Ansys受力分析(三维托架实体受力分析)

三维托架实体受力分析ANSYS软件是融结构、流体、电磁场、声场和耦合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公司开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如PRO/E、UG、I-DEAS、CADDS及AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。题目：1、三维托架实体受力分析：托架顶面承受50psi的均匀分布载荷。托架通过有孔的表面固定在墙上，托架是钢制的，弹性模量E=29×106psi，泊松比v=0.3.试通过ANSYS输出其变形图及其托架的vonMises应力分布。题目1的分析。先进行建模，此建模的难点在对V3的构建（既图中的红色部分）。要想构建V3，首先应将A15做出来，然后执行MainMenuPreprocessorModelingOperateBooleansAddVolumes命令，将所有的实体合并为一个整体。建模后，就对模型进行网格的划分，实行MainMenuPreprocessorMeshingMeshTool,先对网格尺寸进行编辑，选0.1，然后点Meshing，Pickall进行网格划分，所得结果如图1。划分网格后，就可以对模型施加约束并进行加载求解了。施加约束时要注意，由于三维托架只是通过两个孔进行固定，故施加约束应该只是针对两孔的内表面，执行MainMenuSolutionDefineLoadsApplyStructrualDisplacementSymmetryB.COnAreas命令，然后拾取两孔的内表面，单击OK就行了。施加约束后，就可以对实体进行加载求解了，载荷是施加在三维托架的最顶上的表面的，加载后求解运算，托架的变形图如图2。图1、托架网格图图2输出的是原型托架和施加载荷后托架变形图的对比，虚线部分即为托架的原型，从图2可看出，由于载荷的作用，托架上面板明显变形了，变形最严重的就是红色部分，这是因为其离托板就远，没有任何物体与其分担载荷，故其较容易变形甚至折断。这是我们在应用托架的时候应当注意的。图2、托架位移变形图图3为托架的应力分布图，由图可看出主要在两孔处出现应力集中，也就是说这些地方所受的应力的最大的，比较容易出现裂痕。我们在应用托架的时候，应当注意采取一些设施，以便减缓其应力集中。特别是在施加载荷时，绝对不能够超过托架所能承受的极限，否则必将导致事故的发生。文后附上建模分析时所执行的命令流。图3、托架应力分布图1.指定分析标题1．选取菜单路径UtilityMenu|File|ChangeJobname，将弹出ChangeJobname(修改文件名)对话框。2．在Enternewjobname(输入新文件名)文本框中输入文字“bracket”，为本分析实例的数据库文件名。单击对话框中的“OK”按钮，完成文件名的修改。3．选取菜单路径UtilityMenu|File|ChangeTitle，将弹出ChangeTitle(修改标题)对话框。4．在Enternewtitle(输入新标题)文本框中输入文字“pressanalysisofbracketstructure”，为本分析实例的标题名。单击对话框中的“OK”按钮，完成对标题名的指定。2.定义单元类型1．选取菜单路径MainMenu|Preprocessor|ElementType|Add/Edit/Delete，将弹出ElementTypes(单元类型定义)对话框。单击对话框中的按钮，将弹出LibraryofElementTypes(单元类型库)对话框。2．在左边的滚动框中单击“StructuralSolid”，选择结构壳单元类型。在右边的滚动框中单击“Quad4node42”,在对话框中单击“OK”按钮，完成对这种单元的定义。3.指定材料特性1．选取菜单路径MainMenu|Preprocessor|MaterialProps|MaterialModels，将弹出DefineMaterialModelBehavior(材料模型定义)对话框。2．依次双击Structural，Linear，Elastic和Isotropic，将弹出1号材料的弹性模量EX和泊松比PRXY的定义对话框。3．在EX文本框中输入2.9E7，PRXY文本框中输入0.3。定义材料的弹性模量为2.9E6N/m2，泊松比为0.3。单击“OK”按钮，关闭对话框。4．在DefineMaterialModelBehavior(材料模型定义)对话框中，选取路径Material|Exit，完成对材料模型的定义。5．单击ANSYS10.0的ANSYSToolbar(工具条)上的“SAVE”按钮，保存数据库文件4.建立托架的有限元模型1．选取路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Volume|Block|ByDimensions，将弹出CreateBlockbyDimensions(根据坐标创建体)对话框。在对话框输入：X1,X2X-coordinates：-1,1Y1,Y2Y-coordinates：-1.5，1.5Z1,Z2Z-coordinates：0，1/8然后单击“APPLY”按钮，再次在对话框输入：X1,X2X-coordinates：-1,1Y1,Y2Y-coordinates：1.5，1.625Z1,Z2Z-coordinates：0，32．选取路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Add|Volumes将弹出AddVolumes(体相加)对话框，在对话框单击“PICKALL”按钮完成体相加操作。3．在执行显示keypoint的操作之后，执行显示line的操作，选取路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Lines|Lines|StrainghtLine将弹出CreateStraightLine对话框，然后选择关键点5、13生成L13直线，单击“OK”按钮完成操作。4．选取路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Area|Arbitrary|ByLines将弹出对话框CreateAreaByLines然后选择直线L1,L9,L13,L20,L24,L25，单击“OK”即可生成面A4。5．选取路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|Operate|Extrude|Areas|AlongNormal弹出对话框ExtrudeAreaby…选择面A4单击“OK”按钮，将弹出另一个对话框，在Lengthextrusion项输入“-1/8”，单击“OK”按钮。然后再次如前做的将所有体相加的操作。6．选取路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Areas|Circle|SolidCircle将弹出SolidCircularArea对话框，在WPx,WPy,Radius项分别输入0，-0.5，0.25单击Apply,再次输入0，0.5，0.25然后单击“OK”按钮。然后选取路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|Operate|Extrude|Areas|AlongNormal弹出对话框ExtrudeAreaby…选择其中一个圆面单击“Apply”按钮，将弹出另一个对话框，在Lengthextrusion项输入“1”，单击“OK”按钮。对另一个圆面做相同操作。7．选取路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Subtract|Volumes将弹出SubtractVolumes(体相减)对话框，选择两个圆柱体所在的体，单击“Apply”按钮，然后选择两个圆柱体，单击“OK”按钮，完成体相减操作。5.网格划分1．选取路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|Meshing|MeshTool将弹出MeshTool对话框，单击“Mesh”按钮，弹出另一对话框，再次单击“PICKALL”按钮完成网格划分。6.施加约束，载荷并求解1．选取菜单路径MainMenu|Preprocessor|Loads|DefineLoads|Apply|Structural|Displacement|OnAreas，将会弹出拾取对话框,选择两圆孔，单击对话框中的“OK”按钮。完成施加约束操作。2．选取菜单路径MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Structural|Pressure|OnAreas将会弹出拾取对话框,选择面A10,A19单击“OK”按钮，弹出另一对话框，在LoadPRESvalue项输入“50”单击“OK”完成施加载荷操作。3．选取菜单路径MainMenu|Solution|Solve|CurrentLS弹出SolveCurrentLoadStep对话框，单击“OK”开始求解，求解结束后，关闭相应对话框。4．选取菜单路径MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu将弹出ContourNodalSolutionData对话框，选择NodalSolution|DOFSolution|Displacementvectorsum将得到如位移图(2)：5．选取菜单路径MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu将弹出ContourNodalSolutionData对话框，选择NodalSolution|Stress|vonMisesStress将得到如应力图(3)：命令代码/CLEAR,START/REPLOT,RESIZE/TITLE,homework/REPLOT/PLOPTS,INFO,3/PLOPTS,LEG1,1/PLOPTS,LEG2,1/PLOPTS,LEG3,1/PLOPTS,FRAME,1/PLOPTS,TITLE,1/PLOPTS,MINM,1/PLOPTS,FILE,0/PLOPTS,LOGO,1/PLOPTS,WINS,1/PLOPTS,WP,0/PLOPTS,DATE,2/TRIAD,OFF/REPLOT/PREP7ET,1,SOLID45MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,EX,1,,2.9e7MPDATA,PRXY,1,,0.3BLOCK,0,2,0,3,0,0.125,BLOCK,0,2,3,3.125,0,3,/USER,1LSTR,13,5/PNUM,KP,0/PNUM,LINE,1/PNUM,AREA,1/PNUM,VOLU,0/PNUM,NODE,0/PNUM,TABN,0/PNUM,SVAL,0/NUMBER,0/PNUM,ELEM,0/REPLOTAPLOTFLST,2,2,5,ORDE,2FITEM,2,5FITEM,2,11AADD,P51XLPLOTFLST,2,3,4FITEM,2,25FITEM,2,8FITEM,2,27AL,P51XAPLOTFLST,2,2,5,ORDE,2FITEM,2,13FITEM,2,-14AADD,P51XVOFFST,15,0.125,,CYL4,1,1,0.25,,,,0.125CYL4,1,2,0.25,,,,0.125FLST,3,2,6,ORDE,2FITEM,3,4FITEM,3,-5VSBV,1,P51XFLST,2,3,6,ORDE,3FITEM,2,2FITEM,2,-3FITEM,2,6VADD,P51XESIZE,0.1,0,MSHAPE,1,3DMSHKEY,0CM,_Y,VOLUVSEL,,,,1CM,_Y1,VOLUCHKMSH,'VOLU'CMSEL,S,_YVMESH,_Y1CMDELE,_YCMDELE,_Y1CM