有限的元分析报告报告材料上机指导书

1、实验一车轮的实体建模与网格划分3实验二自下向上实体建模（建立连杆模型）6实验三平板结构的强度分析10实验四 轴承座的有限元建模与强度分析13实验五潜水艇的稳态热分析19实验六管的热应力分析22实验七飞机机翼模型模态分析25实验八质量弹簧系统谐响应分析29实验九板-梁结构的瞬态动力学分析33实验十管道中流场的流体动力学分析37实验一车轮的实体建模与网格划分车轮内部A点所在线至圆心处为一、实验目的：创建实体的方法，工作平面的平移及旋转，建立局部坐标系，模型的映射，拷贝，布尔运算（相减、粘接、搭接，基本网格划分。）二、问题描述：车轮为沿轴向具有循环对称的特性，基本扇区为45度，旋转8份即可得到整个模

2、型。三、具体步骤:1.建立切面模型建立三个矩形Main Menu:Preprocessor -> -Modeli ng-Create -> -Areas->-Recta ngle -> By Dime nsions依次输入 x仁5, x2=5.5, y仁0, y2=5单击 Apply再输入 x1=5.5, x2=7.5, y1=1.5, y2=2.25 单击 Apply最后输入 x1=7.5, x2=8.0, y1=0.5, y2=3.75 单击 OK将三个矩形加在一起Main Menu:Preprocessor ->Modeling-Operate >Bo

3、oleans-Add >Areas单击 Pick All打开线编号Utility Menu >PlotCtrls > Numbering线编号为 ON，并选择 /NUM 为 Colors & Numbers分别对线14与7 ; 7与16 ; 5与13 ; 5与15进行倒角，倒角半径为0.25Main Menu:Preprocessor ->Modeli ng-Create >Lin es-L ine Fillet拾取线14与7,单击Apply，输入圆角半径0.25，单击Apply ；拾取线7与16，单击Apply，输入圆角半径0.25，单击Apply ；拾

4、取线5与13，单击Apply，输入圆角半径 0.25，单击Apply ；拾取线5与15，单击Apply，输入圆角半径 0.25，单击OK ；打开关键点编号Utility Menu >PlotCtrls > Numbering关键点编号为 ON ,并选择 /NUM 为 Colors & Numbers通过三点画圆弧Main Men u>Preprocessor>Create>Li nes>Arcs>By End KPs & Rad拾取12及11点，单击Apply，再拾取10点，单击 Apply，输入圆弧半径 0.4,单击Apply;拾取9

5、及10点，单击Apply，再拾取11点，单击Apply，输入圆弧半径 0.4,单击OK由线生成面Main Menu:Preprocessor -> -Modeli ng-Create -> -Areas-Arbitrary >By Lines拾取线6、8、2单击Apply拾取线20、19、21单击Apply拾取线22、24、23单击Apply拾取线17、18、12单击Apply拾取线11、25单击Apply拾取线9、26单击0K将所以的面加在一起Main Menu:Preprocessor ->Modeli ng-Operate >Boolea ns-Add &g

6、t;Areas单击 Pick All2 .定义两个关键点（用来定义旋转轴）Main Men u>Preprocessor>Create>Keypo in ts-I n Active CSNPT输入50 ,单击 ApplyNPT输入51 , 丫输入6，单击OK。3. 面沿旋转轴旋转22.5度，形成部分实体Main Menu:Preprocessor ->Operate-Extrude >Areas- About Axis拾取面单击Apply ,拾取上面定义的两个关键点50 , 51 ,单击OK ,输入圆弧角度22.5，单击OK。4. 定义一个被减圆柱体首先将坐标平面

7、进行平移并旋转Utility Menu >WorkPla ne >Offset WP to >Keypo ints拾取关键点14和16，单击OK将工作平面沿X轴转90度Utility Me nu >WorkPla ne >Offset WP by In creme nts在 XY , YZ, ZX An gles 输入 0, 90 , 0 单击 Apply.创建实心圆柱体Main Men u>Preprocessor>Create>Cyli nder-By Dime nsionsRAD1输入0.45 , Z1 , Z2坐标输入1 , - 2，单击

8、OK5 将圆柱体从轮体中减掉Main Men u>Preprocessor>Operate->Boolea ns-Subtract >Volumes首先拾取轮体，单击 Apply,然后拾取圆柱体，单击OK。6. 工作平面与总体笛卡尔坐标系一致Utility Me nu >WorkPla ne >Alig n WP With>Global Cartesia n此处将模型另存为 Wheel.db7. 将体沿XY坐标面映射Main Men u>Preprocessor>Modelii ng>Reflect >Volumes拾取体，并选

9、择 X 丫 plane 单击OK8. 旋转工作平面Utility Me nu >WorkPla ne >Offset WP by In creme nts在 XY，YZ，ZX An gles 输入 0，- 90，0 单击 Apply.在 XY，YZ，ZX Angles 输入 22.5，0，0 单击 Apply.8. 在工作平面原点定义一个局部柱坐标系Utility Menu >WorkPla ne >Local Coordi nate Systems>Create Local CS>At WP OriginKCN 为 11，KCS 为 Cylindrical

10、 19. 将体沿周向旋转8份形成整环。Main Menu 'PreprocessorModelii ng> Copy>Volumes拾取Pick All，ITIME输入8，DY输入45，单击OK。实验二 自下向上实体建模建立连杆模型一、 实验目的：熟悉从下向上建模的过程二、实验步骤：1. 进入ANSYS工作目录，将初始文件名设置为job name 。2. 创建两个圆面：- Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Areas- Circle > By Dimensions .? RAD1 = 1.

11、4? RAD2 = 1? THETA1 = 0? THETA2 = 180, 单击Apply?然后设置THETA1 = 45,再单击OK3. 打开面：编号-Utility Menu > PlotCtrls > Numbering .?设置面号为on,然后单击OKWrist pin endCAll dimensions in inches4. 创建两个矩形面- Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Areas- Rectangle > ByDime nsions .? X1 = -0.3, X2 = 0

12、.3, Y1 = 1.2, Y2 = 1.8,单击Apply? X1 = -1.8, X2 = -1.2, Y1 = 0, Y2 = 0.3,单击OK5. 偏移工作平面到给定位置（X=6.5）:-Utility Menu > WorkPlane > Offset WP to > XYZ Locations +?在ANSYS输入窗口输入6.5? OK6. 将激活的坐标系设置为工作平面坐标系：-Utility Menu > WorkPlane > Change Active CS to > Working Plane7. 创建另两个圆面：- Main Menu

13、> Preprocessor > -Modeling- Create > -Areas- Circle > By Dimensions .? RAD1 = 0.7? RAD2 = 0.4? THETA1 = 0? THETA2 = 180, 然后单击Apply?第二个圆THETA2 = 135,然后单击OK8. 对面组分别执行布尔运算：- Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Operate > -Booleans- Overlap > Areas +?首先选择左侧面组,单击Apply?然后选择右侧面组，单击

14、OK9. 将激活的坐标系设置为总体笛卡尔坐标系：-Utility Menu > WorkPlane > Change Active CS to > Global Cartesian10. 定义四个新的关键点：- Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > Keypoints > In Active CS?第一个关键点，X=2.5, Y=0.5, 单击Apply?第二个关键点，X=3.25, Y=0.4,单击Apply?第三个关键点，X=4, Y=0.33, 单击Apply?第四个关键点，X=4.75,

15、Y=0.28, 单击OK11将激活的坐标系设置为总体柱坐标系-Utility Menu > WorkPlane > Change Active CS to > Global Cylindrical12. 通过一系列关键点创建多义线- Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Lines- Splines > With Options >Spli ne thru KPs +?如图按顺序拾取六个关键点，然后单击0K ? XV1 = 1? YV1 = 135? XV6 = 1? YV6 = 45?

16、OK13. 在关键点1和18之间创建直线- Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Lines- Lines > Straight Line +?拾取如图的两个关键点，然后单击OK14. 打开线的编号并画线-Utility Menu > PlotCtrls > Numbering .?打开线的编号为on,单击OK-Utility Menu > Plot > Lines15. 由前面定义的线6, 1,7, 25创建一个新的面：- Main Menu > Preprocessor >

17、 -Modeling- Create > -Areas- Arbitrary > By Lines +?拾取四条线(6, 1,7, and 25),然后单击OK16. 放大连杆的左面部分：-Utility Menu > PlotCtrls > Pan, Zoom, Rotate? Box Zoom用鼠标拖住需要显示的绘图区域17. 创建三个线倒角：- Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Lines- Line Fillet +?拾取线36和40,然后单击Apply? RAD = .25,然后单

18、击Apply?拾取线40和31,然后单击Apply ? Apply?拾取线30和39,然后单击0K? OK-Utility Menu > Plot > Lines18. 由前面定义的三个线倒角创建新的面：- Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Areas- Arbitrary > By Lines +?拾取线12, 10,及13,单击Apply?拾取线17, 15,及19,单击Apply?拾取线23, 21,及24,单击OK-Utility Menu > Plot > Areas19将面

19、加起来形成一个面：- Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Operate > Add > Areas +? Pick All20. 使模型充满整个图形窗口：-Utility Menu > PlotCtrls > Pan, Zoom, Rotate? Fit21. 关闭线及面的编号：-Utility Menu > PlotCtrls > Numbering .?关闭线及面的编号，单击OK-Utility Menu > Plot > Areas22. 将激活的坐标系设置为总体笛卡尔坐标系：-Util

20、ity Menu > WorkPlane > Change Active CS to > Global Cartesian-Or issue:CSYS,023. 将面沿X Z面进行映射（在Y方向）:- Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Reflect > Areas +? Pick All?选择X-Z面，单击OK24. 将面加起来形成一个面：- Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Operate > Add > Areas +? Pick All25.

21、关闭工作平面-Utility Menu > WorkPlane > Display Working Plane26. 存储数据库并离开ANSYS:-拾取 “ SAVE_DB ”拾取“ QUIT ” 选择 “ Quit - No Save! " OK实验三 平板结构的强度分析操作目的熟悉有限元建模技术;了解结构静力分析的方法和意义;求解在载荷（力）的作用下结构整体变形，找出指定位置的位移变形和应力大小。试验内容在实验一有限元建摸技术的基础上，深入了解和使用ANSYS强大的计算功能。建立图 110mm，材料为钢，其尺寸如图L50.予41500,14F-9X111 (N)图1平

22、板的结构尺寸（单位m）和有限元模型图三实验步骤1定义分析类型GUI : Main Menu>Preferences选中对话框中的structural复选框进行结构分析2设定单元类型GUI : Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit>Delete选择Add在左边单元列表中选择壳体单元Shell，在右边单元列表中选择Elastic 4nodes 63选择OK关闭对话框，选择 Close关闭单元类型对话框3定义实常数（壳体单元的厚度）GUI : Main Menu>Preprocessor>Real Cons

23、tants，选择Add所示的开有一个圆孔左端完全固定在墙面上的直角平板，板厚所示，在板的自由端施加静力F=1OOON。试建立其有限元模型，然后计算在载荷作用下的静力变形。选择0K定义实常数在TK (I)、TK (J)、TK (I)和TK (J)框中输入单元四个节点的厚度0.014定义材料属性(材料的弹性模量2.1E11、密度7800、泊桑比0.3)GUI :MainMenu >Preprocessor>MaterrialPropertiesMaterrialmodels>-lsotropic ，双击Isotropic ，弹性模量 EX框中输入2.1E11，在泊桑比 PRXY框

24、中输入 0.3，在材料(钢)密度density 框中输入7800 。5创建几何模型分别建立两个矩形GUI : Main Menu>Preprocessor>Modeling-Create >Areas- Rectangle >By 2 Corners建立一个圆GUI : Main Menu>Preprocessor> Modeling-Create >Areas Circle > Solid Circle通过布尔操作生成几何模型GUI : Main Menu 'PreprocessorModeli ng-Operate>Boolea

25、 ns-Subtract > Areas弹出对话框，先选择减号前的对象（母体），点击0K，再弹出对话框，选择减号后的对象（需去除的部分），点击0K。6划分网格首先根据每条线段的长短约束每条边被分成的份数GUI : Main Menu>Preprocessor>MeshingSize Cntrls>Picked Lines选择要约束的线段（短线段），然后在对话框 No. Of element divisions中输入8。选择要约束的线段（长线段），然后在对话框 No. Of element divisions中输入16。GUI : Main Menu>Preproc

26、essor>MeshTool，点击 Mesh按钮，选中面后即可划分网格。7约束边界条件和施加载荷GUI : Main Menu>Solution>DefineLoads >Apply>Strucural>Displancement>OnLines选择需要约束的边和需要约束的自由度方向（All DOF ）。或者 GUI : Main Menu>Solution>DefineLoads >Apply>Strucural>Displa nceme nt>On Nodes选择需要约束的节点和需要约束的自由度方向（ All D

27、OF ）。GUI : Main Menu>Solution>Define Loads >Apply>Strucural > Forces >On Nodes节点上加载静力载荷，力的大小为总力的大小除以选中的节点数。8合并和压缩有限元节点的编号（目的是避免同一位置有多个节点）GUI : Main Menu>Preprocessor>NumberingCtrls> Merge ItemsGUI : Main Menu>Preprocessor>Numbering9求解（有限元计算）GUI : Main Menu>Solutio

28、n>Solve- Current LSCtrls> Compress Numbers求解在当前载荷下的结果10查看结果（后处理）（1）显示整个结构在当前载荷下的整体变形结果GUI : Main Menu>General Postproc>Plot Results >Doformed Shape(2)用颜色显示整个结构在当前载荷下某方向的变形结果(可选择不同方向，GUI : Main Menu>General Postproc>Plot Results >ContourUX,UY,UZ,USUM )Solu>Nodal Solu>DOF

29、Soluti on(3)用颜色显示整个结构在当前载荷下某方向的应力结果(可选择不同方向,SX,SY,SZ, SEQV)GUI : Main Menu>General Postproc>Plot Results >Contour Solu> Nodal Solu>Stress(4)显示指定节点在当前载荷下某方向的位移大小(可选择不同方向,UX,UY,UZ, USUM )GUI : Main Menu>General Postproc>Query Results>SubGrid Solu>选择 DOF solution(5)显示指定节点在当前载

30、荷下某方向的应力大小GUI : Main Menu>General Postproc>Query Results>SubGrid Solu>选择Stress四报告要求1写出试验的几个主要过程；2写出图1中指定的16个位置的总位移大小；3写出图1中指定的16个位置的等效应力大小。实验四轴承座的有限兀建模与强度分析一实验目的：创建实体的方法，工作平面的平移及旋转，布尔运算（相减、粘接、搭接，模型体素的合并，基本网格划分。基本加载、求解及后处理。实验内容：轴承座的实体建模、网格划分、加载、求解及后处理力问题描述:轴承座轴瓦具体(5000 psi.)四个安装孔径 向约束（对称）

31、步骤:沉孔上的推力(1000 psi.)轴承座底部约束(UY=0)轴承系统（分解图）载荷首先进入前处理（/PREP7）1.创建基座模型生成长方体Main Menu : Preprocessor>Create>Block>By Dimensions输入 x1=0,x2=3,y1=0,y2=1,z1=0,z2=3平移并旋转工作平面Utility Men u>WorkPla ne>Ofset WP by In creme ntsX,Y,Z Offsets 输入 2.25,1.25,.75 点击 ApplyXY, YZ，ZX Angles 输入 0，- 90 点击 OK。

32、创建圆柱体Main Menu : Preprocessor>Create>Cylinder> Solid CylinderRadius 输入 0.75/2, Depth 输入1.5,点击 OK。拷贝生成另一个圆柱体Main Menu : Preprocessor>Copy>Volume 拾取圆柱体，点击 Apply, DZ 输入 1.5 然后点击 OK从长方体中减去两个圆柱体Main Menu : Preprocessor>Operate>Subtract Volumes首先拾取被减的长方体，点击Apply,然后拾取减去的两个圆柱体，点击OK。使工作平

33、面与总体笛卡尔坐标系一致Utility Me nu>WorkPla ne>Alig n WP withGlobal Cartesian2. 创建支撑部分 Utility Menu:WorkPlane -> Display Working Plane (toggle on)Main Menu:Preprocessor -> -Modeli ng-Create -> -Volumes-Block -> By 2 corners & Z在创建实体块的参数表中输入下列数值：WP X = 0WP Y = 1Width = 1.5Height = 1.75Dep

34、th = 0.75OKToolbar:SAVE_DB3. 偏移工作平面到轴瓦支架的前表面Utility Me nu: WorkPla ne -> Offset WP to -> Keypoi nts +1. 在刚刚创建的实体块的左上角拾取关键点2. OKToolbar:SAVE_DB4 创建轴瓦支架的上部Main Menu: Preprocessor -> Modeli ng-Create -> Volumes-Cyli nder -> Partial Cyli nder1) .在创建圆柱的参数表中输入下列参数:WP X = 0WP Y = 0Rad-1 = 0T

35、heta-1 = 0Rad-2 = 1.5Theta-2 = 90Depth = -0.752) . OKToolbar:SAVE_DB5. 在轴承孔的位置创建圆柱体为布尔操作生成轴孔做准备Main Menu: Preprocessor -> Modeli ng-Create -> Volume-Cyli nder -> Solid Cyli nder +1. )输入下列参数:WP X = 0WP Y = 0Radius = 1Depth = -0.18752. ）拾取 Apply3. ）输入下列参数：WP X = 0WP Y = 0Radius = 0.85Depth =

36、-24. ）拾取OK6 .从轴瓦支架“减”去圆柱体形成轴孔.Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Operate-> Subtract -> Volumes+1. 拾取构成轴瓦支架的两个体，作为布尔“减”操作的母体。单击Apply2. 拾取大圆柱作为“减”去的对象。单击Apply3. 拾取步1中的两个体，单击 Apply4. 拾取小圆柱体，单击 OKToolbar:SAVE_DB合并重合的关键点：-Mai n Menu > Preprocessor > Numberi ng Ctrls > Merge Items 将 Lab

37、el 设置为 “ Keypoints ” ,单击OK7.创建一个关键点在底座的上部前面边缘线的中点建立一个关键点：-Main Menu > Preprocessor > -Modeli ng- Create > Keypo ints > KP betwee n KPs + ?拾取如图的两个关键点，单击OK ?RATI = 0.5,单击OK8.创建一个三角面并形成三棱柱-Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Areas- Arbitrary > Through KPs +1. 拾取轴承孔座与

38、整个基座的交点。2. 拾取轴承孔上下两个体的交点3. 拾取基座上上步建立的关键点，单击OK完成了三角形侧面的建模。4 .沿面的法向拖拉三角面形成一个三棱柱。-Main Menu > Preprocessor > -Modeli ng- Operate > Extrude > -Areas- Along Normal?拾取三角面，单击OK5. 输入DIST = -0.15 ，厚度的方向是向轴承孔中心，单击OKToolbar:SAVE_DB9. 关闭 working plane display.Utility Me nu: WorkPla ne -> Display

39、Worki ng Pla ne (toggle off)10 .沿坐标平面镜射生成整个模型.Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Reflect->Volumes +1.拾取All2.拾取 “ Y-Z plane，单击 OKToolbar:SAVE_DB11.粘接所有体.Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Operate-> Boolea ns-Glue->Volumes+拾取AllToolbar:SAVE_DB恭喜！你已经到达第一块里程碑-几何建模.下一步是网格划分.12 .定义单元类型1为1

40、0-节点四面体实体结构单元（SOLID92） Main Menu:Preprocessor -> Eleme nt Type -> Add/Edit/Delete .1. Add2. 选择 Structural-Solid,并下拉菜单选择“Tet 10Node 92 ”单击 OK3. Close13 定义材料特性.Main Menu: Preprocessor -> Material Props -> Constant-lsotropic.1. OK (将材料号设定为 1)2. 在 “ You ng ' s ModulusEX ” 下输入：30e6 单击 OK。

41、Toolbar:SAVE_DB14.用网格划分器MeshTool将几何模型划分单兀.Main Menu: Preprocessor ->MeshT ool.1 .将智能网格划分器( Smart Sizing )设定为 “on ” 2.将滑动码设置为“8” (可选：如果你的机器速度很快，可将其设置为“7”或更小值来获得更密的网格)3. 确认 MeshTool 的各项为：Volumes, Tet, Free4. MESH5. Pick All说明：如果在网格划分过程中出现任何信息，拾取“OK ”或“Close ”。划分网格时网格密度可由滑动码控制，滑动码的调节范围从0-10，当数值较大时网格稀疏，反之，网格加密。6. 关闭 MeshToolToolbar