有限元分析的典型应用领域

1、有限元分析的典型应用领域6-4：对该问题进行有限元分析的过程如下。（1）进入ANSYS （设定工作目录和工作文件）程序f ANSYS f ANSYS Interactive f Working directory（设置工作目录）f Initial jobname （设 置工作文件名）：Press f Run f OK（2）设置分析特性ANSYS Main Menu： Preferences. f Structural f OK（3）定义单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor f Element Type f Add/Edit/Delete. f Add.f Soli

2、d: Quad 4node 42 f OK （返回到 Element Types 窗口）f Options.f K3： Plane Strs w/thk （带厚度的 平面应力问题）f OK f Close（4）定义材料参数ANSYS Main Menu： Preprocessor f Material Props f Material Models f Structural f Linear f Elastic f Isotropic： EX： 2.1e11 （弹性模量），PRXY： 03 （泊松比）f OK f点击该窗口右上角的 “X”来关闭该窗口定义实常数以确定平面问题的厚度ANSYS M

3、ain Menu: Preprocessor f Real Constants. f Add/Edit/Delete f Add f Type 1 PLANE42 f OK f Real Constant Set No： 1 （第 1 号实常数），THK： 34 （平面问题的厚度）f OK f Close（6）生成几何模型生成上拱形梁ANSYS Main Menu： Preprocessor f Modeling f Create f Keypoints f In Active CS f NPT Keypoint number： 1，X, Y, Z Location in active CS:

4、 -4.5, 85 f Apply f 同样输入后 5 个特征点坐 标（坐标分别为（-2.25, 8.5），（2.25, 8.5），（4.5, 8.5），（0, 13），（0, 10.75） f OK f Lines f Lines f Straight Line 用鼠标分别连接特征点1,2和3,4生成直线 f OKf Arcs f By End KPs & Rad f 用鼠标点击特征点2,3 f OK f 用鼠标点击特征点6 f OK f RAD Radius of the arc：225 f Apply （出现Warning对话框，点Close关闭）f 用鼠标点击特征点1,4 f OK f

5、 用鼠标点击特征点5 f OK f RAD Radius of the arc： 4.5 f OK （出现 Warning对话框，点 Close 关闭）f Areas f Arbitrary f By Lines f 用鼠标点击刚生成的线f OK生成下拱形梁ANSYS Main Menu： Preprocessor f Modeling f Create f Keypoints f In Active CS f NPT Keypoint number： 7, X, Y, Z Location in active CS : -4.5, -8.5 f Apply f 同样输入后 5 个特征点 坐标

6、（坐标分别为（-2.25，-8.5），（2.25，-8.5），（4.5，-8.5），（0，-13），（0，-10.75）f OK f Linesf Lines f Straight Line f 用鼠标分别连接特征点7,8和9,10生成直线 f OK f Arcs f By End KPs & Rad f 用鼠标点击特征点8, 9 f OK用鼠标点击特征点12 f OK f RAD Radius of the arc： 225 f Apply （出现Warning对话框，点Close关闭）f 用鼠标点击特征点7, 10 f OK f 用鼠标点击特 征点 11 f OK f RAD Radius

7、 of the arc： 4.5 f OK （出现 Warning对话框，点 Close 关闭）f Areas f Arbitrary f By Lines f 用鼠标点击刚生成的线 f OK生成两根立柱ANSYS Main Menu： Preprocessor f Modeling f Create f Areas f Rectangle f By 2 Corners f WP X： -45, WP Y： -8.5, Width： 225, Height： U7 f Apply f WP X： 225, WP Y： -85, Width： 225, Height： 17 f OK粘结所有面A

8、NSYS Main Menu: Preprocessor f Modeling Operate f Booleans f Glue Areas fPick all生成的几何模型如下所示:(7)网格划分ANSYS Utility Menu： PlotCtrls f Numbering f LINE： On, OK （显示线的编号）ANSYS Main Menu:Preprocessor f Meshing f MeshToolf 位于 Size Controls 下的 Lines： Set f Element Size on Picked.： 1, 2, 5, 6 f Applyf NDIV：

9、4 （每一条线分为 4 段）f Apply f Element Size on Picked.： 17, 18, 19, 20 f Apply - NDIV： 20（每一条线分为 20 段）f Apply f Element Size on Picked.： 3, 4, 7, 8 f Apply f NDIV： 10 （每一条线分为 10 段）f OK f Shape： Mapped f Mesh f Pick all网格划分如下所示:(8)模型施加载荷和约束在上下拱梁内侧施加工作载荷ANSYS Main Menu： Solution f Define Loads f Apply Struct

10、ural fPressure f On Lines Apply PRES on Lines： 4,8 f OK f VALUE： 19.61e6 f OK在左立柱左下角节点加X和Y两个方向的约束ANSYS Utility Menu： Select 一 Entities . 一 Nodes （第 1 个方框中）一By Location （第 2 个方框中） 一 X coordinates 一 -4.5 一 Apply 一 Reselect Y coordinates 一 -8.5 一 OK （返回到 Structural 窗口 中）一 Displacement On NodesPick allL

11、ab2： All DOFOKANSYS Utility Menu： Select一Everything在右立柱右角节点加X和加Y方向的约束ANSYS Utility Menu : Select 一 Entities . 一 Nodes （第 1 个方框中）一 By Location （第 2 个方框 中）一X coordinates4.5From full 一Apply Reselect 一 Y coordinates 一 -8.5 OK （返回到 Structural 窗口中）Displacement On NodesPick allLab2： All DOF OKANSYS Utility

12、 Menu： Select 一 Everything模型施加载荷和约束如下所示：分析计算ANSYS Main Menu： Solution 一 Solve 一 Current LS 一 OK结果显示ANSYS Main Menu： General Postproc 一 Plot Results 一 Deformed shape.一 Def shape only 一OK (返回到 Plot Results )一 Contour PlotNodal Solu一 Stress von Mises stress 一OK (还可以继续观察 其他结果)退出系统ANSYS Utility Menu： File 一 Exit.一 Save Everything一OK计算结果验证按以上计算方案，可得到最大的Von Mises等效应力、最大的X方向和最大Y方向应力分别为：46.5 MPa、 1.92 MPa、4.85MPa，等效应力、X方向和Y方向应力分布分别如图6-11(