ANSYSAPDL命令流悬臂梁分析教程

ANSYS计算结果无难事，APDL经典命令让你的模型舞起来1、让你的ANSYS模型'舞'起来ANSYS计算结果的动画可采用ANTIME、ANMODE、ANCNTR、ANHARM等自动生成动画(AVI格式)，使结果展示更加生动直观，相信使用ANSYS的都会制作。

然而，几何模型或有限元模型则无动画显示功能，有时为展示模型本身，会从多个角度截取图片。

那么，模型能否也可制作动画呢？答案是肯定的。

利用ANSYS的图形存储命令/SEG可以实现此功能，让你的模型动起来。

具体过程详见命令流中及其注释，动画上传总是失败，自己生成不要观看吧。

Finish$/clear$/prep7!简单的创建几何模型以减少篇幅blc4,0,0,4,2,5cyl4,2,4,1,,2,,4!关闭图例信息/plopts,info,off!以下开始制作模型动画!删除当前储存的图形/seg,dele/seg,multi,jhdh,1 !独立存储且不覆盖，文件名为jhdh/auto,1 !自动计算与图形区合适显示方式!正视/view,1,0,0,1$vplot!侧视/view,1,1$vplot!俯视/view,1,,1$vplot!D视图/view,1,1,1,1$vplot!循环36次，每次改变10度视角*do,i,1,36$/ang,1,10,ys,1$/replot$*enddo!关闭图形存储操作，保存为jhdh.avi文件/seg,off$/anfile,save,jhdh,avi其实比较简单，一旦进入模型动画制作过程，所有的xPLOT(x=KLAVNE)绘制的图形都将进入动画序列，按显示过程形成一部连续的动画。

2、用一个命令解决ANSYS数据列表分页早年初学ANSYS时，经常用到xLIST(如NLIST、ELIST、KLIST、LLIST、ALIST、VLIST等命令)和PRxSOL（如PRNSOL、PRESOL、PRRSOL、PRETAB、PRPATH）等列表命令，并希望将这些内容保存到TXT文件中，然后再导入EXCEL中处理。

1 研究目的与问题阐述1.1 基本研究目的(1) 掌握ANSYS软件的基本几何形体构造、网格划分、边界条件施加等方法。

(2) 熟悉有限元建模、求解及结果分析步骤和方法。

(3) 利用ANSYS软件对梁结构进行有限元计算。

(4) 研究不同泊松比对同一位置应力的影响。

1.2 基本问题提出图1.1 模型示意图如图1.1所示，当EX=3.01e6，F=5000N，悬臂梁杆一端固定，另一端为自由端。

当悬臂梁的泊松比u为：0.2、0.25、0.3、0.35、0.4时，确定同一位置的应力分布，得出分布云图。

采用二维模型，3*0.09m。

2 软件知识学习2.1 软件的使用与介绍软件介绍：ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。

由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。

ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。

因此它可应用于以下工业领域：航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。

软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。

前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。

第6例 杆系结构的静力学分析实例—悬臂梁[本例提示] 介绍了利用ANSYS 对杆系结构进行静力学分析的方法、步骤和过程。

6.1 问题描述及解析解图6-1所示为一工字悬臂梁，分析其在集中力P 作用下自由端的变形。

已知梁的材料为10号热轧工字钢，其横截面面积A =14.345 cm 2，截面高度H =100 mm ，惯性矩I xx =245 cm 4。

梁的长度L =1 m ，集中力P =10000 N 。

钢的弹性模量E =2×1011 N/m 2，泊松比μ=0.3。

根据材料力学的知识，该梁自由端的挠度为 38113xx 310803.61024510231100003--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==EI PL f m （6-1） 6.2 分析步骤6.2.1 过滤界面拾取菜单Main Menu →Preferences 。

弹出的图6-2所示的对话框，选中“Structural ”项，单击“Ok ” 按钮。

图 6-1 悬臂梁图 6-2 过滤界面对话框52 ANSYS 在机械工程中的应用25例图 6-3 单元类型对话框 6.2.2 创建单元类型拾取菜单Main Menu →Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete 。

弹出的图6-3所示的对话框，单击“Add ”按钮；弹出的图6-4所示的对话框，在左侧列表中选“Structural Beam ”，在右侧列表中选“2D elastic 3”， 单击“Ok ” 按钮；返回到图6-3所示的对话框，单击图6-3所示的对话框的“Close ”按钮。

6.2.3 定义实常数拾取菜单Main Menu →Preprocessor →Real Constants →Add/Edit/Delete 。

在弹出的“Real Constants ”对话框中单击“Add ”按钮，再单击随后弹出的对话框的“Ok ” 按钮，弹出图6-5所示的对话框，在“AREA ”、“IZZ ”、“HEIGHT ”文本框中分别输入、245e-8、0.1，单击“Ok ” 按钮。

悬臂梁优化分析班级：姓名：学号：指导老师：目录一、条件分析 (1)二、分析步骤 (1)（一）前处理阶段: (1)（二）求解阶段 (3)（三）后处理阶段 (4)（四）优化阶段 (9)三、优化结果 (13)（一）读取优化结果列表 (13)（二）选择优化结果 (13)（三）代入结果分析 (14)四、整理命令流 (14)参考文献 (17)一、条件分析由题可知：悬臂梁中的平均应力小于MPa 30，且梁的挠度小于1厘米。

而且横截面积约束条件为：cm X cm 2.1651≤≤，cm X cm 2.41202≤≤。

（考虑学号系数），连杆的材料属性为：杨氏模量Pa E 91012.30⨯=,泊松比为0.3。

由于梁的长度一定，若要使梁的重量最小，则要求体积最小，进而可知要求横截面积，所以可确定体积是所求目标，因此可确定：设计变量cm X cm 2.1651≤≤ cm X cm 2.41202≤≤状态变量平均应力MPa 30≤σ 挠度cm 1<δ目标函数体积V二、分析步骤1. 定义工作文件名和工作标题(1) 执行[Utility Menu]\File\change Jobname 。

弹出对话框，输入panjiafeng12，并选择复选框，单击“OK ”按钮。

(2) 执行[Utility Menu]\File\Change Title 。

弹出的对话框，输入panjiafeng12，单击“OK ”按钮。

（一）前处理阶段:1. 初始化设计变量执行[Utility Menu]\File\Parameters\Scalar Parameter,弹出对话框，输入X1=0.1cm ，X2=0.3cm 。

2.定义单元类型，面积，转动惯量执行[Utility Menu]\Preprocessor\Element Type\Add\Edit\Delete 弹出对话框，选择Structural Beam 中的2D elastic 3 单击“OK ”单击“Close ”。

在ANSYS WORKBENCH中插入APDL命令例子【问题描述】一悬臂梁，长1米，截面尺寸为100mm*100mm，左端固定，顶面上施加分布力系。

载荷从1MPa，2MPa，3MPa渐渐增加。

要求结构的最大位移。

X【问题分析】本问题可以直接在wb中用多载荷步来求解，这里说明如何使用插入APDL命令的方式实现。

【求解过程】1. 打开ANSYS WORKBENCH14.52.创建结构静力学分析系统。

3.创建几何体。

双击geometry单元格，进入DM,选择mm单位。

创建长方体。

其尺寸设置是退出DM.4.划分网格。

双击MODEL,进入到MECHANICAL中，按照默认方式划分网格。

5.固定左端面。

6.添加APDL命令以分步加载。

下面使用APDL命令进行分步加载。

由于该命令最后要传递到经典界面中计算，而经典界面没有单位。

为保持统一性，都用毫米单位。

（1）设置单位（2）创建命名集。

由于在命令中要引用顶面这个面，为了能够正确引用，先需要给它一个名称，这需要使用命名集来完成。

选择上述顶面，创建命名集。

在弹出的对话框中设置名字：topface则树形大纲中出现了该命名集。

有了命名集，在后面就可以使用该名字了。

（3）插入APDL命令。

在数形大纲中先选择A5，再从工具栏中选择命令按钮则图形窗口变成了一个文本编辑器，此处可以输入命令。

该文本窗口内说了很多话，主要内容包含两点：第一，这些命令会在SOLVE命令刚执行前执行。

第二，注意这里用的单位是mm.现在我们向该文本窗口输入下列命令。

这段ADPL命令流的含义是：首先退出前面的某个处理器(finish)然后进入到求解器中（/solve），在1,2,3,个时间步，依次在顶面上施加1,2,3mpa的载荷(sf)，并将该载荷步写入到载荷步文件中（lswrite）,然后先后求解这三个载荷步（lssolve）。

最后退出求解器（finish）在上述命令流中，对于顶面加载时，用到了前面定义的命名集的名字。

悬臂梁的受力分析实验目的：学会使用有限元软件做简单的力学分析，加深对材料力学相关内容的理解，了解如何将理论与实践相结合。

实验原理：运用材料力学有关悬臂梁的的理论知识，求出在自由端部受力时，其挠度的大小，并与有限元软件计算相同模型的结果比较 实验步骤： 1，理论分析如下图所示悬臂梁，其端部的抗弯刚度为33EIl ，在其端部施加力F ，可得到其端部挠度为：33Fl EI ，设其是半径为0.05米，长为1米，弹性模量11210E =⨯圆截面钢梁，则其可求出理论挠度值3443Fl ERωπ=，先分别给F 赋值为100kN ，200kN ，300kN ，400kN ，500kN .计算结果如下表：F 100000 200000 300000 400000 500000 ω（m ）0. 033950. 0679060. 1018590. 13581230. 16976542有限元软件（ansys ）计算： （1）有限元模型如下图：模型说明,本模型采用beam188单元，共用11个节点分为10个单元，在最有段施加力为F计算得到端部的挠度如下表所示，F 100000 200000 300000 400000 500000S（端部位移）-0.34079E-01-0.680158E-01-1.020237E-01-1.360136E-01-1.700395E-01得到梁端部在收到力为100kN时Y方向的位移云图：将理论计算结果与ansys分析结果比较如下表：力F（N）100000 200000 300000 400000 500000 理论值0. 03395 0. 067906 0. 101859 0. 1358123 0. 1697654 实验值-0.34079E-01-0.680158E-01-1.020237E-01-1.360136E-01-1.700395E-01相对误差0.37% 0.16% 0.16% 0.15% 0.16%通过比较可得，理论值与软件模拟结果非常接近，在力学的学习中只要能熟练的掌握理论知识，在软件模拟过程中便可做到心中有数，在本实验中理论值是通过材料力学中得一些假设得到的一个解析解，而实验也是用了相同的假设，并将梁离散为十个单元，得到数值解，因此和理论值的误差是不可避免的，通过增加离散单元的个数可以有效的减少误差，但是增大了计算量，因此在实践中，只要选取合适的离散单元数，能够满足实践要求即可，这就需要有更加扎实有限元知识作为指导。