ansys课程设计正文
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一、前言
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CAD工具之一。
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
前处理模块提供了一个强大的实体建模及网络划分工具,用户可以方便地构造有限元模型。
★分析计算模块
分析计算模块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
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。
ANSYS解题步骤:
建模:建立几何模型
网格划分:形成有限元模型
加载:重力,位移约束,载荷约束
求解:指定求解的类型及选用的求解模式
后处理:查看结果
二、问题介绍
如图所示,长度l=2m的悬臂梁,自由端受集中力P=50kN作用,弹性模量E=3.0e7kPa,
泊松比v=0.3。
工字形截面:b=0.08m,h=0.12m,tI=t2=t3=0.01m。
观察结构变形、显示梁单元空间形状、列表显示反作用力、绘制弯矩图
三、解题步骤
1、建立有限元模型
1)定义分析标题:Utility Menu→File→Change Title,输入”Bending of a I-Shaped Beam”,点击OK。
2)定义单元类型:Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete,选择3D elastic 188. 3)定义材料:Main Menu→Preprocessor→Material Props→Material Models,Structural→linear→Elastic→Isotropic。
EX输入3.0E7,PRXY输入0.3. 4)定义截面特性:Main Menu→Preprocessor→Sections→Common Sectns,在Sub-Type图形列表中选中工字形,输入截面数据W1=0.08,W2=0.08,W3=0.12,t1=0.01,t2=0.01.t3=0.01,单机OK。
5)建立模型:Main Menu→Preprocessor→Create→
Keypoints→In Active CS,分别输入(0,0,0)(2,0,0)(0,0.5,0),建立三个关键点。
然后用Straight Line 工具将1,2关键点生成一条直线。
6)划分网格:Main Menu→Preprocessor→Mesh Tool,将生成的直线以20段均分线段表示。
如图:
划分单元数为20。
2、施加荷载进行静力分析
1)施加约束:Main Menu→Solution→Loads-Apply →Displacement→On Nodes,在图形窗口选择左端节点,选中All DOF,约束三个方向。
2)施加载荷:Main Menu→Solution→Loads-Apply→
Force/Moment→On Nodes,在图形窗口选择右端节点,选择FY,定义为Y方向,VALUE输入-50,定义施加载荷的数值。
如图:
4)求解:Main Menu→Solution→Slove-Current LS,查看求解信息,关闭求解状态窗口,单击OK开始求解,求解完成后单击Close关闭求解信息框。
3、查看结果
1)观察结构变形:Main Menu→General Postproc→Plot Results→Deformed Shape,出现Plot Deformed Shape
对话框。
选择Def+undeformed,单机OK,结构变形前后的形状同时出现在图形窗口,如图:
2)显示梁单元空间形状:Utility Menu→PlotCrtls →Style→Size and Shape,出现Size and Shape对话框。
激活【ESHAPE】选项为ON,单击OK,图形窗口出现梁单元的空间三维效果,如图:
四、结果分析
ANSYS Main Menu→General Postproc→Plot Results→Contour Plot→Nodal Solu→选择所需要的位移、应力、应变图→Ok
1、von Mises应力
2、UX方向位移
3、UY方向位移
4、UZ方向位移
5、UX应变
6、UY应变
7、UZ应变
8、弯矩图
9、反作用力
PRINT REACTION SOLUTIONS PER NODE
***** POST1 TOTAL REACTION SOLUTION LISTING *****
LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0
THE FOLLOWING X,Y,Z SOLUTIONS ARE IN THE GLOBAL COORDINATE
SYSTEM
NODE FX FY FZ MX
MY MZ
1 0.0000 50.000
0.46166E-17-0.22426E-08 0.95838E-13 100.00
TOTAL VALUES
VALUE 0.0000 50.000 0.46166E-17-0.22426E-08
0.95838E-13 100.00
五、参考文献
1、曾攀编著.有限元分析及应用清华大学出版社
2、邵蕴编著.有限元分析实例导航中国铁道出版社
3、博弈创作室.经典产品基础教程与实力详解中国水利水电出版社
4、嘉禾工作室.ANSYS有限元实例分析教程机械工业出版社
5、赵奎、袁海平编著.有限元简明教程冶金工业出版社
6、王新荣编著.ANSYS有限元基础教程电子工业出版社。