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03-ANSYS实验上机实例

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有限元上机实验报告

有限元上机实验报告

有限元ANSYS实验报告
学校：华北水利水电大学
学院：机械学院
专业：机械设计制造及其自动化
姓名：
学号：2010
指导老师：纪占玲
（一）带孔板壳模型静力分析一、新建文件
二、预处理，选择材料模型类型等。

三、建模
四、划分单元
五、施加约束、载荷
六、求解
七、查看结果
（二）内六角扳手静力分析
问题：
一个截面宽度为10mm的内六角扳手，在手柄的顶部施加扭矩为100N，然后在相同的部位施加垂直向下的力20N，分析在两种荷载作用下扳手的应力分布。

尺寸如下：截面宽度10mm、形状为正六边形、手柄长20cm、杆长7.5cm，倒角半径1cm、弹性模量2.1×10¹¹Pa，泊松比0.3 。

一、新建文建，预处理和上面一样，把不同的模型类型选择如下：
二、建模
三、划分单元网格，并生成实体模型
四、施加约束、载荷
五、查看结果
（三）其它练习实例。

上机实例练习ANSYS.

上机实例练习ANSYS.

《弹性力学有限元》上机作业一、一带孔条形板形状、尺寸如图所示，l=300mm，w=200mm，r=20mm，h=30mm，t=5mm，板两端受均布拉力作用，q=100MPa。

已知材料的弹性模量和泊松比分别为E=210GPa，μ=0.3，求板有孔截面上的理论应力集中系数k。

报告要求：1．简述建模过程；2．画出应力分布规律图；3．求出应力集中系数；4．思考：变形最大的地方是不是应力也最大？提示：1．平面应力问题，取1/4结构进行建模，采用N、mm、MPa单位制。

2．创建矩形：（0，0）（150，100），Main Menu-Preprocessor-Modeling-Create-Areas-Rectangle-3．创建矩形：（0，0）（20，30）4．创建直角扇形：（0，30）（R=0-20，θ=0-90°）-Modeling-Create-Areas-Circle-Partial Annulus5．从大矩形减法小矩形和扇形：Main Menu-Preprocessor-Operate-Booleans-Subtract6. 创建单元类型：-Preprocessor-Element Type-Add/Edit/Delete-Solid-Plane42\82\182\183, Option-Plane Stress with thickness input7. 建立实常数：-Preprocessor-Real constant- Add/Edit/Delete-给单元厚度5mm8. 定义材料模型及其属性：-Preprocessor-Material- Material Models-左窗口Material Model Number 1, 右窗口Structural-Linear-Elastic-Isotropic给出弹性模量和泊松比及密度。

9. 网格剖分：Main Menu-Preprocessor-Meshing Tools-, 注意随时保存模型。

ANSYS上机报告

ANSYS上机报告

目录1 实验目的 (2)2 实验内容 (3)2.1机械构件的静力分析——带孔薄板两端承受均布载荷 (3)2.1.1问题描述 (3)2.1.2问题分析 (3)2.1.3求解步骤 (3)2.2机械构件的动力学分析——模型飞机机翼模态分析 (14)2.2.1问题描述 (14)2.2.2问题分析 (14)2.2.3求解步骤 (14)3 实验结论 (23)1 实验目的1.熟悉有限元分析的基本原理和方法；2.掌握有限元软件ANSYS的静力分析和动力学分析的基本操作；3.对有限元分析结果进行正确评价。

2 实验内容2.1 机械构件的静力分析——带孔薄板两端承受均布载荷2.1.1 问题描述图3.1所示为一中心带有圆孔的薄板承载示意图，薄板平均厚度为0.2mm，两端承受均布载荷pa,求薄板内部的应力场分布。

（薄板材料弹性模量为220GPa,泊松P1000比为0.3）图2.1薄板承载示意图2.1.2 问题分析对于涉及薄板的结构问题，若只承受薄板长度和宽度方向所构成的平面上的载荷时（厚度方向无载荷），一般沿薄板厚度方向上的应力变化可不予考虑，即该问题简化为平面应力问题。

根据平板结构的对称性，选择整体结构的1/4建立几何模型，进行分析求解。

2.1.3求解步骤1. 定义工作文件名和工作标题1）选择Utility Menu | File | Change Jobname 命令，出现Change Jobname对话框，在[/FILNAM] Enter new jobname文本框中输入工作文件名EXERCISE1，并将New log and error files设置为Yes,单击OK按钮关闭该对话框。

2）选择Utility Menu | File | Change Jobname 命令，出现Change Title 对话框，在[/TITLE]Enter new title 文本框中输入ANALYSIS OF PLATE STRESS WITH SMALLCIRCLE, 单击OK按钮关闭该对话框。

FEA-03-ANSYS建模与分析

FEA-03-ANSYS建模与分析
用下述步骤指导如何将IGES模型读入ANSYS数据库: 1. 2. 3. 4. 进入 ANSYS. Utility Menu: File > Import > IGES … 选择 OK 接受所有缺省设置. 选择文件 base.igs.
§3.3 ANSYS由上向下的建模步骤 使利用ANSYS 中的六种3-D体素
（2）定义线 Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Lines
• 有许多方法定义线，如下所示： • 如果定义面或体, ANSYS 将自动生成未定义的线，线 的曲率由当前激活坐标系确定。 • 建立线的关键点必须可用。
Create > Lines > Create > Lines > Create > Lines > Lines Arcs Splines Operate > Extrude
打开面编 号的结果
打开编号显示:
Utility Menu: PlotCtrls > Numbering ...
选取需要的 项目，然后 选择OK. 控制是否编号 和颜色同时显 示 (缺省), 只 显示编号, 或 只显示颜色.
注意区分图元
编号显示在图元的“ 热点”上. • 对于面或体，热点为图 形中心.
2
§3.1 实体模型与有限元模型
现今几乎所有的有限元分析模型都用实体模型建模. 类似于 CAD，ANSYS以数学的方式表达结构的几何形状，用于在里 面填充节点和单元，还可以在几何模型边界上方便地施加载荷 . 但是， 几何实体模型并不参与有限元分析. 所有施加在几何 实体边界上的载荷或约束必须最终传递到有限元模型上（节点 或单元上）进行求解.

用ANSYS有限元软件建立几何模型

用ANSYS有限元软件建立几何模型

用ANSYS有限元软件建立几何模型
实习类型：操作性
实习要求：必修
一、上机目的
通过上机实践，熟悉ANSYS软件建模的过程，巩固课堂教学效果，学会简单的绘制几何图形的操作过程，学会布尔运算的基本操作。

二、上机内容
本实例是关于一个角托架的简单加载，线性静态结构分析问题，托架的具体形状和尺寸如图1所示。

托架左上方的销孔被焊接固定，其右下角的销孔受到锥形的压力载苟，角托架的材料为A36优质钢。

因为角托架在Z方向的尺寸相对于其在X和Y方向的尺寸很小，并且压力载荷仅作用在x、y平面上，因此可以认为这个分析为平面应力状态。

角托架的材料参数为：弹性模量E=30e6，泊松比μ=0.27。

图1 托架图
三、上机要求
1．绘制图1所示的几何图形；
2．要求几何模型上要显示出点、线、面的编号。

四、上机绘制的图像
几何图形
几何模型上的编号。

ansys工程实例(4经典例子)

ansys工程实例(4经典例子)

输气管道受力分析（ANSYS建模）任务和要求：按照输气管道的尺寸及载荷情况,要求在ANSYS中建模，完成整个静力学分析过程。

求出管壁的静力场分布。

要求完成问题分析、求解步骤、程序代码、结果描述和总结五部分。

所给的参数如下：材料参数：弹性模量E=200Gpa; 泊松比0.26；外径R₁=0.6m；内径R₂=0.4m；壁厚t=0.2m。

输气管体内表面的最大冲击载荷P为1Mpa。

四.问题求解（一）．问题分析由于管道沿长度方向的尺寸远大于管道的直径，在计算过程中忽略管道的端面效应，认为在其长度方向无应变产生，即可将该问题简化为平面应变问题，选取管道横截面建立几何模型进行求解。

（二）．求解步骤定义工作文件名选择Utility Menu→File→Chang Jobname 出现Change Jobname对话框，在[/FILNAM] Enter new jobname 输入栏中输入工作名LEILIN10074723，并将New log and eror file 设置为YES，单击[OK]按钮关闭对话框定义单元类型1)选择Main Meun→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delte命令，出现Element Type 对话框，单击[Add]按钮，出现Library of Element types对话框。

2）在Library of Element types复选框选择Strctural、Solid、Quad 8node 82,在Element type reference number输入栏中出入1，单击[OK]按钮关闭该对话框。

3. 定义材料性能参数1）单击Main Meun→Preprocessor→Material Props→Material models出现Define Material Behavion 对话框。

选择依次选择Structural、Linear、Elastic、Isotropic选项，出现Linear Isotropic Material Properties For Material Number 1对话框。

ANSYS上机实例实体圆柱体计算

编号显示设置对话框
选择菜单Solution >Define Loads>A
pply>Structure>
Force/Moment O n Keypoints，载 荷分别如下：8 点承受Z方向集 中载荷Fz=5000 N和Y方向集中 载荷Fy=-5000N； 10点承受X方向 集中载荷Fx=50 00N；3点承受Z 方向集中载荷Fz =-5000N；6点 承受X方向集中 载荷Fx=-5000N。 施加载荷，如图 所示。
圆柱实体示意图
（1）选择单元类型 运行Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，弹出Element Types
对话框，如图所示。
由于12.0版本后对单元类型进行了 合并，之前的很多单元类型在12.0 以后在添加页面不见了，但是可以 用命令流的形式调用。格式如下：
圆柱实体示意图
（7）求解 选择Solution>Solve>Current LS， 开始计算，计算结束会弹出计算完毕对话框，单击Close。 关闭对话框计算完毕。
（8）后处理 运行 General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu。 弹出如图所示对话框，运行DOF Solution>Displacement vector sum和 Stress>von Mises stress，分别显示圆柱体的位移和应力云图。
ET,1,45
单元类型对话框
然后单击Add，弹出Library of Element Types窗口，如图所 示，选择SOLID45单元，单击OK。
单元类型库对话框
（2）设置材料属性 运行Preprocessor>Material Props>Material Models，弹出如图所示对话框。

ansys上机报告

实验一：如图所示，使用ANSYS分析平面带孔平板，分析在均布载荷作用下板内的应力分布。

已知条件：F＝20N/mm，L＝200mm，b＝100mm，圆孔半径r＝20，圆心坐标为（100，50），E＝200Gpa。

板的左端固定。

图1-1 带孔平板模型1．建立有限元模型1)．建立工作目录并添加标题以Interactive 方式进入ANSYS，File菜单中设置工作文件名为Plane、标题为plane。

2)．创建实体模型（1）创建矩形通过定义原点、板宽和板高定义矩形，其操作如下：GUI：PreProcessor > Modeling > Create > Areas > Rectangle > By 2Corners弹出Rectangle by 2 corners对话框（如图1-2所示），如图填写。

WPX 和WP Y表示左下角点坐标。

生成矩形如图1-3所示图1-2 生成矩形图1-3 矩形图1-5 生成圆面（2）生成圆面首先在矩形面上生成圆，然后挖去生成圆孔。

生成圆面得操作如下：GUI：PreProcessor > Modeling > Create > Areas > Circle > Solid Circle弹出Solid Circular Area对话框（如图1-4所示），依图输入圆面几何参数。

得到圆面如上图1-5所示。

下面通过布尔“减”操作生成圆孔，其操作如下：GUI：PreProcessor > Modeling > Operate > Booleans > Subtract > Areas先选择矩形面为Base Area ，单击OK 按钮，然后选择圆，单击OK 按钮。

布尔操作完毕之后，实体模型为带孔平板。

如图1-6所示图1-6 实体模型3)．定义材料属性材料属性是与几何模型无关的本构关系，如弹性模量、密度等。

ANSYS经典实例汇集(共72个例子)

2
47.非线性分析考虑刚度退化 .............................................................................................237 48.一个圆形水池的静力分析 .............................................................................................238 49.ANSYS 中混凝土模式预应力模拟的算例......................................................................239 50.悬臂梁受重力作用发生大变形求其固有频率.............................................................241 51.循环对称结构模态分析.................................................................................................243 52.三角平台受谐波载荷作用的结构响应.........................................................................245 53.三角平台受一地震谱激励的应力分布和支反力.........................................................247 54.三角平台受时程载荷作用的应力分布和变形过程.....................................................249 55.经典层合板理论.............................................................................................................251 56．定易圆轨迹的例子.......................................................................................................258 57．模拟门式刚架施工－单元生死...................................................................................258 58．钢筋混凝土整体式模型例子.......................................................................................261 59．在荷载步之间改变材料属性例子...............................................................................263 60．含预应力的特征值屈曲计算.......................................................................................264 61．振型叠加计算及工况组合例子...................................................................................266 62．柱子稳定分析算（预应力，特征值屈曲，初始缺陷）...........................................269 63． module MConcrete !混凝土模板 ............................................................................272 64.混凝土开裂实例.............................................................................................................280 65．螺栓网格划分...............................................................................................................281 66．自由液面的土石坝平面渗流分析...............................................................................282 67．导出刚度矩阵...............................................................................................................286 68．某混凝土拱坝工程施工期及运行期温度场仿真分析...............................................287 69．移动温度荷载计算.......................................................................................................294 70．SHSD 用于壳-实体装配实例 An .................................................................................296 71．ansys 显示－隐式－回弹分析实例 .........................................................................300 72．工况组合的经典例子...................................................................................................315

ansys第一次上机报告

实验一实验报告一、题目图示折板上端固定，右侧受力F=1000N，该力均匀分布在边缘各节点上；板厚t=2mm，材料选用低碳钢，弹性模量E=210Gpa，μ=0.33.二、有限元分析的目的1、利用ANSYS构造实体模型；2、根据结构的特点及所受载荷的情况，确定所用单元类型；正确剖分网格并施加外界条件；3、绘制结构的应力和变形图，给出最大应力和变形的位置及大小；并确定折板角点Ａ处的应力和位移；4、研究网格密度对Ａ处角点应力的影响；5、若在Ａ处可用过渡圆角，研究Ａ处圆角半径对Ａ处角点应力的影响。

三、有限元模型的特点1．作业类型本作业属于平面应力分析类型2．单位制选择本作业选择N（牛），mm（毫米），MPa（兆帕）。

3．建模方法采用自顶向下的实体建模方法。

4．定义单元1）材料属性：EX=2.10E5MPa, PRXY=0.332）单元类型：在Preferences选Structural，Preprocessor>ElemmentType>Add/Edit/Delete中定义单元类型为Plane-82，K3设置为Plane strs w/thk3）实常数：THK=2mm5．划分网格在MeshTool下选SmartSize，拖动工具条进行网格密度设置，再用Mesh进行网格划分。

6．加载和约束过程四、以下网格划分用智能网格进行对比1、网格密度设置为“4”（单元数：200；节点数：981）时应力和位移图如下：2、网格密度设置为“3”（单元数：512；节点数：1641）时应力和位移图如下：应力图3、网格密度设置为“2”（单元数：769；节点数：2436）时应力和位移图如下：应力图对于不同网格尺寸下A点的应力和位移数据如下：由此表中数据可以看出：随着网格密度的增大，A点处应力也增大。

有限元的解出现了大的偏差，属于不正常情况，因A点是一个折点，属于应力奇异点。

六、Ａ处圆角半径对Ａ处角点应力的影响当A处圆角半径为4mm（智能网格划分的网格密度为“3”）时，A点应力图如下：当A处圆角半径为6mm（智能网格划分的网格密度为“3”）时，A点应力图如下：当A处圆角半径为7mm（智能网格划分的网格密度为“3”）时，A点应力图如下：对于不同圆角半径下A点的应力数据如下由此表中数据可以看出：随着A处圆角半径的增大，A点处的角点应力随着减小。

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施加载荷和约束
Exercise
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例七（活塞受力分析）

计算结果
Exercise
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
THE END
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
问题描述

上图所示为蒸气轮机连杆的几何模型，连杆的厚度为0.5m，在小头孔 的内侧90度范围内承受P＝1000Pa的面载荷作用，利用有限元分析该 连杆的受力状态，连杆的材料属性为弹性模量E=3×107Pa，泊松比为 0.3，密度为7800kg/m3。
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例五（连杆受力分析）

不同类型单元连接处单元转换结果 （20node95 to 10node92)
Exercise
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例六（对称性及分割问题）

施加载荷和约束后结果
Exercise
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例六（对称性及分割问题）
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例二（光盘分析）

设定单元类型

Exercise
单元类型plan42，定义Option K3设为plane strs w/thk，设 定实常数RealConstants中加入厚度常数1.2e-3m.
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系

Exercise
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例二（光盘分析）

计算结果
Exercise
总变形图
Von Mises等效应力图 径向应力分布图
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例三（齿轮建模问题）
Exercise

问题描述

上图所示为一个直齿轮的结构示意图，结构参数为模数m=6、齿数 z=28。建立有限元模型。
南京农业大学工学院机械工程系
2012-6-29
ANSYS实例二（光盘分析）

进入ANSYS 程序 →ANSYS 生成几何模型

Exercise
创建矩形


ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Circle →Annulus 输入如下数值：X=0,Y=0,Rad1=0.12, Rad2=0.015→APPLY
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例四（平面应力对称性问题）

建立模型结果
Exercise
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例四（平面应力对称性问题）

划分网格结果
Exercise
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例四（平面应力对称性问题）
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例一（连接板建模）

将工作平面转换到极坐标下，创建圆孔

Exercise


Workplane →Display →WPSetting.选择POLAR为工作平面。 Preprocessor →Modeling →Create →Circle →SolidCircle，输 入圆心为（0，0），半径为1。 平移工作平面原点至右侧矩形底边的中点上，操作为： Workplane →Offset WP to Keypoints,选择右侧矩形底边上的 左右两点。 Preprocessor →Modeling →Create →Circle →SolidCircle，输 入圆心为（0，0），半径为1。
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例一（连接板建模）

进入ANSYS 程序 →ANSYS 生成几何模型

Exercise
创建矩形


ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Rectangle →By Dimension 输入如下数值：X1=0,X2=6,Y1=-1,Y2=1 →APPLY 输入第二个矩形的坐标数值： X1=4,X2=6,Y1=-1,Y2=-3 →OK

建立模型步骤
Exercise
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例五（连杆受力分析）

建立模型（续）、划分网格
Exercise
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例五（连杆受力分析）

施加载荷和约束
Exercise
械工程系

约束和载荷施加结果
Exercise
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例四（平面应力对称性问题）

计算变形结果
Exercise
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例四（平面应力对称性问题）

计算变形结果
Exercise
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
设定每段线段划分10份
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例二（光盘分析）

施加约束
切换坐标至总体柱坐标，把所有节点变换到总体柱坐标下 使用Select工具，选择Node →By Location →X →0.0075 →Aplly. 选择内孔所有节点。 （在柱坐标系下，X代表径向，Y代表周向）
南京农业大学工学院机械工程系
2012-6-29
ANSYS实例六（对称性及分割问题）

建立模型结果
Exercise
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例六（对称性及分割问题）

划分网格结果
Exercise
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例六（对称性及分割问题）
南京农业大学工学院机械工程系
2012-6-29
ANSYS实例七（活塞受力分析）

导入IGS模型
Exercise
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例七（活塞受力分析）

划分网格
Exercise
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例七（活塞受力分析）

2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例一（连接板建模）

将面积布尔运算加为一体

Exercise
Preprocessor →Modeling →Operate →AddAreas，选择pick All. Preprocessor →Modeling →Create →Line Fillet. 选择标号为 L17和L18的线段，并设置半径为0.4。 创建过渡圆弧面积， Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Arbitray →By Lines.选择小圆弧及与其相交的两直线。 Preprocessor →Modeling →Operate →AddAreas，选择pick All.

求解结果（1/16结构）
Exercise
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例六（对称性及分割问题）

求解结果（结构扩展）
Exercise
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例七（活塞受力分析）
Exercise

问题描述

上图所示为汽车活塞的几何模型，在Pro/E中已经建立模型。在活塞 顶部承受P＝1000N的面载荷作用，利用有限元分析该活塞的受力状 态，连杆的材料属性为弹性模量E=2.06×1011Pa，泊松比为0.3，密 度为7900kg/m3。
ANSYS实例五（连杆受力分析）

计算结果
Exercise
2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例六（对称性及分割问题）
Exercise

问题描述

上图所示为轮子的2D平面图，其中列出了该轮的基本尺寸（单位为英 寸），中间筋板上的孔有8个，圆周均布。现要分析该轮仅承受Z轴旋 转角速度作用下，轮的受力及变形情况。已知角速度ω＝525rad/s， 材料属性为弹性模量E=30×10^6Psi，泊松比为0.3，密度为 0.00073lb/in^3。

创建补丁面积，并布尔相加



2012-6-29
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS实例一（连接板建模）

创建圆孔，两个小圆孔

Exercise


Preprocessor →Modeling →Create →Circle →SolidCircle，输入圆 心为（0，0），半径为0.4。 将工作平面原点移至总体总标系原点，Workplane →Offset WP to →Global Origin。 Preprocessor →Modeling →Create →Circle →SolidCircle，输入圆 心为（0，0），半径为0.4。 Preprocessor →Modeling →Operate →Subtract → Areas，先选取 矩形面，点击APPLY，再选取两个小圆，点击OK.