ANSYS应用实例结构分析详解

1、第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,ANSYS,软件中结构静力分析用来分析由于稳态外载荷引,起的系统或部件的位移、应变、应力和力。稳态外载荷包括稳,定的惯性力（如重力、旋转件所受的离心力）和能够等效为静,载荷的随时间变化的载荷。这种分析类型有很广泛的应用，如,确定确定结构应力集中程度，预测结构最大应力等,5.1,结构静力学分析中用到的单元,类别,1,杆,形状和特性,普通,双线性,LINK1,LINK8,LINK10,单元类型,普通,截面渐变,2,梁,塑性,考虑剪切变形,BEAM3,BEAM4,BEAM54,BEAM44,BEAM23,BEAM24,BEAM188,BEAM189,第

2、,5,章,类别,ANSYS,静力分析实例,形状和特性,普通,中南大学,单元类型,PIPE16,PIPE17,PIPE18,3,管,浸入,塑性,三角形,四边形,PIPE59,PIPE20,PIPE60,PLANE2,PLANE42,PLANE82,PLANE182,超弹性单元,4,二维实体,粘弹性,大应变,HYPER84,HYPER56,HYPER74,VISCO88,VISO106,VISO108,谐单元,P,单元,PLANE83,PLANE25,PLANE145,PLANE146,第,5,章,类别,ANSYS,静力分析实例,中南大学,形状和特性,单元类型,块,SOLID45,SOLID95,

3、SOLID73,SOLID185,四面体,SOLID92,SOLID72,5,三维实体,层,SOLID46,各向异性,SOLID64,SOLID65,超弹性单元,HYPER86,HYPER58,HYPER158,粘弹性,VISO89,大应变,VISO107,P,单元,SOLID147,SOLID148,四边形,SHELL93,SHELL63,SHELL41,SHELL43,SHELL181,轴对称,SHELL51,SHELL61,6,壳,层,SHELL91,SHELL99,剪切板,SHELL28,P,单元,SHELL150,第,5,章,类别,ANSYS,静力分析实例,形状和特性,面面,中南大学

4、,7,接触单元,点面,点点,刚性表面,弹簧,质量,控制单元,8,专业单元,表面效应单元,铰,线性激发器,矩阵,单元类型,TARGET169,TARGET170,SURF171,SURF172,SURF173,SURF174,CONTAC48,CONTAC49,CONTAC12,CONTAC52,CONTAC26,COMBIN14,COMBIN39,COMBIN40,MASS21,COMBIN37,SURF19,SURF22,SURF153,SURF154,COMBIN7,LINK11,MATRIX27,MATRIX50,第,5,章,类别,ANSYS,静力分析实例,形状和特性,声学,压电,中南大

5、学,单元类型,TARGET169,TARGET170,SURF171,SURF172,SURF173,9,耦合场,热应力,磁结构,流体结构,SURF174,CONTAC48,CONTAC49,CONTAC12,CONTAC52,CONTAC26,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,5.2,结构静力学分析的类型,线性静力分析,线性静力分析根据结构,特征和所受外载荷的形,式通常归结为如下几个,问题：平面问题、轴对,称问题、周期对称问题,三维问题等,静,力,分,析,非线性静力分析,非线性静力分析允许,有大变形、蠕变、应,力刚化、接触单元,超弹性单元等,第,5,章,5.2.1,平面问题,A

6、NSYS,静力分析实例,中南大学,任何机械零部件，一般说来都是空间结构。但是在某些条件,下，它们可以简化为平面问题来处理。平面问题包括平面应变问,题和平面应力问题两类,平面应变,平,面,问,题,平面应力,特点：物体沿某坐标轴（如,Z,轴）的尺寸远大于其它,两个坐标轴的尺寸；垂直于,Z,轴各截面的形状和尺寸,均相同；所有外力与,Z,轴垂直且不随,Z,坐标变化；物体,的约束条件不随,Z,坐标而变化。在这种情况下，可以,认为物体沿,Z,轴方向各截面没有,z,向位移，而沿,x,和,y,向,的位移对各截面均相同（与,z,坐标无关），各截面内,将产生平面应变,特点：物体沿某坐标轴（如,Z,轴）的尺寸远小于

7、其它两,个坐标轴的尺寸；外力沿周边作用且与,XY,平面平行,且体积力也垂直于,z,轴；由于物体在,z,方向厚度很小,故外载的表面力和体积力都可看成是沿,z,向不变化的,约束条件在,XY,平面内。在这种情况下，可以认为物体,沿,Z,轴方向无应力，所有应力都发生在,XY,平面内,中南大学,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,5.2.2,轴对称结构问题与周期对称结构问题,特点,轴对称结构问题,1,结构为回转体（截面绕它的回转中心,轴旋转而形成）；,2,载荷关于轴心线对,称,ANSYS,软件中提供了专门的分析方法对,这类问题进行求解，与普通方法相比可以节,约大量的人力和计算机资源，大大提高求解,问题

8、的效率,特点,周期对称结构问题,如果结构绕其轴旋转一个角度,结构（包,括材料常数）与旋转前完全相同，则将这种,结构称为周期对称结构（循环对称结构,符合这一条件的最小旋转角,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,5.3,杆系结构分析实例,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,实例,1,平面桁架分析,问题描述,图,5-1,所示为一平面桁架，长度,L=0.1m,各杆横截,面面积均为,A=1,10,4,m,2,力,P=2000N,计算各杆,的轴向力,Fa,轴向应力,a,图,5-1,平面桁架,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,思考,根据静力平衡条件，很容易计算出轴向力,

9、Fa,轴向,应力,a,如表,5-1,所示,杆,轴向力,Fa/N,轴向应力,a/MPa,1000,100,1000,1414.2,0,1414.2,100,141.4,0,141.4,表,5-1,各杆的轴向力和轴向应力,第,5,章,求解步骤,ANSYS,静力分析实例,中南大学,创建单元类型,选择,Structusral Beam,类的,2D elastic 3,定义实常数,定义,AREA=1E-4,定义材料特性,输入,Ex=2e11,PRXY=0.3,创建节点,GUI,Main MenuPreprocessorModelingCreate,NodesIn Active cs,第,5,章,ANSY

10、S,静力分析实例,中南大学,在,NODE,文本框中依次输入节点,1,2,3,4,的,X,Y,Z,坐标,节点,1,0,0,0,节点,2,0.1,0,0,节点,3,0.2,0,0,节点,4,0.1,0.1,0,显示节点号、单元号,GUI,Utility MenuPlotCtrlsNumbering,在弹出的,Plot Numbering Controls,对话框，将节点号和单,元,号打开,创建单元,GUI,Main MenuPreprocessorModelingCreateEle,MentsAuto NumberedThru Nodes,弹出拾取窗口，拾取节点,1,和,2,单击拾取窗口的,App

11、ly,按钮,于是在节点,1,和,2,之间创建了一个单元。重复以上过程，在节,点,2,和,3,1,和,4,3,和,4,间分别创建单元，建模图形如左图,5-2,所,示,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,图,5-2,桁架建模图,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,施加约束,GUI,Main Menu SolutionDefine LoadesApply,StructuralDisplacementOn Node,弹出拾取窗口，拾取节点,1,单击,ok,按钮，在弹出的对话框,列表中选择,UX,UY,单击,Apply,按钮。再次弹出拾取窗,口，拾取节点,3,单击,ok,按钮，在

12、弹出的对话框列表中选择,UY,单击,ok,按钮，完成对模型的约束施加,施加载荷,GUI,Main Menu SolutionDefine LoadesApply,StructuralForce/MomentOn Nodes,弹出拾取窗口，拾取节点,4,单击,ok,按钮，在对话框中选择,Lab,为,FY,在,VALUE,文本框中输入,2000,单击,ok,按钮,求解,GUI,Main Menu SolutionSolvCurrent LS,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,单击,Solution Current Load Step,对话框,ok,按钮。出现,solution is

13、done,”提示时，求解结束，即可查看求解结,果,结果显示,定义单元列表,GUI,Main MenuGeneral PostrocElement Table,Define Table,弹出,Element Table Data,对话框，单击,Add,按钮，在,Lab,文,本框中输入,FA,在,Item,Comp,两个列表中分别选择,By,sequn,ence num,SMISC,在右侧列表下方文本框输入,SMISC,1,单击,Apply,按钮，于是定义了单元表,FA,该单元,列表保存了各单元的轴向力；在,Lab,文本框中输入,SA,在,Item,Comp,两个列表中分别选择,By sequne

14、nce num,Ls,在右侧列表下方文本框输入,LS,1,单击,ok,按钮，于是,定义了单元表,SA,该单元列表保存了各单元的轴向应力,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,列表单元表数据,GUI,Main MenuGeneral PostrocElement TableList,Elem Table,在弹出的对话框的列表中选择,FA,SA,单击,ok,按钮，即显示,出求解结果。与表,5-1,对照，二者完全一致,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,5.4,梁结构分析实例,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,实例,1,简支梁载荷工况组合实例,问题描述及解析解,图

15、,5-3,a,所示为一圆截面简支梁，跨度,L=1m,圆截面直径,D=30mm,作用在梁上的集中力为,P=1000N,作用点距支座,A,距,a=0.2m,已知弹性模量,E=2e11,图,5-3,简支梁,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,由材料力学知识可得,梁截面的惯性距为,D,0,03,I,3,976,10,m,4,4,8,4,64,64,最大挠度,Pa,1000,2,2,2,3,2,3,3,f,L,a,1,0,2,1,51,10,m,m,ax,11,8,9,3,EIL,9,3,2,10,3,976,10,第,5,章,思路分析,ANSYS,静力分析实例,中南大学,当进行线性分析时，

16、简支梁的应力、应变和变形等于如图,5-3,b,c,所示两个简支梁的结果叠加。如图,5-3,b,所示的简支,梁结构和载荷均对称于梁的中点,O,故应力、应变和变形也对称于梁,的中点,O,进行有限元分析时，可简化为如图,5-4(a,所示的模型。如,图,5-3(c,所示的简支梁结构、载荷反对称，故应力、应变和变形也,反对称于梁的中点,O,因此可简化为如图,5-3,b,所示的模型,对如图,5-4,b,c,所示的模型进行有限元分析，将结果分,别进行相加和相减，即可分别得到如图？所示的简支梁中点左、右,两半部分的结果,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,图,5-3,简支梁,图,5-4,简支梁的简

17、化模型,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,求解步骤,创建单元类型,选择,Structusral Beam,类的,2D elastic 3,单元,定义实常数,定义,AREA=7.069e-4,IZZ=3.976e-8,HEIGHT=0.03,定义材料特性,输入,Ex=2e11,弹性模量,PRXY=0.3,泊松比,创建关键点,GUI,MainMenuPreprocessorModelingCreatKeypoints,In Active cs,在弹出对话框的,NPT,文本框中输入,1,在,X,Y,Z,文本框,中分,别输入,0,0,0,单击,Apply,按钮；在,NPT,文本框中输入,

18、2,X,Y,Z,文本框中分别输入,0.5,0,0,单击,ok,按钮,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,显示关键点号,GUI,Utility MenuPlotCtrlsNumbering,在弹出的对话框中，将关键点号打开，单击,ok,按钮,创建直线,GUI,MainMenuPreprocessorModelingCreateLines,LinesStraight Line,弹出拾取窗口，拾取关键点,1,和,2,单击,ok,按钮,创建硬点,GUI:MainMenuPreprocessorModelingCreateKeyp,ointsHard PT On line Hard PT b

19、y ratio,弹出拾取窗口，拾取直线，单击,ok,按钮，在文本框中输入,0.4,单击,ok,按钮,为了施加集中载荷，作用点处创建了,一个硬点，该硬点属于直线,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,划分单元,GUI,Main MenuPreprocessorMeshingMeshTool,弹出,MeshTool,对话框，单击,Size Controls,区域中的,Line,后的,set,按钮，弹出拾取窗口，拾取直线，单击,ok,按,钮，在,NDIV,文本框中输入,50,单击,Mesh,按钮，弹出拾取窗口,拾取直线，单击,ok,按钮,显示点、线、单元,GUI,UtilityPlotMu

20、lti,Plots,施加载荷,施加第一个载荷步,施加第一个载荷步的位移载荷,GUI:MainMenuSolutionDefineLoadsApplyStructural,DisplacementOn Keypoint,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,对关键点,1,加载,UX,UY,方向的载荷，关键点,2,加载,UX,ROTZ,方向的载荷,注意：约束关键点,2,的转动自由度，相当于在,该处时加一个弯矩,施加第一个载荷步的力载荷,GUI:MainMenuSolutionDefineLoadsApply,StructuralForce/MomentOn Keyopints,弹出拾取窗

21、口，拾取关键点,3,单击,ok,按钮，选择,Lab,为,FY,在,VALUE,文本框中输入,500,单击,ok,按钮,写第一个载荷步文件,GUI,MainMenuGeneral PostprocLoad CaseRead,Load Case,在,LCNO,文本框中输入,1,单击,ok,按钮,删除位移载荷,GUI,MainMenuSolutionDefine LoadsDelete,StructuralDisplacementOn Keypoint,弹出拾取窗口，拾取关键点,2,单击,ok,按钮，弹出一个对话框,然后单击,ok,按钮,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,施加第二个载荷

22、步,施加第二个载荷步的位移载荷,GUI:MainMenuSolutionDefineLoadsApply,StructuralDisplacementOn Keypoint,对关键点,2,加载,UX,UY,方向的载荷,写第二个载荷步文件,GUI,MainMenuSolutionLoad Step OptsWrite LS,File,在,LSNUM,文本框中输入,2,单击,ok,按钮,求解,GUI,Main Menu SolutionSolveFrom LS Files,在,LSMIN,文本框中输入,1,在,LSMAX,文本框中输入,2,在,LSINC,文本框中输入,1,单击,ok,按钮，出现,

23、solution is done,提示时时，求解结束，即可查看求解结果,第,5,章,结果显示,ANSYS,静力分析实例,中南大学,创建载荷工况,GUI,MainMenuGeneral PostprocLoad CaseCreate,Load Case,单击,ok,按钮，在,LCNO,文本框中输入,1,在,LSTEP,文本框中输,入,1,单击,Apply,按钮，再次单击,ok,按钮，再在,LCNO,文本框,中输入,2,在,LSTEP,文本框中输入,2,单击,ok,按钮。于是，创,建了两个载荷工况。其中，载荷工况,1,对应着载荷步,1,载荷,工况,2,对应着载荷步,2,将载荷工况,1,读入内存,G

24、UI,MainMenuGeneral PostprocLoad CaseRead,Load Case,在,LCNO,文本框中输入,1,单击,ok,按钮,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,对载荷工况进行加运算,GUI,MainMenuGeneral PostprocLoad CaseAdd,在,LCASE1,文本框中输入,2,单击,ok,按钮,查看结果，显示变形,GUI,MainMenuGeneral PostprocPlot,ResultsDeformed Shape,在弹出的对话框中，选中,Def Shape only,单击,ok,按钮。即,得到简支梁左半部分的结果,写载荷工况

25、组合到结果文件,GUI,MainMenuGeneral PostprocWrite Results,在弹出的对话框的,LSTEP,文本框中输入,9999,单击,ok,按钮,查看简支梁有半部分的结果,重复以上,的过程，在步骤中，拾取菜单,MainMenu,General PostprocLoad CaseSubtract,对载荷工况进,行减运算，可得到简支梁右半部分的结果。（注意：与简支,梁的实际情况呈对称关系,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,5.5,平面问题分析实例,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,实例,1,厚壁圆筒问题,问题描述,图,5-2,所示为一厚壁圆筒，

26、其内径,r1=50mm,外径,r2=100mm,作用,在内孔上的压力,p=10MPa,无轴向压,力，轴向长度视为无穷,要求计算后壁圆筒的径向应力,r,和切向应力,t,沿半径,r,方向,的分布,图,5-2,厚壁圆筒问题,第,5,章,思路,ANSYS,静力分析实例,中南大学,根据材料力学的知识,r,t,沿,r,方向的分布的解析解为,2,2,r,1,p,r,2,t,2,2,1,2,r,2,r,1,r,r,1,p,r,2,r,2,2,1,2,r,2,r,1,r,2,2,5-1,根据对称性，可取圆筒的四分之一并施加垂直于对称面的约,束进行分析,第,5,章,求解步骤,ANSYS,静力分析实例,中南大学,创

27、建单元类型,选择,Structusral Solid,类的,8node 183,单元。单击,options,按钮,选,择,K3,为,Plane strain,平面应变,定义材料特性,输入,Ex=2e11,弹性模量,PRXY=0.3,泊松比,创建实体模型,GUI,Main,MenuPreprocessorModelingCreateAreas,Circle By Dimensions,在,RAD1,RAD2,THETA2,文本框中分别输入,0.1,0.05,和,90,单击,ok,按钮,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,划分单元,GUI,Main MenuPreprocessorMe

28、shingMeshTool,弹出,MeshTool,对话框，单击,Size Controls,区域中的,Line,后,的,set,按钮，弹出拾取窗口，拾取面的任意直线边，单击,ok,按钮,在,NDIV,文本框中输入,6,单击,Apply,按钮，再次弹出拾取窗口,拾取面的任意圆弧边，单击,ok,按钮，在,NDIV,文本框中输入,8,单击,OK,按钮。在,Mesh,区域，选择单元形状,Quad,四边形,选择划分单元的方法为,Mapped,映射）。单击,Mesh,按钮，弹,出拾取窗口，单击,ok,按钮,施加约束,GUI,Main MenuSolutionDefine LoadsApply,Struc

29、tural DisplacementOn Lines,弹出拾取窗口，拾取水平直线边，单击,ok,按钮，在列表中选择,UY,单击,Apply,按钮，再次弹出拾取窗口，拾取面的垂直直线边,单击,ok,按钮，在列表中选择,UX,单击,ok,按钮,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,施加载荷,GUI,MainMenuSolutionDefineLoadsApplyStructuralPressure,On Lines,弹出拾取窗口，拾取面的内侧圆弧边（较短的一条圆弧），单,击,ok,按钮，在,VALUE,文本框中输入,10e6,单击,ok,按钮,求解,GUI,Main Menu Solut

30、ionSolveCurrent LS,单击,Solution Current Load Step,对话框,ok,按钮。出现,solution is done,”提示时，求解结束，即可查看求解结果,第,5,章,结果显示,ANSYS,静力分析实例,中南大学,显示节点,GUI,Utility MenuPlotNodes,定义路径,GUI,MainMenuGeneralPostprocPathOperations,Define PathBy Nodes,弹出拾取窗口，由内向外依次拾取与,X,轴平行的水平直线边上,的所有节点，单击,ok,按钮，在,Name,文本框中输入,p1,单击,ok,按钮,将数据映

31、射到路径上,GUI,Main MenuGeneral PostprocPath Operations,Map onto Path,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,在,Lab,文本框中输入,SR,在,Item,Comp,两个列表中分别选,择,Stress,X,direction SX,单击,Apply,按钮，在,Lab,文本,框中输入,ST,在,Item,Comp,两个列表中分别选择,Stress,X,direction SX,单击,ok,按钮,注：该路径上各节点,X,Y,放上的应力即径向应力,r,和切向应力,t,作路径图,GUI,Main MenuGeneral Postpro

32、cPath Operations,Plot Path ItemOn Graph,在弹出的对话框中的列表中选择,SR,ST,单击,ok,按钮。即可,显示径向应力,r,和切向应力,t,随半径的分布情况,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,5.6,空间问题实例分析,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,实例,1,各种坐标系下的扭转问题,设等直圆轴的圆截面直径,D=50mm,长度,L=120mm,作用,在圆轴两端上的转矩,Mn=1.5,10,3,N,M,求圆柱的最大剪切应,力和转角,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,问题描述及解析解,由材料力学知识可得,圆截面对圆心

33、的极惯性矩为,圆截面的抗扭截面模量为,D,0,05,I,6,136,10,m,4,4,7,4,p,32,32,3,3,D,0,05,W,2,454,10,m,5,3,n,16,16,圆截面上任意一点的剪应力与该点半径成正比，在圆截面的边,缘上有最大值,M,1,5,10,n,61,MPa,max,5,W,2,454,10,n,3,等直圆轴距离为,0.09m,的两截面间的相对转角,3,M,L,1,5,10,0,09,3,n,2,75,10,rad,9,7,GI,10,6,136,10,p,80,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,求解步骤,创建单元类型,选择,Structusral S

34、olid,类的,Quad 4node 42,和,Brick 8node 45,单元,定义材料特性,输入,Ex=2e11,弹性模量,PRXY=0.3,泊松比,创建矩形面,GUI,MainMenuPreprocessorModelingCreatAreas,By Dimensions,在,X1,X2,文本框中输入,0,0.025,在,Y1,Y2,文本框中输入,0,0.12,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,划分单元,GUI,Main MenuPreprocessorMeshingMeshTool,弹出,MeshTool,对话框，单击,Size Controls,区域中的,Line,后

35、的,set,按钮，弹出拾取窗口，拾取矩形面的任一短边，单击,ok,按钮，在,NDIV,文本框中输入,4,单击,Apply,按钮，再次弹出,拾取窗口，拾取矩形面的任一长边，再次弹出单元尺寸对话,框，在,NDIV,文本框中输入,8,单击,ok,按钮。在,Mesh,区域，选,择单元形状,Quad,四边形），选择划分单元的方法为,Mapped,单击,Mesh,按钮，弹出拾取窗口，拾取面，单击,ok,按钮,设定挤出选项,GUI,MainMenuPreprocessorModelingOperateExtrude,Elem Ext opts,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,在,VAL1,文

36、本框中输入,3,挤出段数），选定,ACLEAR,为,Yes,清除矩形面上的单元），单击,ok,按钮,由面旋转挤出体,GUI,MainMenuPreprocessorModelingOperateExtrude,AreasAbout Axis,弹出拾取窗口，拾取矩形面，单击,ok,按钮；再次弹出拾取窗,口，拾取矩形面在,Y,轴上两个关键点，单击,ok,按钮；在随后出,现的对话框中的,ARC,文本框中输入,360,单击,ok,按钮,显示单元,GUI,Utility MenuPlotElements,改变视点,GUI,Utility MenuPlotCtrlsPan zoom Roate,在弹出的对

37、话框中，依次单击,ISO,Fit,按钮,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,旋转工作平面,GUI,Utility MenuWorkPlaneOffset WP By Increment,在,XY,YZ,ZX Angles,文本框中输入,0,90,单击,ok,按钮,创建局部坐标系,GUI,Utility MenuLocal Coordinate SystemCreate,LocalCSAt WP Origin,在,KCN,文本框中输入,11,选择,KCS,为,Cylindrical 1,单击,ok,按钮。即创建了一个代号为,11,类型为圆柱坐标系的局部坐,标系，并激活其成为当前坐标系

38、,选中圆柱面上的所有节点,GUI,Utility MenuSlectEntity,在弹出的对话框的下拉列表框、文本框、单选按钮中依次选,择或输入,Nodes,By Location,X Coordinates,0.025,From Full,单击,Apply,按钮,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,旋转节点坐标系到当前坐标系,GUI,MainMenuPreprocessorModelingMove/ModifyRoate,Node CSTo Active CS,弹出拾取窗口，单击,Pick All,按钮,施加约束,GUI,MainMenuSolutionDefineLoadsAp

39、plyStructuralDis,placementOn Nodes,弹出拾取窗口，选择,Pick All,按钮。在弹出的对话框中的,Lab2,列表框中选择,UX,单,ok,按钮,选中圆柱面上最上端的所有节点,GUI,Utility MenuSlectEntity,在弹出的对话框的下拉列表框、文本框、单选按钮中依次选择,或输入,Nodes,By Location,Z Coordinates,0.12,Reselect,单击,Apply,按钮,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,施加载荷,GUI,MainMenuSolutionDefineLoadsApplyStructuralF,

40、orce/MomentOn Nodes,弹出拾取窗口，单击,Pick All,按钮。在弹出的对话框中的,Lab,下拉列表框中选择,FY,在,VALUE,文本框中输入,5000,单击,ok,按钮。这样在结构上一共施加了,12,个大小为,5000N,的集中力,它们对圆心的力矩和为,1500N.m,选择所有,GUI,Utility MenuSlectEverything,显示体,GUI,Utility MenuPlotVolumes,施加约束,GUI,MainMenuSolutionDefineLoadsApplyStructuralDi,splacementOn Areas,第,5,章,ANSYS

41、,静力分析实例,中南大学,弹出拾取窗口，拾取圆柱体下侧底面（由四部分组成），单,击,ok,按钮。在弹出的对话框中的,Lab2,列表框中选择,All DOF,单,ok,按钮,求解,GUI,Main Menu SolutionSolveCurrent LS,单击,Solution Current Load Step,对话框,ok,按钮。出现,solution is done,”提示时，求解结束，即可查看求解结,果,结果显示,显示变形,GUI,Main MenuGeneral PostprocPlot,ResultsDeformed Shape,在弹出的对话框中，选中,Def+undeformed,

42、变形,未变形的,单元边界），单击,ok,按钮,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,改变结果坐标系为局部坐标系,GUI,Main MenuGeneral PostprocOptions for Outp,在,RSYS,下拉列表框中选择,Local system,在,Local system,Reference no,文本框中输入,11,单击,ok,按钮,选择,z=-0.09m,的所有节点,GUI,Utility MenuSlectEntity,在弹出的对话框的下拉列表框、文本框、单选按钮中依次选,择或输入,Nodes,By Location,Z Coordinates,0.09,Fr

43、om Full,单击,Apply,按钮。再在下拉列表框、文本框、单,选按钮中依次选择或输入,Nodes,By Location,Y,Coordinates,0,Reselect,单击,Apply,按钮,列表显示节点位移,GUI,Main MenuGeneral PostprocList Results,Nodal Solution,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,在左侧列表中选择,DOF Solution,在右侧列表中选择,UY,单,击,ok,按钮,选择单元,GUI,Utility MenuSlectEntity,在弹出的对话框的下拉列表框、文本框、单选按钮中依次选择,或输入,

44、Nodes,By Location,Z Coordinates,0.1,0,From,Full,单击,Apply,按钮。再在下拉列表框、文本框、单选按钮中,依次选择或输入,Elements,Attachedto,Nodes all,Reselect,单击,Apply,按钮。这样做的目的是，在下一步显示,应力时，不包含集中力作用点附近的单元，以得到更好的计算,结果,查看结果，用等高线显示剪应力,GUI,Main MenuGeneral PostprocPlot Results,Contour PlotElements Solu,在,Item,Comp,两个列表中分别选择,Stress,YZ,sh

45、ear SYZ,即可查看结果,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,实例,2,轴承座分析,如图所示轴承座结,构，尺寸单位为,mm,已,知沉孔径向内柱面承受,外推压力,0.0069MPa,轴承孔柱面下部分承受,向下压力,0.0345MPa,计算轴承的最大应力及,其位置,第,5,章,分析,ANSYS,静力分析实例,中南大学,约束方式,四个通孔为轴承座安装固定孔，必须给予对称约束,除此之外，还必须限制轴承座垂直方向的移动，避免该方,向的刚体位移,1,几何建模,2,1,建立底座,VolumesBlockBy Dimension,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,实例,3,轮子分

46、析,轮子二维结构如图所示（尺寸单位为英寸），现要分析该,轮仅承受绕其中心轴旋转角速度的作用下，轮的受力及其变形,情况,已知角速度,w=525rad/s,材料属性,弹性模量,E,30,106psi,泊松比为,0.3,密度为,0.000731bf-2/in4,第,5,章,思路分析,ANSYS,静力分析实例,中南大学,这是一个空间问题的静力学分析，由于结构的,复杂性，不能采用由,2D,网格拖拉生成,3D,网格的方式,宜采用自由网格和映射网格相结合的网格生成方式,根据该轮的对称性，在分析式只要分析其中的一部,分即可,1,先建立三维几何模型,2,根据三维模型的特点，对三维模型进行分割，使其中一部,分模型

47、能够采用映射网格方式划分，其余部分则可以用自由,网格划分。因此必须选用,20,节点六面体单元,Solid95,它可,以进行映射网格划分，同时也可以变成,20,节点的四面体网格,进行自由网格划分。因此能够实现不同网格形状的连接,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,3,对划分网格的连接处进行网格转换。即将,20,节点的四面体,自由网格转换为,10,节点四面体网格，以减,六面体单元,Solid95,它可以进行映射网格划分，同时也可,以变成,20,节点的四面体网格进行自由网格划分。因此能够实现,不同网格形状的连接,4,对划分网格的连接处进行网格转换。即将,20,节点的四面体,自由网格转换为

48、,10,节点四面体网格，以减少解题规模,5,施加对称约束和角加速度,6,求解分析,7,显示结果,第,5,章,GUI,操作方式,ANSYS,静力分析实例,中南大学,1,定义工作名,Wheel_Anal,和工作标题,The Stress calculating of,Wheel by angular velocity,2,定义单元类型和材料属性,选择,Structural Solid,类型的,Brick 20node 95,两种单元,材料属性：在,EX,框输入,30e6,PRXY,框输入,0.3,DENS,框输入,0.00073,3,建立,2D,模型（如下页所示,Main MenuPreproce

49、ssorModelingCreateAreasRectangleBy,Dimension,生成左边矩形面,X1,1.0,X2,1.5,Y1,0,Y2=5.0,生成右边矩形面,X1,3.25,X2,3.75,Y1,0.5,Y2=3.75,生成中间矩形面,X1,1.0,X2,3.75,Y1,1.75,Y2=2.5,面叠分布尔操作,Overlap,Pick All,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,线倒角，生成由倒角线围成的面,生成弧线的中心关键点（共两,个,X=3.5,Y=0.475,X=3.5,Y=3.505,生成圆弧线,如图所示,ArcBy End Kps&Rad,R=0.35,

50、生成由圆弧线围成的面（共两处,面相加,Pick All,线相加以减少线的数量（可不,作,L17,L12,L13,L22,L10,L20,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,压缩编号操作，并重新显示线,保存结果数据：存为,Wheel_Anal_2D,4,通过拖拉生成,3D,模型,生成轴线的关键点,0,0)-(0,5,2D,拖拉成,3D,PreprocessorModelingOperateExtru,deAbout Axis,在,Arc length in degree,框中输入,22.5,度,输入,NSEG,1,即生成的实体由一块体,积组成,关闭线号显示,改变视图方向,ISO,结果

51、如下页所示,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,5,生成一个圆柱孔,激活工作平面,中南大学,旋转工作平面,WorkplaneOffset by,increments,在,XY,YZ,ZX Angles,下面的,输入栏中输入,0,90,工作平面的,WZ,将指,向上方,生成一个圆柱体,CreateCylinderSolid,Cylinder,出现一个对话框，输入,WP X=2.375,WP Y=0,Radius,0.45,Depth,2.6,注,2.5,体相减,得到的,3D,几何模型如图所示,另存盘为,Save as “Wheel_Anal_3D,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,6,生成网格,平移工作平面到关键点,9,上。用工作平面切分体,OperateDivideVolu by,WrkPlane,拾取,Pick All,显示体,平移工作平面到关键点,14,上。用工作平面切分体,OperateDivideVolu by,WrkPlane,拾取下部分体（编号为,V4,。关闭工作平面,结果如上图所示,第,5,章,ANSYS,静力分析实例,中南大学,设置单元尺寸：用,Mesh Tool,工具，单击,Gloab