ANSYS应用详解

1、安就理工犬爭ANHUIUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY课程设计说明书学生组合床结构受力特征分析学院（部）:理学院专业班级：工程结构分析12-1学生姓名：饶玉文指导教师：考四明2016年01月06日安徽理工大学课程设计安徽理工大学课程设计成绩评定1、专业班级：工程结构分析12-12、姓名：饶玉文3、完成日期：2016年01月06日4、设计题目：学生组合床结构受力特征分析5、成绩评定：成绩评定标准所占分值各项得分学生工作态度及与团队协作能力25学生掌握相关基础理论及设计软件的程度25学生模型建立的合理性及结果的精确性25课程设计说明书编写的规范性及语言的流畅性25总成绩

2、日期：年月日安徽理工大学课程设计2目录1 前言1.11.22 学生组合床受力分析2.错误！未定义书签。422.142.2 43 实体模型分析53.13.1.163.1.2错误！未定义书签。4 心得体会14安徽理工大学课程设计1前言1.1 ansys软件功能特点ANSYS的结构分析有七种类型，结构分析的基本未知量是位移，其他未知量如应力、应变和反力等均通过位移量导出。七种类型的结构分析功能如下：（1）静力分析：用于求解静力荷载作用下结构的静态行为，可以考虑结构的线性与非线性特性。非线性特性包括大变形、大应变、应力刚化、接触、塑性、超弹、蠕变等。（2）特征屈曲分析：用于计算线性屈曲荷载和屈曲模态。

3、非线性屈曲分析和循环对称屈曲分析属于静力分析类型，不属于特征值屈曲分析类型。（3）模态分析：计算线性结构的固有频率和振型，可采用多种模态提取方法。可计算自然模态、预应力模态、阻尼复模态、循环模态等。（4）谐响应分析：确定线性结构在随时间正弦变化的荷载作用下的响应。（5）瞬态动力分析：计算结构在随时间任意变化的荷载作用下的响应，可以考虑与静态分析相同的结构非线性特性，可以考虑非线性全瞬态和线性模态叠加法。（6）谱分析：模态分析的扩展，用于计算由于响应谱或PSD输入（随机振动）引起的结构应力和应变。可考虑单点谱和多点谱分析。（7）显示动力分析：ANSYS/LS-DYNA可用于计算高度非线性动力学和

4、复杂的接触问题。ANSYS的主要技术特点如下：强大的建模能力：仅靠ANSYS本身就可建立各种复杂的几何模型，强大的求解能力：ANSYS提供了数种求解器，主要类型有迭代求解器（预条件共轭梯度、雅可比共轭梯度、不完全共轭梯度），直接求解器（波前、稀疏矩阵）、特征值求解法（分块Lanczos法、子空间法、凝聚发、QR阻尼法）、并行求解器（分布式并行、代数多重网格）等,用户可根据问题类型选择合适的求解器。强大的非线性分析能力：可进行几何非线性、材料非线性、接触非线性和单元非线性分析。强大的网格划分能力：可智能网格划分，根据几何模型的特点自动生成有限元网格。也可根据用户的要求，实现多种网格划分。良好的优

5、化能力：通过ANSYS的优化设计功能，确实最优设计方案；通过ANSYS的拓扑优化功能，可对模型进行外形优化，寻求物体对材料的最佳。强大的后处理能力：可获得任何节点和单元的数据，具有列表输出、图形显示、动画模拟等多种数据输出形式，可进行多种数据工况的组合和各种数学运算，以及时间历程分析能力等。另外还有很多优越的特点。1.2 ansys静力学分析静力学分析一般包括以下几个步骤：建立几何模型和网格划分，加载求解和结果分析。（1）建立几何模型和网格划分。首先应确立所要进行分析工程或结构的工作名并定义单元类型，单元实常数，材料模型及其参数，然后在建立几何模型和划分网格。在实际操作中，也可以先建立几何模型

6、，再在划分网格之前定义单元。（2）加载求解。进去求解器定义分析类别和分析选项，再施加载荷指定载荷步选项。（3）结果分析。输出结果有两类，一是基本数据，如节点位移；另一类是派生数据，如节点和单元应力，节点和单元应变，单元力等。1.3课程设计目的此课程设计主要是对生活中常见结构简化然后进行静力学分析，本模型是学生组合床结构，通过将组合床简化为单层框架问题，在静力作用下，运用ansys有限元软件进行有限元分析，从而了解有限元分析的基本方法，通过计算机计算力学中的若干问题，进一步加深力学课程中的基本概念和基本理论，培养学生解决一些简单的工程实际问题的能力以及几何建模的能力，提高个人动手操作能力团队协作

7、能力，为毕业设计和工程实践打下基础。182学生组合床受力分析2.1 模型材料与几何参数下图2.1所示学生组合床简化结构，其柱高2m,主梁长2m,宽1.2m，次梁间距0.5m。并在床顶铺有木板，木板厚度为0.01m。材料：梁柱Q345。单元：beaml88、shell63。约束：与地面接触的节点可移动，不受弯矩作用。载荷：考虑重力g=9.8m/s2，面压力600N，分析组合床的受力特征。2.2 分析过程学生组合床结构将床板上力简化为面压力为600N,在荷载压力和重力作用下，床架结构发生变形,3实体模型分析3.1模型介绍如下图3.1所示，支柱采用截面为半径R=20mm的圆柱，床顶横梁和次梁都采用矩

8、形截面梁，规格为40mm*40mm，3.2 有限元分析3.2.1 选择分析模式选取菜单项MainMenu|Preference，将弹出PreferenceofGUIFiltering（菜单过滤参数选择）对话框。选中Structural复选框，单击OK即可3.2.2 定义单元类型要求单元类型为beam3。选取菜单项MainMenu|Preprocessor|ElementType|Add/Edit/Delete,将弹出ElementTypes（单元类型）对话框，点取Add,在LibraryofElementTypes中选取相应单元类型。再定义壳单元。进入ANSYS主菜单的第二项，RealCons

9、tants，选择Add/Edit/Delete,进入实参数定义窗口，选择Add按钮添加实参数，并指定该实参数和Shell63单元相关。2创剧團團越创彳刁国團|加ElementTypeforReal匸onsta.加ElementTypeForRealConsta.AN5Y5MainMenuE3Preferences日Preprocessor0ElementType日Real匸onstants園ThicknessFunc田MaterialProps田SectionsElModeling0Meshing0CheckingCtrls0Numbering匚tris田ArchiveModel0Coupli

10、ng/Ceqn田FLOTRANSetUp田FSISetUp田MultiFieldSetUp田Loads田PhysicsElPathOperations0Solution0GeneralPostproc0TimeHistPostpro田TopologicalOpt田ROMTool田DesignOptChooseelementtype:|Type1BEM188Chooseelementtype:Type1BEAM188Type2SHELL63Tvpe2SHELL63BEP6200.517:-52:143.2.3定义材料属性田Run-TimeStats在实参数窗口中输入壳在有限元软件中,一般单元的厚

11、度，在本算例中，壳单元用作木板，厚度为10mm。都不限制参数的单位制，使用者需要根据具体问题选择统一需要说的单位制比如对于本问题采用的就是N-mm）单位制。选择材料窗口中Material菜单，选择NewMaterial，材料编号为2,输入混凝土的弹性模量和泊松比，分别为2e5和0.3。下面进入ANSYS的主菜单的第四个选项，输入截面信息。我们要定义的梁单元截面为圆型截面。首先定义柱子，设定截面编号(ID)为1,截面类型选择为圆形，输入半径参数20。3.2.4几何建模建模操作。首先我们通过ANSYS主菜单Preprocessor-Modeling-Create-Keypoint选择建立关键点。需

12、要说明的是，ANSYS建模几何拓扑关系严格遵守点(Keypoint)线(Line)面(Area)-体(Volumn)这样的规律，所以我们先从点开始建立模型。选择点的输入方式为当前坐标系(InActiveCS)，第一个关键点的编号为1，坐标(0,0,0),2(0,0,-1200)，3(2000,0，-1200)，4(2000,0,0),5(2000,2000,0)，6(2000,2000，-1200)，7(0,2000，-1200)，8(0,2000,0)，9(1500,2000,0)，10(1500,2000,-1200),11(1000,2000,0),12(1000,2000,-1200)

13、,23(250,2000,0),24(250,0,0).选择ANSYS主菜单Preprocessor-Modeling-Create-Lines-Lines-StraightLines将柱顶相连生成梁。最后生成床顶木板，进入ANSYS顶部菜单Plot-Lines，选择ANSYS菜单中Create-Areas-Arbitrary-ByLines,即通过线来生成楼板(相应的几何形体为面)。选择相应的直线，建立面，建立完床板后，几何建模工作完成，下面需要给刚才建立的几何体赋予物理属性。首先设定梁柱单元。进入Meshing菜单，选择MeshAttribution，选定所有表示柱子的直线。设定其材料属性

14、为1(钢材)，因为刚才没有设定和梁单元相关的实参数，所以可以任意选择单元类型为Beam188。截面类型为1。再到Plot菜单中选择绘制Lines，同样选择代表梁的直线,设定梁的属性，与柱子一样，只是截面属性编号为2。性和R圃刨S釧f團AN5Y5ToobarAP-bib-amenuElementTypeMaterialPropsBackUpwinLioorri3.2.寸设定有限兀网格划分的密度般可以通过LiModelingMeshingMeshAttributes国DefaultAttribs阖AllKeypointsPick已dKPs園AllLinesPickedLines扇PickedAre

15、asAlVoumes洛PickedVolumes田VolumeBrickOrientMeshToo田SizeCntrlsOMesherOptsConcatenateMeshModiryMeshCheckMesh田CheckingCtrlsSNumbering匸tris田ArchiveModelIDynamicMode忖ModelCLiahtsDBQUIT5网格划分*I(El11凶AATTAssignAttributestoAllSelectedAreasMATMaterialnumber彳REALRealconstantsetnumber|刁TYPEElementtypenumber|?5HE

16、LL63勺E5YSElementcoordimatesys|q勺5ECTElementsection|j二|OKApplyCancelHelpTopFrontBotBackLeftRightX-0fl+XY-G)+YZ-Gfl+ZMeshtool窗口的Lines-Set按钮。然后选择所有代表柱子的线。给线设定网格密度的方法有两种，一种是设定分段数，一种是设定每段的长度。对于柱子，我们设定其分段数为5。而对于代表梁单兀的直线，我们设定其分段方式为分段得到单元的最大长度为10mm。得到下图。下面开始划分网格，首先对线进行网格划分，选择mesh的对象为Lines，选择所有的线，划分得到有限元分析所用

17、的单元ELEMENTSANJAN6201609:58:45人机界面。通过选择菜单Plot，ANSYS就会绘出相应单元但是这些单元看不出其形状和方向。ANSYS提供了很好的前处理Ctrl-Style-SizeandShape菜单选项，设定Displayofelement为ON的空间形状和位置。1ELEMENTSANJAN6201610:03:48次在Meshtools中选择网格划分对象为Area,选中所有的面进行网格划分得到床板单元。2.7定义约束下面开始输入荷载和支座条件，首先输入支座。选择AnSyS菜单中的DefineLoad-Apply-Structural-Displacement-On

18、Keypoints选项，选择所有的柱脚关键点。设定这些关键点的位移约束为UX,UY,UZ。2.8通过MainMenuPreprocessorLoadsDefineLoadsApplyStructuralPressureOnLines在床板上施加均匀面压力600N。ELEMEMSANJAN620117:16:03/VApply(Gravitationai)AccelerationACELApply(Gravitational)AccelerationACELXGlobalCartesianX-compACELYGlobalCartesianY-compOK匚方门匚韵ACELZGlobalCart

19、esianZ匚omp2.9求解依次单击：MainMenu,Solution,Solve,CurrentLS,弹出“STATUSCommand文本框及SolveCurrentLoadStep对话框，单击其右上角的关闭按钮退出文本框。单击该对话框的OK按钮,ansys开始计算,求解完成后,弹出NOTE对话框,单击Close按钮关闭对话框。单击OK进行求解,求解完成后会出现下图。ELE2ENTSANJAN6201617:16:032.10查看结果(1)查看变形图依次单击：MainmenufGeneralPostprodPlotResultsfDeformedShape,弹出“PlotDeformedShape对话框，在列表中选择“Def+undeformed，单击OK按钮显示结构变形图。图2.10为位移云图。.221E-1323053911526941075691617345808576347806886922155104E+0710:24:28NODALSOLUIICJAI-I62016STEP=1SUB=1IIME=1USUM(AW)RSYS=0DMX=.104E+07SMI-T=221E-13SMX=n04E+071.087-111E+08.924E+07166E-F08