ansys上机文件---有限元法基础及ANSYS应用

1、教程1:角支架的静态分析问题阐述下面将要显示的是一个简单的、单一载入步骤的角支架结构静态分析 的例子。该角支架左上侧的圆孔的整个圆周被约束（焊接），而其右下侧的圆孔的底部则作用有线性分布的压力载荷（见下图）。问题的目的是演示典型ANSYS的分析过程。所给条件角支架的尺寸见上图所示。 支架是由A36钢制成，其杨氏模量为30E6, 泊松比为0.27。近似与假设本题的分析为平面应力问题。压力载荷只作用在X-Y平面上。近似操作是使用固体模型来构造2-D模型并利用节点和单元将其自动划分网格。（在ANSYS中的另一个选择是直接创建节点和单元）交互式的求解过程按照下面给出的步骤以及其所对应的具体内容，就可以

2、完成交互式一 步步的求解过程。步骤中的黑体字（字符）是需要从菜单中选择的命令。1. 进入 ANSYS在D盘建立一文件夹，文件名为xiti 。然后运行程序 t ANSYS 8.0 t Con figure ANSYS Products file Man ageme nt select Work ing Directory: D:xiti , in put job n ame: zhijia t Run2. 建立几何结构2.1定义矩形在ANSYS中有几种创建几何模型的方法，较其它软件更 为方便。第一步首要的是确认能够简单地利用矩形和圆的组合 来构造支架。首先确定坐标原点的位置然后根据该原点来定义矩

3、形和 圆。原点的位置是任意的，这里用的是左上侧孔的中心。ANSYS不需要知道原点的位置，只是简单地从定义一个矩形开始。在 ANSYS中，这个原点被称为 global origin 。1. Main Menu : Preprocessor-Modeling- Create -Areas- Recta ngleBy Demensions。2 .输入X仁0 （注意：使用键盘上的Tab键或用鼠标左键来实现光标在编辑框中的切换），X2=6 , 丫仁-1 , Y2=1。3. 按下Apply按钮创建第一个矩形。；Create Reitac.gleDiiientsLczisRECTNCI Create Rec

4、tangle by Pinen;ionsXIX-coordinatescoDrdinatc54 .再输入 X仁4 , X2=6 , 丫仁-1 , Y2=-3。5 按下0K按钮创建第二个矩形并关闭对话框。2.2改变绘图控制并重新绘图经过上面的操作已经定义了两个矩形，并且是以同一种颜色显示的两个面积。为了更清晰地显示这两个面积，在常用菜单(Utility Menu )的图形数量控制(Plot Numbering Controls) 对话框中将面积的数量和颜色复选框选中(On)。图形数量控制对话框是用来控制图形项目在图形窗口中的显示方式的。在缺省状态 下，在完成 对话框时自 动执 行一个“重新绘 图

5、 (Replot)”命令，而重新绘图操作会重复上一次的绘图操作(本例中，-个面积)。1. Utility Menu : Plot CtrlsNumbering。2. 将面积数(Area numbers) 一项后面的复选框设置为On。3. 按下OK按钮。4. Toolbar: SAVE DB。2.3改变工作平面为极坐标并创建第一个圆1. Utility Menu : PlotCtrls Pan, Zoom , Rotate。2. 按下小圆点按钮使图形缩小。3. 按下Close按钮关闭对话框。4. Utility Menu : WorkPlane Display WorkPlane （选中）。注意

6、：工作平面原点立即在图形窗口中被 画出，并用符号 WX和WY来表示；而且 是与以符号 X和Y表示的球面原点相重 合。接下来的工作是将工作平面类型改为 极坐标，更改捕捉量并显示网格。5. Utility Menu : WorkPlaneWP Sett in gs。6. 选中Polar选项。7. 选中 Grid and Triad 选项。8在Snap Incr后的编辑框中输入数值0.1。9. 按下OK按钮。10. Main Menu : Preprocessor-Modeling- Create-Areas-CircleTooi |列80 |日Hi!Lb* n由W3|lFaelk U pHwZoc

7、m |讪n oOcitiX-G勺*XIY-G0 *Z|30I n U JjRmI- Dinarric MndE白q：Cl广Solid Circle 。11.在窗口中 WP X和WP Y后的编辑框中分别输入数值 0，或 选择图形窗口中圆形网格的中心点，这两种操作的目的都 是确定所要创建圆的圆心。12 .在Radius后的编辑框中单击鼠标左键并输入数值1作为圆的半径。13 .按下OK按钮关闭对话框。14 . Toolbar: SAVE_DB。2.413移动工作平面并创建第二个圆为了以同样的风格创建支架另广 srte-siflin厂 6- -I I.-： - .-；7厂 Giid Drily 广 T

8、riad OnyP Ertablo Snap端的圆，首先需要将工作平面移动到另一个圆的圆心处，最简单的方法是选择右下角矩形底边的两个端点作为关键点，并将 WP （工作平面）移动到这两个关键点联机中点处。1. Utility Menu : WorkPlaneOffset WP toKeypoints。2. 选择右下角矩形左下角的点。3. 选择右下角矩形右下角的点。4. 按下选择菜单的OK按钮。5. Main Menu : Preprocessor-Modeling- Create -Areas-CircleSolid Circle。6. 在WP X和WP Y后的编辑框中分别输入数值0,或选择图

9、形窗口中圆形网格的中心点，确定所要创建圆的圆心。7. 在Radius后的编辑框中单击鼠标左键并输入数值1作为圆 的半径。8按下OK按钮关闭选择菜单。9. Toolbar: SAVE_DB。2.5将多个面积合成为一个1. M ain Menu : Preprocessor-Modeling- Operate-Boolea ns-AddAreas。2. 按下选择菜单上的Pick All按钮（选择所有待组合面积）。3. Toolbar: SAVE_DB。2.6创建圆角线条1. Utility Menu : PlotCtrlsNumbering 。2. 将Line numbers ”后的复选框选中。3

10、. 按下OK键，关闭对话框并自动进入重新绘图状态。4. Utility Menu : WordPlaneDisplay Working Plane（关闭）。r i5. Main Menu : Preprocessor-Modeling- Create-Lines- Line Fillet。6. 用鼠标选择L8和L17两条线。7. 按下选择菜单上的 OK键完成线条的选择。&再RAD后的编辑框中输入半径值 0.4。9. 按下OK键。10. Utility Menu : PlotLines 。2.7创建圆角面积1. Utility Menu : PlotCtrlsPan , Zoom , Rotat

11、e。2. 按下Zoom按钮。3. 单击并拖动鼠标左键拖出一个矩形框（将圆角包括在内） 后再击一下鼠标左键，使的圆角部分放大显示。4. Main Menu : PreprocessorCreate-Areas-ArbitraryBy Lines 。5. 选择线条L1 , L4 , L5。6. 按下选择菜单上的OK键。7. 按下 Pan-Zoom-Rotate 窗口中的Fit按钮。&关闭对话框。9. Utility Menu : PlotAreas。10. Toolbar: SAVE_DB。2.8将所有面积组合为一个1. M ain Menu : Preprocessor-Modeling- Op

12、erate-Boolea ns-AddAreas。2. 按下选择菜单上的Pick All按钮，或在图形窗口中用鼠标 拖动的方法选择所有要组合在一起的面积。3. Toolbar: SAVE_DB。2.9创建第一个圆孔1. Utility Menu : WorkPlaneDisplay Worki ng Pla ne 。2. Main Menu : Preprocessor-Modeling- Create-Areas-CircleSolid Circle。3. 在WP X和WP Y后的编辑框中分别输入数值0作为圆心坐 标。4. 在Radius后的编辑框中输入数值0.4作为圆的半径。5. 按下OK

13、按钮关闭对话框。2.10移动工作平面并创建第二个圆孔1. Utility Menu : WorkPlaneOffset WP toGlobal Oringin 。2. Main Menu : Preprocessor-Modeling- Create-Areas-CircleSolid Circle。3. 在WP X和WP Y后的编辑框中分别输入数值0作为圆心坐 标。4. 输入数值0.4作为圆的半径。5. 按下OK按钮关闭对话框。6. Utility Menu : WorkPlaneDisplay Worki ng Pla ne 。7. Utility Menu : PlotReplot。8.

14、 Utility Menu : PlotLines。9. Toolbar: SAVE_DB。2.11从支架上删除圆孔1. Main Menu : Preprocessor-Modeling- Operate-Boolea ns-SubtractAreas。2 .用鼠标选择支架面积作为将要执行挖除操作的基底面积。3 .按下选择菜单上的Apply按钮。4 .用鼠标单击两个小圆孔作为要挖除的面积。5 .按下OK按钮完成操作并关闭对话框，结果见下图。注意：在创建几何结构过程中如果出现错误操作，可以使用MainMenu Preprocessor - Modeling -Delete 命令进行删除。3.定

15、义材料特性3.1定义材料特性对于本教程，支架仅由一种材料组成，A36钢，并给出了其杨氏模量和泊松比。1. M ain Menu : PreprocessorMaterial PropsMaterial Models。2. 在材料特性定义窗口中选择：Structural Linear Elastic Isotropic 。3. 在EX栏内输入30e6 （杨氏弹性模量）。4. 在NUXY栏内输入0.27 （泊送比）。5. 按下OK按钮完成操作并关闭对话框。4. 产生网格4.1 设置优先权1. Main Menu : Preferences2. 在弹出的对话框中将Structural ”选项选中。3

16、. 按下0K按钮完成操作并关闭对话框。4.2 定义单元类型及其选项1. M ain Menu : PreprocessorEleme nt TypeAdd/Edit/Delete 。2. 按下Add按钮来打开添加单元类型对话框。3. 从左侧列表中选择 Structural Solid 。4. 在右侧列表中选择 8-Noded Quad （ PLANE82 ）。5. 按下0K按钮完成操作并关闭该对话框。Omlj stmctwal 零 Lb黑mt typa-s aw t)wwLihranr of Elraant Ivpnllenent type refertince nunberOKCame oi

17、l6. 按下Element Type （单元类型）窗口中的 Options按钮， 打开更改选项对话框。7. 在第一个（K3后的）下拉列表中选择 Plane Strs w/Thk项。&按下选项对话框中的 OK按钮完成操作并关闭对话框。9.关闭单元类型对话框。4.3 定义常数1. M ain Menu : PreprocessorReal Constants。2. 按下Add按钮。3. 在 出现的 Element Type for Real Constants 窗口中，选择单 元类型Type 1 PLANE82，并按下 OK按钮。4. 在THK编辑框内输入厚度值 0.5。5. 按下OK按钮关闭对话

18、框。6. 关闭 Real Constants 对话框。4.4进行网格划分1. M ain Menu : PreprocessorMesh Tool。2. 按下Mesh Tool窗口中的 Global后 的Set按钮。3. 在 Global Element Sizes 窗口中，在 SIZE后的编辑框中输入数值 0.5作为 单元边长。4. 按下OK按钮。5. 在下拉列表中选择 Areas。6. 按下Mesh按钮。7. 按下选择菜单上的 Pick All按钮。8 关闭Mesh Tool对话框。5. 施加载荷一一求解阶段的开始5.1应用位移约束条件位移约束可以直接加在线条上。1. Main Menu

19、: Solution Define Loads|lT p th AtP UJp；Arre&辰匚的|曲032-3幻1 1 匚申1上3強1Sm-s-ii 5kl; J-l5 广Tit 庐Q*a|E|sTvenl$8E3Apply Structural Displaceme nt On Lines。2. 选择围成左上角圆孔的四条折线。3. 在按下选择菜单上的 OK按钮。4. 选择All DOF （所有自由度）项。5. 在编辑框内输入0作为位移值。6. 按下OK按钮。LULJ flpulj1 Disn J.OneritE (LI .KOI? on LincTiflbZOTFi itu he 氐 an

20、乐 fine dCciiisitant v扁iJ.ui二IUALUEDispInririrnit u aIlic6OHCance17. Utility Menu : PlotLines。8 Toolbar: SAVE_DB。5.2压力载荷1. Main Menu : Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Lines。2. 选择右下角小圆左下角的折线。3. 按下选择菜单中的 Apply按钮。4. 在Apply PRES on lines窗口的上面一行编辑框内输入50。5. 在Apply PRES on lines窗口的下面一行编辑框

21、内输入500。6. 按下对话框中的 Apply按钮。|Constant valuejJISFLJI Apply FREE on line用 as &IF Constant valuD than；UiALUE Load FRES valueIf Constant ualtie then：Dtianal FPE u&luM At Ohd J df Lin1i-ii57. 选择右下角小圆的右下角的折线。8按下选择菜单中的 Apply按钮。9. 在Apply PRES on lines窗口的上面一行编辑框内输入500。10. 在Apply PRES on lines窗口的下面一行编辑框内输入50。11

22、. 按下OK按钮关闭对话框。12. Toolbar： SAVE_DB。注意：在应用载荷过程中如果出现错误操作，可以使用Main Menu Preprocessor - Loads -Delete 命令进行删除。6. 获得解答6.1进行求解1. Main Menu : Solution-Solve- Current LS 。2. 上步操作后，屏幕上出现一个状态窗口。浏览窗口内的信 息，然后选择File菜单内的Close项关闭该窗口。3. 按下OK按钮，开始求解。4. 关闭求解结束时出现的信息窗口。進 CizTezt lb eiI 5t即rSOUIElSolution of CMrrent Loa

23、d SttpRev leu the s urinary inforriatioii in the listen windou （entitled/SIAT CoiwAndh then press OK to start the nlutiin.Cancel7 观察结果注意：由于网格划分的不同，所得到的结果也会有轻微的差别。7.1 进入后续处理器并读入结果1. M ain Menu : General Postproc -Read Results-First Set。7.2 绘制变形图1. M ain Menu : General Postproc Plot ResultsCon tour Pl

24、otNodal Solu2. 选择 DOF soluti on, USUM, Def + Un deformed（包括变形 前和变形后）。3. 按OK按钮。也可以使用动画（按照下面的步骤）来模拟模型的变形及应力 变化过程。4. Utility Menu : Plot CtrlsAn imateDeformed Shape。5. 选择 Def + undeformed 。6. 按OK按钮。7.3 绘制von Mises等效应力图1. Mai n Me nu : Ge neral PostprocPlot Results-Contour Plot- Nodal Solu 。2. 在弹出的对话框中，选择左侧列表框内的Stress项。3. 选择右侧列表框内的 von Mises （SEQV）项。4. 按OK按钮。5. Utility Menu : Plot CtrlsAn imateDeformed Results 。6. 在