ANSYS实例分析75道(含结果)
【
【ANSYS算例算例】】3.4.2(1)基于图形界面的桁架桥梁结构分析基于图形界面的桁架桥梁结构分析(stepbystep)下面以一个简单桁架桥梁为例，以展示有限元分析的全过程。
背景素材选自位于密执安的“OldNorthParkBridge“(1904-1988)，见图3-22。
该桁架桥由型钢组成，顶梁及侧梁，桥身弦杆，底梁分别采用3种不同型号的型钢，结构参数见表3-6。
桥长L=32m,桥高H=5.5m。
桥身由8段桁架组成，每段长4m。
该桥梁可以通行卡车，若这里仅考虑卡车位于桥梁中间位置，假设卡车的质量为4000kg，若取一半的模型，可以将卡车对桥梁的作用力简化为P1，P2和P3，其中P1=P3=5000N,P2=10000N，见图3-23。
图3-22位于密执安的“OldNorthParkBridge“(1904-1988)图3-23桥梁的简化平面模型(取桥梁的一半)表3-6桥梁结构中各种构件的几何性能参数构件惯性矩m4横截面积m2顶梁及侧梁桥身弦梁底梁解答解答以下为基于ANSYS图形界面(GraphicUserInterface,GUI)的菜单操作流程。 (1)进入进入ANSYS（设定工作目录和工作文件）（设定工作目录和工作文件）程序程序→→ANSYS→→ANSYSInteractive→→Workingdirectory（设置工作目录）→Initialjobname（设置工作文件名）:TrussBridge→→Run→→OK(2)设置计算类型设置计算类型：Preferences…→→Structural→→OK(3)定义单元类型定义单元类型ANSYSMainMenu：Preprocessor→→ElementType→→Add/Edit/Delete.→→Add…→→Beam:2delastic3→→OK（返回到ElementTypes窗口）→→Close(4)定义实常数以确定梁单元的截面参数定义实常数以确定梁单元的截面参数ANSYSMainMenu:Preprocessor→→RealConstants…→→Add/Edit/Delete→→Add…→→selectType1Beam3→→OK→→RealConstantsSetNo.:1,AREA:2.19E-3，，Izz:3.83e-6(1号实常数用于顶梁和侧梁)→→Apply→→RealConstantsSetNo.:2,AREA:1.185E-3，，Izz:1.87E-6(2号实常数用于弦杆)→→Apply→→RealConstantsSetNo.:3,AREA:3.031E-3，，Izz:8.47E-6(3号实常数用于底梁)→→OK(backtoRealConstantswindow)→Close(theRealConstantswindow)(5)定义材料参数定义材料参数ANSYSMainMenu:Preprocessor→→MaterialProps→→MaterialModels→→Structural→→Linear→→Elastic→→Isotropic→→EX:2.1e11,PRXY:0.3(定义泊松比及弹性模量)→→OK→→Density(定义材料密度)→DENS:7800,→→OK→→Close（关闭材料定义窗口）(6)构造桁架桥模型构造桁架桥模型生成桥体几何模型ANSYSMainMenu：Preprocessor→→Modeling→→Create→→Keypoints→→InActiveCS→→NPTKeypointnumber：：1，，X，，Y，，ZLocationinactiveCS：：0，，0→→Apply→→同样输入其余15个特征点坐标（最左端为起始点，坐标分别为(4,0),(8,0),(12,0),(16,0),(20,0),(24,0),(28,0),(32,0),(4,5.5),(8,5.5),(12,5.5),(16.5.5),(20,5.5),(24,5.5),(28,5.5)）→Lines→Lines→→StraightLine→→依次分别连接特征点→→OK网格划分ANSYSMainMenu:Preprocessor→→Meshing→→MeshAttributes→→PickedLines→→选择桥顶梁及侧梁→→OK→→selectREAL:1,TYPE:1→→Apply→→选择桥体弦杆→→OK→→selectREAL:2,TYPE:1→→Apply→→选择桥底梁→→OK→→selectREAL:3,TYPE:1→→OK→→ANSYSMainMenu：Preprocessor→→Meshing→→MeshTool→→位于SizeControls下的Lines：：Set→→ElementSizeonPicked→→Pickall→→Apply→→NDIV：：1→→OK→→Mesh→→Lines→→Pickall→→OK(划分网格)(7)模型加约束模型加约束ANSYSMainMenu:Solution→→DefineLoads→→Apply→→Structural→→Displacement→→OnNodes→→选取桥身左端节点→→OK→→selectLab2:AllDOF(施加全部约束)→→Apply→→选取桥身右端节点→→OK→→selectLab2:UY(施加Y方向约束)→→OK(8)施加载荷施加载荷ANSYSMainMenu:Solution→→DefineLoads→→Apply→→Structural→→Force/Moment→→OnKeypoints→→选取底梁上卡车两侧关键点（X坐标为12及20）→→OK→→selectLab:FY，，Value:-5000→→Apply→→选取底梁上卡车中部关键点（X坐标为16）→→OK→→selectLab:FY，，Value:-10000→→OK→→ANSYSUtilityMenu：→→Select→→Everything(9)计算分析计算分析ANSYSMainMenu：Solution→→Solve→→CurrentLS→→OK(10)结果显示结果显示ANSYSMainMenu：GeneralPostproc→→PlotResults→→Deedshape→→Defshapeonly→→OK（返回到PlotResults）→→ContourPlot→→NodalSolu→→DOFSolution,Y-ComponentofDisplacement→→OK（显示Y方向位移UY）(见图3-24(a))定义线性单元I节点的轴力ANSYSMainMenu→GeneralPostproc→→ElementTable→→DefineTable→→Add→→Lab:[bar_I],Bysequencenum:[SMISC,1]→→OK→→Close定义线性单元J节点的轴力ANSYSMainMenu→→GeneralPostproc→→ElementTable→→DefineTable→→Add→→Lab:[bar_J],Bysequencenum:[SMISC,1]→→OK→→Close画出线性单元的受力图(见图3-24(b))ANSYSMainMenu→→GeneralPostproc→→PlotResults→→ContourPlot→→LineElemRes→→LabI:[bar_I],LabJ:[bar_J],Fact:[1]→→OK(11)退出系统退出系统ANSYSUtilityMenu：File→→Exit→→SaveEverything→→OK(a)桥梁中部最大挠度值为0.003374m(b)桥梁中部轴力最大值为25380N图3.24桁架桥挠度UY以及单元轴力计算结果
第1例 关键点和线的创建实例—正弦曲线
[本例提示]通过正弦曲线的创建，本例介绍了关键点和线（直线、圆弧及样条曲线）的各种创建方法，以及这些方法的使用场合。
一、原理
将圆的等分点向相应直线进行投影，则投影点的连线即为一条近似正弦曲线，如图1-1所示。
二、创建步骤
1. 创建圆弧
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Arcs→By
Cent & Radius。弹出拾取窗口（图1-2）。在拾取窗口的文本框中输入0,0后回车、再输入1，然后单击“Ok”按钮；随后弹出图1-3所示的对话框，在“Arc”文本框中的输入90，单击“Ok”按钮。
于是，创建了一条中心在(0,0,0)、半径为1、角度为90°的圆弧线。
2. 激活全球圆柱坐标系
拾取菜单Utility Menu→WorkPlane→Change Active CS to→Global
cylindrical。
活跃坐标系改变为全球圆柱坐标系后，会在状态行的最后面显示“CSYS=1”。
3. 创建关键点
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→
Fill between KPs。弹出拾取窗口，拾取圆弧的两个端点，然后单击“Ok”按钮；随后弹出图1-4所示的对话框，在“NFILL”文本框中输入4、在“NSTRT”文本框中
输入3、在“NINC”文本框中输入1，单击“Ok” 按钮。
于是，在已存在的两个关键点1和2间填充了一系列关键点。填充关键点的数目由NFILL决定即4个，关键点编号为NSTRT、NSTRT+ NINC、NSTRT+2 NINC、NSTRT+3 NINC即3、4、5、6，在圆柱坐标系下且所选关键点1和2的极径相等，填充关键点为所选关键点1和2间圆弧的等分点。
4. 创建关键点
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→In Active
ANSYS_Workbench13.0实⽤案例分析
Workbench实例⼊门
下⾯将通过⼀个简单的分析案例，让读者对ANSYS Workbench 13.0有⼀个初步的了解，在学习时⽆需了解操作步骤的每⼀项内容，这些内容在后⾯的章节中将有详细的介绍，读者仅需按照操作步骤学习，了解ANSYS Workbench有限元分析的基本流程即可。1.5.1案例介绍
某如图1-24所⽰不锈钢钢板尺⼨为320mmX50mmX20mm，其中⼀端为固定，另⼀端为⾃由状态，同时在⼀⾯上分布有均布载荷q=0.2MPa，请⽤ANSYS Workbench求解出应⼒与应变的分布云图。1.5.2启动Workbench并建⽴分析项⽬
（1）在Windows系统下执⾏“开始”→“所有程序”→ANSYS 13.0 →Workbench命令，启动ANSYS Workbench 13.0，进⼊主界⾯。
（2）双击主界⾯Toolbox（⼯具箱）中的Component systems→Symmetry（⼏何体）选项，即可在项⽬管理区创建分析项⽬A，如图1-25所⽰。
图1-24 案例问题图1-25 创建分析项⽬A
（3）在⼯具箱中的Analysis System→Static Structural上按住⿏标左键拖曳到项⽬管理区中，当项⽬A 的Symmetry红⾊⾼亮显⽰时，放开⿏标创建项⽬B，此时相关联的项数据可共享，如图1-26所⽰。
图1-26 创建分析项⽬
提⽰：本例是线性静态结构分析，创建项⽬时可直接创建项⽬B，⽽不创建项⽬A，⼏何体的导⼊可在项⽬B中的B3栏Geometry中导⼊创建。本例的创建⽅法在对同⼀模型进⾏不同的分析时会经常⽤到。
1.5.3导⼊创建⼏何体
（1）在A2栏的Geometry 上点击⿏标右键，在弹出的快捷菜单中选择Import Geometry →Browse 命令，如图1-27所⽰，此时会弹出“打开”对话框。
（2）在弹出的“打开”对话框中选择⽂件路径，导⼊char01-01⼏何体⽂件，如图1-28所⽰，此时A2栏Geometry 后的变为，表⽰实体模型已经存在。
ANSYS模态分析实例!
下面以一个简单的悬臂梁为例，介绍如何进行ANSYS模态分析。
首先，在ANSYS软件中创建一个新的工程，并导入悬臂梁的三维模型。然后，选择“模态分析”模块，进行模态分析设置。在模态分析设置中，需要设置分析类型、求解器、收敛准则等参数。
在悬臂梁的模态分析中，我们可以选择进行固有频率和振型的分析。固有频率是结构的自由振动频率，振型是结构在不同固有频率下的形态和振动模式。
为了进行分析，需要给出悬臂梁的材料属性、几何属性和边界条件。在模态分析中，材料属性可以通过给定材料的密度、弹性模量和泊松比来定义。几何属性需要给定悬臂梁的截面形状和尺寸。边界条件则是指定悬臂梁的支撑方式，例如给定支座的约束条件。
在模态分析设置完成后，就可以进行求解了。ANSYS软件将根据给定的参数进行求解，并输出悬臂梁的固有频率和振型。用户可以根据固有频率的大小和频率分布，判断结构是否具有较好的动力特性，并针对不足之处进行优化。
通过模态分析，我们可以了解悬臂梁的固有频率和振型，进而评估结构是否满足设计要求。对于悬臂梁来说，固有频率越高，说明结构越刚硬，越不容易发生振动。结构的固有频率还与其几何形状、材料特性和约束条件有关。
此外，模态分析还可以帮助设计师发现结构的共振现象，即当外力频率接近结构的固有频率时，会引起结构的剧烈振动。共振现象会对结构的安全稳定性产生重要影响，因此在设计中需要避免共振现象，或者通过在结构中引入阻尼器等装置来削弱共振效应。
综上所述，ANSYS模态分析是一种用于了解结构动力特性的数值模拟方法。通过模态分析，可以获取结构的固有频率和振型，并评估结构的动力性能。在实际工程中，模态分析可以为设计师提供结构优化的依据，以满足设计要求。
