ANSYS课程设计

1、安徽理工大学课程设计说明书课程设计说明书工程结构仿真课程设计 学院（部）：理 学 院 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 2014 年 01 月 03 日 安 徽 理 工 大 学课 程 设 计 指 导 教 师 评 语1、 专业班级： 工程力学上10-1 2、 姓 名： 3、 完成日期： 2014年1月1日 4、 设计题目：平面桁架问题分析 显示器支架ANSYS分析 5、指导教师评语：6、建议成绩： 7、指导教师： 日期： 年 月 日第 26 页目 录1 前言···········

2、83;············································3 §1.1 ANSYS分析类型··

3、·······································3 §1.2 课程设计的目的和要求·······&#

4、183;··························32 平面桁架问题分析·····················

5、83;····················4 §2.1 理论分析···························

6、;···················4 §2.2 有限元分析····························

7、················73 电脑显示器ANSYS分析·······························

8、83;·····11 §3.1 模型材料与几何参数····································11 §3.2 ANSYS模型的建立·

9、·····································12 §3.3 结果与分析··········

10、·································15四 心得体会···············

11、3;··································19 五 参考文献··············&

12、#183;···································20 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

13、接口，实现数据的共享和交换，如CREO, NASTRAN, ALOGOR, IDEAS, Auto CAD等， 是现代产品设计中的高级CAE工具之一。1.1 ANSYS的分析类型1.结构静力分析用来求解外载荷引起的位移、应力和力。静力分析很适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题。ANSYS程序中的静力分析不仅可以进行线性分析，而且也可以进行非线性分析，如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。2.结构动力学分析结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。与静力分析不同，动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻尼和惯性的影响。ANSYS可进行的结构动力学分析类型包括：瞬

14、态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。3.结构非线性分析 结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。ANSYS程序可求解静态和瞬态非线性问题，包括材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。4.动力学分析ANSYS程序可以分析大型三维柔体运动。当运动的积累影响起主要作用时，可使用这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性。并确定结构中由此产生的应力、应变和变形1.2课程设计的目的和要求 这次课程设计的有两个题目，第一个为桁架的静力学分析。要求采用理论计算和ANSYS软件两种方法分别进行分析。这是进一步让我们熟悉使用ansys软件。并对有限元理论进行更好的总结，让我们学习更好

15、。平面桁架问题分析题目已知有一个桁架，结构形状如图所示。施加在桁架上的力F=1500N。桁架边长a=120cm，杆的截面积为16cm2,泊松比v=0.25,弹性模量E=2.06Gpa。用两种方法分别计算出桁架的内力并进行比较。2.1 理论分析支座反力：以整体为分析对象，先求支座反力。以坐标系正方向为力的正方向。用截面法进行求解内力，未知力的方向时，一律以杆受到拉力为正方向，当最后得出的结果为负值时，表示为杆受到压力。同时截断2,4,9杆 然后再用截点法，对节点D进行分析，有对E点进行分析,有接着用截面法分析最后求杆的受力把F=1500N带入各式，于是得到F1F2F3F4F5F6F7F8F918

16、60.5-2501770.81750-2916-3192-9014.4-187515002.2有限元分析弹性模量E=206GPa；泊松比=0.25；作用力F =1500N；杆件的横截面积A=16cm2。一 、单元类型，几何特性及材料特性定义1定义单元类型。电击主菜单中的“Preference >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，选中该对话框中的“Link”和“ 2D spar 1”选项，点击“OK”，关闭对话框。2定义几何特性。在ANSYS中主要是实常数的定义：点击主菜单中的“Preprocess

17、or>Real Constants>Add/Edit/Delete”, 弹出对话框，点击“Add”按钮，第二步定义的LINK1单元出现于该对话框中，点击“OK”，弹出下一级对话框，在AREA一栏杆件的截面积16，点击“OK”，点击“Close”，关闭所示对话框。3定义材料特性。点击主菜单中的“Preprocessor>Material Props> Material Models”, 弹出对话框,逐级双击右框中“Structural>Linear>Elastic>Isotropic”前图标，弹出下一级对话框，在弹性模量文本框中输入：206E9，在泊松比

18、文本框中输入：0.25，点击“OK” 返回上一级对话框，并点击“关闭”按钮。二 、衍架分析模型的建立1生成节点。图（1）所示衍架中共有6个节点，其坐标根据已知条件容易求出如下：1（0，0，0），2（120，0，0），3（120，120，0），4（0，120，0），5（40，60，0），6（80，60，0）。点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>In Active CS”, 弹出对话框.在“Node number”一栏中输入节点号1，点击“Apply”按钮，同理将2-6点的坐标输入，以生成其余5个节点。此时，在显示窗口上显示

19、所生成的6个节点的位置。2 生成单元。 点击主菜单中“Preprocessor>Modeling>Create>Elements >Auto Numbered>Thru Nodes”,弹出“节点选择”对话框。依次点选节点1、2，点击Apply按钮，既可生成单元。同理，分别点击2、3； 3、4；4、1；4、6；6、3；1、5；5、2；5、6，可生成其余9个单元。三、施加载荷1施加位移约束。点击主菜单中的Preprocessor>Solution>Define>Loads>Apply> Structural>Displacement

20、>On Nodes,弹出“节点选择”对话框，点击“Apply”按钮，弹出对话框，选择1结点，选择右上列表框中的“All DOF”,并点击“Apply” 按钮。然后选择2结点，选择右上列表框中的UY，并点击“OK”按钮。2 施加集中力载荷。点击主菜单中的Preprocessor>Solution>Define>Loads>Apply> Structural>Force/Moment>On Nodes,弹出对话框，在“Direction of force/mom”一项中选择：“FY”，在“Force/Moment value” 一项中输入1000然后

21、点击“OK”按钮关闭对话框。同理在6结点处输入Y方向的集中力-1500N。 四、开始求解点击主菜单中的“Preprocessor>Solution>Solve>Current LS”,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。五、分析结果显示1显示变形图。点击主菜单中的“General Postproc>Plot Results>Deformed Shape”,弹出对话框。选中“Def + undeformed”选项，并点击“OK”按钮，即可显示本实训桁架结构变形前后的结果，如图所示。

22、 2.查看节点位移。点击主菜单中的“General Postroc>List Results>Nodal Solution”,弹出 “Contour Nodal Solution Data”对话框。所得数据下图所示。nodeUXUYUZUSUM1000020.36E-07000.36E-0730.13E-06-0.64E-0600.14E-0640.17E-060.91E-0700.17E-0650.68E-06-0.21E-0700.71E-0660.86E-06-0.88E-0600.12E-06图（3）3. 查看单元内力。点击主菜单中的“General Postroc>

23、List Results>Element Solution”,弹出 “Contour Element Solution Force”对话框。导出数据处理后所得，如下图所示（合力正为拉力，负为压力）。单元结点FXFYELEM=11100002-10000ELEM=220-1750301750ELEM=331166.704-1166.70ELEM=440-25010250ELEM=54-333.332506333.33-250ELEM=661166.717503-1166.7-1750ELEM=715007505-500-750ELEM=85-100075021000-750ELEM=951

24、50006-150002.3 本章小结通过对两种结果的对比，理论答案和ANSYS模拟结果基本相同，可见此次模拟还是成功的。ANSYS比手动计算简便许多，省去了在同一类问题中反复运算的麻烦，但建模中的小误差会导致结果与理论结果不尽相同。电脑显示器ANSYS分析3.1电脑支座的基本情况 台式电脑显示器的支座分为四个部分，最下面是一个卡槽固定在电脑桌上，其上部为一基座。上面两部分为悬臂。材料密度为1000kg/m³,电脑重量为60N，支座材料泊松比为0.2，弹性模量E=1.0e6。3.2 ANSYS建模1. 单元类型，几何特性及材料特性定义1.1定义单元类型。电击主菜单中的Preferen

25、ce Element TypeAdd/Edit/Delete，弹出对话框，点击对话框中的“Add”按钮，又弹出一对话框，选中该对话框中的“solid”和“ 20node 83”选项，点击“OK”，关闭对话框。1.2 定义材料特性。点击主菜单中的PreprocessorMaterial Props Material Models, 弹出对话框,逐级双击右框中StructuralLinearElasticIsotropic前图标，弹出下一级对话框，在弹性模量文本框中输入：1.0e6，在泊松比文本框中输入：0.2，点击“OK” 返回上一级对话框，并点击“关闭”按钮。2. 支座模型的建立 2.1生成基

26、座ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Key points In Active CS 依次输入六个点的坐标：input:1(-50,0，0),2(,50,0,0),3(-50,120,0),4(50,120,0)，5（0,125,0），6（50，0，-5） ，ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling CreateLines，依次连接3,4,5点生成曲线，然后连接分别连接1,2、1，3、2,3、2,6生成直线。ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Ar

27、ea By lines，依次选取线1,2,3,4生成不规则曲面，ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling OperateExtendAreaBy line，选取生成的面，点OK，选取直线5，拉伸得到基座底部立体图形。ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create AreaCircle，x=0，y=60，rad=30.同上建立点7（0,60,0），8（0,60,70），9（30,0,0），10（-30,0,0），11（30,0,30），12（-30，0,30），13（30,5,0），14（-30,5,0），15（30

28、,60,60），16（-30,60,60），依次连接生成线，由此生成体组成基座立体图形。 2.2生成悬臂悬臂的几何尺寸已经给出，同上可生成两个悬臂的立体图形。不同之处在于需要把圆柱体由长方体悬臂减去生成，可用以下命令：ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling OperateSubtractVolume by volume。3. 网格划分GUI：Main MemuPreprocessorMeshingMesh Tool,这时弹出Mesh Tool 对话框，点击Size Controls区域中的Volume的set按钮，然后点OK。按下Mesh按钮，这时弹出对话

29、框，点击Pick all按钮，为所有实体划分网格。划分过程中如有警告可以予理睬。4. 施加约束位移PreprocessorLoadsDefine loadsApplyStructuralDisplacementOn Areas,弹出的对话框，点击底面，点击OK按钮，弹出对话框，选择右上表框中的ALL DOF，并点击OK,即可完成对底面的位移约束，相当于固定端。5. 施加载荷1. 点击主菜单的PreprocessorLoadsDefine loadsApplyStructuralForce/MomentOn nodes,选择受力面中点节点，在弹出的对话框中选择Z，大小为-60.6.施加重力载荷点

30、击主菜单的PreprocessorLoadsDefine loadsApplyStructuralInertiaGravity,在弹出的对话框的ACELY中输入：9.8，其他保留缺省设置，点击OK关闭对话框。7.求解点击主菜单的SolutionSolveCurrent LS，在弹出的对话框中点击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经完成求解，点击CLOSE俺就关闭对话框即可。至于在求解释产生的STATUS Command窗口，点击FileClose关闭即可。3.3结果处理General PosrprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu,弹出对话框，依次选择Nodal SolutionDOF SolutionY-Component of displacement点击OK俺就，即可显示各节点在重力电脑切应力作用下的位移云图。同理通过在Nodal SolutionDOF Solution中选择不同的选项，也可以绘制各节点应力以及沿其他各方向的云图。 总变形云图 X方向应变图 Y方向应变图 X方向应力图 Y方向应力图心得体会此次课程设计中我们复习了大一理论力学平面桁架的只是，同时认识了ANS