《有限元基础教程》

1、【ANSYS算例】432(4)三角形单元与矩形单元的精细网格的计算比较针对【典型例题】4.3.2(3)的问题，即如图4-7所示的平面矩形结构，E = 1, t = 1, u= 0.25，假设约束和外载为(4-67)位移边界条件BC(u): u = 0, v = 0, u = 0力边界条件 BC( p):PB =1, PB = 0, PC = 1, Pc = 0, PD = 0图4-7平面矩形结构的有限元分析在ANSYS平台上，进行三角形单元与矩形单元的精细网格的划分，完成相应的力学分 析。解答 下面基于ANSYS平台，进行三角形单元与矩形单元的精细网格的划分，见图4-11。对该问题进行有限元分

2、析的过程如下。(b)采用四边形单元的划分(a)采用三角形单元的划分图4-11基于ANSYS平台的精细网格划分(每边划分10段)1基于图形界面的交互式操作(step by step)进入ANSYS (设定工作目录和工作文件)程序ANSYS ANSYS Interactive Working directory (设置工作目录)Initial jobname(设置工作文件名)：TrussBridge Press Run OK设置计算类型ANSYS Main Menu: Preferences”。 Structural OK定义分析类型ANSYS Main Menu: Preprocessor Lo

3、ads Analysis Type New Analysis STATIC OK定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear f Elastic f Isotropic f EX: 1 （弹性模量），PRXY: 025（泊松比）f OK f 鼠标点击该窗口右上角的“ ”来关闭该窗口 定义单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor f Element Type f Add/Edit/Delete. f Add.f Structural Solid:

4、Quad 4node 42 f OK (返回到 Element Types 窗口)f Close (6)设置为带厚度的平面问题ANSYS Main Menu: Preprocessor f Real Constants. f Add/Edit/Delete f Add f Type 1f OKf Real Constant Set No:4 (第 1 号实常数),THK:_1 (平面问题的厚度)fOK fClose(7)定义实常数以确定厚度ANSYS Main Menu: Preprocessor f Real Constants.f Add.f Type 1 Plane42 f OK f R

5、eal Constants Set No:-1 (第 1 号实常数)，Thickness: 1 (平面问题的厚度)f OK f Close构造模型生成几何模型ANSYS Main Menu: Preprocessor f Modeling f Create f Keypoints f In Active CS f Keypoint number: 1, X, Y, Z Location in active CS : 0,0,0 f Apply f (同样方式输入其余 3 个特 征点坐标，分别为(1,0,0), (1,1,0), (0,1,0) ) f OK连接点生成面ANSYS Main Me

6、nu: Preprocessor f Modeling f Create f Areas f Arbitrary f Through KPs f Min, Max, Inc： 1,4,1 fOK设定模型材料ANSYS Main Menu: Preprocessor f Modeling f Create f Elements f Elem Attributes f MAT: -1 ,TYPE: 1 PLANE42 , REAL口 fOK网格划分ANSYS Utility Menu: Select f Entities f Lines f Sele All f OKANSYS Main Menu

7、: Preprocessor f Meshing f Size Cntrls f ManualSize f Lines f All Linesf Element Sizes on All Selected Lines: NDIV: M(每一条线分为 10 段)，SPACEuf OK f ANSYS Main Menu:Preprocessor f Meshing f MeshTool f Mesh:Areas , Shape: Tri,mapped f Mesh f Pick ALL模型加约束ANSYS Utility Menu: Select f EverythingANSYS Main M

8、enu: Preprocessor f Loads f Define Loads f Apply f Structural f Displacement f On Keypointsf Min, Max, Inc： f OK f lab2： ALL DOF(约束 1 号特征点所有 方向上的位移)f Apply f Min, Max, Inc： 4f OK f lab2： UX(约束4号特征点X方向上的位移) f OK施加载荷在2号特征点上施加-X方向的外载ANSYS Main Menu: Preprocessor f Loads f Define Loads f Apply f Structu

9、ral f Force/Moment f On Keypoints f Min, Max, Inc: -2-f OK f Direction of force/mom: FX , Force/moment value: f Apply在3号节点上施加X方向的外载ANSYS Main Menu: Preprocessor f Loads f Define Loads f Apply f Structural f Force/Momentf On Keypoints f Min, Max, Inc: f OK f Direction of force/mom: FX, Force/moment v

10、alue:-L f OK计算分析结果显示显示变形前后的位移ANSYS Main Menu: General Postproc f Plot Results f Deformed shape f Def + undeformed f OKANSYS Utility Menu: Parameters f Scalar Parameters f Selection 下输入 NB=NODE(1,0,0) f Accept f (以同样方式输入其余需要的结果参数表达式，分别为 NB_UX=UX(NB)； NB_UY=UY(NB)； NC=NODE(1,1,0)； NC_UX=UX(NC) ； NC_UY

11、=UY(NC)； STR_ENGY= 0.5*(NB_UX*(-1)+ NC_UX*(1)； POTE_ENGY=-0.5*(NB_UX*(-1)+ NC_UX*(1) ) f CloseANSYS Utility Menu: List f Status f Parameters f All Parameters (显示所有计算结果)退出系统ANSYS Utility Menu: File f Exit f Save Everything f OK2完整的命令流!% ANSYS 算例4.3.2(4) % begin %/PREP7!进入前处理ANTYPE,STATIC!设定为静态分析MP,EX

12、,1,1!定义1号材料的弹性模量MP,PRXY1,0.25!设定1号材料的泊松比ET,1,PLANE42!选取单元类型1KEYOPT,1,3,3!设置为带厚度的平面问题R,1,1!设定实常数No.1，厚度K,1,0,0,0!生成几何点No.1K,2,1,0,0!生成几何点No.2K,3,1,1,0!生成几何点No.3K,4,0,1,0!生成几何点No.4A,1,2,3,4!由几何点连成几何面No.1MAT,1!设定为材料No.1TYPE,1!设定单元No.1REAL,1!设定实常数No.1!-设置单元划分LSEL,ALL!选择所有的线LESIZE,all, , ,10,1 !将所选择的线划分成

13、10段MSHAPE,1,2D!设置三角形单元!MSHAPE,0,2D!设置四边形单元MSHKEY,1!设置映射划分AMESH,1!对面No.1进行网格划分ALLSEL,ALL!选择所有的对象DK,1,ALL!对几何点1施加固定的位移约束DK,4,ALL!对几何点4施加固定的位移约束FK,2,FX,-1!对几何点2施加外力FX=-1FK,3,FX,1!对几何点3施加外力FX=1FINISH!结束前处理/SOLU!进入求解模块SOLVE!求解FINISH!结束求解/POST1!进入后处理PLDISP,1NB=NODE(1,0,0)NB_UX=UX(NB)NB_UY=UY(NB)ALLSEL,ALL

14、NC=NODE(1,1,0)NC_UX=UX(NC)NC_UY=UY(NC)!计算的变形位移显示（变形前与后的对照）!获取几何位置为（1,0,0） （B点）所对应的节点号码，赋值给NB!获取节点号NB处的位移UX，赋值给NB_UX!获取节点号NB处的位移UY，赋值给NB_UY!选择所有的对象!获取几何位置为（1,1,0） （C点）所对应的节点号码，赋值给NC!获取节点号NC处的位移UX，赋值给NC_UX!获取节点号NC处的位移UY，赋值给NC_UYSTR_ENGY= 0.5*(NB_UX*(-1)+ NC_UX*(1) !计算结构系统的应变能POTE_ENGY=-0.5*(NB_UX*(-1)

15、+ NC_UX*(1) !计算结构系统的势能*status,parm!显示所有的参数!% ANSYS 算例4.3.2(4) % end %ausys材料库的使用某些经常用到的材料模型，特别是比较复杂的条件，需要每次都要设定.如果这时使用材料库文件，则可以通过保存材料的设置，使用时，通过读取材料库文件中相防的材料模型，即M实现重复利用！创建孝骤：L Preprocessor Material Props Material Library Select Units选择材料模府罚义的单位AR5TS Iftia lUwi!3 Prefereaees 0 PrerocessorB nt TyptB Be

16、al CBStats 日 Baler a al Pi*.、B laterial Library 0 Likrerjr Patk H Lib Fath Stttts S Library 5 lifTt Library sazzzzz S T*ertfwrt Vai 5 Hectreiac Vaits SItiels蜀ILFx S Bat S fritt l File C le Material Props Material Library Library Path弹出Set Material Library Path对话框，设置创建和读入材料摩文件的路径AHSTS Min Menu因 PreferencesB PreprocessorElement TypeEl Be&l Constantslateri al Propslaport Library Export Library Select Vm ts BUniS Electroaa Vai ts E3 Bateri al lodels E Convcr t ALPz3。设置完文件路径后，选择Export Material,弹出E