ANSYS课程分析报告

Ansys课程报告分析自行车的框架一、问题描述自行车框架简图如下，它由管型铝材制成，其外径为25mm，壁厚为2mm。在图示的坐标系统中，1，2，3和4点在xy坐标面内；1和2点在y轴上而4点在x轴上；5和6点在xz坐标面内，它们是关于xy面对称的，5点的x和z坐标已标在图上。铝材的弹性模量为69GPa，泊松比为0.33。二、建立模型与求解1.前处理：定义问题建立修改工作文件名和标题：打开文件，单击UtilityMenu/File/ChangeTile，打开ChangeTile菜单，在Enter菜单中输入“3DBicycleSpaceframe”，修改标题，如下图所示，然后点击UtilityMenu/Plot/Replot重绘图形显示界面。2.材料属性材料为钢材，弹性模量69Gpa，泊松比0.33。采用命令流方式输入：MPTEMP，1,0MPDATA，EX，1，，6900MPDATA，PRXY，1，，0.333.单元类型选择单元类型定义为Beam188，梁单元类型ET，1，BEAM1884.截面属性在Beam188的单元类型中，有多种截面类型可供选择，通过下拉表找到管状截面类型，编辑相关的常数。框架由管型铝材制成，其外径为25mm，壁厚为2mm。5.生成模型为自行车框架定义6个关键点和点之间的连线，他们在下面的表中keypointcoordinatexyz10325020400035004000450000582505068250-50linekeypoint1st2st112223334414535645736846通过命令流方式生成这些点与线K,1,0,325,0,K,2,0,400,0,K,3,500,400,0,K,4,500,0,0,K,5,825,0,50,K,6,825,0,-50,LSTR,1,2LSTR,2,3LSTR,3,4LSTR,1,4LSTR,3,5LSTR,3,6LSTR,4,5LSTR,4,6生成之后的模型图如下：6.划分网格PreprocessorMeshingSizeCntrlsManualSizeLinesAllLines设置每个网格尺寸为10mm现在可以划分框架了在前处理菜单中选择MeshingMeshLines并点击MeshLines窗口里的PickAll将出现如下窗口。7.求解阶段：设定载荷和求解（1）定义分析类型点击ANSYSMainMenu/Preferences,打开PreferencesforGUIFiltering菜单，选择Structural（2）应用约束关键点1是固定约束可使用命令行输入约束，以下是应用约束条件的命令行格式：DK,KPOI,VALUE,VALUE2,KEXPND,Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6本体不需要全部输入，因此输入命令时有些空着用逗号隔开，如第一个关键点：DK，1，UX，0，，，UY，UZ第五个关键点：DK，5，UY，0，，，UZY现在只有Y方向和Z方向被约束住了，X方向没有被约束，同样把关键点6的Y方和Z方向的自由度设为0,可把约束情况以文本形式列出来并验证如下：（3）加载荷在车座位置（关键点3）加垂直载荷600N，在踏板位置（关键点4）加载荷200N，可用命令行加载荷加载荷的格式为：FK，KPOI，Lab，value，value2在关键点3加竖直向下载荷600N：FK，3，FY，-600在关键点4加竖直向下载荷200N：FK，4，FY，-200限制自由度并施加约束后将出现下面窗口：(4)求解系统ALLSEL,ALL/STATUS,SOLUSOLVE8.后处理查看结果（1）变形选择PlotResultDeformedShape…’Def+undefedge’能同时查看变形和没有变形的对象通过列表查看最大位移扰度是按节点计算的，所以首先应该给节点编号打开UtilityMenuPlotCtrlsNumbering...选择’Nodenumbers’其他的按钮全部关闭。注意节点编号的顺序，注意加载荷和约束的位置。从GeneralPostpro菜单选择ListResultsNodalSolutionNODEUXUYUZUSUMMAXIMUMABSOLUTEVALUESNODE1601024110VALUE-0.32979E-01-0.33955E-010.27931E-030.47332E-01位移云图如下：三、不同模型分析选择单元类型为Pipe16，以命令流方式进行分析。/COM,Structural/PREP7/TITLE,3DBicyclespaceframeET,1,PIPE16R,1,25,2,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,EX,1,,6900MPDATA,PRXY,1,,0.33K,1,0,325,0,K,2,0,400,0,K,3,500,400,0,K,4,500,0,0,K,5,825,0,50,K,6,825,0,-50,LSTR,1,2LSTR,2,3LSTR,3,4LSTR,1,4LSTR,3,5LSTR,3,6LSTR,4,5LSTR,4,6LESIZE,ALL,10,,,1,,1,FLST,2,8,4,ORDE,2FITEM,2,1FITEM,2,-8LMESH,P51X/SOLFLST,2,1,3,ORDE,1FITEM,2,1DK,1,UX,0,,,UY,UZDK,5,UY,0,,,UZDK,6,UY,0,,,UZFK,3,FY,-600FK,4,FY,-200ALLSEL,ALL/STATUS,SOLUSOLVE（1）位移图通过列表查看最大位移NODEUXUYUZUSUMMAXIMUMABSOLUTEVALUESNODE214160192213VALUE-0.22593-0.15437-0.15692E-020.27347（2）应力GeneralPostprocElementTableDefineTable...选择’Add’选择’Stress’和’vonMises’ElementTablePlotTable同样选择合适的标尺列出应力图四、不同模型的比较我们分析比较一下两种模型的优缺点：首先比较最大位移：（1）Beam188单元模拟结果：NODEUXUYUZUSUMNODE1601024110VALUE-3.2979E-01-0.33955E-010.27931E-030.47332E-01（2）Pipe16单元模拟结果：NODEUXUYUZUSUMNODE214160192213VALUE-0.22593-0.15437-0.15692E-020.27347从两幅位移云图中都不难发现，在3号节点处的位移最大，由于这是集中力作用点，从实际情况分析可知，该区域的位移确实是最大的，两种模型都很好的模拟到这种情形。从单个方向上的位移来看，梁单元模型的显示有最大X方向位移的是2号节点附近，最大Y向位移出现在3号节点附近。而Pipe16单元模型显示，在3号节点附近同时具有最大的X方向和Y方向位移，更符合实际情况。