海洋工程设计制造软件作业

1、海 洋 工 程 设 计 制 造 软 件课程作业 班级：20100116 姓名：梁宁学号：2010011605第一题：利用ANSYS-APDL，求解均匀外压P (Pa)作用下加筋板的应力最大点位置和大小。已知：纵向筋截面为长方形高100mm，宽30mm；横向筋为T型材（翼板240mm，腹板为300mm，板厚为20mm；加筋板板长和宽均为6m，板厚为20mm；载荷：压力p为学号后6位，2010011605 011605T型材筋两端点固定；1.菜单建模分析过程第一步，清除内存准备分析过程 (1)清除内存：选择菜单Utility Menu>File>Clear&Start New,

2、 单击OK 按钮。 (2)更换工作文件名：选择菜单Utility Menu>File>Change Jobname，输入SHELL-BEAM，单击OK 按钮。 (3)定义标题：选择菜单Utility Menu>File>Change Title,输入文字“THE SHELL AND BEAM MODEL”。单击OK按钮。 第二步，创建有限元模型 （1）进入前处理器：选择菜单Main Menu>Preprocessor。 （2）定义单元类型1（钢板）与2（型钢）：选择菜单Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add

3、/Edit/Delete 弹出Element Type（单元类型）对话框，单击Add按钮接着弹出Library of Element Types(单元库)对话框，选择左侧列表窗中的Structural Shell,再选择右侧列表窗中的4node181单元，在Element type reference number 项输入1，单击Apply 再次弹出Library of Element Types(单元库)对话框，选择左侧列表窗中的Structural Beam ,再选择右侧2node 188单元，在Element type reference number 项输入2，单击OK按钮返回Elem

4、ent Type 对话框，单击Close按钮。 (3)定义单元实常数（板厚）：选择菜单Main Menu>Preprocessor >Real Constants>Add/Edit/Delete,弹出Element Type对话框，单击Add按钮接着弹出Element Type for Real Constants对话框，选择列表中的Type1 Shell181，单击OK按钮弹出Real Constant Set Number 1，for shell181对话框，在TK（I）项输入0.02，单击OK按钮返回Real Constants对话框，再单击Close按钮。 （4）定义

5、型钢截面1（矩形截面）和2（T形截面）：选择菜单Main MenuPreprocessorSectionsBeam Common Sections 弹出Beam Tool对话框，首先定义1号截面，截面ID号输入1,截面名称Name输入RE( 可以为空) ，选择截面类型设置为矩形，Offset to 选择Location，Offset-Z输入0.03，B,H依次输入0.03，0.1，然后单击Apply按钮执行定义；接着定义2号截面：截面ID号输入2,截面名称Name输入T-sect( 可以为空) ，选择截面类型设置为T形，Offset to 选择Location，Offset-Z输入0.3，W1

6、，W2，t1，t2依次输入0.24，0.3，0.02，0.02，然后单击OK按钮执行定义。（5）定义材料1（钢板）和2（型钢）：首先定义1号材料，选择菜单Main Menu >Preprocessor >Material Props > Material Models 弹出Define Material Model Behavior 对话框，选中左侧窗口中的Material Model Number1，然后在右侧窗口Material Models Available 中连续双击选择Structural >linear>Elastic>Isotropic, 弹

7、出窗口linear Isotropic Properties for Materi, 在值域EX处输入2.01e11,在值域PRXY处输入0.3，单击OK；接着定义2号材料：选择Define Material Model Behavior 对话框的菜单MaterialNew Model，在Define Material ID处输入2，单击OK按钮执行操作，接着选中左侧窗口中的Material Model Number2，然后在右侧窗口Material Models Available 中连续双击选择Structural >linear>Elastic>Isotropic, 弹

8、出窗口linear Isotropic Properties for Materi, 在值域EX处输入2.01e11,在值域PRXY处输入0.3，单击OK；选择Define Material Model Behavior 对话框的菜单Define Material Model Behavior >Material>Exit,关闭材料定义对话框。(6) 创建9个关键点：选择菜单Main Menu>Preprocessor>Modeling>Creat>Keypoints>In Active CS, 弹出Creat Keypoints in Active

9、Coordinate System 对话框，在Keypoint项输入1，X，Y，ZLocation in active CS 依次输入2，0，0，单击Apply按钮再次弹出Creat Keypoints in Active Coordinate System 对话框，同理依次定义以下关键点，输入数据如下：2(4,0,0) 3(2,6,0) 4(4,6,0) 5(0,2,0) 6(0,4,0) 7(6,2,0)8(6,4,0)9(2,2,-1000)10(4,4,-1000)Numbering Controls对话框，把选择Keypoint numbers后面的Off使其显示为On。点击OK按钮

10、执行定义。选择菜单Main Menu>Preprocessor>Modeling>Creat>Lines>Straight Line弹出Creat Straight Line 对话框，点击点1和点3形成一条线，再依次点击点2和点4，点5和点7，点6和点8。单击OK按钮执行定义。选择菜单Main Menu>Preprocessor>Modeling>Creat>Areas>Rectangle>By Dimensions,弹出Creat Rectangle by Dimensions对话框，依次输入以下坐标，单击OK按钮执行定义。(

11、8)打开线的编号：选择菜单Utility Menu>PlotCtrls>Numbering ,弹出Plot Numbering Controls对话框，选中LINE line numbers 即设置为ON，将Numbering shown wih 设置为Colors&numbers,单击OK按钮；选择菜单Utility Menu>Plot >Multi-plots,绘制所有图形对象。（9）定义梁单元属性：选择菜单Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool ,弹出Mesh Tool对话框，选择Element A

12、tributes 下拉列表中的Lines，然后单击其后的按钮Set 弹出拾取线对话框，鼠标拾取线1，2，单击OK按钮接着弹出Line Attributes对话框，将MAT,REAL,TYPE与SECT依次设置为2，1，2，1并选中Pick Orientation Keypoint(s) 即设置为Yes, 单击OK按钮弹出拾取方向关键点对话框，输入1000，单击Apply按钮这姓单元属性分配；接着，再次弹出拾取线对话框，鼠标拾取线3，4，单击OK按钮接着弹出Line Attributes对话框，将MAT,REAL,TYPE与SECT依次设置为2，1，2，2并选中Pick Orientation

13、Keypoint(s) 即设置为Yes, 单击OK按钮弹出拾取方向关键点对话框，输入1000，单击OK按钮这姓单元属性分配；（10）定义面单元属性：选择菜单Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool ,弹出Mesh Tool对话框，选择Element Atributes 下拉列表中的Areas，然后单击其后的按钮Set 弹出拾取线对话框，鼠标拾取面，单击OK按钮，弹出Area Attributes对话框，按下图输入各参数，点击OK按钮执行定义。（11）控制所有线的单元份数：首先选择所有的关键点和线，选择Utility Menu >Se

14、lect> Everything; 然后，单击MeshTool对话框Size Control>Lines后的Set按钮弹出拾取线对话框，单击Pick All 按钮弹出控制线单元尺寸对话框，将Size设置为0.1,单击OK按钮执行操作。（12）打开单元形状开关：选择菜单Utility Menu>PloCtrls>Style>Size and Shape,将Display of element 设置为打开状态（On），将Replot upon OK/Apply 设置为Replot，单击OK按钮执行操作，图形窗口中显示打开截面形状的模型。（13）划分线单元网格：在Mes

15、hTool对话框中，选择Mesh下拉列表中的Lines，单击按钮Mesh，弹出拾取线对话框，选择线1，2，点击Apply执行操作。再选择线3，4，点击OK执行操作。（14）划分面单元网格：在MeshTool对话框中，选择Mesh下拉列表中的Areas；然后，在MeshTool 对话框中的Shape项中选择Quad按钮，即要求划分四边形网格，单击按钮Mesh，执行操作。（15）存储有限元分析模型：单击ANSYS Toolbar 窗口中的快捷键SAVE_DB。第三步：执行静力分析（1）进入求解器，选择静力分析：选择菜单Main Menu>Solution>Analysis Type-N

16、ew Analysis,选中Static，然后单击OK按钮。（2）在点5，6，7，8上施加边界条件：选择菜单Main Menu>Preprocessor>Define Loads>Apply>Structural>Displacement>On Keypoint, 弹出拾取线对话框，用鼠标拾取点5，6，7，8，单击OK按钮弹出施加约束对话框，在DOFs to be constrained 列表中选择ALL DOF 单击OK执行操作。（3）在面上施加压力：选择菜单Main MenuPreprocessorLoadsDefine LoadsApplyStruct

17、ural Pressure> OnAreas弹出拾取面对话框，选择钢板，在Value项输入11605，然后单击OK按钮。（4）选择所有模型执行求解：首先，选择菜单Utility MenuSelectEverything选择所有模型；然后选择菜单Main MenuSolutionSolve-Current LS,单击OK按钮执行求解。（5）退出求解器：选择菜单Main MenuFinish。第四步，执行后处理：查看变形、应力。（1）进入后处理器：选择菜单Main MenuGeneral Postproc（2）显示有限元模型的变形：Main MenuGeneral PostprocPlot

18、ResultsDeformed Shapes弹出Plot Deformed Shape 对话框，单击OK执行操作。（3）显示有限元模型的单元应力：Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsContour Plot弹出Contour Element Solution Data对话框，选择Element SolutionStressvon Mises stress单击OK执行操作。2.利用ANSYS-APDL，求解如下立管的位移最大点位置和大小。具体见图2.已知：立管尺寸：外径500mm，壁厚20mm材料参数：弹性模量2.1e11Pa，泊松比0.3环境参数水深50m

19、，海面以上高度10m波浪：线性波，有效波高8m，周期7s，相位角53度流速：均匀流0.8m/s井口压载：100000N1.1设置工作环境/FILNAME，002/TITLE, Analysis of 002/PREP71.2定义单元类型ET ,1,PIPE20ET,2,PIPE591.3 定义单元实常数R,1,0.5,0.02R,2,0.5,0.02,0.7,2.0,1030,01.4设置材料参数MP,EX,1,2.1E11MP,PRXY,1,0.3MP,DENS,1,78501.5设置水表TBDE，WAVE，1TB，WATE，1，0TBMODIF，1，1，2TBMODIF，1，2，0TBMO

20、DIF，1，3，50，TBMODIF，1，4，1030TBMODIF，1，5，0TBMODIF，2，1，-50TBMODIF，2，2，0.8TBMODIF，2，3，0TBMODIF，2，4，-25TBMODIF，2，5，0.8TBMODIF，2，6，0TBMODIF，3，1，0TBMODIF，3，2，0.8TBMODIF，3，3，0TBMODIF，14，1，8TBMODIF，14，2，7TBMODIF，14，3，531.6建立几何模型K，1，0，0，10K，2，0，0，0K，3，0，0，-50LSTR，1，2LSTR，2，31.7有限元网格划分LSEL，S,LINE，1,2,1，LATT，1,

21、2,2LESIZE，ALL，1，LESIZE，ALLALLSELSAVEFINISHI保存有限元模型并退出前处理1.8求解结果/SOLUANTYPE,0NSEL,S,LOC,Z,-50D,ALL,ALLNSEL,S,LOC,Z,10F,ALL,FZ,-10E4ALLSELACEL,0,0,9.81SLOVESAVEFINISHI1.9结果分析结构变形在General Postproc_ListResualt_NodeSolution依次点击至25号节点 0.37975 水下7.785m利用ANSYS-APDL建立水动力模型，并用ANSYSTOAQWA命令转化为AQWA文件。1/4模型和整个平台

22、模型具体见图3.已知：平台模型为双浮体、四立柱、箱形封闭式平台。浮体 长110.×宽18.00×高10.00m立柱 长12×宽18.00×高40.00m横箱 长12×宽46.00×高10.00m平台吃水为18m。1. 定义单元定义壳体SHELL63单元2. 建立几何模型定义好原点、坐标系；基面位置为Z=0米在在命令窗口中输入如下命令：（或者Create->Keypoints->In Active CS,输入各点坐标和编号）由点生成面：Create->Areas->Through KPs,选择对应各点即可最后得到

23、1/4模型如下图所示：得到1/4模型之后通过对称得到全部的模型，操作为Modeling->Reflect->Areas->Pick all（选择所有面）分别沿y-z和x-z面对称。得到整个模型后将模型在水线面处切开。操作为Modeling->Operate->Booleans->Divide->Area by Wrkplane（首先将工作面移至水线面相同位置）。3. 网格划分设定单元尺寸为2m，画网格。命令为esize,2MSHAPE,0,2D MSHKEY,1AMESH,ALL我们会发现有些单元颜色为绿色，有些为紫色；说明其有的法向朝内，要将法向方向

24、调整过来。调整面的法向的操作为Modeling->Move/Modify->Reference Normals->Areas选择紫色的面。MainMenu>Preprocessor>NumberingCtrls>MergeItems4. 模型输出选择所有，模型文件另存为AQWA.db在命令行里输入ANSTOAQWA，再输入响应的参数即可将模型输出为AQWA输入文件，5.修改生成的aqwa输入文件OPTIONS REST GOON LDOP ENDRESTART 1 3将文件另存为alhatch.dat运行AQWA-LINE程序，得到波浪力数据4.利用ANSY

25、S-APDL建立水动力模型，并用ANSYSTOAQWA命令转化为AQWA文件。1/4模型和整个平台模型具体见图3.已知：平台模型为双浮体、四立柱、箱形封闭式平台。浮体 长110.×宽18.00×高10.00m立柱 长12×宽18.00×高40.00m横箱 长12×宽23.00×高10.00m平台吃水为18m。1. 定义单元定义壳体SHELL63单元3. 建立几何模型定义好原点、坐标系；基面位置为Z=0米在在命令窗口中输入如下命令：（或者Create->Keypoints->In Active CS,输入各点坐标和编号）由点

26、生成面：Create->Areas->Through KPs,选择对应各点即可最后得到1/4模型如下图所示：得到1/4模型之后通过对称得到全部的模型，操作为Modeling->Reflect->Areas->Pick all（选择所有面）分别沿y-z和x-z面对称。得到整个模型后将模型在水线面处切开。操作为Modeling->Operate->Booleans->Divide->Area by Wrkplane（首先将工作面移至水线面相同位置）。3. 网格划分设定单元尺寸为2m，画网格。命令为esize,2MSHAPE,0,2D MSHKE

27、Y,1AMESH,ALL我们会发现有些单元颜色为绿色，有些为紫色；说明其有的法向朝内，要将法向方向调整过来。调整面的法向的操作为Modeling->Move/Modify->Reference Normals->Areas选择紫色的面。MainMenu>Preprocessor>NumberingCtrls>MergeItems4. 模型输出选择所有，模型文件另存为AQWA.db在命令行里输入ANSTOAQWA，再输入响应的参数即可将模型输出为AQWA输入文件，5.修改生成的aqwa输入文件OPTIONS REST GOON LDOP ENDRESTART 1 3将文件另存为alhatch.dat使用AQWAGS打开：5.平台作业水深800m或1000m（二者任选其一），应用AQWA-LINE对平台在频域内进行水动力分析，得到平台的运动响应RAO，附加质量、辐射阻尼。平台作业水深取800在零度浪向下平台的运动