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支撑平台静力分析ANSYS详细操作步骤


支撑平台静力分析
一.题目
如图为一个具有板梁结构的支撑平台的几何模型, 求在平台上施加均布压力时, 整个结构的 应力分布。 板中间位置有分布载荷(相当于一个振动源, 例如电动机)。结构材料为结构钢, -6 弹性模量为 210GPa,泊松比为 0.3,密度为 7.8*10 kg/mm3,板面为 2000*1000mm2 的壳,厚 度为 20mm,平台的高度为

1000mm,支撑柱为梁,截面积为 15*15mm2.pressure=0.01MPa.

图一 俯视图:

图二 建议桌面使用单元:Shell Elastic 4node 63 ;腿使用单元:Beam 2D elastic 3

二.ANSYS 操作步骤
1.进入文件 进入程序 > ANSYS 12.0 > Mechanical APDL Product Launcher > File Management 在File Management标签下, 修改Working Directory (工作目录) 和Job Name (作业名),然后单击Run,其中工作目录中先要设置一个存放文件的文件夹,打 开ANSYS界面后, 点击Preferences, 在Electromagnetic标签中选择Structural。 2.前处理模块

(1)设置分析类型(静力分析) 在ANSYS界面中:Main Menu > Solution > Analysis Type > New Analysis 选择Static,然后单击OK (2)设置单元类型 在 ANSYS 界 面 中 : Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete ? 进入Defined Element Types标签, 单击Add ? 进入Library of Type标签, 选择Shell 63和Beam188单元类型。 (3) 设置实常数 (用SHELL63单元类型在此例中所建的shell单元的厚度为20mm) 在 ANSYS 界 面 中 : Main Menu > Preprocessor > Real Constants > Add/Edit/Delete 进入 Defined Real Constant Sets 标签, 单击 Add, 在 choose element type 标签中选择 SHELL63,再单击 OK 在 Shell thickness at node I TK(I)、at node J TK(J) 、at node K TK(K) 、 at node L TK(L) 标签中填写[20e-3],再单击 OK (4)设置材料常数(弹性模量、泊松比和密度) 在ANSYS界面中:Main Menu > Preprocessor > Material Prop > Material Models > Structural > Linear > Elastic > Isotropic ? 在EX标签中填写[2.1e11],在PRXY标签中填写[0.3],单击OK Structural > Density,在弹出窗口的DENS标签栏中填写[7800],单击OK (5)设置梁单元截面参数(截面尺寸15mm*15mm) 在ANSYS截面中:Main Menu > Preprocessor > Sections > Beam > Common Sections,在弹出的窗口中,Sub-Type 选择矩形截面(默认),在B标签后输入 [15e-3],在H标签后输入[15e-3],单击OK (6)创建桌面 1)创建两个面 在ANSYS界面中:Modeling > Create > Areas > Rectangle > By 2 Corners 在弹出窗口中Width 标签后输入[2],Height标签后输入[1],单击Apply, 在弹出窗口WP X标签后输入[0.5],在WP Y标签后输入[0.25],Width 标签后输 入[1],Height标签后输入[0.5],单击OK 2)BOOL运算 在ANSYS界面中:Modeling > Operate > Booleans > Overlap > Areas 弹出选择菜单后分别大矩形面和小矩形,单击OK,将两个面重叠。在ANSYS 界面中点击Utility Menu > plotCtrls > Numbering,在弹出窗口Area numbers 标签后选择On,单击OK后便可以看到有两个重叠的面。 (7)创建桌腿 1)创建关键点 在ANSYS界面中: Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>KeyPoints>In Active CS,在XYZ Location in active CS标签栏中填写[0][0][-1],单击Apply, 重复上述步骤,分别添加关键点[2][0][-1],[2][1][-1],[0][1][-1],单击OK 2)创建直线 在ANSYS界面中:Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Lines>

Lines > Straight Line,弹出窗口后分别连接四条腿所对应的关键点,即生成 四条直线。 (7)划分网格 1)Shell63 单元网格划分 在 ANSYS 界面中:Meshing > Mesh Tool,在弹出的选择菜单上点击 Line 后面的 Set,跳出又一选择菜单,拾取大面的上下边线,单击 OK,在标签 NDIV 中填[20],再单击选择菜单上点击 Line 后面的 Set,拾取大面上的左右边线, 单击 OK,在标签 NDIV 中填[10] ,再击选择菜单上点击 Line 后面的 Set,拾取 小面上的上下边线,单击 OK,在标签 NDIV 中填[10],再击选择菜单上点击 Line 后面的 Set,拾取大面上的左右边线,单击 OK,在标签 NDIV 中填[5] 点击 MeshTool,单击 Mesh,选择小面,再点击 MeshTool,单击 Mesh,选择大 面,则完成了 Shell63 单元网格的划分。 2)Beam188 单元网格划分 首先,需更改要划分的单元类型,Meshing > Mesh Attributes,在弹出窗 口的 Element Type Number 标签中选择[2 BEAM188],单击 OK 然后再进行网格划分,Meshing > Mesh Tool,在弹出的选择菜单上点击Line 后面的Set,跳出又一选择菜单, 拾取四条桌腿线, 单击OK, 在标签NDIV中填[10], 单击OK 点击MeshTool,将Mesh标签后的Areas改为Lines,单击Mesh,选择四条桌腿 线,单击OK 3.求解模块 (1)施加位移约束(四条桌脚部施加全约束) 在ANSYS界面中: Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Keypoints 弹出选择菜单后点选四个桌脚,单击OK 在Apply U,ROT on KPs标签中选择All DOF,点击OK (2)施加载荷 在ANSYS界面中:Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Pressure> On Areas,选取中间的小矩形面,在弹出的 Apply PRES on Areas 窗口的Value标签中填[-0.01e6],单击OK (3)求解 在ANSYS界面中:Main Menu > Solution > Solve > Current LS > OK ? 求解完成,弹出对话框‘ Solution is done! ’单击Close 4.后处理模块 在ANSYS界面中:Main Menu > General Postproc (1)位移图 在ANSYS界面中:Main Menu > General Postproc > Plot Results >Deformed Shape,弹出选择对话框,为了清晰起见,选择Def + undef edge,单击OK (2)应力云图 在ANSYS界面中:Main Menu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solu 在 Item to be contoured 中选择 Nodal Solution > Stress > von Mises stress,再单击OK

三.显示结果

由位移图可以得出,系统的最大位移出现在平台的中央,为Z方向5.169mm. 由应力云图可以得出,受压部分上下测应力做大,左右两边应力逐渐减小,最大 应力为27.1MPa.


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