ANSYS自上而下自下而上建模及受力分析.doc

MEMS CAD 实验报告实验三 带孔矩形板的实体建模及结构分析1、 实验目的1、 进一步练习ANSYS软件的操作及命令；2、 掌握自底向上与自顶向下两种建模思路；3、 进一步练习网格划分和静力分析的操作及流程。2、 实验说明1、自底向上建模 自底向上建立实体模型时，首先要定义关键点，再利用这些已有的关键点定义较高级的图元（线、面或体），这样由点到线，由线到面，由面到体，由低级到高级。2、自顶向下建模 当用户直接建立一个体时，ANSYS会自动生成所有从属于该体的低级图元。这种一开始就从较高级图元开始建模的方法就叫做自顶向下建模。3、ANSYS的技术特点是：1）惟一能实现多场及多场藕荷功能的软件；2）惟一实现前后处理、分析求解及多场分析统一数据库的大型FEA软件；3）独一无二的优化功能，惟一具有流畅优化功能的CFD软件；4）融合前后处理与分析求解于一身；5）强大的非线形分析功能；6）快速求解器；7）最早采用并行计算技术的FEA软件；8）从个人、工作站、大型机直至巨型机所有硬件平台上全部数据文件兼容。三、实验内容和步骤一个带孔矩形板受平面内张拉，形状如图1所示。左边固定，右边受荷载P作用，求其变形情况。相关参数：板厚度为20mm长为200mm宽为100mm圆孔半径20mm载荷P = 20 +（学号0.2）N/mm弹性模量E = 200Gpa（一）带孔矩形板的实体建模1自底向上1、创建关键点；Main menu Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS；创建四个关键点，编号和坐标分别输入为1 (0,0,0)2 (200,0,0)3 (200,100,0)4 (0,100,0) 单击【OK】，生成如图3-1所示2、 列出各点坐标值Utility menu List Keypoints Coordinate only3、 由关键点生成线操作；Main Menu Preprocessor Modeling Create Lines Lines In Active Coord；4、 连接顶点组成四条边线，再单击【OK】，生成如图5、由线生成面操作；Main Menu Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary By Lines；逆时针选线，结果如图6、在矩形面中心生成圆面；显示并更改工作平面；Utility Menu Workplane Display Working Plane，Utility Menu WorkPlane Offset WP by Increments，弹出Offset WP对话框，在X，Y，Z Offset栏输入100，50，0，单击【OK】Main Menu Preprocessor Modeling Create Areas Circle Solid Circle，输入参数WP X = 0WP Y = 0Radius = 20，单击【OK】，生成结果如图7、布尔减操作；Main Menu Modeling Operate Booleans Subtract Areas拾取矩形面，单击【Apply】，再拾取圆面，单击【OK】，结果如图8、由面生成体；Main Menu Preprocessor Modeling Operate Extrude Areas Along Normal，拾取带孔矩形面，单击【OK】，输入DIST = 20，单击【OK】，结果如图所示保存结果【SAVE_DB】（二）、带孔矩形板的实体建模2自顶向下1.创建矩形板；Main Menu Preprocessor Modeling Create Volumes Block By Dimensions，输入参数X1，X2 = 0，200Y1，Y2 = 0，100Z1，Z2 = 0，20单击【OK】，生成如图所示长方体2.创建圆柱体；Main Menu Preprocessor Modeling Create Volumes Cylinder Solid Cylinder，设置参数WP X = 100，WP Y = 50，Radius=20，Depth=20，点击【OK】，生成如图3.从长方体中减去圆柱体；Main Menu Preprocessor Modeling Operate Booleans Subtract Volumes，首先拾取长方体，点击【Apply】，然后拾取减去的圆柱体，点击【OK】，生成如图：（三）、带孔矩形板的网格化与结构分析1、 定义单元类型；Main Menu Preprocessor Element type Add/Edit/Delete，弹出Element Type对话框，单击【Add】，显示Library of Element Type对话框。在Library of Element Type下拉列表框中选择Structural Solid 选项，在右侧选择Brick 8node 45选项，单击【OK】，单击【Close】2、 定义材料特性；Main Menu Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic，输入参数EX = 200e9PRXY = 0.3，单击【OK】，关闭对话框，保存结果【SAVE_DB】3、 自由网格化；Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Tool，将智能网格划分器（Smart Sizing）设定为“on”，将滑动码设置为“6”，确认Mesh Tool的各项为：Volumes，Tet，Free，单击【Mesh】，弹出拾取对话框，单击【Pick All】，关闭Mesh Tool对话框，网格化结果如图保存结果【SAVE_DB】4、 约束安装孔：Main Menu - Solution - DefainLoads - Apply - Structural - Displacement-Symmetry B.C.-On Areas 弹出一个拾取框 绘出 Areas (Utility Menu: Plot- Areas) 拾取安装孔的2个柱面 （每个圆柱面包括两个面）说明：在拾取时，按住鼠标的左键便有实体增亮显示，拖动鼠标时显示的实体随之改变，此时松开左键即选中此实体。单击OK。5、整个左侧施加位移约束 (UX=0)Main MenuSolutionLoads-Apply Structural-Displacementon Lines + 拾取基座底面的所有外边界线，picking menu 中的 “count” 应等于 4，单击OK。 选择 UX作为约束自由度，单击OK6、在右侧施加载荷；Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Areas，拾取右侧平面，单击【OK】，输入压力值为 -28.8，单击【OK】，施加约束后的结果如图：7、求解；Main Menu So