ansys上机指导书

11.1弹性力学平面问题的分析——带孔平板的有限元分析1、分析的物理模型分析结构如下图1-1所示。图1-1平面问题的计算分析模型2、ANSYS分析单元设置单元设置如下图1-2和图1-3所示。图1-2单元设置图1-3单元行为选项设置23、实常数设置设置平面问题的厚度为1，过程如下图1-4所示。图1-4实常数设置4、材料属性设置材料的弹性模量和泊淞比设定如下图1-5所示。图1-5材料模型5、几何建模先创建一个矩形如下图1-6所示，然后再创建一个圆如图1-7所示。3图1-6矩形创建图1-7创建圆进行布尔运算，先选取大的矩形，然后再选取小圆，之后完成布尔减运算，其过程如下图1-8所示。选取矩形4选取小圆运算后结果图1-8执行布尔减运算6、网格划分按如下图1-9所示完成单元尺寸设置，设置每个边划分4个单元。之后，按图1-10所示完成单元划分。图1-9单元尺寸设置图1-10单元划分57、模型施加约束和外载约束施加：先施加X方向固定约束如图1-11所示，再施加Y向位移约束如图1-12所示。图1-11施加X方向位移约束图1-12施加Y方向位移约束施加外载6图1-13施加外载荷图1-14求解8、结果后处理查看受力后工件所受X方向应力和等效应力分布情况。图1-15后处理节点结果应力提取7图1-16X方向应力Mpa图1-17米塞斯等效应力Mpa1.2弹性力学平面问题的分析——无限长厚壁圆筒问题描述：一无限长厚壁圆筒,如图1所示，内外壁分别承受压力p1=p2=10N/mm2。受载前R1=100mm，R2=150mm，E=210Gpa，μ=0.3。取横截面八分之一进行计算，支撑条件及网格划分如下图2所示。求圆筒内外半径的8变化量及节点8处的支撑力大小及方向，给出节点位移云图和等效应力云图。图1图2此问题是弹性力学中的平面应变问题。一、选择图形界面方式ANSYSmainmenupreferencesstructural可以不选择图形界面方式。二、实体建模1）生成八分之一圆环。ANSYSmainmenupreprocessormodelingcreateareascirclepartialannulus在弹出的partannularcircarea控制面板中rad-1域中填入100，在rad-2域中填入150，在theta-2域中填入45，点击OK退出。在图形界面上生成八分之一圆环。92）存储文件ANSYStoolbarSAVE_DB。三、划分有限元模型。1）选择单元类型因是平面应变问题，故可选42号（plane42）单元。mainmenupreprocessorelementtypeadd/edit/deleteaddsolidquad4node42，点击OK退出。2）设置单元关键字以控制单元行为。ANSYSmainmenupreprocessorelementtypeadd/edit/deleteoptions在弹出的界面中找到elementbehavior（k3）右边的下拉复选框，选择planestrain项，点击OK退出。103）定义材料参数ANSYSmainmenupreprocessormaterialpropsmaterialmodels在弹出的“DefineMaterialModelBehavior”界面中双击structurallinearelasticisotropic在弹出的界面中EX项填入2.1e5，PRXY中填入0.3，点击OK退回到“DefineMaterialModelBehavior”界面。选择materialexit退回主界面。4）设置网格划分尺寸打开meshtool控制面板11ANSYSmainmenupreprocessormeshingmeshtool在打开的meshtool控制面板中，在lines域中点击set按钮。在弹出elementsizeonpickedlines控制面板中点击pickall按钮，在弹出的界面中NDIV域中填入2，点击OK退出。观察图形的变化。5）划分单元回到在meshtool控制面板，选中shape域中的Tri和Mapped的情况下点击mesh按钮，在左边弹出的meshareas控制面板中点击pickall按钮，划分完毕。126）存储文件ANSYStoolbarSAVE_DB四、施加边界条件及加载1）施加水平面上的边界条件ANSYSmainmenusolutiondefineloadsapplystructuraldisplacementonnodes这时会弹出applyu,rotonnodes控制面板。用鼠标依次拾取水平面上的三个节点，然后点击控制面板上的OK按钮，在弹出的界面文本框中点击UY，使其高亮显示，点击OK按钮，观察图形的变化，水平面上的三个节点的Y向位移被约束住。2）施加45度面上的边界条件为使45度面上的节点沿周向约束住，需旋转该面上三个节点的节点坐标系。节点坐标系沿Z轴旋转45度。ANSYSmainmenupreprocessormodelingcreatenodesrotatenodecsbyangles用鼠标选取45度面上的一个节点，点击控制面板上的apply，弹出rotatenodebyangles控制面板。13在弹出的界面中的THXY中填入45，点击OK退出。用同样的方法将其它两个节点的节点坐标系也旋转45度。就可以施加周向边界条件了ANSYSmainmenusolutiondefineloadsapplystructuraldisplacementonnodes用上步的同样的方法，约束45度面上的UY，观察水平面上的三个节点和45度面上的三个节点，同样都是约束UY，但方向却是不一样。3）加载a)对内壁加载ANSYSmainmenusolutiondefineloadsapplypressureonlines用鼠标拾取内壁的线，点击apply按钮，弹出applypresonlines控制面板。在弹出的界面中loadpresvalue域中填入10，点击OK退出。模型上出现两个红色的箭头，代表力已经加上。b)外壁加载用上步同样的方法。4）存储文件ANSYStoolbarSAVE_DB。五、计算求解ANSYSmainmenusolutionanalysistypenewanalysis确定计算类型。ANSYSmainmenusolutioncurrentlsok进行计算之前，会进行模型检查并给出相关提示。14六、结果后处理1）求号节点的支反力。UtilitymenulistresultsreactionsolutionALLitemsOK列表显示出所有约束节点的支反力152）求内外半径的变化UtilitymenulistresultsnodalsolutionDOFsolutionALLDOFsOK3）显示圆筒的变形用色块图（云纹图）方式显示圆筒的变形。16171.3弹性力学平面轴对称问题的分析——受内压作用的球体计算分析模型如图3-1所示,习题文件名:sphere。R1=0.3R2=0.5承受内压：1.0e8Pa图3-1受均匀内压的球体计算分析模型（截面图）3.1进入ANSYS程序→ANSYSED6.1→Interactive→changetheworkingdirectoryintoyours→inputInitialjobname:sphere→Run3.2设置计算类型ANSYSMainMenu:Preferences…→selectStructural→OK3.3选择单元类型ANSYSMainMenu:Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete→Add→selectSolidQuad4node42→OK(backtoElementTypeswindow)→Options…→selectK3:Axisymmetric→OK→Close(theElementTypewindow)3.4定义材料参数ANSYSMainMenu:Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels→Structural→Linear→Elastic→Isotropic→inputEX:2.1e11,PRXY:0.3→OK183.5生成几何模型生成特征点ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→InActiveCS→依次输入四个点的坐标：input:1(0.3,0),2(0.5,0),3(0,0.5),4(0,0.3)→OK生成球体截面ANSYS命令菜单栏:WorkPlaneChangeActiveCStoGlobalSpherical→ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Lines→InActiveCoord→依次连接1,2,3,4点→OK→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→ByLines→依次拾取四条边→OK→ANSYS命令菜单栏:WorkPlaneChangeActiveCStoGlobalCartesian3.6网格划分ANSYSMainMenu:Preprocessor→Meshing→MeshTool→(SizeControls)lines:Set→拾取两条直边:OK→inputNDIV:10→Apply→拾取两条曲边:OK→inputNDIV:20→OK→(backtothemeshtoolwindow)Mesh:Areas,Shape:Quad,Mapped→Mesh→PickAll(inPickingMenu)→Close(theMeshToolwindow)3.7模型施加约束给水平直边施加约束ANSYSMainMenu:Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Displacement→OnLines→拾取水平边：Lab2:UY→OK，给竖直边施加约束19ANSYSMainMenu:Solution→DefineLoads→Apply→Structural→DisplacementSymmetryB.C.→OnLines→拾取竖直边→OK给内弧施加径向的分布载荷ANSYSMainMenu:Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Pressure→OnLines→拾取小圆弧；OK→inputVALUE:100e6→OK3.8分析计算ANSYSMainMenu:Solution→Solve→CurrentLS→OK(toclosethesolveCurrentLoadStepwindow)→OK3.9结果显示ANSYSMainMenu:GeneralPostproc→PlotResults→DeformedShape…→selectDef+Undeformed→OK(backtoPlotResultswindow)→ContourPlot→NodalSolu…→select:DOFsolution,UX,UY,Def+Undeformed,Stress,SX,SY,SZ,Def+Undeformed→OK3.10退出系统ANSYSUtilityMenu:File→Exit…→SaveEverything→OK1.4梁的受力与变形分析例题1问题描述:由工字钢构成的简支粱的支承和载荷分布如图所示，参数如下表所示。求支点反力、粱在中间截面处的最大应力和挠度。材料参数几何参数载荷E=200000Mpal=4000mma=2000mmw=200Mpa(N/mm)20μ=0.3h=600mmA=20000mm2Iz=1280000000mm4简支粱受力与网格划分示意图计算步骤一、建立几何模型生成代表简支粱的直线