ansys课程设计

1、课程设计说明书课程名称应用软件基础题 目平面问题的有限元分析规划与建筑工程学院工程力学091班学生姓名王亚洲指导教师梅群日 期 2012-09-05第一章概述11、研究问题的目的及内容31. 1、研究问题的目的31.2、研究的内容41.3、PLANE82 单元介绍4第二章计算实例分析51、问题描述52、问题分析53、ANSYS求解步骤53.1定义工作文件名和工作标题53. 2设置计算类型63. 3设置单元类型63.4定义材料参数63. 5生成儿何模型63. 6进行网格划分73. 7施加均布力、施加约束83. 8分析计算93. 9绘制图94、问题结果及分析115、总结11参考文献资料12程序清单

2、12第一章概述随着现代工业的不断发展，人们对产品质量的要求逐步提高，传统的产品设计技术 LI前已远远不能满足产品的功能和市场的要求。而现代设计技术是以电子计算机为手段, 以网络为基础，建立在现在管理之上，运用工程设计的新理论、新方法，实现计算机结 果最优化，设计过程高效化的设计技术，它是传统设计技术的延伸和发展，它使传统设 计技术发生了质的飞跃。有限元法最早可上溯到20世纪40年代。Courant第一次应用 定义在三角区域上的分片连续函数和最小位能原理来求解St. Venant扭转问题。现代有 限单元法的第一个成功的尝试是在1956年，Turner、Clough等人在分析飞机结构时， 将钢架位

3、移法推广应用于弹性力学平面问题，给出了用三角形单元求得平面应力问题的 正确答案。1960年，Clough进一步处理了平面弹性问题，并第一次提出了"有限单元法 ”，使人们认识到它的功效。有限元法已成为非常普及的数字化分析方法，国际上已发 布了众多的有限元分析软件，因此，甚至可以说只要你能够进行工程设计和画图，就可 以进行有限元分析。因为在一个自动化程度很高的软件平台基础上，有限元分析完全可 以由计算机来自动完成。优化设计英文名是optimization design,从多种方案中选择 最佳方案的设汁方法。它以数学中的最优化理论为基础，以计算机为手段，根据设计所 追求的性能LI标，建立L

4、I标函数，在满足给定的各种约束条件下，寻求最优的设计方案。有限元方法担当重任，在国民经济建设中发挥了重大作用。经过儿十年的发展，有 限元法的应用已山弹性力学平面问题扩展到空间问题、板壳问题，由静力平衡问题扩展 到稳定问题、动力问题和波动问题。分析的对象从弹性材料扩展到塑性、粘弹性、粘塑 性和复合材料等，从固体力学扩展到流体力学、传热学、电磁学、声学等连续介质领域。 在工程分析中的作用已从分析和校核扩展到优化设计，并和计算机辅助设计相结合。在 短短的儿十年里，有限元方法已在机械、航空、航天、船船、地下建筑、地震、热传导、 化学反应中物质的传递和扩散以及流体和结构相互作用等儿乎所有的科学技术领域得

5、 到了广泛的应用。现代有限元方法经过科学家和数学家的工作已经使其不断成熟完善，从而变成工程 分析中一种最有效的数值方法之一。应用此方法在对于连续介质问题分析时，首先要将 求解域离散化，然后中心工作是单元构造或者列式分析。此后的工作可以认为是程式化 的工作，即组装总体方程和求解此方程，在解方程时要用到数值积分。变分原理在有限 元方法中有重要的作用，在许多场合依据变分原理可以给出总体方程合理性的满意解释。 创建新型单元的工作仍在不断进行，人们始终没有放弃构造新型的功能更强、性质更优 的单元的努力。本课程设计以国际上著名的有限元软件ANSYS为平台，对实际工程问题 的有限元法做简单的介绍。1、研究问

6、题的目的及内容本课程设计是工程力学专业重要的实践性环节之一，是在学生学习完应用软件基 础课程后进行的一次全面的综合练习。1.1本课程设计的目的：（1）巩固和加深学生对应用软件基础课程基本知识的理解和掌握；（2）从计算机软件、工程应用儿个方面使学生进一步理解有限元方法的实质；（3）掌握有限元分析的工具，并具备初步处理工程问题的能力；（4）给学生提供一个自主建模分析的优良环境，以培养学生的综合素质和创新能第二章计算实例分析1、问题描述已知：边长为2m的正方形薄板，对角线上有三个直径为50mm的小孔，其圆心将对角线四等分，材料弹性模量E二80GP&,泊松比二0.25,在均布力q二80KN/m

7、作用下。图 形如下所示：图2-1带孔薄板2、问题分析对于涉及薄板的结构问题，若只承受薄板长度和宽度方向所构成的平面上的荷载 时（厚度方向无荷载），一般沿薄板厚度方向上的应力变化可不予考虑，即该问题可简 化为平面应力问题（将单元关键字设置为平面应力属性）。本次课程设计选用PLANE82 单元进行求解计算。3、ANSYS求解步骤3.1定义工作文件名和工作标题1）Utility Menu-*File-*Change Jobname在出现的对话框中输入文件名T4,单击 0K按钮关闭该对话框。2）Utility Menu-Fi 1 eChange Title 在出现的对话框中输入 ansys of pl

8、ate stress with three small circle,单击OK按钮关闭该对话框。3.2设置计算类型ANSYS Main MenuPreferences”Select Structural-OK3.3设潼单元类型Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete 出现 Element Type 对话框，单击 Add-Structural Solid-Quad SNoded 82 (PLANE82),其他默认选项, 单击OK关闭列表框，并关闭Element Type对话框。A Library of Element TypesLibrar

9、y of Element TypesElement type referenee number|Axihar 4node 258node 82Cancel8node 82Quad 4node 42 4node 182 8node 183图2-2单元类型3.4定义材料参数ANSYS Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models-* Mat erialModels AvailablefStructuralf LinearElasticIsotropicf EX： 8el0, PRXY: 0. 25 -OK并关闭材料定义菜单。3.5生成几何模型

10、1 ) ANSYS Main Menu Preprocessor Modeling f Creat f Areas Rectangle f By Dimensions在出现的对话框中依次输入(0, 2)、(0, 2),单击OK按钮关闭该对话框。2) ANSYS Main Menuf PreprocessorModelingf CreatKeypointsFill between KPs出现对话框依次选取对角线上两点（1和3点），点击0K后在出现的对话框中以此输入3, 5, 1, 1如图所示:图2-4创建四等分点点击0K关闭对话框。3）ANSYS Main Henuf PreprocessorM

11、odelingCreatefAreasfCirclef Solid Circle选取关键点5后在Radius中输入0. 025,单击OK完成圆面的建立4）重复3）操作分别选取关键点6、7。5）ANSYS Main Henuf PreprocessorModelingfOperatef SubtractAreds单 击面-Apply-单击圆一OK,依次从面上删除三个圆。完成模型的建立，如下图所示：图2-5带孔薄板模型3.6进行网格划分1） Main Menu-Preprocessor-Meshing-Mesh Tool 在弹出的对话框中单击 SizeControls选项区Lines选项后的Set

12、按钮，在弹出的对话框中单击Pick AlI按钮，弹出对话框后在Element edge length文本框中输入0. 02单击0K按钮，完成对边的分割控制。A Element Sizes on Picked LinesLESIZE Element sizes on picked linx SIZE Element edge lengthNDIV No. cl element divisions(NDIV is used only if SIZE is blank or zero) KTND1V S1ZE.NDIV can be changedSPACE Spacing ratioANGSIZ

13、Division arc (degrees)OKApplyCancel(use ANGSIZ only if number of divisions (NDIV) ard element edge length (SIZE) 3re blank or zero)图2-6单元尺寸2) Main Menu-Preprocessor-Meshing-Mesh Tool，点选 Free 和 Quad,单击 Mesh按钮，在弹出的对话框中单击Pick All按钮，完成网络划分，如图所示： VW W * 三 zeffsnsresnsKifetMK!3：K!SS 二Ell 七IM!UlltlSS!UILtl

14、HSHr£J2!R222!：!lULl!lin!2!2!55；!3!S55!a?l!Bff!M *> JMBBMMiaoaBt - «« !» «r" er j 2 二=x s t e rx 、is：nni：uu:Uiiit '1*% « MSI IBSIBI'mw « ：；：U：uiiEiiMU：；2：>：ii；S；*M，!-：25!8KK：I：2：8J22 g*g：UiaKI：SSI：lil3：*-!$8R8：M»；mSSS.« bib USiSaWOlBf!&#

15、39; 、., :;tSHMH；Mliit«*S；E；2： “ «»« 4 « ,$ I 丨$:SWIdW7、9B «< 9fI Ibki z«Z* 。 *(Ul “o ” oa. *<rU；3；3；U；3；UUi；iKn?：iltBiaiaiiiBiiUMui ：!S!：»2H q $tiim；2：ZZ：Z22：£：Z22：ZlZ2t：i耳辭能驾吒玮般iSS'於*«*-« Jr -Jiwri：g：H2：9；Z：I12：m；t；K sacwisiBMMIMW 七 丨

16、>(tr* fOt«*iistfeiiii$vi .y * i«t«i $ $、$IIBIBbt mass w $ < «M « f瞬登勰麗螢裁義話身同礎磐牒牒搭黠曲鹼隣图2-7划分网格3.7施加均布力ANSYS Main Menu-Solution-Define Loadsf ApplyStructuralf PressureOnLines分别选择左端和右端的线施加80000N/m的分布力。3.8分析计算1) ANSYS Main Menu-*-Solution-*Analysis-*-New Analysis 在弹出的对话框中点

17、选Static选择静力分析。2) ANSYS Main Menu-*Solution-*-Solve-*Current LS-*屏幕上出现一个状态窗口。 浏览窗口内的信息，然后选择File菜单内的Close项关闭该窗口一按下OK按钮，开始 求解一关闭求解结束时出现的信息窗口3.9绘制图Main Menu-*General Postproc*Plot Results-*Contour Plot-*Nodal Solu 在弹 出的对话框中依次查看von Mises stress及displacement vector sum。并查看薄板的 变形图。ANMB -1血“力 ofotz欢汰 with t

18、kxut RtwLlL图2-8变形图AN.irp-i 敦览=i T1BE-1OJM 濮加)叱烁沁個 上询 =.2.73E-07 却紙込诟IS：.23 幻. ii>:-tfs勺 ©cms£a£i:-j(svGe>:-«s.胫？EX£2&gEX£.心糾出ED$ot plctu Nxxp；sa v.xdi 斑攻© ax»±l <i.t>l>z：图2-9位移图scon伽RXSNy% of plAle： KtXPH空 xcitll tlxtTVQ WllLl.AN图2-10应力

19、图4、问题结果及分析表2-1结果分析DMX/mSMX/pa最大应力位置0. 456e-5278498薄板带孔处本次设计可以得出结论：具有小圆孔的均匀拉伸板在通过圆心的横截面上应力分布 不再是均匀的，在孔的附近应力骤然增加，而离孔稍微远处的应力逐渐下降并趋于均匀。5、总结本次课程设计在老师和同学的帮助下，通过自己的努力，基本达到了课程设计的要 求。使自己在课堂上学到的知识得到了运用，进一步的掌握了有限元分析法，并且对有 限元软件ANSYS有了更好的认识，操作的熟练程度大大的得到了提高。(1) 采用ANSYS软件进行工程实际的应力分析是可行的，这样的方法不但可以节 约成本减少浪费，而且操作灵活，节

20、约时间，减少不必要的损失。(2) 课程设讣所选的随机因素还不够完全，还有很多其他因素没有考虑，在工程实际的应用中还需要考虑其它方面的因素。参考文献1工程有限元方法曾攀，北京：科学出版社，2010.2ANSYS12. 0结构分析工程应用实例解析张朝晖，北京：机械工业出版社，2010. 13 ANSYS11.0基础与实例教程秦宇，北京：化学工业出版社，2009. 1程序清单/BATCH10:55:4109/15/2012/COM,ANSYS RELEASE 12.0.1UP20090415/input,/GRA,POWER/GST,ON/PLO,INFO,3/GRO,CURL,ON/CPLANEJ

21、/REPLOT.RESIZEWPSTYLE,0/FILNAME,T4,1/BATCH/COM,ANSYS RELEASE 12.0UP2009041510:56:1709/15/2012/TITLE,ansys of plate stress with three small circle!*/NOPR/PMETH.OFEOKEYW,PR_SET,1KEYW,PR_STRUCKEYW,PR_THERM.OKEYW,PR_FLUID,0KEYW,PR_ELMAG,0KEYW,MAGNOD,0KEYW,MAGEDG,0KEYW,MAGHFE,0KEYW,MAGELC,0KEYW,PR_MULTLOKEYW,PR_CFD,0/GO!*/COM,/COM,Preferences for GUI filtering have been set to display:/COM, S