高杆灯的建模过程.docx

高杆灯的建模过程.docx

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高杆灯的建模过程

3.1.6高杆灯有限元模型的建立

1．定义工作文件名

UtilityMenu—File—Changjobname,在弹出的Changjobname对话框中输入GGD,并选择NewLoganderrorfiles复选框，单击OK按钮。

2．定义工作标题

UtilityMenu—File—ChangTitle,在弹出的ChangTitle对话框中输入staticanalysisofhigh-light，单击OK按钮。

3．创建圆柱体

MainMenu—Preprocessor—Modeling—Creat—Volume—ByDimensions,输入坐标值，如下图所示：

4.调整视图缩放工具条，点按图中图标，使视图显示便于建模的位置；如图示：

5.创建底部支撑杆模型。

旋转工作坐标系

UtilityMenu—Workplane—OffsetWpbyIncrentments,弹出对话框，输入值.点击OK。

6.建立圆柱体横杆：

MainMenu—Preprocessor—Modeling—Creat—Volume—ByDimensions,输入坐标值，如下图所示：

建立如图示模型:

7.旋转工作坐标系，建立杆2使之与上部创建的杆1垂直：

UtilityMenu—Workplane—OffsetWpbyIncrentments，弹出对话框，输入：

点击OK，完成工作坐标系的创建。

8.建立另一横杆：

MainMenu—Preprocessor—Modeling—Creat—Volume—ByDimensions,输入坐标值，如下图所示：

建立如下图示模型：

9.建立约束竖杆:

UtilityMenu—Workplane—OffsetWpbyIncrentments，弹出对话框，输入：

点击OK，即完成工作坐标系的移动。

10.旋转工作坐标系，UtilityMenu—Workplane—OffsetWpbyIncrentments，弹出对话框，输入：

（0,0,90）点击OK,完成工作坐标系的旋转。

11.创建约束杆：

MainMenu—Preprocessor—Modeling—Creat—Volume—ByDimensions,输入坐标值，如下图所示：

点击OK即可完成竖直约束杆的创建。

如图示：

12.移动工作坐标系:

UtilityMenu—Workplane—OffsetWpbyIncrentments，弹出对话框，如图示：

点击ok即可完成坐标系的移动。

13.创建约束杆：

MainMenu—Preprocessor—Modeling—Creat—Volume—ByDimensions,输入坐标值，如下图所示：

点击OK即可完成竖直约束杆的创建。

结果如图示：

14.重复12—13步，完成另一横杆两端支撑的创建。

结果如图示：

至此，完成了灯杆及其底部框架的模型建立。

15.对实体进行布尔运算

MainMenu—Preprocessor—Operate—Booleans—Add—Volumes，PickAll

完成实体布尔求和的操作。

16.保存几何模型

UtilityMenu—File—Saveas，弹出一个对话框，输入GGD_Model,单击OK按钮。

3.2前处理

3.2.1选择解题类型

1.ANSYSMainMenu>Preferences，在弹出的ANSYS图形交互界面对话框，选中Structural复选框（解题类型选择为结构问题），点击OK按钮，如图所示：

3.2.2定义单位

在工具栏的输入栏里输入/units,Mpa,按确定键结束。

3.2.3定义单元类型

MainMenu—Preprocessor—ElementType—Add/Edit/Delete,弹出ElementType对话框，单击Add按钮，又弹出LibraryofElementType对话框，在选项中分别选择StructuralSolid和Brick8node45，单击Ok按钮，单击ElementType对话框上的close按钮。

SOLID45单元说明:

solid45单元用于构造三维实体结构.单元通过8个节点来定义,每个节点有3个沿着xyz方向平移的自由度.单元具有塑性,蠕变,膨胀,应力强化,大变形和大应变能力。

3.2.4定义材料属性

对于分析的对象，在不同类型的分析中，需要给定材科的属性，也就是给出材料的各种力学，电磁学等参数．对于一般静力学的分析，最基本的各向同性材料参数包括杨氏模量、泊松比、材料密度等．通过材料模型属性设置对话框进行设置．通过对话框中进行设置，可以建立各种线性、非线性的材料模型。

选择需要设置的材料类型后，双击鼠标按键，进一步设置材料的参数。

则具体操作如下:

MainMenu—Preprocessor—MaterialModes,弹出DefineMaterialModeBehavior对话框，在MaterialModeAvailable下面的对话框中，双击打开Structural—Linear—Elastic—Isotropic，又弹出LinearIsotropicPropertiesforMaterialNumber1对话框，在EX后面的输入栏中输入2e11，在PRXY后面的输入栏中输入0.3，单击Ok按钮，然后单击菜单栏上的Material—Exit，完成材料属性的设置。

3.2.5划分网格

一个几何模型仅仅表示了需要分析物体的几何尺寸、形状，若想实施进一步分析，还要通过划分单元格才能进行有限元分析。

划分单元格时，不仅需要选择划分单元格的方法，还需要选择划分单元格的形状、类型，同时还要根据分析精度，设定不同的单元格密度。

划分单元格的方法主要有映射、扫掠、混合网格划分和自由网格划分等方法。

单元格类型主要有四面体单元格和六面体单元格。

本文由于高杆灯灯杆和底部框架尺寸相差较大的缘故，忽略定义单元尺寸。

在此采用了四面体自由网格划分的方法，具体操作步骤如下：

MainMenu—Preprocessor—meshing—meshtool，弹出meshtool对话框，选中SmartSize复选框，将最小控制尺寸调为10，其他采取默认项，单击mesh按钮，弹出meshVolumes对话框，单击单击PickAll按钮。

使用智能网格选项，可以方便地由程序自动分网，省去分网控制的麻烦。

只需要拖动滑块控制分网的精度，其中1为最精细，10为最粗糙，默认精度为6。

但是，智能分网只适用于自由网格，而不宜映射网格中采用。

划分网格后，实体的具体模型如下图所示：

至此，有限元模型建立完毕。

3.3本章小结

本章以大型有限元分析软件ANSYS为基础，详细介绍了ANSYS软件的基本功能；研究讨论了在ANSYS中创建有限元模型的基本方法；针对高杆灯的具体结构，详细分析了创建高杆灯灯杆及底座有限元模型的具体步骤．确定了采用在ANSYA里建立有限元模型，选取工件的单元类型，设置工件的材料属性。

采用了四面体单元对模型进行了自由网格划分，最终建立了合理的高杆灯有限元模性．