ANSYS实体建模有限元分析-课程设计报告

南京理工大学课程设计说明书(论文)作者:学号：11370108学院(系):理学院专业:工程力学题目:ANSYS实体建模有限元分析指导者：(姓名)(专业技术职务)评阅者：(姓名)(专业技术职务)20年月日课程设计说明书（论文）0911370108邓鹏1/25摘要有限元分析已经在教学、科研以及工程应用中成为重要而又普及的数值分析方法和工具；综合考虑有限元方法的力学分析原理、建模技巧、应用领域、软件平台、实例分析这几个方面，而ANSYS软件含有进行多种有限元分析的能力，包括从简单的线性静态分析到复杂非线性动态分析。一个典型的ANSYS分析过程可以分为三个步骤：建立模型、加载并求解、查看分析结果。其中建立模型在整个分析过程中所花费的时间应该远远多于其它过程。而处于初学期的我们，更应强调有限元方法的实质理解和融会贯通，力求精而透，强调自身综合能力(掌握和应用有限元方法)的培养，为自身亲自参与建模、以及使用先进的有限元软件平台提供较好的素材。关键词有限元、ANSYS、建立模型、加载并求解、查看分析结果课程设计说明书（论文）0911370108邓鹏2/25练习题一要求：照图利用ANSYS软件建立实体模型和有限元离散模型，说明所用单元种类、单元总数和节点数。操作步骤：拟采用自底向上建模方式建模。1.定义工作文件名和工作标题1)选择UtilityMenuFileChangeJobname命令，出现ChangeJobname对话框，在[/FILNAM]Enternewjobname文本框中输入工作文件名learning1，单击OK按钮关闭该对话框。2)选择UtilityMenuFileChangeTitle命令，出现ChangeTitle对话框，在[/TITLE]Enternewtitle文本框中输入0911370108dp,单击OK按钮关闭该对话框。2.定义单元类型1)选择MainMenuPreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete命令，出现ElementTypes对话框，单击Add按钮,出现LibraryofElementTypes对话框。在LibraryofElementTypes列表框中选择StructuralSolid,Tet10node92，在Elementtypereferencenumber文本框中输入1，单击OK按钮关闭该对话框。2)单击ElementTypes对话框上的Close按钮，关闭该对话框。3.创建几何模型1)选择UtilityMenuP1otCtrlsStyleColorsReverseVideo命令，设置显示颜色。2)选择UtilityMenuP1otCtrlsViewSettingsViewingDirection命令，出现ViewingDirection对话框，在XV,YV,ZVCoordsofviewpoint文本框中分别输入1,1,1，其余选项采用默认设置，单击OK按钮关闭该对话框。3)建立支座底块课程设计说明书（论文）0911370108邓鹏3/25选择MainMenuPreprocessorModelingCreatevolumesBlockByDemensios命令，出现CreateBlockbyDemensios对话框，在X1,X2X-coordinates文本框中输入0、400，在Y1,Y2Y-coordinates文本框中输入0、150，在Z1,Z2Z-coordinates文本框中输入0、40，单击OK按钮关闭该对话框。4)建立支座孔柱选择MainMenuPreprocessorModelingCreateVolumesCylinderSolidCylinder命令，出现SolidCylinder对话框，在WPX文本框中输入40，在WPY文本框中输入40，在Rad-1文本框中输入20，在Depth文本框中输入40，单击OK按钮关闭该对话框。5)复制支座孔圆柱选择MainMenuPreprocessorCopyVolume命令，出现CopyVolume对话框，在图形上拾取圆柱实体，单击[Apply]按钮，在移动方向（x方向）栏中输入移动距离3206）布尔运算减去底座圆柱孔圆柱选择MainMenuPreprocessorModelingOperateBooleansSubtractVolumes命令，出现SubtractVolumes拾取菜单，拾取底块，点击OK键，又出现一个拾取菜单，拾取两个圆柱，点击OK键完成运算。7）底座圆角绘制选择MainMenuPreprocessorModelingCreateVolumesCylinderSolidCylinder命令，出现SolidCylinder对话框，在WPX文本框中输入40，在WPY文本框中输入40，在Rad-1文本框中输入40，在Depth文本框中输入40，单击OK按钮关闭该对话框。选择MainMenuPreprocessorCopyVolume命令，出现CopyVolume对话框，在图形上拾取圆柱实体，单击[Apply]按钮，在移动方向（x方向）栏中输入移动距离320。选择MainMenuPreprocessorModelingOperateBooleansDivideVolumesbyArea命令，出现DivideVolbyArea拾取菜单，拾取底块，点击OK键，又出现一个拾取菜单，拾取两个大圆柱面，点击OK键完成运算。课程设计说明书（论文）0911370108邓鹏4/25选择MainMenuPreprocessorModelingDeleteVolumesandBelow命令，出现DeleteVolumesandBelow拾取菜单拾取大圆柱，边角块，点击OK键完成运算。8)底块凹槽绘制选择MainMenuPreprocessorModelingCreatevolumesBlockByDemensios命令，出现CreateBlockbyDemensios对话框，在X1,X2X-coordinates文本框中输入85、315，在Y1,Y2Y-coordinates文本框中输入0、150，在Z1,Z2Z-coordinates文本框中输入0、10，单击OK按钮关闭该对话框。后经布尔运算Subtract减去凹块得效果图如下9）变换工作坐标选择UtilityMenuWorkPlaneLocalCoordinateSystemsCreateLocalCSAtSpecifiedLoc+命令，弹出CreateCSatlocation对话框，在文本框中输入新坐标系原点坐标200,172,40，单击OK按钮，再输入11，单击OK关闭该对话框。选择UtilityMenuWorkPlaneAlignWSwithSpecifiedcoordSys...弹出AlignWSwithSpecifiedCS对话框输入11，单击OK关闭该对话框。10）支座顶部圆柱选择MainMenuPreprocessorModelingCreateVolumesCylinderSolidCylinder命令，出现SolidCylinder对话框，在WPX文本框中输入0，在WPY文本框中输入40，在Rad文本框中输入40，在Depth文本框中输入40，单击OK按钮关闭该对话框。11)支座背板绘制课程设计说明书（论文）0911370108邓鹏5/25变换工作坐标，选择UtilityMenuWorkPlaneLocalCoordinateSystemsCreateLocalCSAtSpecifiedLoc+命令，弹出CreateCSatlocation对话框，在文本框中输入新坐标系原点坐标200,150,40，单击OK按钮，再输入11，单击OK关闭该对话框。选择UtilityMenuWorkPlaneAlignWSwithSpecifiedcoordSys...弹出AlignWSwithSpecifiedCS对话框输入11，单击OK关闭该对话框。选择MainMenuPreprocessorModelingCreateVolumesCylinderSolidCylinder命令，出现SolidCylinder对话框，在WPX文本框中输入-75，在WPY文本框中输入100，在Rad文本框中输入125，在Depth文本框中输入30，单击OK按钮关闭该对话框。选择MainMenuPreprocessorModelingCreateVolumesCylinderSolidCylinder命令，出现SolidCylinder对话框，在WPX文本框中输入75，在WPY文本框中输入100，在Rad文本框中输入125，在Depth文本框中输入30，单击OK按钮关闭该对话框。用过布尔运算方式切除多余边角，合并相应体面。12)顶孔以及勒板绘制变换坐标系（同步骤9）绘制顶孔圆，布尔运算挖孔，变换坐标绘制勒板得到如图课程设计说明书（论文）0911370108邓鹏6/254.划分网格1)选择UtilityMenuPIotCtrlsNumbering命令，出现PlotNumberingControls对话框，选择VOLUVolumenumber选项，使其状态从On变为Off，单击OK按钮关闭该对话框。2)选择MainMenuPreprocessorMeshingSizeCntrlsManualSizeGlobal}Size命令，出现GlobalElementSizes对话框，在SIZEElementedgelength文本框中输入15，如图所示，单击OK按钮关闭该对话框。3)选择MainMenuPreprocessorMeshingMeshVolumesFree命令，出现MeshVolumes拾取菜单，用鼠标在ANSYS显示窗口选择支座，单击OK按钮关闭该菜单。单元种类SOLID92，单元数12614个，节点总数21015个。课程设计说明书（论文）0911370108邓鹏7/25练习题二四边固定的圆盘形铝板，在中央处放置一正方体钢锭。钢锭的边为5CM，上表面施加了100MPa的外压；圆盘形铝板半径10cm，厚2.5cm。已知静摩擦系数f=0.2；刚的材料参数E=200GPa，，；铝的材料系数E=70GPa，，.研究铝板的变形和应力情况。一．建立相关模型模型效果图如下：定义两种单元为sold95；再分别定义铝和铁的材料参数，序号分别为1和2。又由于模型是对称模型，故采用1/4模型分析运算。课程设计说明书（论文）0911370108邓鹏8/25二．网格划分铝板网格划分：选择MainMenuPreprocessorMeshing命令，单击MeshTool，弹出MeshToal对话框。在ElementAttributes下单击Set按钮，弹出MeshingAttributes对话框.在ElementTypenumber,Materialnumber文本框中分别选择工1SOLID95,1，单击OK按钮，以上完成管道单元及材料分配)。其中通过变换Materialnumber号来区别实体材料性质的不同课程设计说明书（论文）0911370108邓鹏9/25三．建立接触对选择MainMenuPreprocessorModelingCreateContactPair弹出ContactManager对话框，安左上按钮，接着由相关操作有课程设计说明书（论文）0911370108邓鹏10/25载荷施加并求解（1）定义边界条件和载荷选择SolutionDefineLoadsApplyStructuralDisplacementOnAreas，选择圆盘侧面，定义Z方向的位移为零；选择SolutionDefineLoadsApplyStructuralPressu