ANSYS 作业二

作业2：描述连接板的建模过程（不少于1000字，文字必须手写，图可以打印）

参考资料：教材P105-111

4.1问题的描述

这是一个关于角托架的简单单步加载，线性静态结构分析问题。角托架的形状如图2-24所示，角托架左上方的销孔被焊接完全固定，其右下角的小孔受到锥形的压力载荷。这个问题的目的主要是为了演示ANSYS分析问题的全过程，其单位采用英制单位，并附有转换后的国际单位制。

4.1.1已知条件

角托架的尺寸参数参看图3-1。角托架的材料是A36优质钢，弹性模量 。E=30Epsi=2.067E5N/mm^2,泊松比为0.27

1英寸=2.54cm;1psi(英镑每平方英寸)=6890N/mm^2.

4.1.2方法和假定

假定这个分析为平面应力状态。应为角托架在Z方向的尺寸相对于其在X 和Y反方向的尺寸来说很小(1/2英寸=1.27cm),压力载荷仅仅作用在x,y平面上，因此这个平面假定是成立的。

模型的生成方法是使用实体建模来生成二维模型，接着使用节点和单元的自动分网（ANSYS程序的另一个方法是直接生成节点和单与单元）。

4.2建立几何模型

建立几何模型是前处理过程的第一步

4.2.1定义矩形

ANSYS建立几何模型的方法有很多种，其中一些是比较便捷的。首先分析角托架是由矩形和圆弧组成的，所以先从这些原始的图形建起。

首先要做的是确定几何模型的厡点，接着确定矩形和圆弧的相对位置。厡点的位置是可以任意给定的，这里定义角托架左上角圆孔的中心为厡点。ANSYS重厡点其实是不用定义的，只要在绘制矩形是以某点位相对厡点。

绘制矩形如下：

(1)工具条命令：Main Menu〉Preprocessor〉-Modeling-Create〉-Areas-Rectangle〉By Dimensions，出现如图4-1所示的创建矩形对话框，在其中输入X1=0，X2=6，Y1=-1，Y2=1。单击Apply 按钮，生成矩形。

图4-1创建矩形对话框

(2)在上面的对话框中接着输入X1=4，X2=6，Y1=-1，Y2=-3，单击OK 按钮生成第二

个矩形，效果如图4-2所示。

图4-2创建矩形

4.2.2改变图形控制和重绘图形

在ANSYS面积图形显示中将两个图形显示为相同的颜色，为了清楚区分两个不同的矩形区域，需要重设置两个矩形区域的颜色。

执行Utility Menu 〉Plot Ctrls 〉Numbering 菜单命令，弹出如图4-3的对话框，在其中将Area numbers 设置为On。单击OK 按钮，应用并重新绘制图形，这是两个矩形的区域将以不同的颜色显示。

图4-3图形编号控制对话框

4.2.3转换到极坐标模式并绘制圆形

下一步要绘制角托架两端的半圆形，首先要在角托架两端绘制圆形，再利用布尔运算的add操作剪切为半圆。

在绘制圆形之前需要将原先的图形区域缩小，这样可以清楚地看到绘制的圆形。使用Pan-Zoom-Rotate 对话框来缩放图形区域。

(1)执行Utility Menu〉PlotCtrls〉Pan Zoom Rotate 菜单命令，出现如图4-4所示的

工具条，单击其中的 按钮，将图形区域缩小。

(2)执行Utility Menu 〉WorkPlane 〉WP Settings 菜单命令，在试图中显示坐标方向。

(3)执行UtilityMenu 〉WorkPlane 〉WP Settings 菜单命令，打开如图4-5所示的对话框，在其中选中Polar ，将直角坐标系转换为极坐标。在选中Grid and Triad（栅格）选项，并设置Snap increment（栅格点的增量）值为0.1，最后单击OK 按钮。

图4-4 视图调整工具 图4-5 WP 设置

(4) 执行Main Menu 〉Preprocessor 〉-Modeling-Create 〉-Areas-Circle 〉Solid Circle

命令，选中角托架的左上边缘中心作为圆的中心，拖动鼠标直到圆的半径显示为1的时候，单击鼠标左键，这时图形就绘制出来了，如图4-6所示。

图4-6绘制左上角的圆形 4.2.4绘制第二个圆形

在使用相同的方法绘制角托架右下角的圆形时，需要移动工作横向剖面到圆的圆心位置，不用输入数据而简单移动WP 的方法是直接煮取右下角矩形底边的中点。

(1) 执行Uility Menu 〉WorkPlane 〉Offset WP to >Keypoints 命令，选择图2-26中

的1和2点。

(2)接着在执行Main Menu 〉Perprocessor >-Modeling-Create >-Areas-Circle >Solid

Circle 命令，输入WPX=0，WPY=0，Radius=1，单击OK 这时绘制出第二个圆形如图4-7所示。

图4-7绘制右下角的圆形

(3)按SAVE-DB 按钮存盘。

4.2.5通过布尔运算将面积组合为一个整体

模型的各个部分都已经绘制出来，包括两个圆形和两个矩形面积，现在需要将这4个部分组合为一个整体，这些通过布尔运算的Add命令来实现。

执行Main Menu 〉Preprocessor 〉-Modeling-Operate 〉-Booleans-Add 〉Areas 命令，单击其中的Pick All 按钮，这时组合为一个整体面积，如图4-8所示。

图4-8组合各个分面积 4.2.6创建倒角

(1)执行Utility Menu 〉PlotCtrls 〉Numbering 命令，打开Line numbers 的设置，

(2)再次执行Utility Menu 〉WorkPlane 〉Display Working Plane 命令，这时将不显

示栅格。

(3)执行Main Menu 〉Preprocessor 〉-Modeling-Creat 〉-Lines-Line Fillet 命令，

选择图3-10种的L17和L8领条线段，单击OK，再接着出现的对话框中输入Radius 为0.4，这是两个直线的倒角如图4-9所示。

图4-9创建直角的倒角

(4)执行Utility Menu 〉Plot 〉Lines 命令在试图中只显示线条，如图3-10所示。

(5)执行Utility Menu 〉PlotCtrls 〉Pan，Zoom，Rotate 命令，单击Zoom 按钮，

将视图中的倒角位置放大。

(6)执行Main Menu 〉Preprocessor 〉-Modeling-Create 〉-Areas-Arbitrary 〉By Lines

命令，选择L1、L4和L5三条线段，单击OK按钮，有着三条西段组成面积，如图4-10所示。

图4-10 创建倒角面积

(7)单击Pan，Zoom，Rotate 面板中的Fit 按钮，视图重新回到图4-9的显示方式， 关闭Pan，Zoom，Rotate 面板。

(8)执行Utility Menu 〉Plot 〉Areas 命令显示面积。

(9)执行Main Menu 〉Preprocessor 〉-Modeling-Operate 〉-Booleans-Add 〉Areas 命

令，选择Pick All 按钮，将所有的面积组合在一起。

(10)单击SAVE-DB 按钮存盘

4.2.7创建角托架的圆孔

(1)执行Utility Menu 〉WorkPlane 〉Display Working Plane 命令（Toggle on）。

(2)执行Main Menu 〉Preprocessor 〉-Modeling-Create 〉-Areas-Circle 〉Solid Circle

命令，输入WPX=0，WPY=0，Radius=0.4，单击OK 按钮，在角托架的右下方生成小圆形，

如图4-11所示。

图4-11创建两个小圆形

(3)执行Utility Menu 〉WorkPlane 〉Offset WP to >Global Origin 命令，将WP 移

动到坐标系的原点。

(4)执行Main Menu 〉Preprocessor 〉-Modeling-Create 〉-Areas-Circle 〉Solid Circle

命令，输入WPX=0，WPY=0，Radius=0.4，单击OK 按钮，在角托架的左下方生成小圆形，如图2-30所示。

(5)执行Utility Menu 〉WorkPlane 〉Display Working Plane 命令（Toggle off）。

(6)执行Main Menu 〉Preprocessor 〉-Modeling-Operate 〉-Booleans-Subtract 〉

Areas命令，选择角托架作为布尔运动的基体，单击Apply 按钮。接着选择两个小圆形作为被减去的部分，单击OK 按钮，这样在角托架上生成两个小圆孔如图

4-12所示。

图4-12布尔运算生成小孔

(7)这时模型已经创建完毕，需要保存模型文件，以便后棉花分网格或其它操作有

误时，再来恢复这个文件。执行Utility Menu 〉File 〉Save As 命令，另存一个文件名model.db。