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基于ANSYS的回形块有限元分析专业：车辆工程姓名：龙小波学号：141030103751、ANSYS简介ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer,NASTRAN,AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。在这个报告中，我用的是ANSYS10.0软件。2、问题描述在本次ansys分析中，我们要解决一个受拉力的回形块的有限元分析问题。如下图1.1所示，这是回形块的横截面图，它是一个正方形的块，结构的长、宽、高分别是30mm*30mm*10mm，中间有一个正方形的孔，长、宽、高参数是15mm*15mm*10mm，板左端完全固定，板右端承受面向右的均匀布拉力，大小为2000N/m。结构的材料为普通A3钢，弹性模量为2×1011Pa。计算在拉力作用下结构的变形和等效力应分布。图2.1回形块结构的剖视图3、目的要求1）熟悉有限元分析软件的界面，掌握平面问题的有限元分析和建模的方法；2）通过简单力学分析，掌握有限元分析的一般性步骤；3）通过对回形块的有限元建模，联系我们有限元这门课程中学到的知识，更加深刻的理解书本知识，将理论与实践相结合起来。4、实验过程概述4.1制定分析方案分析类型：材料是线弹性，结构静力分析模型类型：板壳模型，采用板壳单元，选用Shell63号单元，其厚度为单元实常数边界条件：左侧线上施加均匀压力分析方法：交互式菜单分析完成分析过程4.2单元类型、几何特性及材料特性定义4.2.1有限元界面的初始设置点击主菜单中的“PreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete”，弹出对话框，点击对话框中的“Add…”按钮，又弹出一对话框，选中该对话框中的“Solid”和“Brick8node45”选项，点击“OK”，关闭对话框，返回至上一级对话框，对话框中出现刚才选中的单元类型：Solid45，点击“Close”，关闭对话框。注：Solid45单元用于建立三维实体结构的有限元分析模型，该单元由8个节点组成，每个节点具有X、Y、Z方向的三个移动自由度。最后得到设置好的有限元界面图，如下图4.1所示：图4.1有限元初始界面图4.2.2材料设置点击主菜单中的“PreprocessorMaterialPropsMaterialModels”，弹出窗口如图3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.e11，在“泊松比”（PRXY）文本框中输入：0.3，点击“OK”按钮，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，“关闭”该窗口。最后的材料设置界面如下图4.2所示：图4.2有限元材料设置界面4.3网络划分1．设定单元大小。点击主菜单中的“PreprocessorMeshingMeshTool”,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：0.2，其他保留缺省设置，点击OK按钮关闭对话框。2．接着上一步，在图6的划分网格的对话框中，选中单选框“Quad”和“Free”，其他保留缺省设置，并点击OK按钮，即可完成对整个实体结构的网格划分，然后对孔附近的网格进行加密处理，在MeshTool下的Refineat下设置参数，其结果如下图4.3所示。图4.3有限元网格划分图4.4矩形三维实体模型的建立1）生成关键点：点击主菜单中的“PreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS”，弹出对话框。在“Keypointnumber”一栏中输入关键点号1，在“XYZLocation”一栏中输入关键点的坐标，点击“Apply”按钮。2）生成直线：选中“PreprocessorModelingCreateLinesLinesStraightLine”，弹出关键点选择对话框，依次点选关键点，点击“Apply”按钮，即可生成第一条直线。同理，可生成其余直线。生成后的组成三角截面的直线。3）生成平面。点击主菜单中的“PreprocessorModelingCreateAreasArbitraryByLines”，弹出“直线选择”对话框，依次点直线，点击“OK”按钮关闭对话框，即可生成矩形横截面。最后生成的平面图如下图4.4所示：图4.4回形块模型的平面图4）生成三维实体。点击主菜单中的“PreprocessorModelingOperateExtrudeAreasAlongNormal”，弹出平面选择对话框3，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33，在“DIST”一栏中输入：1，其他保留缺省设置，点击OK按钮关闭对话框，即可生成三角三维实体模型。最后生成的经过3为实体如下图4.5所示：图4.5回形块的三维模型图4.5施加载荷4.5.1施加位移约束。选择“PreprecessorLoadsDefineLoadsApplyStructuaralDisplacemengtOnAreas”，弹出面选择对话框，点击该三角形的右端面，点击“OK”按钮，弹出对话框如图示，选择右上列表框中的“AllDOF”，并点击“OK”按钮，即可完成对右端面的位移约束，相当于梁的固定端。4.5.2施加分布力（Fy）载荷。1）选择施力节点。点击应用菜单中的“SelectEntities...”，弹出对话框在第一个列表框中选择“Onlines”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三角形中间横截面上的所有节点。然后，在对话框中选中“Zcoordinates”单选框，在“Min,Max”参数文本框中输入：0.2，选中“Reselect”单选框，其他参数保留缺省设置，然后依次点击“Apply”和“Plot”按钮。2）施加载荷。点击主菜单中的“PreprocessorLoadsDefineLoadsApplyStructuralDisplacementOnlines”，弹出“节点选择”对话框，点击“PickAll”按钮，即可选中（1）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：1000（注：负号表示力的方向与Y的方向相反），其他保留缺省装置，3）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“SelectEverything”，即可完成该项工作。最后得到固定和加载荷后的回形块模型图，如下图5.1所示：图4.6固定和加载荷后的回形块模型图4.6求解点击主菜单中的“SolutionSolveCurrentLS”，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“FileClose”关闭即可。最后得到加载后回形块的变形图，如下图4.7所示：图4.7加载后回形块的变形图5、总结人生于天地之间，若白驹过隙，我们为期8周的有限元课程很快就结束了，在这8周的时间里，我们对有限元这门课程有了大致的了解，但是由于有限元这门学科涉及的数学知识很多，并且不是一时半会就能搞懂的，需要长时间的积累，所以一直没能理解到有限元的作用这哪里。到此，我圆满完成了这次报告，通过这次报告，我收获了很多；首先，最后一次课老师给我们做了一个演示，让我们对有限元分析有了一些印象。其次，同过网上查找资料，翻阅相关的书籍，对有限元软件的一操作有了印象，第一次照着书上的例子做了一遍，因为之前没有接触过，所以开始遇到了很多的问题，后来通过询问同学，这些问题得到了解决。最后，通过自己的构思想到了做一个回形块的有限元分析，一步一步的按照之前学习的步骤，将一些参数定下来，画网格，建模性，最终完成了回形块的有限元分析。