ANSYS实例分析75道含结果.docx

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ANSYS实例分析75道含结果

ANSYS实例分析75道（含结果）

【

【ANSYS算例算例】】3.4.2

（1）基于图形界面的桁架桥梁结构分析基于图形界面的桁架桥梁结构分析（stepbystep）下面以一个简单桁架桥梁为例，以展示有限元分析的全过程。

背景素材选自位于密执安的“OldNorthParkBridge“（1904-1988），见图3-22。

该桁架桥由型钢组成，顶梁及侧梁，桥身弦杆，底梁分别采用3种不同型号的型钢，结构参数见表3-6。

桥长L=32m,桥高H=5.5m。

桥身由8段桁架组成，每段长4m。

该桥梁可以通行卡车，若这里仅考虑卡车位于桥梁中间位置，假设卡车的质量为4000kg，若取一半的模型，可以将卡车对桥梁的作用力简化为P1，P2和P3，其中P1=P3=5000N,P2=10000N，见图3-23。

图3-22位于密执安的“OldNorthParkBridge“（1904-1988）图3-23桥梁的简化平面模型（取桥梁的一半）表3-6桥梁结构中各种构件的几何性能参数构件惯性矩m4横截面积m2顶梁及侧梁（Beam1）643.8310m322.1910m桥身弦梁（Beam2）61.871031.18510底梁（Beam3）68.471033.03110解答解答以下为基于ANSYS图形界面（GraphicUserInterface,GUI）的菜单操作流程。

（1）进入进入ANSYS（设定工作目录和工作文件）（设定工作目录和工作文件）程序程序→→ANSYS→→ANSYSInteractive→→Workingdirectory（设置工作目录）→Initialjobname（设置工作文件名）:

TrussBridge→→Run→→OK

（2）设置计算类型设置计算类型ANSYSMainMenu：

Preferences…→→Structural→→OK（3）定义单元类型定义单元类型ANSYSMainMenu：

Preprocessor→→ElementType→→Add/Edit/Delete.→→Add…→→Beam:

2delastic3→→OK（返回到ElementTypes窗口）→→Close（4）定义实常数以确定梁单元的截面参数定义实常数以确定梁单元的截面参数ANSYSMainMenu:

Preprocessor→→RealConstants…→→Add/Edit/Delete→→Add…→→selectType1Beam3→→OK→→RealConstantsSetNo.:

1,AREA:

2.19E-3，，Izz:

3.83e-6（1号实常数用于顶梁和侧梁）→→Apply→→RealConstantsSetNo.:

2,AREA:

1.185E-3，，Izz:

1.87E-6（2号实常数用于弦杆）→→Apply→→RealConstantsSetNo.:

3,AREA:

3.031E-3，，Izz:

8.47E-6（3号实常数用于底梁）→→OK（backtoRealConstantswindow）→Close（theRealConstantswindow）（5）定义材料参数定义材料参数ANSYSMainMenu:

Preprocessor→→MaterialProps→→MaterialModels→→Structural→→Linear→→Elastic→→Isotropic→→EX:

2.1e11,PRXY:

0.3（定义泊松比及弹性模量）→→OK→→Density（定义材料密度）→DENS:

7800,→→OK→→Close（关闭材料定义窗口）（6）构造桁架桥模型构造桁架桥模型生成桥体几何模型ANSYSMainMenu：

Preprocessor→→Modeling→→Create→→Keypoints→→InActiveCS→→NPTKeypointnumber：

：

1，，X，，Y，，ZLocationinactiveCS：

：

0，，0→→Apply→→同样输入其余15个特征点坐标（最左端为起始点，坐标分别为（4,0）,（8,0）,（12,0）,（16,0）,（20,0）,（24,0）,（28,0）,（32,0）,（4,5.5）,（8,5.5）,（12,5.5）,（16.5.5）,（20,5.5）,（24,5.5）,（28,5.5））→Lines→Lines→→StraightLine→→依次分别连接特征点→→OK网格划分ANSYSMainMenu:

Preprocessor→→Meshing→→MeshAttributes→→PickedLines→→选择桥顶梁及侧梁→→OK→→selectREAL:

1,TYPE:

1→→Apply→→选择桥体弦杆→→OK→→selectREAL:

2,TYPE:

1→→Apply→→选择桥底梁→→OK→→selectREAL:

3,TYPE:

1→→OK→→ANSYSMainMenu：

Preprocessor→→Meshing→→MeshTool→→位于SizeControls下的Lines：

：

Set→→ElementSizeonPicked→→Pickall→→Apply→→NDIV：

：

1→→OK→→Mesh→→Lines→→Pickall→→OK（划分网格）（7）模型加约束模型加约束ANSYSMainMenu:

Solution→→DefineLoads→→Apply→→Structural→→Displacement→→OnNodes→→选取桥身左端节点→→OK→→selectLab2:

AllDOF（施加全部约束）→→Apply→→选取桥身右端节点→→OK→→selectLab2:

UY（施加Y方向约束）→→OK（8）施加载荷施加载荷ANSYSMainMenu:

Solution→→DefineLoads→→Apply→→Structural→→Force/Moment→→OnKeypoints→→选取底梁上卡车两侧关键点（X坐标为12及20）→→OK→→selectLab:

FY，，Value:

-5000→→Apply→→选取底梁上卡车中部关键点（X坐标为16）→→OK→→selectLab:

FY，，Value:

-10000→→OK→→ANSYSUtilityMenu：

→→Select→→Everything（9）计算分析计算分析ANSYSMainMenu：

Solution→→Solve→→CurrentLS→→OK（10）结果显示结果显示ANSYSMainMenu：

GeneralPostproc→→PlotResults→→Deedshape→→Defshapeonly→→OK（返回到PlotResults）→→ContourPlot→→NodalSolu→→DOFSolution,Y-ComponentofDisplacement→→OK（显示Y方向位移UY）（见图3-24（a））定义线性单元I节点的轴力ANSYSMainMenu→GeneralPostproc→→ElementTable→→DefineTable→→Add→→Lab:

[bar_I],Bysequencenum:

[SMISC,1]→→OK→→Close定义线性单元J节点的轴力ANSYSMainMenu→→GeneralPostproc→→ElementTable→→DefineTable→→Add→→Lab:

[bar_J],Bysequencenum:

[SMISC,1]→→OK→→Close画出线性单元的受力图（见图3-24（b））ANSYSMainMenu→→GeneralPostproc→→PlotResults→→ContourPlot→→LineElemRes→→LabI:

[bar_I],LabJ:

[bar_J],Fact:

[1]→→OK（11）退出系统退出系统ANSYSUtilityMenu：

File→→Exit→→SaveEverything→→OK（a）桥梁中部最大挠度值为0.003374m（b）桥梁中部轴力最大值为25380N图3.24桁架桥挠度UY以及单元轴力计算结果

【

【ANSYS算例算例】】3.4.2

（2）基于命令流方式的桁架桥梁结构分析基于命令流方式的桁架桥梁结构分析!

%%%%%[ANSYS算例]3.4.2

（2）%%%%%begin%%%%%%!

------注：

命令流中的符号$，可将多行命令流写成一行------/prep7!

进入前处理/PLOPTS,DATE,0!

设置不显示日期和时间!

=====设置单元和材料ET,1,BEAM3!

定义单元类型R,1,2.19E-3,3.83e-6,,,,,!

定义1号实常数用于顶梁侧梁R,2,1.185E-3,1.87e-6,0,0,0,0,!

定义2号实常数用于弦杆R,3,3.031E-3,8.47E-6,0,0,0,0,!

定义3号实常数用于底梁MP,EX,1,2.1E11!

定义材料弹性模量MP,PRXY,1,0.30!

定义材料泊松比MP,DENS,1,,7800!

定义材料密度!

-----定义几何关键点K,1,0,0,,$K,2,4,0,,$K,3,8,0,,$K,4,12,0,,$K,5,16,0,,$K,6,20,0,,$K,7,24,0,,$K,8,28,0,,$K,9,32,0,,$K,10,4,5.5,,$K,11,8,5.5,,$K,12,12,5.5,,$K,13,16,5.5,,$K,14,20,5.5,,$K,15,24,5.5,,$K,16,28,5.5,,!

-----通过几何点生成桥底梁的线L,1,2$L,2,3$L,3,4$L,4,5$L,5,6$L,6,7$L,7,8$L,8,9!

------生成桥顶梁和侧梁的线L,9,16$L,15,16$L,14,15$L,13,14$L,12,13$L,11,12$L,10,11$L,1,10!

------生成桥身弦杆的线L,2,10$L,3,10$L,3,11$L,4,11$L,4,12$L,4,13$L,5,13$L,6,13$L,6,14$L,6,15$L,7,15$L,7,16$L,8,16!

------选择桥顶梁和侧梁指定单元属性LSEL,S,,,9,16,1,LATT,1,1,1,,,,!

-----选择桥身弦杆指定单元属性LSEL,S,,,17,29,1,LATT,1,2,1,,,,!

-----选择桥底梁指定单元属性LSEL,S,,,1,8,1,LATT,1,3,1,,,,!

------划分网格AllSEL,all!

再恢复选择所有对象LESIZE,all,,,1,,,,,1!

对所有对象进行单元划分前的分段设置LMESH,all!

对所有几何线进行单元划分!

=====在求解模块中，施加位移约束、外力，进行求解/soluNSEL,S,LOC,X,0!

根据几何位置选择节点D,all,,,,,,ALL,,,,,!

对所选择的节点施加位移约束AllSEL,all!

再恢复选择所有对象NSEL,S,LOC,X,32!

根据几何位置选择节点D,all,,,,,,,UY,,,,!

对所选择的节点施加位移约束ALLSEL,all!

再恢复选择所有对象!

------基于几何关键点施加载荷FK,4,FY,-5000$FK,6,FY,-5000$FK,5,FY,-10000/replot!

重画图形Allsel,all!

选择所有信息（包括所有节点、单元和载荷等）solve!

求解!

=====进入一般的后处理模块/post1!

后处理PLNSOL,U,Y,0,1.0!

显示Y方向位移PLNSOL,U,X,0,1.0!

显示X方向位移!

------显示线单元轴力------ETABLE,bar_I,SMISC,1ETABLE,bar_J,SMISC,1PLLS,BAR_I,BAR_J,0.5,1!

画出轴力图finish!

结束!

%%%%%[ANSYS算例]3.4.2

（2）%%%%%end%%%%%%

【

【ANSYS算例算例】】3.2.5（3）四杆桁架结构的有限元分析四杆桁架结构的有限元分析下面针对

【典型例题】3.2.5

（1）的问题，在ANSYS平台上，完成相应的力学分析。

即如图3-8所示的结构，各杆的弹性模量和横截面积都为,4229.510N/mmE=´，基于ANSYS平台，求解该结构的节点位移、单元应力以及支反力。

2100mmA=图3-8四杆桁架结构解答解答对该问题进行有限元分析的过程如下。

以下为基于ANSYS图形界面（graphicuserinterface，GUI）的菜单操作流程；注意：

符号“→→”表示针对菜单中选项的鼠标点击操作。

关于ANSYS的操作方式见附录B。

1．．基于图形界面的交互式操作基于图形界面的交互式操作（stepbystep）

（1）进入ANSYS（设定工作目录和工作文件）程序程序→→ANSYS→→ANSYSInteractive→→Workingdirectory（设置工作目录）→→Initialjobname（设置工作文件名）:

planetruss→→Run→→OK

（2）设置计算类型设置计算类型ANSYSMainMenu:

Preferences…→→Structural→→OK（3）选择单元类型选择单元类型ANSYSMainMenu:

Preprocessor→→ElementType→→Add/Edit/Delete…→→Add…→→Link：

：

2Dspar1→→OK（返回到ElementTypes窗口）→→Close（4）定义材料参数定义材料参数ANSYSMainMenu:

Preprocessor→→MaterialProps→→MaterialModels→→Structural→→Linear→→Elastic→→Isotropic:

EX:

2.95e11（弹性模量），，PRXY:

0（泊松比）→→OK→→鼠标点击该窗口右上角的“”来关闭该窗口（5）定义实常数以确定单元的截面积定义实常数以确定单元的截面积ANSYSMainMenu:

Preprocessor→→RealConstants…→→Add/Edit/Delete→→Add→→Type1→→OK→→RealConstantSetNo:

1（第1号实常数）,AREA:

1e-4（单元的截面积）→→OK→→Close（6）生成单元生成单元ANSYSMainMenu:

Preprocessor→→Modeling→→Creat→Nodes→→InActiveCS→→Nodenumber1→X:

0,Y:

0,Z:

0→→Apply→Nodenumber2→X:

0.4,Y:

0,Z:

0→→Apply→Nodenumber3→X:

0.4,Y:

0.3,Z:

0→→Apply→Nodenumber4→X:

0,Y:

0.3,Z:

0→→OKANSYSMainMenu:

Preprocessor→Modeling→→Create→Elements→ElemAttributes（接受默认值接受默认值）→→Usernumbered→→Thrunodes→→OK→→选择节点1，2→→Apply→→选择节点2，3→→Apply→→选择节点1，3→→Apply→→选择节点3，4→→Apply→→OK（7）模型施加约束和外载模型施加约束和外载添加位移的约束，分别将节点1X和Y方向、节点2Y方向、节点4的X和Y方向位移约束。

ANSYSMainMenu:

Solution→→DefineLoads→→Apply→→Structural→→Displacement→→OnNodes→→用鼠标选择节点1→→Apply→→Lab2DOFs:

UX，，UY，VALUE：

0→→Apply→→用鼠标选择节点2→→Apply→→Lab2DOFs:

UY，VALUE：

0→→Apply→→用鼠标选择节点4→→Apply→→Lab2DOFs:

UX,UY，VALUE：

0→→OK加载集中力ANSYSMainMenu:

Solution→→DefineLoads→→Apply→→Structural→→Force/moment→→OnNodes→→用鼠标选择结构节点2→→Apply→→FX，，VALUE:

20000→→Apply→→用鼠标选择结构节点3→→Apply→→FY，，VALUE:

－－25000→→OK（9）分析计算分析计算ANSYSMainMenu:

Solution→→Solve→→CurrentLS→→OK→→ShouldTheSolveCommandbecuted?

Y→→Close（Solutionisdone!

）→→关闭文字窗口（10）结果显示结果显示ANSYSMainMenu:

GeneralPostproc→→PlotResults→→DeedShape…→→Def+Undeed→→OK（返回到PlotResults）→→ContourPlot→→NodalSolu…→→DOFsolution→→Displacementvectorsum（可以看到位移云图）ANSYSMainMenu:

GeneralPostproc→→ListResults→→Nodalsolution→→DOFsolution→→Displacementvectorsum（弹出的文本文件显示各个节点的位移）ANSYSMainMenu:

GeneralPostproc→→ListResults→→ReactionSolu→→ALLitems→→OK（弹出的文本文件显示各个节点反力）（11）退出系统退出系统ANSYSUtilityMenu:

File→→Exit…→→SaveEverything→→OK2．完整的命令流．完整的命令流以下为命令流语句。

注意：

以“!

”打头的文字为注释内容，其后的文字和符号不起运行作用。

关于命令流的调用方式见附录B。

!

%%%%%%%%[典型例题]3.2.5

（1）%%%%begin%%%%%%/PREP7!

进入前处理/PLOPTS,DATE,0!

设置不显示日期和时间!

=====设置单元、材料，生成节点及单元ET,1,LINK1!

选择单元类型UIMP,1,EX,,,2.95e11,!

给出材料的弹性模量R,1,1e-4,!

给出实常数（横截面积）N,1,0,0,0,!

生成1号节点,坐标（0,0,0）N,2,0.4,0,0,!

生成2号节点,坐标（0.4,0,0）N,3,0.4,0.3,0,!

生成3号节点,坐标（0.4,0.3,0）N,4,0,0.3,0,!

生成4号节点,坐标（0,0.3,0）E,1,2!

生成1号单元（连接1号节点和2号节点）E,2,3!

生成2号单元（连接2号节点和3号节点）E,1,3!

生成3号单元（连接1号节点和3号节点）E,4,3!

生成4号单元（连接4号节点和3号节点）FINISH!

前处理结束!

=====在求解模块中，施加位移约束、外力，进行求解/SOLU!

进入求解状态（在该状态可以施加约束及外力）D,1,ALL!

将1号节点的位移全部固定D,2,UY，!

将2号节点的Y方向位移固定D,4,ALL!

将4号节点的位移全部固定F,2,FX,20000,!

在2号节点处施加X方向的力（20000）F,3,FY,-25000,!

在3号节点处施加Y方向的力（-25000）SOLVE!

进行求解FINISH!

结束求解状态!

=====进入一般的后处理模块/POST1!

进入后处理PLDISP,1!

显示变形状况FINISH!

结束后处理!

%%%%%%%%[典型例题]3.2.5

（1）%%%%end%%%%%%

【

【ANSYS算例算例】】3.3.7（3）三梁平面框架结构的有限元分析三梁平面框架结构的有限元分析针对

【典型例题】3.3.7

（1）的模型，即如图3-19所示的框架结构，其顶端受均布力作用，用有限元方法分析该结构的位移。

结构中各个截面的参数都为：

，113.010PaE=´，，相应的有限元分析模型见图3-20。

在ANSYS平746.510mI-=´426.810mA-=´台上，完成相应的力学分析。

图3-19框架结构受一均布力作用（a）节点位移及单元编号（b）等效在节点上的外力图3-20单元划分、节点位移及节点上的外载解答解答对该问题进行有限元分析的过程如下。

1．基于图形界面的交互式操作．基于图形界面的交互式操作（stepbystep）

（1）进入进入ANSYS（设定工作目录和工作文件设定工作目录和工作文件）程序程序→→ANSYS→→ANSYSInteractive→→Workingdirectory（设置工作目录）→→Initialjobname（设置工作文件名）:

beam3→→Run→→OK

（2）设置计算类型设置计算类型ANSYSMainMenu:

Preferences…→→Structural→→OK（3）选择单元类型选择单元类型ANSYSMainMenu:

Preprocessor→→ElementType→→Add/Edit/Delete…→→Add…→→beam：

：

2Delastic3→→OK（返回到ElementTypes窗口）→→Close（4）定义材料参数定义材料参数ANSYSMainMenu:

Preprocessor→→MaterialProps→→MaterialModels→→Structural→→Linear→→Elastic→→Isotropic:

EX:

3e11（弹性模量）→→OK→→鼠标点击该窗口右上角的“”来关闭该窗口（5）定义实常数以确定平面问题的厚度定义实常数以确定平面问题的厚度ANSYSMainMenu:

Preprocessor→→RealConstants…→→Add/Edit/Delete→→Add→→Type1Beam3→→OK→→RealConstantSetNo:

1（第1号实常数）,Cross-sectionalarea:

6.8e-4（梁的横截面积）→→OK→→Close（6）生成几何模型生成几何模型生成节点ANSYSMainMenu:

Preprocessor→→Modeling→→Creat→→Nodes→→InActiveCS→→Nodenumber1→→X:

0,Y:

0.96,Z:

0→→Apply→→Nodenumber2→→X:

1.44,Y:

0.96,Z:

0→→Apply→→Nodenumber3→→X:

0,Y:

0,Z:

0→→Apply→→Nodenumber4→→X:

1.44,Y:

0,Z:

0→→OK生成单元ANSYSMainMenu:

Preprocessor→→Modeling→→Create→→Element→→AutoNumbered→→ThruNodes→→选择节点1，2（生成单元1）→→apply→→选择节点1，3（生成单元2）→→apply→→选择节点2，4（生成单元3）→→OK（7）模型施加约束和外载模型施加约束和外载左边加X方向的受力ANSYSMainMenu:

Solution→→DefineLoads→→Apply→→Structural→→Force/Moment→→OnNodes→→选择节点选择节点1→→apply→→Directionofforce:

FX→→VALUE：

：

3000→→OK→→上方施加Y方向的均布载荷ANSYSMainMenu:

Solution→→DefineLoads→→Apply→→Structural→→Pressure→→OnBeams→→选取单元1（节点1和节点2之间）→→apply→→VALI：

：

4167→→VALJ：

：

4167→→OK左、右下角节点加约束ANSYSMainMenu:

Solution→→DefineLoads→→Apply→→Structural→→Displacement→→OnNodes→→选取节点3和节点4→→Apply→→Lab:

ALLDOF→→OK（8）分析计算分析计算ANSYSMainMenu:

Solution→→Solve→→CurrentLS→→OK→→ShouldtheSolveCommandbecuted?

Y→→Close（Solutionis