研究生有限元ansys实例操作

试题5：图示为带方孔（边长为80mm）的悬臂梁，其上受部分均布载荷（p=10Kn/m）作用，试采用一种平面单元，对图示两种结构进行有限元分析，并就方孔的布置（即方位）进行分析比较，如将方孔设计为圆孔，结果有何变化？（板厚为1mm，材料为钢）一．问题描述及数学建模悬臂梁受集中载荷和均布载荷可看作一个平面问题，简化成平面应力问题（厚度远小于其他两个尺寸）；把梁左端的边受固定支座约束的作用，梁的上方受集中载荷和均布载荷，分别用圆形孔、方形孔（正置、斜置）进行分析比较。二．有限元建模1.采用三角形单元计算对3种孔进行分析下面简述三角形单元有限元建模分析圆形孔的受力情况（其他类型的建模过程类似）：1.进入ANSYS【开始】→【程序】→ANSYS12.0→File→changedirectory→JobName:problem5→Run2．设置计算类型ANSYSMainMenu:Preferences→selectStructural→OK3．选择单元类型单元是三节点常应变单元，可以用四节点退化表示。ANSYSMainMenu:Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete→Add→selectSolidQuad4node42→OK(backtoElementTypeswindow)→Options…→selectK3:PlaneStress→OK→Close(theElementTypewindow)4.定义材料参数材料为钢，可查找钢的参数并在有限元中定义，其中弹性模量E=210Gpa，泊松比v=0.3。ANSYSMainMenu:Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels→Structural→Linear→Elastic→Isotropic→inputEX:2.1e11,PRXY:0.3→OK5.生成几何模型生成特征点ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→InActiveCS→依次输入六个点的坐标：input:1(0,0),2(900,250),3(900,500),4(0,500),5（300,500),6(450,500)→OK生成坝体截面ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→ThroughKPS→依次连接1,2,3,6,5,4这六个特征点→OK6.网格划分ANSYSMainMenu:Preprocessor→Meshing→SizeCntrls→Manualsize→Lines→PickedLines→选择梁外轮廓线→Size=40→Apply选择轮齿对称轴→Size=20→OkANSYSMainMenu:Preprocessor→Meshing→MeshTool→Mesh:Areas,Shape:Tri,Free→Mesh→PickAll(inPickingMenu)→Close(theMeshToolwindow)7.模型施加约束分别给左侧边施加全约束ANSYSMainMenu:Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Displacement→Onlines→选择左侧边→OK→select:ALLDOF→OK给梁的上边施加集中载荷和分布载荷ANSYSMainMenu:Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Force→OnKeypoints→拾取5节点Lab2:UY，值为-1000→OKANSYSMainMenu:Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Pressure→OnLines→拾取5节点和6节点中间的线段FY，值为4500→OK8.分析计算ANSYSMainMenu:Solution→Solve→CurrentLS→OK(toclosethesolveCurrentLoadStepwindow)→OK9.结果显示确定当前数据为最后时间步的数据ANSYSMainMenu:GeneralPostproc→ReadResult→LastSet查看在外力作用下的变形ANSYSMainMenu:GeneralPostproc→PlotResults→DeformedShape→selectDef+Undeformed→OK查看节点位移分布情况ContourPlot→NodalSolu…→select:DOFsolution→Displacementvectorsum→OK查看节点应力分布情况ContourPlot→NodalSolu…→select:Stress→Stressintensity→Def+Undeformed→OK10.退出系统ANSYSUtilityMenu:File→Exit…→SaveEverything→OK三．结果分析1.圆孔梁变形图，节点位移图，节点应力图2.斜置方孔变形图，节点位移图，节点应力图3.正置方孔变形图，节点位移图，节点应力图4.将三种方案进行比较5.结论由实际情况可推知坝体X向的变形和所受应力都为正，Y向的变形和所受力均为负上面的结果与实际结果基本相符。根据以上分别采用不同方案的计算结果比较可得，带圆孔的悬臂梁的变形应力最小，位移适中，可得出先用圆孔设计最合理。模型方案位移大小应力大小值的比较分析带方孔（斜置）的悬臂梁DMX:0.283e-3SMX:0.283e-3DMX:0.283e-3SMN:268.023SMX:408931.最大变形值中；2.最大应力值中；3.最大应变值中。带方孔（正置）的悬臂梁DMX:0.284e-3SMX:0.284e-3DMX:0.284e-3SMN:266.992SMX:410731.最大变形值大；2.最大应力值小；3.最大应变值大。带圆孔的悬臂梁DMX:0.282e-3SMX:0.282e-3DMX:0.282e-3SMN:267.942SMX:408701.最大变形值小；2.最大应力值中；3.最大应变值小。一．问题描述及数学建模无限长的隧道可以简化成一个受均布载荷的平面应力问题；由于隧道的圆环面高度对称，只需分析1/4圆环即可，受轴对称约束的作用，隧道的内外表面受均布载荷，每次载荷分别三角形单元和四边形单元进行分析比较。二．有限元建模对隧道承受内表面均布载荷进行分析下面简述三角形单元有限元建模分析隧道承受内表面载荷的受力情况（其他类型的建模过程类似）：1．进入ANSYS【开始】→【程序】→ANSYS12.0→File→changedirectory→JobName:problem6→Run2.设置计算类型ANSYSMainMenu:Preferences→selectStructural→OK3．选择单元类型单元是三节点常应变单元，可以用四节点退化表示。ANSYSMainMenu:Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete→Add→selectSolidQuad4node42→OK(backtoElementTypeswindow)→Options…→selectK3:PlaneStress→OK→Close(theElementTypewindow)4.定义材料参数材料为钢，可查找钢的参数并在有限元中定义，其中弹性模量E=210Gpa，泊松比v=0.3。ANSYSMainMenu:Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels→Structural→Linear→Elastic→Isotropic→inputEX:2.1e11,PRXY:0.3→OK5.生成几何模型生成圆环ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Circle→Annulus依次输入四个点的坐标：input:WPX0;WPY0;Rad-120;Rad-230→OK生成1/4圆环ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Rectangle→By2corners输入长方形的尺寸input:WPX-30;WPY-30;Width30;Height60→OKANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Rectangle→By2corners输入长方形的尺寸input:WPX0;WPY-30;Width30;Height30→OKANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→Areas选择圆环面Apply→选择其他两个面→OK6.网格划分ANSYSMainMenu:Preprocessor→Meshing→SizeCntrls→Manualsize→Lines→PickedLines→PickAll→Size=2→OkANSYSMainMenu:Preprocessor→Meshing→MeshTool→Mesh:Areas,Shape:Tri,Free→Mesh→PickAll(inPickingMenu)→Close(theMeshToolwindow)7.模型施加约束Main→Menu→Preprocessor→Loads→DefineLoads→Apply→Structural→Displacement→SymmetryB.C→OnLines选择底边和左侧边（实体模型的对称线），单击Pick对话框中的OK按钮，则被选中线上沿对称轴显示出小s。给隧道施加内表面的均布载荷ANSYSMainMenu:Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Pressure→OnLines→拾取圆环面的内表面，值为31400→OK8.分析计算ANSYSMainMenu:Solution→Solve→CurrentLS→OK(toclosethesolveCurrentLoadStepwindow)→OK9.结果显示确定当前数据为最后时间步的数据ANSYSMainMenu:GeneralPostproc→ReadResult→LastSet查看在外力作用下的变形ANSYSMainMenu:GeneralPostproc→PlotResults→DeformedShape→selectDef+Undeformed→OK查看节点位移分布情况ContourPlot→NodalSolu…→select:DOFsolution→Displacementvectorsum→OK查看节点应力分布情况ContourPlot→NodalSolu…→select:Stress→Stressintensity→Def+Undeformed→OK10.退出系统ANSYSUtilityMenu:File→Exit…→SaveEverything→OK三．结果分析1.隧道内表面受均布载荷三角形单元变形图，节点位移图，节点应力图2.隧道内表面受均布载荷四边形单元变形图，节点位移图，节点应力图3.隧道外表面受均布载荷大小为47100N三角形单元变形图，节点位移图，节点应力图4.隧道外表面受均布载荷四边形单元变形图，节点位移图，节点应力图5正确性分析由实际情况可推知隧道所受的载荷和约束均为圆周对称性，则位移和应力结果也应该为圆周对称，上诉分析结果与实际结果基本相符。根据以上分别采用不同单元计算结果比较可得，四边形单元分析的结果更加变相与对称性，得知四边形单元在分析时比三角形单元更加精确。题7：一．问题描述及数学建模该齿轮简化成一个平面应力问题；左上节点受集中载荷，底边受全约束作用，每次载荷分别三角形单元和四边形单元进行比较分析轮齿上的位移和应力分布。二．有限元建模对齿轮承受集中载荷进行分析下面简述三角形单元有限元建模分析齿轮承受集中载荷