ANSYS有限元分析实例

有限元分析一个厚度为20mm的带孔矩形板受平面内张力，如下图所示。左边固定，右边受载荷p=20N/mm作用，求其变形情况200100P20一个典型的ANSYS分析过程可分为以下6个步骤：①定义参数②创建几何模型③划分网格④加载数据⑤求解⑥结果分析1定义参数1.1指定工程名和分析标题(1)启动ANSYS软件，选择File→ChangeJobname命令，弹出如图所示的[ChangeJobname]对话框。(2)在[Enternewjobname]文本框中输入“plane”，同时把[Newloganderrorfiles]中的复选框选为Yes，单击确定(3)选择File→ChangeTitle菜单命令，弹出如图所示的[ChangeTitle]对话框。(4)在[Enternewtitle]文本框中输入“2DPlaneStressBracket”，单击确定。1.2定义单位在ANSYS软件操作主界面的输入窗口中输入“/UNIT,SI”1.3定义单元类型(1)选择MainMenu→Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete命令，弹出如图所示[ElementTypes]对话框。(2)单击[ElementTypes]对话框中的[Add]按钮，在弹出的如下所示[LibraryofElementTypes]对话框。(3)选择左边文本框中的[Solid]选项，右边文本框中的[8node82]选项，单击确定，。(4)返回[ElementTypes]对话框，如下所示(5)单击[Options]按钮，弹出如下所示[PLANE82elementtypeoptions]对话框。(6)在[Elementbehavior]下拉列表中选择[Planestrsw/thk]选项，单击确定。(7)再次回到[ElementTypes]对话框，单击[close]按钮结束，单元定义完毕。1.4定义单元常数(1)在ANSYS程序主界面中选择MainMenu→Preprocessor→RealConstants→Add/Edit/Delete命令，弹出如下所示[RealConstants]对话框。(2)单击[Add]按钮，进行下一个[ChooseElementType]对话框，选择[Plane82]单元，单击确定，弹出如下右图对话框。(3)在[THK]文本框中输入“20”，定义厚度为20mm，单击OK(4)回到[RealConstants]对话框，单击Close。1.5定义材料参数(1)在ANSYS程序主界面，选择MainMenu→Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels命令，弹出如下所示[DefineMaterialModelBehavior]对话框。(2)选择对话框右侧Structural→Linear→Elastic→Isotropic命令，并单击[Isotropic]选项，接着弹出如下所示[LinearIsotropicPropertiesforMaterialNumber1]对话框。(3)在[EX]文本框中输入弹性模量“200000”，在[PRXY]文本框中输入泊松比“0.3”，单击OK。(4)回到[DefineMaterialModelBehavior]对话框，直接关闭对话框，至此材料参数设置完毕。2创建几何模型(1)在ANSYS程序主界面，选择MainMenu→Preprocessor→Modeling→Creat→Areas→Rectangle→By2Corners命令，弹出如下所示对话框。(2)按上图的填写相应数据，单击OK按钮，得到一个矩形。(3)选择MainMenu→Preprocessor→Modeling→Creat→Areas→Circle→SolidCircle命令，弹出如下所示对话框.(4)按上图填写数据，单击OK，得到如下所示图形。(5)选择MainMenu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→ArearsCircle命令，弹出如下左图所示对话框.(6)用鼠标在矩形上单击，弹出如上右图所示对话框，单击OK按钮，选中矩形。(7)再次出现上左图对话框，再用鼠标在图形上单击，同样弹出上右图对话框，此时单击Next按钮，选中圆形，并单击OK按钮。(8)接着单击上左OK按钮，进行布尔操作，得到如下所示几何模型3划分网格(1)选择MainMenu→Preprocessor→Meshing→SizeCntrls→ManualSize→Layers→PickedLines命令，弹出实体选择对话框，用鼠标选择矩形4条边线，单击OK(2)接着弹出如下所示对话框，在[Elementedgelength]文本框中输入“25”，其他设置空，单击OK按钮(3)再次选择MainMenu→Preprocessor→Meshing→SizeCntrls→ManualSize→Layers→PickedLines命令，弹出实体选择对话框，用鼠标选择圆形4条边线，单击OK(4)在[ElementSizesonPickedLines]对话框中，将[No.ofelementdivisions]文本框设为“2”，其他留空，单击OK按钮(5)选择MainMenu→Preprocessor→Meshing→Mesh→Areas→Free命令，弹出实体选择对话框，单击[PickAll]按钮，得到如下所示网格。4加载数据(1)选择MainMenu→Preprocessor→Loads→DefineLoads→Apply→Structural→Displacement→OnLines命令，弹出实体选择对话框，选中矩形左边线，单击OK。(2)出现如下所示对话框，选择约束[ALLDOF]选项，并设置[Displacementvalue]为0，单击OK。(3)选择MainMenu→Preprocessor→Loads→DefineLoads→Apply→Structural→Pressure→OnLines命令，弹出实体选择对话框，选中矩形左边线，单击OK。(4)接着出现如下所示对话框，设置[LoadPRESvalue]为“-1”，单击[OK](5)至此，视图窗口出现模型的约束信息如下。5求解(1)选择MainMenu→Solution→Solve→CurrentLS命令，弹出如下所示窗口，其中[/STATUSCommand]窗口里面包括了所要计算模型的求解信息和载荷步信息。(2)单击上图OK按钮，程序进行计算。(3)计算完毕后，出现如下所示对话框。6结果分析6.1显示变形图(1)选择MainMenu→GeneralPostProc→ReadResults→FirstSet命令,读入最初结果文件(2)选择MainMenu→GeneralPostProc→PlotResults→DeformedShape命令,弹出[PlotDeformedShape]对话框，如下所示。(3)选择[Def+undefedge]选项，并单击OK，出现如下最终变形图。6.2显示VonMises等效应力(1)选择MainMenu→GeneralPostProc→PlotResults→ContourPlot→NodalSolu命令,弹出如下对话框。(2)选择Favorites→NodalSolution→VonMisesstress命令，并展开[AdditionalOptions]折叠菜单，设置[InterpolationNodes]为[Allapplicable]，单击OK，出现如下所示等效应力图。