ansys课程设计实例.docx

ansys课程设计实例.docx

《ansys课程设计实例.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ansys课程设计实例.docx（43页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

ansys课程设计实例

ANSYS课程设计

实例一连杆的受力分析

一、问题的描述

汽车的连杆，厚度为0.5in，在小头孔内侧90度范围内承受P=1000psi的面载荷作用，用有限元分析该连杆的受力状态。

连杆的材料属性：

杨氏模量E=30×106psi，泊松比为0.3。

由于连杆的结构对称，因此在分析时只采用一半进行即可，采用由底向上的建模方式，用20节点的SOLID95单元划分。

二、具体操作过程

1.定义工作文件名和工作标题

2.生成俩个圆环面

⑴生成圆环面：

MainMenu>Preprocessor>ModelCreat>AreasCircle>ByDimension，其中RAD1=1.4，RAD2=1，THETA1=0，THETA2=180，单击Apply，输入THETA1=45，单击OK。

⑵打开面号控制，选择AreasNumber为On，单击OK。

3.生成俩个矩形

⑴生成矩形：

MainMenu>Preprocessor>ModelCreat>AreasRectangle>ByDimension，输入X1=-0.3，X2=0.3，Y1=1.2，Y2=1.8，单击Apply，又分别输入X1=-1.8，X2=-1.2，Y1=0，Y2=0.3，单击OK。

⑵平移工作平面：

UtilityMenu>WorkPlane>OffsetWPto>XYZLocation，在ANSYS输入窗口的魅力输入行中输入6.5，按Enter确认，单击OK。

⑶将工作平面坐标系转换成激活坐标系：

UtilityMenu>WorkPlane>ChangeActiveCsto>WorkingPlane。

4．又生成圆环面并进行布尔操作

⑴生成圆环面：

MainMenu>Preprocessor>ModelCreat>AreasCircle>ByDimension，其中RAD1=0.7，RAD2=0.4，THETA1=0，THETA2=180，单击Apply，输入THETA1=135，单击OK。

⑵对面进行叠分操作，结果如图

5.生成连杆体

⑴激活直角坐标系：

UtilityMenu>WorkPlane>ChangeActiveCsto>GlobalCartesian。

⑵定义四个新的关键点：

MainMenu>Preprocessor>Creat>Keypoints》InActiveCS，在对话框中分别输入：

X=2.5，Y=0.5，单击Apply；X=3.25，Y=0.4，单击Apply；X=4，Y=0.33，单击Apply；X=4.75，Y=0.28，单击OK。

⑶激活总体坐标系：

UtilityMenu>WorkPlane>ChangeActiveCsto>GlobalCylindrical。

⑷生成样条线：

MainMenu>Preprocessor>Creat>Splines>With

Options>SplinethruKPs，拾取上述关键点，单击OK，在对话框中输入：

XV1=1，YV1=135，XV6=1，YV6=45，单击OK，生成的样条曲线结果如图所示。

6.生成一个新面

⑴连线：

MainMenu>Preprocessor>Creat>Lines>StraightLine，拾取关键点1,18，单击OK。

⑵打开显得编号控制

⑶显示线：

UtilityMenu>Plot>Line，显示结果如图所示。

⑷生成连杆体面：

MainMenu>Preprocessor>Creat>Arbitrary>ByLines，拾取线编号为：

6,1,7,25，单击OK，生成结果如图所示。

⑸对连杆大头孔进行局部放大：

利用工具条上的BoxZoom键，在屏幕上拾取连杆大头孔的画出一个矩形，完成局部放大操作。

⑹在线之间进行倒角：

MainMenu>Preprocessor>Creat>LineFillet，

拾取屏幕上编号为36,40的线，单击Apply，在出现的对话框中输入RAD=0.25，单击Apply，对编号为40,31和30,39的线重复上述操作，最后单击OK，生成的结果如图

⑺由倒角的边界线生成面：

MainMenu>Preprocessor>Creat>Arbitrary>ByLines，在图形屏幕上拾取编号为12,10,13的线，单击Apply，在分别拾取线17,15,19，然后拾取线23,21,24，最后单击OK，生成由倒角边界线围成的面，如图所示。

⑻所有的面相加：

MainMenu>Preprocessor>Operate>Add>Areas，出现拾取框，单击PickAll，有所有的生成另外一个新面，如图所示。

7.关闭线号和面号显示

⑴关闭线和面的编号显示。

⑵显示面。

⑶保存几何模型。

8.生成2D网格

⑴定义单元类型：

MainMenu>Preprocessor>Elementtype>Add/Edit/Delete,选择MeshFacet200，在Option中设置K1为QUAD8-NODE，，单击OK，如图所示。

⑵设置单元尺寸：

MainMenu>Preprocessor>MeshTool，在出现的工具条上单击Global上的Set，输入Size=0.2，单击OK。

然后采用自由网格划分的结果如图。

⑶保存网格结果。

9.采用拖拉生成3D网格

⑴设置3D单元类型：

MainMenu>Preprocessor>Elementtype>Add/Edit/Delete，选择StructuralSolid，Brick20node95，单击OK。

⑵设置拖拉方向单元数目：

MainMenu>Preprocessor>Operate>Extru

de>ElemExtOpts，输入VAL1=3，单击OK。

⑶拖拉生成3D网格：

MainMenu>Preprocessor>Operate>Extrude>Are

as>AlongNormal，拾取面，单击OK，输入DIST=0.5，单击OK，生成3D网格如图。

⑷保存3D网格

10.输入材料属性

MainMenu>Preprocessor>MaterialModels，在对话框中输入EX=30e6,PRXY=0.3，单击OK。

完成材料属性设置。

11.施加约束和载荷

⑴在大孔的内表面施加对称约束：

MainMenu>Solution>loadApply>StructuralDisplacement>SymmetryBCOnAreas，拾取大孔内表面，单击OK。

⑵在Y=0的所有面上施加对称约束

⑶施加Z方向的约束，结果如图。

12施加力并求解

⑴设置面载荷的表示方式：

MainMenu>PlotCtrls>Symbol，在Showpresconvectas后面的下拉列表栏中选择Arrow，单击OK。

⑵在小孔内表面施加面载荷：

MainMenu>Solution>load-Apply>_Structural-Pressure>OnAreas,拾取小孔内表面，单击OK。

，在LoadPRESvalue后输入1000

⑶选择求解器，求解运算

⑷保存结果数据文件

13．浏览分析结果

MainMenu>GeneralPostproc>PlotResult>Contourplot-NodalSolu，选择Stress，在右侧栏中选择VonMisesSEQV，单击OK，结果如图所示。

实例二压力容器的应力分析

一、问题的描述

企业设计的1台直径700的立式储罐，其中手控直径为88，材料16MnR，设计压力为13.5Mpa，弹性模量201Gpa，泊松比0.3。

在压力容器的应力分析设计中，部件设计所关心的是压力沿壁厚的分布规律及大小，可采用沿壁厚方向的校核线来代替校核截面。

由于容器为轴对称结构，仅考虑对储罐上半部及手孔一封头-筒体进行缝隙设计。

二、具体操作过程

1.定义工作文件名和工作标题

2.指定单元类型和材料属性

3.建立几何模型

⑴生成矩形

⑵生成部分圆环面

⑶叠分面

⑷删除面

⑸倒角

⑹由倒角生成面

⑺面相加

⑻生成关键点

⑼连线

⑽生成新面

⑾作垂线

⑿面分割

⒀进行压缩操作

⒁合并关键点

4.划分网格

⑴设置单元尺寸

⑵设置全局单元尺寸

⑶划分网格

5.施加载荷并求解

⑴在线上施加约束载荷

⑵在节点施加约束载荷

⑶在线上施加面载荷

⑷施加集中载荷

⑹求解运算

6.浏览运算结果

⑴查看变形结果

⑵查看结点VonMises应力结果

实例三输气管道应力分析

一、问题的描述

图1受均匀内压的输气管道计算分析模型（截面图）

管道材料参数：

弹性模量E=200Gpa；

泊松比v=0.26。

根据结构的对称性，只要分析其中1/4即可。

此外，需注意分析过程中的单位统。

二、具体操作过程

1.定义单元类型和材料属性

⑴设置计算类型：

ANSYSMainMenu:

Preferences→selectStructural→OK

⑵选择单元类型：

执行ANSYSMainMenu→Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete→Add→selectSolidQuad8node82→apply

Add/Edit/Delete→Add→selectSolidBrick8node185→OK

Options…→selectK3:

Planestrain→OK→Close如图2所示，选择OK，关闭对话框。

⑶设置材料属性：

执行MainMenu→Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels→Structural→Linear→Elastic→Isotropic，在EX框中输入2e11，在PRXY框中输入0.26，如图3所示，选择OK并关闭对话框。

2.创建几何模型

⑴选择ANSYSMainMenu:

Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→InActiveCS→依次输入四个点的坐标：

1（0.3,0）,2（0.5,0）,3（0,0.5）,4（0,0.3）→OK

⑵生成管道截面。

ANSYS命令菜单栏:

WorkPlane>ChangeActiveCSto>GlobalSpherical→ANSYSMainMenu:

Preprocessor→Modeling→Create→Lines→InActiveCoord→依次连接1,2,3,4点→OK，如图

Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→ByLines→依次拾取四条边→OK→ANSYS命令菜单栏:

WorkPlane>ChangeActiveCSto>GlobalCartesian，如图。

⑶拉伸成3维实体模型

Preprocessor→Modeling→operate→areas→alongnormal输入2，如图。

3.生成有限元网格

Preprocessor→Meshing→Meessor-Meshing-Mesh-Volume-Free，弹出一个拾取框，拾取实体，单击OK按钮。

生成的网格如图。

4.施加载荷并求解

⑴施加约束条件：

执行MainMenu-Solution-Apply-Structural-Displacement-OnAreas，弹出一个拾取框，拾取前平面，单击OK按钮，弹出如图8所示的对话框，选择“UY”选项，单击OK按钮。

同理，执行MainMenu-Solution-Apply-Structural-Displacement-OnAreas，弹出一个拾取框，拾取左平面，单击OK按钮，弹出如图8所示的对话框，选择“UX”选项，单击OK按钮。

⑵施加载荷：

执行MainMenu-Solution-Apply-Structural-Pressure-OnAreas，弹出一个拾取框，拾取内表面，单击OK按钮，弹出如图10所示对话框，如图所示输入数据1e8，单击OK按钮。

如图所示。

生成结构如图。

⑶求解

执行MainMenu-Solution-Solve-CurrentLS，弹出一个提示框。

浏览后执行file-close，单击OK按钮开始求解运算。

出现一个【Solutionisdone】对话框是单击close按钮完成求解运算。

5.显示结果

⑴显示变形形状：

执行MainMenu-GeneralPosproc-PlotResults-DeformedShape，弹出如图11所示的对话框。

选择“Def+underformed”单选按钮，单

击OK按钮。

生成结果如图所示。

⑵浏览节点上的VonMises应力值：

执行MainMenu-GeneralPosproc-PlotResults-ContourPlot-NodalSolu，弹出如图15所示对话框。

设置好后单击OK按钮，生成结果如图所示。

6.以扩展方式显示计算结果

⑴设置扩展模式：

执行UtilityMenu-Plotctrls-Style-SymmetryExpansion，弹出如图所示对话框。

选中“1/4DihedralSym”单选按钮，单击OK按钮，生成结果如图所示。

⑵以等值线方式显示：

执行UtilityMenu-Plotctrls-DeviceOptions，弹出如图所示对话框，生成结果如图所示。

实例四板中圆孔应力集中

一、问题的描述

一个承受双向拉伸的无限大板，在其中心位置有一个小圆孔，相关的结构尺寸如下所示：

材料属性为：

弹性模量E=2e11Pa，泊松比v=0.3，拉伸载荷为：

q=1000Pa，圆孔直径为：

￠=10mm，平板的厚度为：

t=1mm。

二、具体操作过程

1.定义工作文件名和工作标题

⑴定义工作文件名：

UtilityMenu>File>ChangeJobname,在出现的对话框中输入“Plate”,并将”Newloganderrorfiles”复选框选为？

“yes”,单击“OK”。

⑵定义工作标题：

同上单击Changetitle,在出现的对话框中输入“TheAnalysisofPlateStresswithsmallCircle”,单击OK

⑶重新显示replot。

2.显示工作平面

3.创建几何模型

⑴生成一个正方形：

X、Y坐标变化值均为0到10

⑵生成一个小圆孔：

WPX处输入0,WPY处输入0，Radius处输入5，单击OK。

⑶进行面相减：

利用Booleans运算，用正方形的面积减去圆的面积，生成结果。

⑷保存几何模型：

单击工具栏上的SAVEDB。

4.定义单元属性

⑴定义单元类型：

1定义材料属性：

⑵保存数据：

单击工具栏上SAVE_DB。

5.生成有限元网格：

⑴设置网格的尺寸大小

⑵采用映射网格划分单元：

在mesh中选择Areas_Mapped,再选bycorners,出现一个拾取框，拾取编号为A1的面，单击OK，又出现一个拾取框，依次顺序拾取编号为5，2，4，6这4个关键点，单击OK，即可生成网格。

⑶保存结果：

单击工具栏上的SAVE_DB。

6.施加载荷并求解

⑴施加约束条件：

在线上加约束，选中编号为L9的线，单击Apply,出现如下对话框，选中UY，施加约束，再选中编号为L10的线，出现对话框后选中UX，单击OK。

⑵施加载荷：

拾取编号为L2，L3的线段施加如下载荷，并显示生成

⑶求解：

在Solution里点击CurrentLS，弹出一个检查信息窗口，浏览完并确认后关闭，系统开始分析计算，显示Solutionisdone后，关闭提示框。

⑷保存结果：

操作同上。

7.浏览计算结果

⑴显示变形形状：

在后处理中单击PlotResult,再单击Deformedshape,弹出如图对话框，选中Def+Undeformed，单击OK显示结果。

⑵显示节点上的VonMises应力值：

PlotResult》NodalSolu,弹出对话框点击Stress,选择VonMisesSEQV,单击OK，显示彩云图。

⑶列表节点的结果：

在ListResults里点击NodalSolution,选择Stress,右边列表选择ComponentsSCOMP,单击OK，显示结果。

8.以扩展方式显示计算结果

⑴设置扩展模式：

PlotCtrls>Style>SymmetryExpansion>Periodic/CyclicSymmertyExpansion,弹出对话框点击OK，接受其缺省设置。

⑵显示节点的Mise应力：

PlotResults>ContourPlot>NodalSolution，在弹出的对话框中选择Stress,在右边的栏中选择VonMisesSEQV,单击OK，显示应力彩云图。

⑶以等值线方式显示：

PlotCtrls>DeviceOptions,在弹出的对话框中选取Vectormode后面的复选框，使其处于ON，单击OK，生成结果。

实例五圆盘的大应变分析

一、问题的描述

两块钢板夹一个圆盘，圆盘的材料属性如下：

弹性模量：

E=1000MPa，泊松比：

v=0.35，屈服强度：

YieldStrength=1Mpa，剪切模量：

TangMod=2.99Mpa。

由于上下两块钢板的刚度比圆盘的刚度大的多，钢板与圆盘壁面之间的摩擦足够大，因此在建模时，只建立圆盘的模型。

二、具体操作过程

1.定义工作文件名和工作标题

⑴定义工作文件名：

UtilityMenu>File>ChangeJobname,在出现的对话框中输入“Plate”,并将”Newloganderrorfiles”复选框选为“yes”,单击OK。

⑵定义工作标题：

同上单击Changetitle,在出现的对话框中输入“TheAnalysisofPlateStresswithsmallCircle”,单击”OK“.

⑶重新显示replot.

2.定义参数、材料属性和单元类型

⑴定义参数的初始值：

Parameters>ScalarParameters，弹出如下对话框，在Slection下面输入：

L=3,点击Enter；D=12，点击Enter,关闭窗口。

⑵设置材料属性：

EX=1000，PRXY=0.35,YieldStrength=1Mpa,TangMod=2.99Mpa关闭窗口完成材料属性的设置。

⑶定义单元类型：

Elementtype>Add/Edit/Delete,弹出的对话框选择Add,又弹出一个对话框，在左面列表选择ViscoSolid,右面列表选择4nodePlas106,如图所示，单击OK；单击Option,弹出对话框在Elementbehavior后的下的菜单中选择Axisymmetric,单击OK，关闭窗口，完成单元类型设置。

3.生成有限元模型

⑴生成矩形面：

输入X1=0，X2=D/2，Y1=0，Y2=L/2，单击OK，生成一个矩形。

⑵设置单元尺寸：

对图形中的长线设

置：

NDIV=12；拾取一条短线：

NDIV=5，

完成。

⑶划分映射网格：

在mesh中选择

Areas_Mapped，在选择3or4sided,出

现一个拾取框，单击PickAll,划分网格

后结果图。

⑷保存网格划分结果：

点击Saveas,

在出现的对话框中输入文件名为Large

_Disk_Mesh.db,单击OK。

5.施加耦合约束

⑴选择Y=1.5的所有节点：

Select>Entities,弹出一个工具条，在最上面的栏中选择Node，第二栏选择ByLocation,再选择Y坐标，在Min,Max下的输入栏中输入1.5，单击OK。

⑵在所选节点上施加耦合约束Preprocessor>Coupling/Ceqn>CoupleDOFS,出现一个拾取框，单击PickAll,弹出对话框，在Setreferencenumber后面输入数字1，第二栏的下拉菜单中选择UY，单击OK。

⑶选择所有项目：

Select>Everything。

4.在线上施加对称约束

⑴在X=0的线上施加对称约束：

Solution>Load_Apply>Displacement>SymmetryB.C_Lines，出现一个拾取框，拾取编号为4的线，单击OK。

⑵在Y=0的线上施加对称约束：

Solution>Load_Apply>Displacement>SymmetryB.C_Lines，出现一个拾取框，拾取编号为1的线，单击OK。

⑶在所有节点上施加UZ约束：

Solution>Load_Apply>Displacement>OnNodes，出现一个拾取框，单击PickAll,弹出一个对话框，在后面选择UZ，单击OK。

⑷在Y=1.5的线上施加UX约束：

Solution>Load_Apply>Displacement>On_Lines，出现一个拾取框，拾取编号为3的线，单击OK,弹出一个对话框，在后面选择UX，单击OK。

⑸保存约束数据到文件：

File>Saveas,在出现的对话框中输入文件名，单击OK。

5.定义分析类型和选项

⑴指定分析类型：

Solution>AnalysisType_NewAnalysis，弹出对话框，选中Static,单击OK。

⑵设置分析选项：

Solution>AnalysisOptions,弹出对话框，设置Largedeformeffect处于ON，单击OK。

⑶打开预测器：

Solution>Nonlinear>Predictor,弹出对话框，点击OK。

⑷在节点14的Y方向施加一个—0.3的位移：

Solution>Load_Apply>Displacement>OnNodes，出现一个拾取框，拾取编号为14的节点，单击OK。

弹出一个对话框，在后面选中UY，在输入栏中输入位移值—0.3，单击OK。

6.设置载荷步选项

⑴设置子步数：

Solution>Time/Frequence>TimeandSubstps,弹出一个对话框，在输入栏中输入0.3，下面输入120，设置Option为On,单击OK。

⑵设置输出控制：

Solution>OutputCtrls>DB/ResultsFile,弹出一个对话框，选中EveryNthsubstep,然后在下面输入栏中输入—10，单击OK。

⑶保存数据到文件

⑷求解运算：

在Solution里点击CurrentLS，弹出一个检查信息窗口，浏览完并确认后关闭，系统开始分析计算，显示Solutionisdone后，关闭提示框。

⑸保存计算结果：

在出现的对话框中