ANSYS平面问题实例

2ANSYS求解平面问题实例厚度t=50.8mm，长度l=1270mm，截面高度线性变化的悬臂梁，截面高度从d变化到3d(d=76.2mm)，在自由端的集中力F=17.793KN，弹性模量207GPa，泊松比为零。分别利用PLANE42和PLANE82计算梁中部和固定端位置的最大弯曲应力。3悬臂梁中部（x=l)3222mm19664562.768.50626dtbhWzmmN1129860021270177932FlMMPa457.57maxzWM悬臂梁固定端处（x=1.5l)322mm442450636dtbhWzmmN22597000FlMMPa073.51maxzWM41、分析类型静力分析2、问题描述平面应力3、初步分析1)上页梁理论应力值。上边受拉下边受压。2)最大位移发生在自由端。可计算。4、ANSYS单位mmNMPa5、单元PLANE42：４节点四边形（每个节点２个自由度）PLANE82：8节点四边形（每个节点２个自由度）6、材料弹性模量和泊松比7、实常数厚度5StartProgramsANSYS9.0ANSYSProductLaucher6ANSYSMainMenu:Preferences→selectStructural→OK１、过滤菜单7ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→InActiveCS→依次输入4个点的坐标：input:1(635,0)→Apply→2(1905,0)→Apply→3(635,-76.2)→Apply→4(1905,-228.6)→OK2、实体建模建4个关键点8ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→ThroughKPs→依次拾取4个点→OK2、实体建模由4个关键点组成面93、划分网格1）定义单元类型ANSYSMainMenu:Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete→Add→selectSolidQuad4node42→OK(backtoElementTypeswindow)→Options…→seleltK3:PlaneStrsw/thk→Close(theElementTypewindow)103、划分网格1）定义单元类型113、划分网格2）定义实常数（厚度）ANSYSMainMenu:Preprocessor→RealConstants…→Add…→selectType1→OK→inputTHK:50.8→OK→Close(theRealConstantsWindow)123、划分网格3）定义材料（弹性模量，泊松比）ANSYSMainMenu:Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels→Structural→Linear→Elastic→Isotropic→inputEX:2.07e5,PRXY:0→OK133、划分网格4）指定单元属性ANSYSMainMenu:Preprocessor→Meshing→MeshTool→ElementAttributesselectGlobal→Set→OK143、划分网格5）网格密度设置MeshTool→SizeControls→selectLines→Set→拾取长边的两条线→OK→inputNDIV:6→Apply→拾取短边的两条线→OK→inputNDIV:1→OK153、划分网格6）划分网格MeshTool→Mesh:selectAreas→Shape:Quad→Free→Mesh→PickAll→Close(theMeshToolwindow)163、划分网格7）显示单元与节点编号UtilityMenu：Plotctrls→Numbering→选项NODENodenumbers为On→在Elem/Attribnumbering选择Elementnumbers→OK显示元素：UtilityMenu：Plot→emements173、划分网格7）显示单元与节点编号184、求解1）施加位移边界条件与加载给节点2、8施加x和y方向的约束（即约束右边）ANSYSMainMenu:Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Displacement→OnNodes→拾取节点2、8→OK→selectLab2:ALLOFF→OK给节点1施加y方向载荷ANSYSMainMenu:Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Force/Moment→OnNodes→拾取节点1→OK→Lab:FY,Value:-17793→OK1920214、求解2）定义分析类型并求解PreprocessorSolutionAnalysisTypeNewAnalysis,22ANSYSMainMenu:Solution→Solve→CurrentLS→OK(toclosethesolveCurrentLoadStepwindow)→OK23ANSYSMainMenu:GeneralPostproc→PlotResults→DeformedShape…→selectDef+Undeformed→OK5、后处理1）结构的变形图245、后处理2）图示X方向的应力ANSYSMainMenu:GeneralPostproc→PlotResults→ContourPlot→NodalSolution选择Stress→X-Componentofstress→OK255、后处理3）查询中部最大应力和固定端最大应力ANSYSMainMenu:GeneralPostproc→QueryResults→SubgridSolu→选择Stress→X-Componentofstress→OK→拾取节点2和节点5→OK26理论值ANSYS值比值PLANE42（4节点）中部最大应力57.457MPa56.24MPa0.979固定端最大应力51.073MPa49.3MPa0.965PLANE82（8节点）中部最大应力57.457MPa57.666MPa1.004固定端最大应力51.073MPa51.083MPa1.00027PLANE42（4节点）最大位移为2.48mmPLANE82（8节点）最大位移为2.534mmPLANE42（4节点）精度没有PLANE82（8节点）高28平面问题的静力分析291、本作业属于哪类问题2、本文采用如何的单位制。3、利用ANSYS建模（简述建模方法）4、单元类型：对单元描述；材料；实常数5、划分网格。网格划分设置。单元数，节点数。6、加载。7、后处理：A点MISIS应力和位移的大小。最大MISIS应力和最大位移的位置和大小。绘制结构的应力和变形图。8、研究网格密度对A点MISIS应力和变形的影响；最大MISIS应力和最大位移的影响，并给出结论。（需指出不同的网格密度所对应的单元数和节点数）绘制结构的应力和变形图。9、A处不同圆角半径对A处MISIS应力的影响，给出相应的结论。绘制结构的应力和变形图。10、总体结论。平面问题的静力分析(要求)30１、定义作业名ANSYSUtilityMenu：File→ChangeTitle31２、如何查有限元模型的单元数和节点数ANSYSUtilityMenu：UtilityMenu→List→PickedEntities+32２、如何查看某点的应力和位移注意：查询只能在图形界面下才能进行。GeneralPostproc→QueryResults→SubgridSohu→33３、如何改变网格密度３）改变智能网格划分等级１、２）改变总体尺寸和份数建议用改变总体尺寸34４、抓图UtilityMenu→Plotctrls→HardCopy→Tofile→选择JPEG格式355、如何加载第２种方法ANSYSMainMenu:Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Force/Moment→OnNodes→利用Ｂox拾取右边节点→OK→Lab:FX,Value:1000/31→OK365、如何加载显示节点UtilityMenu：Plot→NodesANSYSMainMenu:Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Pressure→OnLines→拾取右边线→OK→如下图输入→OK37应力奇异•应力奇异——理论上应力无限大•作用在梁上的横向力：有限位移和有限应力。•作用在板上的横向力：有限位移和无限应力•作用在2D和3D的实体：无限位移和无限应力。ANSYS中产生应力奇异1、点荷载，如集中力或集中力矩作用处。2、孤立的约束点。3、尖角（零倒角半径）处38特征•1、在应力奇异点处网格越细化，应力值也随之增加且不收敛•2、位移值准确、其他位置处应力准确。奇异点处应力不准确。39如何处理应力奇异?1、将集中载荷替换成等效分布载荷或使用倒角。2、对奇异点应力不关心的话，可忽略它的影响。40SMAX(23,854)41当在力附近的节点和单元不被选中时，SMAX(12,755)就会移到底部角点处，这是由于在该角点处约束引起的另一处应力奇异。42通过不选底部角点附近的节点和单元，您就可以在上孔附近得到预期的应力SMAX(8,098)。43前沿知识结构设计中，在过渡区域设置圆角对结构疲劳强度方面会造成负面影响。44利用基于有限元法的数值模拟技术对生物体的生长进行仿真，使其“自适应生长”出的轮廓并处于均匀应力状态分布待优化的区域机械载荷有限元分析应力场转换成温度载荷热载荷有限元分析提取CAD模型45