1.ANSYS中混凝土模式预应力模拟的算例
!简支梁实体与预应力钢筋分析
/PREP7
egjx=2e5 !Ey
agjx=140 !单根钢绞线面积
ehnt=4e4 !Eh
xzxs=1.0e-5 !线胀系数
yjl=200000 !定义预加力
et,1,link8 !定义link8单元
et,2,solid95 !定义solid95单元
r,1,agjx !定义link8单元的面积
r,2 !定义第2种实常数
mp,ex,1,egjx !定义link8单元的弹性模量mp,prxy,1,0.3 !定义link8单元的泊松系数mp,alpx,1,1.0e-5 !定义线膨胀系数
mp,ex,2,ehnt !定义solid95单元的弹性模量mp,prxy,2,0.3 !定义solid95单元的泊松系数blc4, , ,100,200,3000 !定义梁体
/view,1,1,1,1 !定义ISO查看
/ang,1
vplot !绘制梁体
kwpave,6 !工作平面移动到关键点6
wpoff,-30 !工作平面移动-30mm(X)
wprot,0,0,90 !工作平面旋转
vsbw,1 !分割梁体
wpoff,0,0,-40 !工作平面移动-40mm(Z)
vsbw,2 !分割梁体
wpoff,0,40 !工作平面移动40mm(Y)
wprot,0,90 !工作平面旋转
vsbw,all !分割梁体
wpstyl !关闭工作平面显示
nummrg,all,,,,low !整理
numcmp,all !压缩编号
esize,30 !定义网分时边长控制
lsel,s,,,28,38,10 !定义line28和38为新的选择集latt,1,1,1 !定义选择集的属性
lmesh,all !对线划分单元
allsel,all !新的选择集为所有的实体
gplot !绘制所有的实体
vsel,s,,,all !定义所有体为选择集
vatt,2,2,2 !定义选择集的属性
mshape,0,3d !将体划分单元的形状定位HEX mshkey,1 !采用MAPPED划分器
vmesh,all !对体进行划分单元
finish
/solu
dl,3,,all !对线line7施加约束(UX,UY,UZ)
dl,16,,all !对线line31施加约束(UX,UY,UZ)
dl,23,,all !对线line23施加约束(UX,UY,UZ)
dl,2,,uy !对线line4施加约束(UY)
dl,15,,uy !对线line30施加约束(UY)
dl,22,,uy !对线line23施加约束(UY)
dk,2,,,,,ux,uy !对关键点2约束(UX,UY)
bfl,28,temp,-yjl/(xzxs*egjx*agjx) !对钢绞线施加温度
bfl,38,temp,-yjl/(xzxs*egjx*agjx) !对钢绞线施加温度
solve !求解
finish
/post1
plnsol,s,z,0,1 !绘制Z方向的应力
etable,sigi,ls,1 !定义钢筋单元数据表
plls,sigi,sigi,1 !绘制上述应力
finish
2．钢筋混凝土整体式模型例子
/PREP7
! 单元属性
ET,1,SOLID65
KEYOPT,1,1,0
KEYOPT,1,5,0
KEYOPT,1,6,0
KEYOPT,1,7,1
!实参数1：未配筋
R,1,2, , , ,2, , RMORE, , ,2, , , ,
!实参数2：X方向配筋
R,2,2,.05, , ,2, , RMORE, , ,2, , , ,
!材料属性
!混凝土基本材料属性MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,30e9 MPDATA,PRXY,1,,.2
!屈服准则
TB,MISO,1,1,5,
TBTEMP,0
TBPT,,0.0005,15e6 TBPT,,0.001,21e6 TBPT,,0.0015,24e6 TBPT,,0.002,27e6 TBPT,,0.003,24e6
!破坏准则
TB,CONC,1,1,9, TBTEMP,0
TBDATA,,.5,.9,3e6,30e6,, TBDATA,,,,1,,, MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0
!钢材基本属性
MPDATA,EX,2,,200e9 MPDATA,PRXY,2,,.27
!屈服准则
TB,BISO,2,1,2, TBTEMP,0
TBDATA,,310e6,2e9,,,, !建立模型
K,1,,,,
K,2,3,,,
KGEN,2,1,2 ,1 , ,.05, , ,0 KGEN,2,1,2 ,1 , ,0.5, , ,0 A,1,2,4,3
A,3,4,6,5
VEXT,1,2 ,1 ,0,0,.2,,,, VSEL, , , , 1
VATT, 1, 2, 1, 0
VSEL, , , , 2
VATT, 1, 1, 1, 0
LSEL, all
LESIZE,all,.2, , , , , , ,1 VSEL, all
VMESH,all
/SOLU
ANTYPE,0
!力收敛，2%
CNVTOL,F, ,0.02,2, ,
!加约束
D,3, , , , , ,UY, , , , , D,35, , , , , ,UY, , , , , D,16, , , , , ,UY, , , , ,
D,48, , , , , ,UY, , , , ,
D,35, , , , , ,ALL, , , , , D,48, , , , , ,UZ, , , , ,
!加竖向位移荷载
D,75, ,-0.01, , , ,UY, , , , , D,123, ,-0.01, , , ,UY, , , , , !加载最少分为20步
NSUBST,20,1000000,20
!输出每步结果
OUTRES,ALL,1
!每步至少迭代25次CUTCONTROL,NOITERPRED,1 SOLVE
*DO,I,1,R1NUM-1
*DO,J,I+1,R1NUM
*IF,R1NODEXY(I,2),GT,R1NODEXY(J,2),THEN RY=R1NODEXY(I,2)
R1NODEXY(I,2)=R1NODEXY(J,2)
R1NODEXY(J,2)=RY
RX=R1NODEXY(I,1)
R1NODEXY(I,1)=R1NODEXY(J,1)
R1NODEXY(J,1)=RX
RNODE=R1NODE(I)
R1NODE(I)=R1NODE(J)
R1NODE(J)=RNODE
*ENDIF
*ENDDO
*ENDDO
1.ANSys 中混凝土模式预应力模拟的算例
PREP7前处理
钢绞线的弹性模量
面积
混凝土泊松比
定义单元
mp
blc4建立体
kwpave工作面向下移动
划分单元*（通过节点传递，共节点）d施加约束
对钢绞线施加温度，使其产生预应力！电脑不认，说明性文字
建立两种材料模型
钢筋混凝土怎么看
Project1 梁的有限元建模与变形分析 计算分析模型如图1-1 所示, 习题文件名: beam。 NOTE:要求选择不同形状的截面分别进行计算。 梁承受均布载荷：1.0e5 Pa 图1-1梁的计算分析模型 梁截面分别采用以下三种截面（单位：m）： 矩形截面：圆截面：工字形截面： B=0.1, H=0.15 R=0.1 w1=0.1，w2=0.1，w3=0.2, t1=0.0114，t2=0.0114，t3=0.007 1.1进入ANSYS 程序→ANSYSED 6.1 →Interactive →change the working directory into yours →input Initial jobname: beam→Run 1.2设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK 1.3选择单元类型 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete… →Add… →select Beam 2 node 188 →OK (back to Element Types window)→Close (the Element Type window) 1.4定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural→Linear→Elastic→Isotropic→input EX:2.1e11, PRXY:0.3→OK 1.5定义截面 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Sections →Beam →Common Sectns→分别定义矩形截面、圆截面和工字形截面：矩形截面:ID=1,B=0.1，H=0.15 →Apply →圆截面：ID=2,R=0.1 →Apply →工字形截面：ID=3,w1=0.1，w2=0.1，w3=0.2，t1=0.0114，t2=0.0114，t3=0.007→OK
1. ANSYS交互界面环境包含交互界面主窗口和信息输出窗口。 2. 通用后处理器提供的图形显示方式有变形图、等值线图、矢量图、粒子轨迹图以及破裂和压碎图。 3. ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场和耦合场分析于一体的有限元分析软件。 4. 启动ANSYS 10.0的程序，进入ANSYS交互界面环境，包含主窗口和输出窗口。 5. ANSYS程序主菜单包含有前处理、求解器、通用后处理、时间历程后处理器等主要处理器，另外还有拓扑优化设计、设计优化、概率设计等专用处理器。 6. 可以图形窗口中的模型进行缩放、移动和视角切换的对话框是图形变换对话框。 7. ANSYS软件默认的视图方位是主视图方向。 8. 在ANSYS中如果不指定工作文件名，则所有文件的文件名均为 file 。 9. ANSYS的工作文件名可以是长度不超过 64 个字符的字符串，必须以字母开头，可以包含字母、数字、下划线、横线等。 10. ANSYS常用的坐标系有总体坐标系、局部坐标系、工作平面、显示坐标系、节点坐标系、单元坐标系和结果坐标系。 11. ANSYS程序提供了4个总体坐标系，分别是：总体直角坐标系，固定内部编号为0；总体柱坐标系，固定内部编号为；总体球坐标系，固定内部编号为2；总体柱坐标系，固定内部编号为5。 12. 局部坐标系的类型分为直角坐标系、柱坐标系、球坐标系和环坐标系。 13. 局部坐标系的编号必须是大于或等于 11 的整数。 14. 选择菜单路径Utility Menu →WorkPlane→Display Working Plane，将在图形窗口显示工作平面。 15. 启动ANSYS进入ANSYS交互界面环境，最初的默认激活坐标系（当前坐标系）总是总体直角坐标系。 16. ANSYS实体建模的思路（方法）有两种，分别是自底向上的实体建模和自顶向下的实际建模。 17. 定义单元属性的操作主要包括定义单元类型、定义实常数和定义材料属性等。 18. 在有限元分析过程中，如单元选择不当，直接影响到计算能否进行和结果的精度。 19. 对于各向同性的线弹性结构材料，其材料属性参数主要有弹性模量和泊松比。
1.ANSYS中混凝土模式预应力模拟的算例 !简支梁实体与预应力钢筋分析 /PREP7 egjx=2e5 !Ey agjx=140 !单根钢绞线面积 ehnt=4e4 !Eh xzxs=1.0e-5 !线胀系数 yjl=200000 !定义预加力 et,1,link8 !定义link8单元 et,2,solid95 !定义solid95单元 r,1,agjx !定义link8单元的面积 r,2 !定义第2种实常数 mp,ex,1,egjx !定义link8单元的弹性模量mp,prxy,1,0.3 !定义link8单元的泊松系数mp,alpx,1,1.0e-5 !定义线膨胀系数 mp,ex,2,ehnt !定义solid95单元的弹性模量mp,prxy,2,0.3 !定义solid95单元的泊松系数blc4, , ,100,200,3000 !定义梁体 /view,1,1,1,1 !定义ISO查看 /ang,1 vplot !绘制梁体 kwpave,6 !工作平面移动到关键点6
wpoff,-30 !工作平面移动-30mm(X) wprot,0,0,90 !工作平面旋转 vsbw,1 !分割梁体 wpoff,0,0,-40 !工作平面移动-40mm(Z) vsbw,2 !分割梁体 wpoff,0,40 !工作平面移动40mm(Y) wprot,0,90 !工作平面旋转 vsbw,all !分割梁体 wpstyl !关闭工作平面显示 nummrg,all,,,,low !整理 numcmp,all !压缩编号 esize,30 !定义网分时边长控制 lsel,s,,,28,38,10 !定义line28和38为新的选择集latt,1,1,1 !定义选择集的属性 lmesh,all !对线划分单元 allsel,all !新的选择集为所有的实体 gplot !绘制所有的实体 vsel,s,,,all !定义所有体为选择集 vatt,2,2,2 !定义选择集的属性 mshape,0,3d !将体划分单元的形状定位HEX mshkey,1 !采用MAPPED划分器 vmesh,all !对体进行划分单元
第1章 习题 1.ANSYS软件程序包括几大功能模块？分别有什么作用？ 2.如何启动和退出ANSYS程序？ 3.ANSYS程序有哪几种文件类型？ 4.ANSYS结构有限元分析的基本过程是什么？ 5.两杆平面桁架尺寸及角度如习题图1.1所示，杆件材料的弹性模量为2.1×1011Pa，泊松 比为0.3，截面面积为10cm2，所受集中力载荷F=1000N。试采用二维杆单元LINK1计算集中力位置节点的位移和约束节点的约束反力。 习题图1.1 两杆平面桁架 第2章 习题 1.建立有限元模型有几种方法？ 2.ANSYS程序提供了哪几种坐标系供用户选择？ 3.ANSYS程序中如何平移和旋转工作平面？ 4.试分别采用自底向上的建模方法和自顶向下的建模方法建立如习题图2.1所示的平面图 形，其中没有尺寸标注的图形读者可自行假定，并试着采用布尔运算的拉伸操作将平面图形沿法向拉伸为立体图形。
习题图2.1 平面图形 5.试分别利用布尔运算建立如习题图2.2所示的立体图形，其中没有尺寸标注的图形读者 可自行假定。 习题图2.2 立体图形 6.试对习题图2.3所示的图形进行映射网格划分，并任意控制其网格尺寸，图形尺寸读者 可自行假定。 习题图2.3 映射网格划分
第3章 习题 1.试阐述ANSYS载荷类型及其加载方式。 2.试阐述ANSYS主要求解器类型及其适用范围。 3.如何进行多载荷步的创建，并进行求解？ 4.试建立如习题图3.1所示的矩形梁，并按照图形所示施加约束和载荷，矩形梁尺寸及载 荷位置大小读者可自行假定。 习题图3.1 矩形梁约束与载荷 5.试建立如习题图3.2所示的平面图形，并按照图形所示施加约束和载荷，平面图形的尺 寸及载荷大小读者可自行假定。 习题图3.2 平面图形约束与载荷 第4章 习题
一简述ANSYS软件的发展史。 1970年，Doctor John Swanson博士洞察到计算机模拟工程应该商品化，于是创立了ANSYS公司，总部位于美国宾夕法尼亚州的匹兹堡。30年来，ANSYS 公司致力于设计分析软件的开发，不断吸取新的计算方法和技术，领导着世界有限元技术的发展，并为全球工业广泛接受，其50000多用户遍及世界。 ANSYS软件的第一个版本仅提供了热分析及线性结构分析功能，像当时的大多数程序一样，它只是一个批处理程序，且只能在大型计算机上运行。 20世纪70年代初。ANSYS软件中融入了新的技术以及用户的要求，从而使程序发生了很大的变化，非线性、子结构以及更多的单元类型被加入到子程序。70年代末交互方式的加入是该软件最为显著的变化，它大大的简化了模型生成和结果评价。在进行分析之前，可用交互式图形来验证模型的几何形状、材料及边界条件；在分析完成以后，计算结果的图形显示，立即可用于分析检验。 今天软件的功能更加强大，使用更加便利。ANSYS提供的虚拟样机设计法，使用户减少了昂贵费时的物理样机，在一个连续的、相互协作的工程设计中，分析用于整个产品的开发过程。ANSYS分析模拟工具易于使用、支持多种工作平台、并在异种异构平台上数据百分百兼容、提供了多种耦合的分析功能。 ANSYS公司对软件的质量非常重视，新版的必须通过7000道标准考题。业界典范的质保体系，自动化规范化的质量测试使ANSYS公司于1995年5月在设计分析软件中第一个通过了ISO9001的质量体系认证。 ANSYS公司于1996年2月在北京开设了第一个驻华办事机构，短短几年的时间里发展到北京、上海、成都等多个办事处。ANSYS软件与中国压力容器标准化技术委员会合作，在1996年开发了符合中国JB4732-95国家标准的中国压力容器版。作为ANSYS集团用户的铁路机车车辆总公司，在其机车提速的研制中，ANSYS软件已经开始发挥作用。 二节点﹑单元﹑单元类型的基本概念。 节点：几何模型通过划分网格，转化为有限元模型，节点构成了网格的分布和形状，是构成有限元模型的基本元素。 单元：有限元模型的组成元素，主要有点、线、面、体。 单元类型：根据实体模型划分网格时所要确定的单元的形状，是单元属性的一部分，单元类型决定了单元的自由度，包括线单元（梁、杆、弹簧单元）、壳单元（用于薄板或曲面模型）、二维实体单元、三维实体单元、线性单元、二次单元和P–单元。 三用ANSYS软件进行分析的一般过程。 1建立有限元模型 （1）指定工作文件名和工作标题。 该项工作并不是必须要求做的，但是做对多个工程问题进行分析时推荐使用工作文件名和工作标题。
郑重申明：本人能力有限，文中不可避免会有错误，欢迎朋友们批评指正，希望大家相互提高，呵呵，谢谢啦！ 12.8. Sample Rigid Body Dynamic Analysis 刚体动力学分析实例 This sample analysis demonstrates how to model a flexible component in ANSYS and export the flexible body information to a file for use in ADAMS. The example also provides brief instructions on how to perform the rigid body dynamic analysis in ADAMS, and details on how to transfer the loads from ADAMS to ANSYS in order to perform a stress analysis. 该实例演示了如果在ANSYS中制作柔性部件及输出可在ADAMS中使用的柔性体信息文件。同样该例子也提供了有关于在ADAMS中进行动力学分析的简单介绍，和如何将载荷信息从ADAMS转换到ANSYS中进行应力分析的详细介绍。 12.8.1. Problem Description 问题描述 In the linkage assembly shown below, Link3 is a flexible component. Link3 is modeled as a rectangular rod in ANSYS using SOLID45elements. The joints in ADAMS will be attached to interface points (nodes) at the middle of the holes at either end of Link3. These middle points are connected to the cylindrical joint surfaces by a spider web of BEAM4 elements. 联动装置装配如下图所示，连杆3是一个柔性部件，为矩形杆件在ANSYS中采用SOLID45单元构造。ADAMS中连接铰将连接在位于杆两端的孔中心接触节点上。这些节点会通过BEAM4单元构造的蜘蛛网格与圆柱铰表面连接。 Figure 12.5: Linkage Assembly联动装置转配图
巷道开挖过程的有限元模型与力学分析 学院： 班级： 学号： 姓名： 指导老师：XXX老师 XX大学 2009－2010年度上学期
目录 巷道开挖过程的有限元模型与力学分析 (3) 有限元模型概述 (3) 1 建立有限元模型 (4) 1.1 定义工作文件和工作标题 (4) 1.2 定义单元类型、实常数和材料 (4) 1.3 建立几何模型 (5) 2 网格划分 (7) 3 加载与初始地应力模拟 (8) 3.1 设置分析类型 (8) 3.2施加边界条件 (9) 3.3 施加上部面压力： (10) 3.4 施加重力加速度： (10) 3.4 设置加载步骤： (10) 3.5 求解初始地应力： (11) 3.6 保存分析结果： (11) 4 浏览初始地应力的计算结果（后处理） (12) 4.1显示变形形状： (12) 4.2查看节点结果等值线图： (12) 5 开挖巷道求解 (16) 5.1杀死巷道对应的单元： (16) 5.2输入加载步文件： (16) 5.3查看杀死巷道单元后的受力情况： (16) 5.4求解开挖后的有限元模型： (16) 6 浏览查看开挖后的计算结果（后处理） (17) 6.1显示变形形状： (17) 6.2查看节点结果等值线图： (17) 7 应力集中分析 (22) 8 总结体会 (22)
巷道开挖过程的有限元模型与力学分析 某半圆形拱巷道断面，参数见图，其所处地质条件为IV级围岩，上覆盖层厚度为100米后，各材料的力学参数见表。 有限元模型概述 本题采用ANSYS有限元分析软件模拟巷道开挖过程。由于地下巷道属于细长结构物，即巷道的横断面相对于纵向的长度来说很小，可且假定在围着荷载作用下，在其纵向没有位移，只有横向发生位移. 所以，巷道的力学分析可以采用弹性力学理论中的平面应变模型进行，这是一个较复杂的非线性力学问题。采用ANSYS有限元分析软件对巷道开挖进行模拟时，应首先根据地质条件建立合适的地下有限元分析模型，由于巷道对整个地下空间来说是属于“小孔口问题”，巷道周围出现孔口应力集中，并且应力集中区域影响范围约大于1.5倍的孔口尺寸，因此建几何模型时要选择合适的尺寸，其次采用PLANE42单元类型来分析平面应变问题。接下来设定单元尺寸大小划分网格。然后分步求解载荷，第一步求解初始地应力，第二步杀死巷道对应的单元后求解开挖后的载荷，最后分析巷道周围岩石的、位移、应力、应变的变化。
2.1 三维实体元SOLID45 2.1.1 单元简介 1．单元形状 SOLID45单元是三维实体单元，该单元在每个节点上有三个自由度（X、Y、Z方向的位移）。 SOLID45的几何形状 2．单元参数输入 对于SOLID45单元而言，其必须或可选的参数输入包括： ●节点：I、J、K、L、M、N、O、P ●自由度：UX, UY, UZ ●材料参数 ?EX（弹性模量）、EY、EZ ?PRXY, PRYZ, PRXZ (or NUXY, NUYZ, NUXZ)（泊松比） ?ALPX, ALPY, ALPZ (or CTEX, CTEY, CTEZ or THSX, THSY, THSZ)（热膨胀系数） ?DENS（密度） ?其它参数 3．结果的输出
SOLID45单元的结果输出 对于三维实体单元SOLID45而言，工程上主要关注其在荷载作用下的变形（挠度）及应力各分量等。对于实体结构的变形，可以直接通过ANSYS中的位移来获得，而应力各分量，包括S：X, Y, Z, XY, YZ, XZ，主应力分量S：1, 2, 3，等效应力S：EQV，都可以在后处理中绘制等值线图，便于观察。 2.1.2 实例分析 考虑一根10m高的混凝土柱，EX＝2e10Pa，Prxy=0.167；Dens=2400；截面尺寸为B*H=0.6m×0.8m，在自由端作用100KN的水平推力，分析其变形和内力。 ANSYS的分析过程： ●进入ANSYS工作界面；改变工作目录Utility Menu>Change Directory… ●进入前处理模块：Main Menu>Preprocessor ●定义单元类型； 点击Element Type > Add/Edit/Delete，在弹出的对话框中添加；
平面问题斜支座的处理 如图5-7所示，为一个带斜支座的平面应力结构，其中位置2及3处为固定约束，位置4处为一个45o的斜支座，试用一个4节点矩形单元分析该结构的位移场。 (a)平面结构(b)有限元分析模型 图5-7 带斜支座的平面结构 基于ANSYS平台，分别采用约束方程以及局部坐标系的斜支座约束这两种方式来进行处理。 (7) 模型加约束 左边施加X,Y方向的位移约束 ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →-Structural→Displacement On Nodes →选取2，3号节点→OK →Lab2: All DOF(施加X,Y方向的位移约束) →OK 以下提供两种方法处理斜支座问题，使用时选择一种方法。 ?采用约束方程来处理斜支座 ANSYS Main Menu：Preprocessor →Coupling/ Ceqn →Constraint Eqn ：Const :0, NODE1:4, Lab1: UX,C1:1,NODE2:4,Lab2:UY,C2:1→OK 或者?采用斜支座的局部坐标来施加位移约束 ANSYS Utility Menu：WorkPlane →Local Coordinate System →Create local system →At specified LOC + →单击图形中的任意一点→OK →XC、YC、ZC分别设定为2，0，0,THXY：45 →OK ANSYS Main Menu：Preprocessor →modeling →Move / Modify →Rotate Node CS →To active CS → 选择4号节点 ANSYS Main Menu：Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement On Nodes →选取4号节点→OK →选择Lab2:UY(施加Y方向的位移约束) →OK 命令流； !---方法1 begin----以下的一条命令为采用约束方程的方式对斜支座进行处理 CE,1,0,4,UX,1,4,UY,-1 !建立约束方程(No.1): 0=node4_UX*1+node_UY*(-1) !---方法1 end --- !--- 方法2 begin --以下三条命令为定义局部坐标系，进行旋转，施加位移约束 !local,11,0,2,0,0,45 !在4号节点建立局部坐标系 !nrotat, 4 !将4号节点坐标系旋转为与局部坐标系相同 !D,4,UY !在局部坐标下添加位移约束 !--- 方法2 end
/PREP7 /TITLE,Steady-state thermal analysis of pipe junction /UNITS,BIN ! 英制单位；Use U. S. Customary system of units (inches) ! /SHOW, ! Specify graphics driver for interactive run ET,1,90 ! Define 20-node, 3-D thermal solid element MP,DENS,1,.285 ! Density = .285 lbf/in^3 MPTEMP,,70,200,300,400,500 ! Create temperature table MPDATA,KXX,1,,8.35/12,8.90/12,9.35/12,9.80/12,10.23/12 ! 指定与温度相对应的数据材料属性；导热系数；Define conductivity values MPDATA,C,1,,.113,.117,.119,.122,.125 ! Define specific heat values（比热） MPDATA,HF,2,,426/144,405/144,352/144,275/144,221/144 ! Define film coefficient;除144是单位问题，上面的除12也是单元问题 ! Define parameters for model generation RI1=1.3 ! Inside radius of cylindrical tank RO1=1.5 ! Outside radius Z1=2 ! Length RI2=.4 ! Inside radius of pipe RO2=.5 ! Outside pipe radius Z2=2 ! Pipe length CYLIND,RI1,RO1,,Z1,,90 ! 90 degree cylindrical volume for tank WPROTA,0,-90 ! 旋转当前工作的平面；从Y到Z旋转-90度；；Rotate working plane to pipe axis CYLIND,RI2,RO2,,Z2,-90 ! 角度选择在了第四象限；90 degree cylindrical volume for pipe WPSTYL,DEFA ! 重新安排工作平面的设置；另外WPSTYL,STAT to list the status of the working plane；；Return working plane to default setting BOPT,NUMB,OFF ! 关掉布尔操作的数字警告信息；Turn off Boolean numbering warning VOVLAP,1,2 ! 交迭体；Overlap the two cylinders /PNUM,VOLU,1 ! 体编号打开；Turn volume numbers on /VIEW,,-3,-1,1
华南理工大学广州学院有限单元法期末试题大纲 一、选择题： 1 在加权余量法中，若简单地利用近似解的试探函数序列作为权函数，这类方 法称为________________。 （A）配点法（B）子域法（C）伽辽金法 2 等参变换是指单元坐标变换和函数插值采用______的结点和______的插值 函数。 （A）不相同，不相同（B）相同，相同（C）相同，不相同（D）不相同，相同3 有限元位移模式中，广义坐标的个数应与___________相等。 （A）单元结点个数（B）单元结点自由度数（C）场变量个数 4 采用位移元计算得到应力近似解与精确解相比较，一般___________。（A）近似解总小于精确解（B）近似解总大于精确解（C）近似解在精确解上下震荡（D）没有规律 5 如果出现在泛函中场函数的最高阶导数是m阶，单元的完备性是指试探函数 必须至少是______完全多项式。 （A）m-1次（B）m次（C）2m-1次 6 与高斯消去法相比，高斯约当消去法将系数矩阵化成了_________形式，因 此，不用进行回代计算。 （A）上三角矩阵（B）下三角矩阵（C）对角矩阵 7 对称荷载在对称面上引起的________________分量为零。 （A）对称应力（B）反对称应力（C）对称位移（D）反对称位移 8 对分析物体划分好单元后，__________会对刚度矩阵的半带宽产生影响。（A）单元编号（B）单元组集次序（C）结点编号 9 n个积分点的高斯积分的精度可达到______阶。 （A）n-1 （B）n（C）2n-1 （D）2n 10 引入位移边界条件是为了消除有限元整体刚度矩阵K的__________。（A）对称性（B）稀疏性（C）奇异性 C B B C B C D C C C 二、填空题：（课本···黑色字体）····仿题 1、有限元网格划分的过程中应注意：网格数目、网格疏密、单元阶次、网格质量
短圆柱体的热传导过程 问题：一短圆柱体，直径和高度均为1m，现在其上端面施加大小为100℃的均匀温度载荷，圆柱体下端面及侧面的温度均为0℃，试求圆柱体内部的温度场分布（假设圆柱体不与外界发生热交换）。圆柱体材料的热传导系数为30W/(m·℃)。 求解： 第一步：建立工作文件名和工作标题 在ANSYS软件中建立相应的文件夹，并选择Thermal复选框。 第二部：定义单元类型 在单元类型（element type）中选择thermal solid和quad 4node 55，在单元类型选择数字（element type reference number）输入框中输入1，在单元类型选择框里选择Axisymmetric，其余默认即可。 第三步：定义材料性能参数 在材料性能参数对话框中输入圆柱体的导热系数30. 第四步：创建几何模型、划分网格 创建数据点，输入点坐标。在第一个输入框中输入关键点编号1，并输入第一个关键点坐标0、0、0，重复输入第二个、第三个、第四个关键点，相应的坐标分别为2（0.5,0,0）；3（0.5,1,0）；4（0,1,0）。结果如下图1所示：
在模型中创建直线，选择编号为1、2的关键点生成一条直线，在选取2、3生成一条直线，同样选择编号为3、4和编号为4、1的关键点生成另外两条直线。 结果如下图2所示： 之后在plot numbering controls对话框，分别打开KP Keypoint numbers、LINE line numbers、AREA Area numbers，建立直线L1、L2、L3、L4线段。生成几 何模型，如下图所示：
一、请总结出计算机在材料科学与工程中至少5个方面的典型应用。 1网络与资源的应用：强大的网络搜索引擎可以帮助用户快速而有效地获取相关信息，提高能工作效率，并且在网络上共享信息和资源。 2.实验方案设计、模型与数据处理。如：正交试验设计与分析，数据回归分析）。 3.计算机辅助材料设计与工艺模拟。如：多尺度材料设计与模拟，材料加工过程模拟仿真ABINIT THERMO-CALC，ANSYS 4材料研究与生产过程中的自动检测与过程控制，这样不仅降低了操作人员劳动速度，显著地改善了产品质量，提高了加工精度，而且大幅提高了生产率。 5 .用于材料物相、微结构、物理、化学性质检测分析： 6计算机在材料教育中发挥着越来越大的作用，能模拟出易于学生学生理解和接受的图表，使课堂教学形象生动，教学效果和效率提高， 二 polyflow 功能：POLYFLOW是采用有限元法，主要针对豁性和勃弹性的流体进行流动问题模拟的CFD 软件，其基本的程序结构如图1一12所示。作为FLUENT的一个组件，它具有强大的解决非牛顿流体及非线性问题的能力，且具有多种流动模型，可以解决聚合物、食品、玻璃等加工过程中遇到的多种等温/非等温、二维/三维、稳态/非稳态的流动问题，可以用于聚合物的挤出、吹塑、拉丝、层流混合、涂层过程中的流动、传热和化学反应问题。 特点：POLYFLOW软件具有以下特点： ●主要包括几个模块：POLYFLOW；POLYDATA POLYSTAT，它们由一个主控程序POLYMAN来执行。 ●具有多种多样的粘性模型、内容丰富的粘弹性材料库，这个数据库每年都在不断地进行更新。 ●在模拟复杂的流变特性流体或者粘弹性流体的时候，主要具有三种模型：广义牛顿模型；屈服应力模型；粘弹性模型（拥有多种可扩展的特性）。 ●所采用的变形网格、接触算法、以及网格重叠技术，保证了计算结果的准确性。 ●与GAMBIT、IDEAE、PATPAN都具有数据接口，可以使用他们生成的网格，并且POLYFLOW内部嵌套GAMBIT软件。支持多种类型的网格，如四面体、五面体、六面体、三角形、四边形，组合网格等。 ●吹塑过程中的壳体模型大大减少了工程师的工作量，只需要通过简单地设定、计算，就可以得到吹塑以后各个部位的厚度、剪切应力、温度等在吹塑过程中的重要指标参数。 ●在计算挤出过程中的材料混合问题时，使用自由面的方法，多种的自由面类型为模拟多种类型的挤出混合问题建立了良好的基础。 ●可以用来模拟玻璃熔炉中的电加热问题，并且可以将过程中的导电率定义为温度的函数。
2016《结构概念分析及ANSYS 程序实现》考试题（A 卷） 姓名 ; 学号 ; 一、多项选择题（每题3分，共15分） 1. 为分析某冷弯薄壁型钢构件的弹塑性局部失稳问题，可以采用如下哪些单元：（ ） A ） BEAM3 B ）BEAM188 C ）SHELL63 D ）SHELL181 E ）SOLID65 2. 某简支钢梁跨度为6m ，支座为两端固定铰，已知梁截面高度60mm ，梁上承受均布线荷载，材料始终处于弹性状态，采用BEAM3单元模拟；以下表述正确的是：（ ） A ）钢梁的剪切变形相对于弯曲变形可以忽略不计； B ）钢梁的剪切变形相对于弯曲变形不能忽略不计； C ）打开几何大变形的开关，比不打开几何大变形开关时，计算得到的跨中挠度更大； D ）打开几何大变形的开关，比不打开几何大变形开关时，计算得到的跨中挠度更小； 3. 某K6凯威特型单层球面网壳，跨度为30m ，矢高为5m ，杆件采用圆钢管，节点采用焊接球节点；为分析网壳的弹性临界荷载，采用BEAM188建立模型；以下叙述正确的是：（ ） A ）为了考虑单根杆件的弯曲失稳，在建模时需将杆件分为多段； B ）打开BEAM188的翘曲自由度开关对计算结果影响较大； C ）打开BEAM188的高阶形函数开关，比关闭这个开关，计算得到的临界荷载更小； D ）打开BEAM188的高阶形函数开关，比关闭这个开关，计算得到的临界荷载更大； 4. 如图所示的某四边简支矩形薄钢板，两加载边承受面内均匀压力，两非加载边的面内约束情况有2种，一种为面内不能自由移动（即结构I ）；一种为面内可以自由移动 （即结构II ）；以下叙述正确的是：（ ） A ）对于结构I ，第1阶屈曲模态为1个半波失稳； B ）对于结构I ，第1阶屈曲模态为2个半波失稳； C ）对于结构II ，第1阶屈曲模态为1个半波失稳； D ）对于结构II ，第1阶屈曲模态为2个半波失稳； E ）结构I 的屈曲荷载低于结构II 的屈曲荷载，结构I 的极限承载力低于结构II 的极限承载力； 5. 开孔钢板承受均匀拉力，材料为Q235，采用理想弹塑性模型BKIN 模拟本构关系，采用实体单元SOLID186模拟钢板，以下叙述正确的是：（ ） A ）净截面上的平均应力σy 达到235MPa 时，结构达到极限承载力； B ）毛截面上的平均应力σy 达到235MPa 时，结构达到极限承载力； C ）孔边的网格划分越密，孔边应力集中系数越接近于理论值； D ）当结构达到极限承载力时，孔边应力σy 等于235MPa ； E ）当结构达到极限承载力时，孔边应力σy 大于235MPa ； 二、简答题（每题5分，共25分） 1. 如下图所示的结构，各二力杆的轴向刚度EA 为无穷大，二力杆之间采用转动弹簧连接，转动弹簧的刚度为k ，定义3个自由度x1、x2和x3，试写出结构的弹性刚度矩阵和应力刚度矩阵（5分）； 2. 如下图所示的两结构，实线代表结构的初始位形，虚线代表荷载P 施加完成后的位置，在整个荷载施加过程中结构始终维持平衡，试问：荷载施加完成后，荷载P 所做的功是否相同？结构中储存的应变能是否相同？在同一张图中画出两结构的荷载位移曲线。（5分）； 结构A 结构B 3. 如下图所示承受水平拉力和竖向荷载的高强钢索，材料为线弹性；采用如下2种加载路径进行加载：A ）先施加H ，再施加q ；B ）施加0.5H ，再施加q ，再施加0.5H 。试画出：1）水平力H 和水平位移Ux 之间的荷载位移曲线；2）竖向荷载q 和跨中竖向挠度之间的关系曲线（5分）；
1、 使用 ansys 可以进行的分析类型有哪些？ 结构分析、热分析、电磁分析、流体分析以及耦合场分析 2、ANSYS 典型分析过程由哪三个部分组成？ 前处理、求解计算和后处理 3、 a nsys 第一次运行时缺省的文件名是什么？ 4、 前处理模块主要包括哪两部分？ 5、简述 ANSYS 软件的分析具体求解步骤 具体步骤如下： 1） 启动ansyso 已交互模式进入 ansys,定义工作文件名 2） 设定单元类型。对于任何分析，必须在单元库中选择一个或几个合适分析的单元类 型,单 元类型决定了辅加的自由度,许多单元还要设置一些单元选项,诸如单元特 性和假设 3） 定义材料属性。材料属性是与结构无关的本构属性，例如杨氏模量、密度等，一个 分析中 可以定义多种材料，每种材料设定一个材料编号。 4） 对几何模型划分网格 5）加载 6）结果后处理 6、ansys 常用的文件类型有哪些? 1）Jobname.db ansys 数据库文件，记录有限元单元、节点、载荷等数据，它包含了所 有的输入数据和部分结果数据。 2）Jobname.log ansys 日志文件，以追加式记录所有执行过的命令，使用 INPUT 命令 读取，可以对崩溃的系统或严重的用户错误进行恢复。 3） Jobname.err ANSYS 出错记录文件，记录所有运行中的警告、错误信息 4） Jobname.out ANSYS 输出文件，记录命令执行情况 7、 A NSYS 使用的模型可分为哪两大类？ 实体模型和有限元模型，其中实体模型不参与有限元分析 8、 A NSYS 的整体坐标系有哪三类？ 笛卡尔坐标系、柱坐标系、球坐标系 9、在ansys 对话框中"0K"按钮和“ Apply "按钮的区别是什么？ 在ansys 对话框中“ 0K "按钮表示执行操作，并退出此对话框；而“ apply "按钮表示执 行操作，但并不退出此对话框，可以重复执行操作。 10、ANSYS 软件中提供了的创建模型的方法有哪些？ 5) Jobname.rst ANSYS 结果文件，记录一般结构分析的结果数据 6) Jobname.rth ANSYS 结果文件，记录一般热分析的结果数据 7) Jobname.rmg ANSYS 结果文件，记录一般磁场分析的结果数据 File 参数定义和建立有限元模型
第八章UPFs用法 用户可编程特性（UPFs） ANSYS程序的开放结构允许用户连接自己的FORTRAN程序和子过程。实际上，现在用户看到的许多ANSYS“标准”用法都是由以前用户过程引进的。 什么是UPFs？ 用户可编程特性是ANSYS的功能允许用户使用自己的FORTRAN程序。UPFs适用于ANSYS/Multiphysics, ANSYS/Mechanical, ANSYS/Structural, ANSYS/PrepPost和ANSYS/University(研究版和大学版)产品系列。 UPFs允许用户根据需要定制ANSYS程序，如用户定义的材料性质，用户单元类型，用户定义的失效准则等。用户还可以编写自己的优化设计算法将整个ANSYS程序作为子过程来调用。 注——用户使用UPFs必须十分小心仔细。通过连接自己的FORTRAN程序，用户生成了一个针对用户特定计算机的ANSYS程序版本。在并行系统中使用ANSYS时不允许使用用户可编程特性。另外，UPFs是一种非标准的使用方法，ANSYS公司质量保证的测试程序没有包括这部分内容。用户必须负责保证用户子程序结果正确并不影响别的标准功能的运行。 如何使用UPFs？ UPFs可以从简单的单元输出功能到很复杂的用户单元或用户优化算法。因此，不进行特定的程序细节描述是很难完成这些子程序功能的。在ANSYS Programmer's Manual中有详细的解释。 一个典型的UPF包括下列步骤： 1.在FORTRAN77中编制用户程序。在ANSYS中所有的用户程序源代码都是公开的。大部分完成至少一个简单的功能，因此在编制程序前应列出一份完整的可用程序表。 2.编译并将用户程序连接到ANSYS程序中。在ANSYS Installation and Configuration Guide中有这方面的详细描述。 3.用户可能要验证自己做的改动是否影响其他ANSYS标准功能的使用。可以通过做几个ANSYS Verification Manual中的例题来验证。在ANSYS中也有输入这些问题的方法。 4.用用户认为可以满足要求的过程检验用户子程序。请牢记本步由用户完成，用户要对子程序负责。 ANSYS程序将在用户使用时自动激活一些子程序，如用户单元等。例如，要激活一个用户单元，仅仅在模型建立时指定它为其中的一个单元类型（ET命令或MainMenu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete），将单元类型属性指针设置好，然后用该单元进行实体划分[AMESH,VMESH等]或直接生成单元[ET等命令]即可。 对于其他一些UPFs，用户需要做一些别的操作来激活它们。即，需要输入USRCAL命令或选择下列菜单：Main Menu>Preprocessor>Loads>-Load Step Opts-Other>User Routines或Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Other>User Routines。如果没有做这一步，将执行标准的ANSYS功能。例如，如果想施加对流载荷，即便连接了用户对流子程序，缺省时仍是使用标准的ANSYS功能。因此用户必须使用USRCAL命令（或相应路径）激活正确的用户子程序才能使用用户过程。请参阅USRCAL命令描述得到命令可以影响的用户过程列表。使用NSVR 命令定义在用户过程中要存储的另外的变量数目。（NSVR命令无相应的路径）。 另一个有用的命令是/UCMD，可以使用户在用户过程之外生成自己的命令。（/UCMD命令无GUI路径。）假定用户连接抛物线形分布压力的子程序。如果子程序名为USERnn（nn=1到10），可以用自己的命令调用程序：
目录 实验一衍架的结构静力分析 (2) 一、问题描述 (2) 二、实训目的 (2) 三、结果演示 (3) 四、实训步骤 (4) 实验二三维实体结构的分析 (14) 一、问题描述 (14) 二、实训目的 (14) 三、结果演示 (15) 四、实训步骤 (15) 实验三变截面高速轴的最优化设计 (23) 一、问题描述 (23) 二、实训目的 (25) 三、实验步骤 (26) 实验四压杆的最优化设计 (28) 一、问题描述 (28) 二、实训目的 (29) 三、实验步骤 (29) 实验五悬臂梁的可靠度分析 (31) 一、问题描述 (31) 参考文献 (33)
实验一 衍架的结构静力分析 结构静力分析是ANSYS 软件中最简单，应用最广泛的一种功能，它主要用于分析结构在 固定载荷（主要包括外部施加的作用力，稳态惯性力如重力和离心力，位移载荷和温度载荷等）作用下所引起的系统或部件的位移，应力，应变和力。一般情况下，结构静力分析适用于不考虑或惯性，阻尼以及动载荷等对结构响应的影响不大的场合，如温度，建筑规范中的等价静力风载和地震载荷等在结构中所引起的响应。 结构静力分析分为线性分析和非线性分析两类，由于非线性分析涉及大变形，塑性，蠕变和应力强化等内容，较为复杂，不适于作为入门教学。因此，本实训中只讨论ANSYS 的线性结构静力分析。 一、问题描述 图1所示为由9个杆件组成的衍架结构，两端分别在1，4点用铰链支承，3点受到一 个方向向下的力F y ,衍架的尺寸已在图中标出，单位： m 。试计算各杆件的受力。 其他已知参数如下: 弹性模量（也称扬式模量） E=206GPa ；泊松比μ=0.3； 作用力F y =-1000N ；杆件的 横截面积A=0.125m 2 . 显然，该问题属于典型的衍架静力分析问题，通过理论求解 方法（如节点法或截面法）也可以很容易求出个杆件的受力，但这里为什么要用ANSYS 软件对其分析呢？ 二、实训目的 本实训的目的有二：一是使学生熟悉ANSYS8.0 软件的用户界面，了解有限元分析的一 图1衍架结构简图
ANSYS计算指导1：应用梁单元计算三点弯曲简支梁的应力、挠度 对于梁的分析可以使用梁单元、壳单元或是固体单元。ANSYS的梁单元同样需要用方向点，与ABAQUS 不同，这个方向点必须是一个关键点。 Change Job name：ExpAns01；New log and error files，Yes。 Change Title：ExpAns01。 一单元类型 前处理器Preprocessor 单元类型：添加/编辑/删除，添加，结构，梁，3维，2节点，188：BEAM188，OK。 选项，可供查看，看完Close，OK。 二材料性质 材料模型，Structural，Linear，Elastic，Isotropic，E=210GPa，ν=0.28，关闭。 三截面 截面，梁，常用截面：w1=w2=0.1(m)，w3=0.16(m)，t1= t2= t3= 0.01(m)。 四模型 建模，创建，关键点，在激活坐标系下； PK11，(0，0，0) 梁左端；PK22，(2，0，0) 梁右端；PK33，(1，0，0) 梁中点，用来加载荷；PK44，(0，1，0) 梁的方向关键点。 建模，创建，线，线，直线；拾取PK1→PK3→PK2，OK。 五网格 划网格，网格工具。 1 线设定：选线（拾取，OK）；材料号；实常数无；单元Beam188，截面号；选择方向关键点，打勾，OK，拾取PK4，OK。 2 尺寸控制：线，设定（拾取两线，OK），单元边长0.1或所选线10等份。 3 划网格，线，拾取，OK。 关掉网格工具。 六查看网格 PlodCtrls菜单，Style，Size and Shape，显示单元形状，打勾。 七求解Solution 1 分析类型：新分析，静态。求解控制先不动。 2 加载： 加载Define Loads，应用Apply，结构Structural，位移Displacements，on KPs on Keypoints，左点约束U x，U y，U z，ROT x；右点约束U y，U z，ROT x。 加载，应用，结构，力/力偶，on KPs，中点F y=-10kN（写-10000）。 3 计算：解当前步。 八看结果General Postprocessor