ansys实例及过程上机报告_范本.doc

ANSYS有限元课程实训说明书ANSYS有限元实训说明书系 别：航空与机械工程系班 级：1081031学 号：108103101姓 名：指导老师：占晓煌日 期：2012年11月14日衍架的结构静力分析一、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=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？图1衍架结构简图二、实训目的本实训的目的有二：一是使学生熟悉ANSYS10.0软件的用户界面，了解有限元分析的一般过程；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。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 用户主界面三、实训步骤（一） ANSYS10.0的启动与设置1启动。点击：开始所有程序 ANSYS10.0 ANSYS，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。图3 Preference参数设置对话框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。图4单元类型库对话框图5单元类型对话框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表示国际公制单位）（二） 单元类型，几何特性及材料特性定义图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1定义单元类型。电击主菜单中的“Preference Element TypeAdd/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“ 2D spar 1”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“PreprocessorMaterial Props Material Models”, 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。图9 材料特性参数对话框（三） 衍架分析模型的建立图11 生成节点显示图10 节点生成参数输入对话框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“PreprocessorModelingCreateNodesIn Active CS”, 弹出对话框.在“Node number”一栏中输入节点号1，在“XYZ Location”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。图12 节点选择对话框2 生成单元格。 点击主菜单中的“PreprocessorModelingCreateElementsAutoNumberedThru Nodes”,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）施加载荷图13 生成单元显示1施加位移约束。点击主菜单中的“PreprocessorLoadsApplyStructuralDisplacementOn Nodes”,弹出与图12所示类似的“节点选择”对话框，点选1节后，然后点击“Apply”按钮，弹出对话框如图14所示，选择右上列表框中的“All DOF”,并点击“Apply” 按钮，弹出对话框如图14所示，选择右上列表框中的UY，并点击“OK”按钮，即可完成对节点4沿y方向的位移约束。图14 节点1的位移约束2施加集中力载荷。点击主菜单中的“PreprocessorLoadsDefine LoadsApplyStructuralForce/MomentOn Nodes”,弹出对话框如图15所示，在“Direction of force/mom”一项中选择：“FY”，在“Force/Moment value” 一项中输入：-1 000（注：负号表示力的方向与Y的正向相反），然后点击“OK”按钮关闭对话框，这样，就在节点3处给桁架结构施加了一个竖直向下的集中载荷。图15 施加载荷说明：根据图1所示有限元分析的基本过程，到此为止，有限元分析的前置处理部分已经结束。但在使用ANSYS软件进行分析的过程中，施加载荷这一步骤往往既可以在前置处理中完成（如本实训一样），也可以在求解器中完成（如点击主菜单中的“SolutionDefine LoadsApplyStuctural”,实现过程完全一样）。（五）开始求解图16 求解对话框点击主菜单中的“SolutionSolveCurrent LS”,弹出对话框（图16），点击“OK”按钮，开始进行分析求解。分析完成后，又弹出一信息窗口（图17）提示用户已完成求解，点击“Close”按钮关闭对话框即可。至于在求解时产生的STATUS Command窗口，点击“FileClose”关闭即可。图17 求解完成说明：到此为止，有限元分析的求解器计算部分已经结束。（六）分析结果显示图18 显示变形图设置1显示变形图。点击主菜单中的“General PostprocPlot ResultsDeformed Shape”,弹出对话框如图18所示。选中“Def + undeformed”选项，并点击“OK”按钮，即可显示本实训桁架结构变形前后的结果，如图19所示。图19 用户主界面2显示变形动画。点击应用菜单（Utility Menu）中的Plot Ctrls AnimateDeformed Shape,弹出对话框如图20所示。选中Def+undeformed”选项，并在“Time delay”文本框中输入：0.1,然后点击“OK”按钮，即可显示本实训桁架结构的变性动画。由于集中力FY作用在3节点上，因此，3节点产生的位移最大。图21是动画片、显示桁架受力变形的过程，右边窗口是动画显示的控制窗口，可以暂停，也可以拖动显示进度条。图20 变形动画参数设置图21 动画仿真控制对话框（七）ANSYS软件的保存与退出1保存。点击应用菜单中的