当前位置:首页 >> 机械/仪表 >>

3有限元软件之ansys入门实例


实验二 三维实体结构的分析
前面的实训练习中,是采用先生成节点,然后连接节点生成元素的方法来建立有限元 模型的,它适用于结构比较简单的零件。但是对于一些复杂结构,如果还是采用上面的方法 建立有限元模型, 不但非常繁琐, 而且容易出错, 甚至在有些情况下几乎是不可能的。 因此, 本实训中将介绍三维实体结构的有限元分析。

一、问题描述
图 2

5 所示为一工字钢梁,两端均为固定端,其截面尺寸为,

l = 1.0m, a = 0.16m, b = 0.2m, c = 0.02m, d = 0.03m 。试建立该工字钢梁的三维实体模
型,并在考虑重力的情况下对其进行结构静力分析。其他已知参数如下:

图 25 工字钢结构示意图 弹性模量(也称杨式模量) E= 206GPa;泊松比 u = 0.3 ; 材料密度 ρ = 7800kg / m 3 ;重力加速度 g = 9.8m / s 2 ; 作用力 Fy 作用于梁的上表面沿长度方向中线处,为分布力,其大小 Fy=-5000N

二、实训目的
本实训的目的是使学生学会掌握 ANSYS 在三维实体建模方面的一些技术,并深刻体会 ANSYS 软件在网格划分方面的强大功能。

三、结果演示

图 26 单元类型库对话框 使用 ASSYS 8。0 软件对该工字钢梁进行结构静力 分析,显示其节点位移云图。

四、实训步骤
(一)ASSYS8.0 的启动与设置 ASSYS8.
与实训 1 第一步骤完全相同,请参考。

(二)单元类型、几何特性及材料特性定义 单元类型、
1 定义单元类型。点击主菜单中的 “Preprocessor>Element Type >Add/Edit/Delete”,弹 出对话框,点击对话框中的 “Add…” 按钮, 又弹出一对 话框(图 26),选中该对话 框中的“Solid”和“Brick 8node 45” 选项, “OK” 点击 , 图 27 单元类型对话框

图 28 材料特性参数对话框

关闭图 26 对话框, 返回至上一级对话框, 此时, 对话框中出现刚才选中的单元类型: Solid45, 如图 27 所示。点击“Close”,关闭图 27 所示对话框。注:Solid45 单元用于建立三维实体 结构的有限元分析模型,该单元由 8 个节点组成,每个节点具有 X、Y、Z 方向的三个移动 自由度。 2.定义材料特性。点击主菜单中的 “Preprocessor>Material Props >Material Models”, 弹出窗口如图 28 所示,逐级双击右框中“Structural\ Linear\ Elastic\ Isotropic”前图标,弹出 下一级对话框,在“弹性模量”(EX)文本框中输入:2.06e11,在“泊松比”(PRXY) 文本框中输入:0.3,如图 29 所示,点击“OK”按钮,回到上一级对话框,然后,双击右

图 28 材料特性对话框 框中的“Density”选项,在弹出对话框的“DENS”一栏中输入材料密度:7800,点击“OK” 按钮关闭对话框。最后,点击图 2-31 所示窗口右上角“关闭”该窗口。

(三)工字钢三维实体模型的建立
1.生成关键点。图 30 所示的工字钢梁的横截面由 12 个关键点连线而成,其各点坐标

图 30 节点生成参数输入对话框 分别为:1(-0.08,0,0)、2(0.08,0,0)、3(0.08,0.02,0)、4(0.015,0.02,0)、5(0.015,0.18,0)、

6(0.08,0.18,0)、7(0.08,0.2,0)、8(-0.08,0.2,0)、9(-0.08,0.18,0)、10(-0.015,0.18,0)、 11(-0.015,0.02,0)、12(-0.08,0.02,0)。点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>Create> Keypoints>In Active CS”,弹出对话框。在“Keypoint number”一栏中输入关键点号 1,在 “XYZ Location”一栏中输入关键点 1 的坐标(-0.08,0,0),如图 30 所示,点击“Apply” 按钮,同理将 2~12 点的坐标输入,此时,在显示窗口上显示所生成的 12 个关键点的位置。 2.生成直线。点击主菜单中的 “Preprocessor>Modeling>Create >Lines >Lines>StraightLine”,弹出关键点选择对话框,依

图 31 生成直线显示

图 32 面选择对话框 次点选关键点 1、2,点击“Apply”按钮,即可生成第一条直线。同理,分别点击 2、3;3、 4;4、5;5、6;6、7;7、8;8、9;9、10;10、11;11、12;12、1 可生成其余 11 条直 线。生成后的组成工字钢梁横截面的直线如图 31 所示。 3.生成平面。点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>Create >Areas>Arbitrary>By Lines” 弹出“直 , 线选择”对话框, 依次点选 1~12 直线, “OK” 点击 按钮关闭对话

图 33 平面拉伸成体的参数设置

框,即可生成工字钢的横截面。 4.生成三维实体。点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>>Operate>Extrude>Areas >Along Normal”,弹出平面选择对话框 32,点选上一步骤生成的平面,点击“OK” 按钮。之后弹出另一对话框 33,在“DIST”一栏中输入:1(工字钢梁的长度),其他保留 缺省设置,点击 OK 按钮关闭对话框,即可生成工字钢梁的三维实体模型。如图 34 所示。

网络划 ( 四) 分
1. 设定单 元大小。点击 主菜单中的 “Preprocess or>Meshing>M eshTool”,弹 出对话框,在 “Size Control”标 签中的 Global 一栏点击 Set 按钮,弹出 图 34 工字钢梁三维实体模型

“网格尺寸设置”对话框,在 SIZE 一栏中输入: 0.02,其他保留缺省设置,点击 OK 按钮关闭对话 框。 2.接着上一步,在图 35 的划分网格的对话框 中,选中单选框“Hex”和“Sweep”,其他保留缺 省设置,然后点击“Sweep”按钮,弹出体选择对 话框, 点选 34 中的工字钢梁实体, 并点击 OK 按钮, 图 36 划分网格后的工字钢梁模型

即可完成对整个实体结构的网格划分,其结果如 36 所示。

(五)施加载荷
1.施加位移约束。点击主菜单的“Preprecessor>Loads>Define Loads>Apply>Structuaral>Displacemengt>On Areas”,弹出面选择对话框,点击该工字梁

的左端面,点击“OK”按钮,弹出对话框如图示,选择右 上列表框中的“All DOF”,并点击“OK”按钮,即可完 成对左端面的位移约束,相当于梁的固定端。同理,对工 字钢的右端面进行固定端约束。 2.施加分布力(Fy)载荷。 (1)选择施力节点。点击应用菜单中的 “Select>Entities...”,弹出对话框如图 37 所示,在 第一个列表框中选择“Nodes”选项,第二个列表框中选 择“By Location”选项,选中“Zcoordinates”单选框, 并在“Min,Max”参数的文本框中输入:0.5(表示选择工 字钢梁沿的中间横截面上的所有节点),其他参数保留缺 省设置,点击“Apply”按钮完成选择。点击“Plot”按 钮,在显示窗口上显示出工字钢梁中间横截面上的所有节 点。然后,在图 37 所示对话框中选中“Zcoordinates” 单选框,在“Min,Max”参数文本框中输入:0.2(表示工 字钢梁的上表面),选中“Reselect”(表示在现有活动 节点——即上述选择的中间横截面中,再选择 y 坐标等于 0.2 的节点为活动节点)单选框,其他参数保留缺省设置 (参见图 37),然后依次点击“Apply” 和“Plot”按钮, 即可在显示窗口上显示出工字钢梁上表面沿长度方向中 线处的一组节点,这组节点即为施力节点。 (2)施加载荷。点击主菜单中的 “Preprocessor>Loads>Define Loads>Apply>Structural>Force/Moment>On Noads”,弹 出“节点选择”对话框,点击“Pick All”按钮,即可选中(1)中所选择的这组需要施力 的节点,之后弹出另一个对话框,在该对话框中的“Direction of force/mom”一项中选择: “FY,在 Force/moment value”一项中输入:-5000(注:负号表示力的方向与 Y 的方向相 反),其他保留缺省装置,如图 38 所示,然后点击“OK”按钮关闭对话框,这样,通过在 该组节点上施加与 Y 向相反的作用力,就可以模拟该实训中所要求的分布力 Fy =-5000N。 图 35 网格划分对话框

(3)恢复选择所有节点。在求解之前必须选择所有已创建的对象为活动对象(如点、 线、面、体、单元等),否则求解会出错。因此,点击应用菜单中的“Select>Everything”, 即可完成该项工作。 需要注意的是,此时显示窗口仅显示施力节点及作用力的方向箭头。若要显示整个工 字钢梁的网络模型, 可点击应用菜单中的 “Plot>Elements” 即可。 3.施加重力载荷。点击主菜单中的 “Preprocessor>Loads>Define Loads>Apply>Structural>Inertia>Gravity”,在弹出对 话框的“ACELY”一栏中输入:9.8(表示沿 Y 方向的重力 加速度为 9.8m/s,系统会自动利用密度等参数进行分析计 算),其他保留缺省设置,点击“OK”关闭对话框。 到此为止,有限元分析的前置处理部分已经结束。

(六)求解
点击主菜单中的“Solution>Solve>Current LS”,在 弹出对话框中点击“OK”按钮,开始进行分析求解。分析 完成后,又弹出一信息窗口提示用户已完成求解,点击 “Close”按钮关闭对话框即可。至于在求解时产生的 STATUS Command 窗口,点击“File>Close”关闭即可。 说明:到此为止,有限元分析的求解部分已经结束。 图 37 节点选择

(七)分析结果浏览
1.绘制节点位移云图。点击主菜单中的“General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu”,弹出对话框,选中右上列表框“Translation”栏中的“UY”选项,其 他保留缺省设置。点击“OK”按钮,即可显示本实训工字钢梁各节点在重力和 Fy 作用下的 位移云图,如图 40 所示。同理,通过在图 39 所示对话框中选择不同的选项,也可以绘制各 节点的应力以及沿其他方向的云图。

2.列举各节点的位移解。点击主菜单中的 General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu”,弹出对话框如图 39 所示,全部保留缺省设置,点击“OK”按钮关闭对 话框, 并 弹出一 列表窗 口, 显示 了该工 字钢梁 各节点 的位移 图 38 施加载荷时的参数设置

情况,显然,由于受力方向为 y 方向,因此,从窗口数据看出,各节点沿 y 的位移最大。

图 39 节点位移显示设置 3.显示变形动画。点击应用菜单(Utility>Menu)中的“Plot Ctrls>Animate>Deformed Results...),在弹出的对话框中的“Time delay”文本框中输入:0.1,并选中右列表框中 的“UY”选项,其他保留缺省设置,点击“OK”按钮关闭对话框,即可显示本实训工字钢梁 的变形动画。由于分布力 Fy 作用于梁中间,可以看出 Fy 对梁的局部作用过程。

说明:到此为止,有限元分析的后置部分已经结束。与实验一一样,本实验还可以显 示其他许多结果。例如,各单元沿各方向产生的应力、应变等内容,有兴趣的读者可自行尝

图 40 节点位移云图 试。

(八)ANSYS 软件的保存与退出
保存与退出步骤与前面的实训步骤相同,请参考。


相关文章:
1有限元软件之ansys入门实例
2有限元软件之ansys入门... 3有限元软件之ansys入门... 4有限元软件之ansys入门...实验一 衍架的结构静力分析 结构静力分析是 ANSYS 软件中最简单, 应用最广泛的...
4有限元软件之ansys入门实例
4有限元软件之ansys入门实例_机械/仪表_工程科技_专业资料。有限元软件之ansys入门实例实验三一、 问题描述 变截面高速轴的最优化设计 在图 41 所示的变截面轴上...
2有限元软件之ansys入门实例
有限元软件之ansys入门实例有限元软件之ansys入门实例隐藏>> 实验二 三维实体结构...(PRXY) 文本框中输入:0.3,如图 29 所示,点击“OK”按钮,回到上一级对话框...
5有限元软件之ansys入门实例
5有限元软件之ansys入门实例_机械/仪表_工程科技_专业资料。有限元软件之ansys入门...三、实验步骤 1.运行 LINGO 程序。LINGO 程序主界面如图 3-3 所示。 2. ...
有限元分析—ANSYS13.0从入门到实战
随着有限元模拟技术的迅速发展,利用有限元软件模拟金属板料冲压成型过 程及分析其回弹量已成为可能。本实例使用 ANSYS 模拟薄钢板的冲压分析。 17.3 实例:复合材料...
ANSYS有限元分析实例
1.2 定义单位 在 ANSYS 软件操作主界面的输入窗口中输入“/UNIT,SI” 1.3 ...有限元分析基础教程(ANS... 61页 1下载券 ANSYS有限元分析实例 7页 1下载...
有限元分析和ansys实例报告
有限元分析和ansys实例报告_计算机软件及应用_IT/...地震位移谱分析 三.铸造热分析 四、MCM 多芯片组件...有限元分析基础教程(ANS... 61页 1下载券 Ansys...
Ansys有限元分析实例
Ansys有限元分析实例_机械/仪表_工程科技_专业资料。有限元 课程论文 (2015-2016 学年第一学期) 有限元理论在软件中的应用与刚度矩阵的求解学生:张贺提交日期: ...
ANSYS软件进行有限元计算实例
ANSYS软件进行有限元计算实例_机械/仪表_工程科技_专业资料。ANSYS 软件进行有限元...计算机基础课程第三章 W... 图像尺寸变换技巧——巧... 相关文档推荐 暂无相...
ansys有限元分析入门资料
ansys有限元分析入门资料_计算机软件及应用_IT/计算机_专业资料。CAE计算机有限元...1.铁塔 2.电车 3.火箭 4.活塞 1.1 铁塔(组合框架结构的例子)铁塔是细长的...
更多相关标签:
ansys有限元分析实例 | 有限元分析软件ansys | ansys有限元软件 | ansys入门实例 | ansys15.0入门实例 | ansys有限元基础教程 | ansys有限元分析 | ansys有限元分析报告 |