有限元ANSYS分析.docx

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有限元ANSYS分析

有限元分析上机实验报告

学院：

机电工程学院

年级：

14级

专业班级：

机械设计制作及其自动化机制创新班

学生：

许强

学号：

1403180333

指导老师：

马季红

报告日期：

2016年12月20日

目录

一、摘要…………………………………………………………………1

二、题目介绍……………………………………………………………1

三、单元类型、几何特性及材料特性定义……………………………1

3.1单元类型、几何特性及材料特性定义………………………2

四、工字钢三维实体模型的建立………………………………………3

4.1生成关键点……………………………………………………3

4.2生成直线………………………………………………………3

4.3生成面…………………………………………………………3

4.4生成三维实体…………………………………………………4

五、网络划分……………………………………………………………5

5.1设定单元大小…………………………………………………5

5.2单元大小进一步设定…………………………………………5

六、施加载荷……………………………………………………………6

6.1施加位移约束…………………………………………………6

6.2施加载荷………………………………………………………6

6.3施加重力载荷…………………………………………………7

七、求解…………………………………………………………………8

八、分析结果……………………………………………………………8

8.1绘制节点位移云图……………………………………………8

8.2列举各节点的位移解…………………………………………9

8.3显示变形动画…………………………………………………9

一、摘要

根据实验指导书的要求能够独立的使用ANSYS软件操作并在计算机上运行，学会判断结果及结构的分析，学会建立机械优化设计的数学模型，合理选用优化方法，独立的解决机械优化设计的实际问题。

本例子主要讲述工字钢的建模、计算、约束、求解、后处理。

二、题目介绍

三、定义

单元类型、几何特性及材料特性定义：

点击主菜单中的“Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels”，弹出窗口如图所示，逐级双击右框中“Structural\Linear\Elastic\Isotropic”前图标，弹出下一级对话框，在“弹性模量”（EX）文本框中输入：

2.06e11，在“泊松比”（PRXY）文本框中输入：

0.3，如图所示，点击“OK”按钮。

材料特性对话框

图材料特性参数对话框

回到上一级对话框，然后，双击右框中的“Density”选项，在弹出对话框的“DENS”一栏中输入材料密度：

7800，点击“OK”按钮关闭对话框。

最后，点击所示窗口右上角“关闭”该窗口。

四、工字钢三维实体模型的建立

4.1生成关键点：

如图节点生成参数输入对话框

4.2生成直线：

点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>StraightLine”，弹出关键点选择对话框，依次点选关键点1、2，点击“Apply”按钮，即可生成第一条直线。

同理，分别点击2、3；3、4；4、5；5、6；6、7；7、8；8、9；9、10；10、11；11、12；12、1可生成其余11条直线。

生成后的组成工字钢梁横截面的直线如图所示。

4.3生成面：

点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>ByLines”，弹出“直线选择”对话框，依次点选1~12直线，点击“OK”按钮关闭对话框，即可生成工字钢的横截面。

4.4生成三维实体：

点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>>Operate>Extrude>Areas>AlongNormal”，弹出平面选择对话框如图，点选上一步骤生成的平面，点击“OK”按钮。

之后弹出另一对话框如图，在“DIST”一栏中输入：

1（工字钢梁的长度），其他

保留缺省设置，点击OK按钮关闭对话框，即可生成工字钢梁的三维实体模型。

如图所示。

五、网络划分

5.1设定单元大小：

点击主菜单中的“Preprocessor>Meshing>MeshTool”,弹出对话框，在“SizeControl”标签中的Global一栏点击Set按钮，弹出“网格尺寸设置”对话框，在SIZE一栏中输入：

0.02，其他保留缺省设置，点击OK按钮关闭对话框。

5.2单元大小进一步设定：

接着上一步，在划分网格的对话框中，选中单选框“Hex”和“Sweep”，其他保留缺省设置，然后点击“Sweep”按钮，弹出体选择对话框，点选图中的工字钢梁实体，并点击OK按钮，即可完成对整

个实体结构的网格划分，其结果如所示

六、施加载荷

6.1施加位移约束：

选择施力节点。

点击应用菜单中的“Select>Entities...”，弹出对话框如图所示，在第一个列表框中选择“Nodes”选项，第二个列表框中选择“ByLocation”选项，选中“Zcoordinates”单选框，并在“Min,Max”

参数的文本框中输入：

0.5（表示选择工字钢梁沿的中间横截面上的所有节点），其他参数保留缺省设置，点击“Apply”按钮完成选择。

点击“Plot”按钮，在显示窗口上显示出工字钢梁中间横截面上的所有节点。

然后，在图2-73所示对话框中选中“Zcoordinates”单选框，在“Min,Max”参数文本框中输入：

0.2（表示工字钢梁的上表面），选中“Reselect”（表示在现有活动节点——即上述选择的中间横截面中，再选择y坐标等于0.2的节点为活动节点）单选框，其他参数保留缺省设置（参见图），然后依次点击“Apply”和“Plot”按钮，即可在显示窗口上显示出工字钢梁上表面沿长度方向中线处的一组节点，这组节点即为施力节点。

6.2施加载荷：

点击主菜单中的“Preprocessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structural>Force/Moment>OnLoads”，弹出“节点选择”对话框，点击“PickAll”按钮，即可选中所选择的这组需要施力的节点，之后弹出另一个对话框，在该对话框中的“Directionofforce/mom”一项中选择：

“FY,在Force/momentvalue”一项中输入：

-5000（注：

负号表示力的方向与Y的方向相反），其他保留缺省装置，如图所示，然后点击“OK”按钮关闭对话框，这样，通过在该组节点上施加与Y向相反的作用力，就可以模拟该实训中所要求的分布力Fy=-5000N。

恢复选择所有节点。

在求解之前必须选择所有已创建的对象为活动对象（如点、线、面、体、单元等），否则求解会出错。

因此，点击应用菜单中的“Select>Everything”，即可完成该项工作。

需要注意的是，此时显示窗口仅显示施力节点及作用力的方向箭头。

若要显示整个工字钢梁的网络模型，可点击应用菜单中的“Plot>Elements”即可。

6.3施加重力载荷：

点击主菜单中的“Preprocessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structural>Inertia>Gravity”,在弹出对话框的“ACELY”一栏中输入：

9.8（表示沿Y方向的重力加速度为9.8m/s，系统会自动利用密度等参数进行分析计算），其他保留缺省设置，点击“OK”关闭对话框。

七、求解

点击主菜单中的“Solution>Solve>CurrentLS”，在弹出对话框中点击“OK”按钮，开始进行分析求解。

分析完成后，又弹出一信息窗口提示用户已完成求解，点击“Close”按钮关闭对话框即可。

至于在求解时产生的STATUSCommand窗口，点击“File>Close”关闭即可。

八、分析结果

8.1绘制节点位移云图：

点击主菜单中的“GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu”，弹出对话框，选中右上列表框“Translation”栏中的“UY”选项，其他保留缺省设置。

点击“OK”按钮，即可显示本实训工字钢梁各节点在重力和Fy作用下的位移云图，如图所示。

同理，通过在图所示对话框中选择不同的选项，也可以绘制各节点的应力以及沿其他方向的云图。

8.2列举各节点的位移解：

点击主菜单中的GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu”，弹出对话框，全部保留缺省设置，点击“OK”按钮关闭对话框，并弹出一列表窗口，显示了该工字钢梁各节点的位移情况，显然，由于受力方向为y方向，因此，从窗口数据看出，各节点沿y的位移最大。

8.3显示变形动画：

点击应用菜单（Utility>Menu）中的“PlotCtrls>Animate>DeformedResults...），在弹出的对话框中的“Timedelay”文本框中输入：

0.1，并选中右列表框中的“UY”选项，其他保留缺省设置，点击“OK”按钮关闭对话框，即可显示本实训工字钢梁的变形动画。

由于分布力Fy作用于梁中间，可以看出Fy对梁的局部作用过程。