.003,单击OK按钮。4.定义材料属性考虑应力分析中必须定义材料的弹性模量和泊松比,塑性问题中必须定义材料的应力问题。步骤如下:1) 从主菜单中选择Main Menu:PreprocessorMaterial PropsMateria Modle命令,将打开Define Material Modle Behavior(定义材料模型属性)窗口,如图1-5所
5、示。图1-52) 依次单击StructuralLinearElasticIsotropic展开材料属性的树形结构。将打开1号材料的弹性模量EX和泊松比PRXY的定义对话框,如图1-6所示。图1-63) 在对话框的EX文本框中输入弹性模量2e11,在PRXY文本框中输入泊松比0.3。单击OK按钮,关闭对话框,完成对材料模型属性的定义。5. 建立实体模型1) 创建关键点 主菜单中选择Main Menu:PreprocessorModelingCreateKeypointsIn Active CS,弹出如2-7图所示对话框。图1-7 在NPT文本框中输入 1,在“X,Y,Z”文本框中输入0,0,0,
6、单击Apply按钮。 在NPT文本框中输入 2,在“X,Y,Z”文本框中输入1,0,0,单击Apply按钮。 在NPT文本框中输入 3,在“X,Y,Z”文本框中输入0.5,0.5,0,单击OK按钮。2) 显示关键点号 从应用菜单中选择Utility Menu: PlotctrlsNumbering,在所弹出对话框中,将Keypoint number(关键点号)和Line number(线号)打开,单击OK按钮。3) 创建直线从主菜单中选择Main Menu:PreprocessorModelingCreateLinesStraight Line,弹出拾取窗口,拾取关键点1和2,创建直线,单击O
7、K按钮。 6. 划分单元 从主菜单中选择Main Menu:PreprocessorMeshingMesh Tool命令,弹出对话框如图1-7所示。 图1-8 选择“Element Attributes”的下拉列表框中的Lines,单击下拉列表框后面的“Set”按钮,拾取直线,单击OK按钮。弹出对话框如图1-8所示。图1-8 选择“Pick Orientation Keypoints”为Yes。单击OK按钮。弹出拾取窗口,选择关键点3,单击OK按钮。 单击“Size Control”域中的“Line”后面的“Set”按钮,拾取直线,单击OK按钮。弹出对话框如图1-9所示。 图1-9 在NDIV
8、文本框中输入50,单击OK按钮。 单击mesh按钮,弹出拾取窗口,拾取直线。单击OK按钮。1.3定义边界条件并求解1. 施加约束1) 从主菜单中选择Main Menu: SolutionDefine LoadsApply StructuralDisplacementon Keypoints 命令,打开面选择对话框,要求选择欲施加位移约束的面。1) 拾取关键点1,单击OK按钮。打开Apply U,Rot on KPS(在关键点上施加位移约束)对话框,如图1-10所示。图1-102) 选择All DOF,单击OK按钮。2. 施加载荷1) 从主菜单中选择Main Menu: SolutionDefi
9、ne LoadsApply StructuralForce/MomentOn Keypoints。打开选择对话框。2) 拾取关键点2,单击OK按钮。打开在关键点处施加载荷对话框如图1-11所示。图1-113) 选“Lab”为FY,在“VALUE”文本框中输入-1000,单击OK按钮。3. 求解结果从主菜单中选择Main Menu: SolutionSolveCurrent LS命令,单击 Solve Current Load Step对话框,单击OK按钮。求解结束即可查看结果。1.4查看结果1. 查看变形1) 从主菜单中选择Main Menu: General PostprocPlot Res
10、ultsDeformed Shape命令,打开 Plot Deformed Shape对话框,如图1-12所示。图1-122) 选中Def shape only(只显示变形)单击OK按钮。得到结果如图1-13所示。 图1-13第二章 静力学问题分析2.1分析问题 一内六角螺栓扳手,横截面是一个外接圆半径为10mm的正六边形,拧紧力F为600N,计算扳手拧紧时的应力分布2.2建立模型1.修改任务名和过滤界面5) 从实用菜单中选择Utility Menu: FileChange Jobname 命令,将打开Change Jobname(修改文件名)对话框,如图2-1所示。图2-16) 在Enter
11、 new jobname(输入新的文件名)文本框中输入文字“jinglixuefenxi”,为本分析实例的数据库文件名。7) 单击Add.按钮,完成文件名的修改。8) 从主菜单中选择Utility Menu:Preference命令,将打开Preference of GUI Filtering(菜单过滤参数选择)对话框,选中Structural复选框,单击0K按钮确定。2.定义单元类型6) 从主菜单中选择Main Menu:PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete 命令,将打开Element Type(单元类型)对话框。7) 单击Add.按钮,将打开Lib
12、rary of Element Type(单元类型库),如图2-2所示图2-28) 在中选择Solid 选项,选择实体单元类型。9) 在右边的列表框中选择“Quad4 node 182”选项。10) 单击Apply按钮,再在右侧列表中选择“Brick 8 node 185”,单击OK按钮。并关闭单元类型对话框,同时返回到第1步打开的单元类型对话框如图2-3所示。图2-311) 单击Close按钮,关闭单元类型对话框,结束单元类型的添加。3. 定义实常数本实例中考虑的是轴对称问题,不需要设置实常数。4. 定义材料属性考虑应力分析中必须定义材料的弹性模量和泊松比,塑性问题中必须定义材料的应力问题。
13、步骤如下:4) 从主菜单中选择Main Menu:PreprocessorMaterial PropsMateria Modle命令,将打开Define Material Modle Behavior(定义材料模型属性)窗口,如图2-4所示。 图2-45) 依次单击StructuralLinearElasticIsotropic展开材料属性的树形结构。将打开1号材料的弹性模量EX和泊松比PRXY的定义对话框,如图2-5所示。图2-56) 在对话框的EX文本框中输入弹性模量2e11,在PRXY文本框中输入泊松比0.3。7) 单击OK按钮,关闭对话框,完成对材料模型属性的定义。5. 建立实体模型1
14、) 创建一个正六边形。 主菜单中选择Main Menu:PreprocessorModelingCreateAreasPolygonHexag 在文本框中输入X=0,Y=3,Radius=7.5,单击OK,如图2-6所示。图2-62) 改变视点从应用菜单中选择Utility Menu: PlotctrlsPan Zoom Rotate,在所弹出的对话框中,依次单击iso,Fit 按钮。3) 显示关键点号,线号从应用菜单中选择Utility Menu: PlotctrlsNumbering,在所弹出对话框中,将Keypoint number(关键点号)和Line number(线号)打开,单击O
15、K按钮。4) 创建关键点 主菜单中选择Main Menu:PreprocessorModelingCreateKeypointsIn Active CS,弹出如2-7图所示对话框。图2-7 在NPT文本框中输入 7,在“X,Y,Z”文本框中输入0,0,0,单击Apply。 在NPT文本框中输入 8,在“X,Y,Z”文本框中输入0,0,0.05,单击Apply。 在NPT文本框中输入 9,在“X,Y,Z”文本框中输入0,0.1,0.05,单击OK。5) 创建直线 从主菜单中选择Main Menu:PreprocessorModelingCreateLinesStraight Line,弹出拾取窗
16、口,分别拾取关键点7和8,8和9,创建两条直线,单击OK按钮。6) 创建圆角 从主菜单中选择Main Menu:PreprocessorModelingCreateLinesLine Fillet。 弹出拾取对话框,分别拾取7和8,单击OK按钮,弹出如图2-8所示对话框,图2-8 在RAD文本框中输入0.015,单击OK按钮。7) 创建直线从主菜单中选择Main Menu:PreprocessorModelingCreateLinesStraight Line,弹出拾取窗口,分别拾取关键点1和4,单击OK按钮。8) 将六边形面划分为两部分 主菜单中选择Main Menu:Preprocesso
17、rModelingOperateBooleansDivideArea by Line 拾取六边形面,作为布尔分解操作的母体,点击OK按钮。 拾取上一步在关键点1和4之间建立的直线,点击OK按钮。6. 对扳手划分网格1) 划分单元 从主菜单中选择Main Menu:PreprocessorMeshingMesh Tool命令,弹出对话框如图2-9所示。 图2-9 单击“Size Control”域中的“Line”后面的“Set”按钮,拾取直线2、3、4,单击OK按钮。弹出对话框如图2-10所示。图2-10 在NDIV文本框中输入3,单击Apply按钮,再拾取直线7、9、8单击OK按钮,删除NDI
18、V文本框中的3,在SIZE中输入0.01,单击OK按钮。 选择单元形状为“Quad”,选择划分方法为“Mapped”单击mesh按钮,拾取六边形面。单击OK按钮。2) 显示直线 从实用菜单中选择Utility Menu: Plotlines。3) 由面沿直线生成体 主菜单中选择Main Menu:PreprocessorModelingOperateExtrudeAreasAlong Lines。 在弹出的对话框中,拾取六边形面的两个部分,单击OK按钮。 弹出拾取窗口后,依次拾取直线7、9、8,单击OK按钮。4) 清除面单元 主菜单中选择Main Menu:PreprocessorMeshin
19、gClearAreas 拾取Z=0的两个平面,点击OK按钮。5) 显示单元从实用菜单中选择Utility Menu: PlotElements。2.3定义边界条件并求解1. 施加约束3) 从主菜单中选择Main Menu: SolutionDefine LoadsApply StructuralDisplacementon Areas 命令,打开面选择对话框,要求选择欲施加位移约束的面。2) 拾取Z=0的两个平面即扳手的短臂端面,单击OK按钮。打开Apply U,Rot on Nodes(在节点上施加位移约束)对话框,如图2-11所示。图2-114) 选择All DOF,单击OK按钮。3. 施
20、加载荷4) 从主菜单中选择Main Menu: SolutionDefine LoadsApply StructuralForce/MomentOn Keypoints。打开选择对话框。5) 拾取扳手长臂端面的六个顶点,单击OK按钮。打开在关键点处施加载荷对话框如图2-12所示。图2-126) 选“Lab”为FX,在“VALUE”文本框中输入100,单击OK按钮。4. 求解结果从主菜单中选择Main Menu: SolutionSolveCurrent LS命令,单击 Solve Current Load Step对话框,单击OK按钮。求解结束即可查看结果。2.4查看结果2. 查看变形3) 从
21、主菜单中选择Main Menu: General PostprocPlot ResultsDeformed Shape命令,打开 Plot Deformed Shape对话框,如图2-13所示。图2-134) 选中Def+undef edge(变形与未变形的模型边界)单击OK按钮。3. 查看应力1) 从主菜单中选择Main Menu: General PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu命令,打开Contour Nodal Solution data(等值线显示节点解数据)对话框,如图2-14所示。图2-142) 在Item to be cont
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