ANSYS静力学分析APDL建模实例.docx
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ANSYS静力学分析APDL建模实例
计算分析模型如图所示,习题文件名:
scf
1ZO.DO
15,00
If
o0-J-
CM
f
K
Huckjo«5:
1.2nim\答
F电眦童7TliuaPlitesubjectedta“temil亡load.
Figicre2.Mcn^I-ofrhedimpl^ceatensilete%f
材料参数:
E=205GPa,v=0.3
力载:
4500N
注意单位的一致性:
使用N,mm,MPa单位制
建模教程
在ANSYS工作文件夹内新建Stressconcentrationfactor"目录,以存放模型文件。
注意定期保存文件,注意不可误操作,一旦误操作,不可撤销。
1.1进入ANSYS
开始t程序tANSYS14.5tMechanicalAPDLProductLauncher14.5宀然后在弹出的启动
界面输入相应的workingdirectory及文件名scf
如通过MechanicalAPDL14.5进入,则进入预设的workingdirectory
workingdirectory必须设置在电脑最后一个分区(因为教学用电脑只有最后一个分区不受系
统保护)
至此ANSYS静力学分析模块启动,ANSYS在“stressconcentrationfactor目录下自动创建
了.log、.err等必要的文件。
2.2设置计算类型
ANSYSMainMenu:
PreferencesseTctStructuraltOK
2.3选择单元类型
ANSYSMainMenu:
PreprocessortElementTypetAdd/Edit/DeletetAddtselectSolidQuad4node182tOK(backtoElementTypeswindow)tOptions…-selectK3:
PlaneStrsw/thk—OQClose(theElementTypewindow)
■LentTypes
NONEDEFINED
M
■
■
DefinedElementTvres:
CloseHelp
2.4定义实常数
ANSYSMainMenu:
PreprocessorRealConstantsAdd/Edit/DeleteAddOK
THK1.2tOK
Re呂1CoiLStantSetNu&ber1
1,farPLABELS2
ElementTypeReFerenc电Ko.1
RealConstantSetNo.
T~
OK
RealCo皿taut£erPl^neStresswithThicknessCMYOPT(3)-3)
ThicknessTKKL迂
2.5定义材料参数
2.6生成几何模型
生成特征点(8个)
ANSYSMainMenu:
PreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS宀依次
输入四个点的坐标:
input:
1(O,O,O),2(75,0,0),3(75,4.5,0),4(120,4.5,0),5(120,19.5,0),6(75,
19.5,0),7(75,24,0),8(0,24,0)
tApply/OK(开始点Apply,最后一个点OK)
8
7
6
■
5
Y
3
■
4
*
L_x
2
Tips:
如何用ANSYSMainMenu:
PreprocessorModelingCreateKeypointsOn
WorkingPlane又亥如何操作才能生成同样的点?
?
直线(8条)
ANSYSMainMenu:
PreprocessorModelingCreateLinesLinesStraightLines跳出对话框,用鼠标(左键)依次选择点1、2生成直线1,依次类推生成直线2-8。
Tips:
如何显示线的编号?
?
h+
金Pick<—Un.plclc
Cawn匕m0
Ha.KxmiJUta.
Hltitiauk
K=yPNo-
'■*L^SCQ£XtSDLS
广Hira^:
M包富-Xil€
|心瓷|ApplV
Hfiip
生成圆导角(2条)
ANSYSMainMenu:
PreprocessorModelingCreateLinesLineFillet宀跳出对话框,用鼠标(左键)依次选择直线2、3fApplyt跳出对话框,在RAD输入OK生成第1个圆导角。
按照相同的操作在直线5、6之间生成第2个圆导角。
生成薄壁钢板的面
ANSYSMainMenu:
PreprocessortModelingtCreatetAreastArbitraryByLinest选择所有的线(包括直线和圆导角,不能遗漏,否则生不成面)tOK
Ll
2.7网格划分
ANSYSMainMenu:
PreprocessorMeshingMeshToc(ElementAttributes)Globalset
t跳出MeshingAttributes对话框,检查整体单元的相关信息,不改动该表,即只看不动
t(SizeControls)Global:
Sett跳出GlobalElementSizes对话框,在SIZE输入:
2tOKt(backtothemeshtoolwindow)Mesh:
Areas,Shape:
Quad,MappedtMeshtPickAll(inPickingMenu)tClose(theMeshToolwindow)
此处只看不改(目的为了解单元相关的单元类型、材料、实常数等信息)
Tips:
(1)设置单元尺寸时可否选Areas(即在SizeControls里选Areas),如何可以,该如何做
相应操作以获得想要的单元及网格?
(2)可否生成三角形网格?
该如何操作?
(3)Mesh中的ShapeFree、Mapped的功能如何?
试通过具体操作加以验证。
Mash:
zJ
Shape:
护Trif
'Quad
(*FS3
厂Mopped
"Svweep
|3cr4sided
d
本教程采用四边形网格,但学生在完成大作业进行网格测试时,可选用三角形网格。
2.8模型施加约束
给左端施加固定约束(约束住全部自由度)
ANSYSMainMenu:
Solution宀DefineLoadsAppl护StructuralDisplacementOn
linestpickthelines(选取左边端部线)OK宀跳出对话框,选择AllDOF,在Value中
输入0tOK。
给右端施加x方向的分布载荷(按照圣维南定理,将左边的集中力转换为等效的均布
力系,即应力F/A=4500N心5*1.2mm2)=250MPa)
ANSYSMainMenu:
SolutiontDefineLoadstApplytStructuraltPressuretOnlinestpickthelines(选取右边端部线)tOKt跳出对话框,保持Constantvalue不变,在VALUE中输入-250tOK。
Tips:
可不可以直接对右端加点力?
如果可以加在右端某一节点处,模拟结果与分布载荷的情况相比如何?
2.9分析计算
ANSYSMainMenu:
Solution宀Solve宀CurrentLSOK(toclosethesolveCurrentLoad
Stepwindow)sOK
2.10结果显示
ANSYSMainMenu:
GeneralPostprocsPlotResultssDeformedShape…sselectDef+UndeformedsOK(backtoPlotResultswindow)sContourPlotsNodalSolu…sselect:
Stress,vonMisesStresssOK
ANSYS
吕EP@201620:
41:
22
NODALSOLOTIOff
3TEF-1
SUE-1
TIHE=1
SEQV(AVGJ
DMX-,113264
SHN-17.9511
2JMX=363・553
可见:
在导角处出现最大应力(最大值为363.653MPa),因此在构件中一旦出现尖、圆角确
确会在导角出出现不同程度的应力集中现象,在设计零件时应尽力避免或减缓应力集中现
象,此教程中的应力集中因子Kt根据提供的公式计算得到为:
363.653MPa/250MPa=1.4546
因以该例为基础,通过网格收敛测试得到可靠的应力集中因子Kt。
例如:
当细化一倍后,网格和载荷为:
模拟结果为:
jIJTTIOr-:
FV
TE?
t黒黑
SSHSIDSS
-1
-1
-1
(AVGJ-a1X33*7*«5-16851-4ZOB307
ANSYS
SEP6201£20;512盘3
JW
■KI
163・763
■5.1S651
此时,最大应力为420.507MPa,相应的应力集中因子为1.682。
■rJanwkmarj■nru■mum■rjb*i芥;芥j,咒;
此时,最大应力为452.576MPa,相应的应力集中因子为1.810。
网格收敛准则:
当各种细网格的解之间非常接近且相互之间的相对误差<5%以内时,即可认为收敛。