ansys实例

目录实验一衍架的结构静力分析...............................................................................................2一、问题描述...................................................................................................................2二、实训目的...................................................................................................................2三、结果演示...................................................................................................................3四、实训步骤...................................................................................................................4实验二三维实体结构的分析.............................................................................................14一、问题描述.................................................................................................................14二、实训目的.................................................................................................................14三、结果演示.................................................................................................................15四、实训步骤.................................................................................................................15实验三变截面高速轴的最优化设计.................................................................................23一、问题描述.................................................................................................................23二、实训目的.................................................................................................................25三、实验步骤.................................................................................................................26实验四压杆的最优化设计.................................................................................................28一、问题描述.................................................................................................................28二、实训目的.................................................................................................................29三、实验步骤.................................................................................................................29实验五悬臂梁的可靠度分析..............................................31一、问题描述........................................................31参考文献.........................................................................................................................................33实验一衍架的结构静力分析结构静力分析是ANSYS软件中最简单，应用最广泛的一种功能，它主要用于分析结构在固定载荷（主要包括外部施加的作用力，稳态惯性力如重力和离心力，位移载荷和温度载荷等）作用下所引起的系统或部件的位移，应力，应变和力。一般情况下，结构静力分析适用于不考虑或惯性，阻尼以及动载荷等对结构响应的影响不大的场合，如温度，建筑规范中的等价静力风载和地震载荷等在结构中所引起的响应。结构静力分析分为线性分析和非线性分析两类，由于非线性分析涉及大变形，塑性，蠕变和应力强化等内容，较为复杂，不适于作为入门教学。因此，本实训中只讨论ANSYS的线性结构静力分析。一、问题描述图1所示为由9个杆件组成的衍架结构，两端分别在1，4点用铰链支承，3点受到一个方向向下的力Fy,衍架的尺寸已在图中标出，单位：m。试计算各杆件的受力。其他已知参数如下:弹性模量（也称扬式模量）E=206GPa；泊松比μ=0.3；作用力Fy=-1000N；杆件的横截面积A=0.125m2.显然，该问题属于典型的衍架静力分析问题，通过理论求解方法（如节点法或截面法）也可以很容易求出个杆件的受力，但这里为什么要用ANSYS软件对其分析呢？二、实训目的本实训的目的有二：一是使学生熟悉ANSYS8.0软件的用户界面，了解有限元分析的一图1衍架结构简图般过程；二是通过使用ANSYS软件分析的结果和理论计算结果进行比较，以建立起对利用ANSYS软件进行问题根系的信任度，为以后使用ANSYS软件进行更复杂的结构分析打基础。三、结果演示通过使用ANSYS8.0软件对该衍架结构进行静力分析，其分析结果与理论计算结果如表1所示。表1ANSYS分析结果与理论计算结果的比较杆件序号123456789ANSYS分析结果/N333.33333.33666.67-471.400-666.67471.40666.67-947.81理论计算结果/N333.333333.333666.667-471.4050-666.667471.405666.667-942.809误差/%0.30.30.30.500.30.50.30.1比较结果表明，使用ANSYS分析的结果与理论计算结果的误差不超过0.5%，因此，利用ANSYS软件分析来替代理论计算是完全可行的。图形显示区主菜单应用菜单命令输入栏显示调整工具栏图2用户主界面四、实训步骤（一）ANSYS8.0的启动与设置1．启动。点击：开始所有程序ANSYS8.0ANSYS，即可进入ANSYS图形用户主界面。如图2所示。其中，几个常用的部分有应用菜单，命令输入栏，主菜单，图形显示区和显示调整工具栏，分别如图2所示。2．功能设置。电击主菜单中的“Preference”菜单，弹出“参数设置”对话框，选中“Structural”复选框，点击“OK”按钮，关闭对话框，如图3所示。本步骤的目的是为了仅使用该软件的结构分析功能，以简化主菜单中各级子菜单的结构。3．系统单位设置。由于ANSYS软件系统默认的单位为英制，因此，在分析之前，应将其设置成国际公制单位。在命令输入栏中键入“/UNITS，SI”，然后回车即可。（注：SI表图3Preference参数设置对话框图4单元类型库对话框图5单元类型对话框示国际公制单位）（二）单元类型，几何特性及材料特性定义1．定义单元类型。电击主菜单中的“PreferenceElementTypeAdd/Edit/Delete”，弹出对话框，点击对话框中的“Add…”按钮，又弹出一对话框（图4），选中该对话框中的“Link”和“2Dspar1”选项，点击“OK”，关闭图4对话框，返回至上一级对话框，此时，对话框中出现刚才选中的单元类型：LINK1，如图5所示。点击“Close”，关闭图5所示对话框。注：LINK1属于二维平面杆单元，即我们常说的二力杆，只承受拉压，不考虑弯矩。2．定义几何特性。在ANSYS中主要是实常数的定义：点击主菜单中的“PreprocessorRealContantsAdd/Edit/Delete”,弹出对话框，点击“Add…”按钮，第图6单元类型对话框图7实常数对话框图8材料特性对话框二（1）步定义的LINK1单元出现于该对话框中，点击“OK”，弹出下一级对话框，如图6所示。在AREA一栏杆件的截面积0.125，点击“OK”，回到上一级对话框，如图7所示。点击“Close”，关闭图7所示对话框。3．定义材料特性。点击主菜单中的“PreprocessorMaterialPropsMaterialModels”,弹出对话框，如图8所示,逐级双击右框中“Structural,Linear,Elastic,Isotropic”前图标，弹出下一级对话框，在弹性模量文本框中输入：206E9，在泊松比文本框中输入：0.3，如图9所示，点击“OK”返回上一级对话框，并点击“关闭”按钮，关闭图8所示对话框。（三）衍架分析模型的建立1．生成节点。图10所示衍架中共有6个节点，其坐标根据已知条件容易求出如下：1（0，0，0），2（1，0，0），3（2，0，0），4（3，0，0），5（1，1，0），6（2，1，0）。点击主菜单中的“PreprocessorModelingCreateNodesInActiveCS”,弹出对话框.在“Nodenumber”一栏中输入节点号1，在“XYZLocation”一栏中输入节点1的坐标（0，0，0），如图10所示，点击“Apply”按钮，在生成1节点的同时弹出与图10一样的对话框，同理将2-6点的坐标图9材料特性参数对话框图10节点生成参数输入对话框图11生成节点显示输入，以生成其余5个节点。此时，在显示窗口上显示所生成的6个节点的位置，如图11所示。2．生成单元格。点击主菜单中的“PreprocessorModelingCreateElementsAutoNumberedThruNodes”,弹出“节点选择”对话框，如图12所示。依次点选节点1、2，点击Apply按钮，既可生成①单元。同理，分别点击2、3；3、4；1、5；2、5；5、6；3、5；3、6；4、6可生成其余8个单元。生成后的单元如图13所示。（四）施加载荷1．施加位移约束。点击主菜单中的“Prepr