ansys工程实例(4经典例子)

1、 输气管道受力分析（ANSYS建模）任务和要求：按照输气管管道的尺尺寸及载载荷情况况,要求求在ANNSYSS中建模模，完成成整个静静力学分分析过程程。求出出管壁的的静力场场分布。要要求完成成问题分分析、求求解步骤骤、程序序代码、结结果描述述和总结结五部分分。所给的参数数如下：材料参数：弹性模模量E=2000Gpaa; 泊泊松比00.266；外径径R=0.6m；内径RR=0.4m；壁厚tt=0.2m。输气管体内内表面的的最大冲冲击载荷荷P为 1Mppa。四.问题求求解（一）问问题分析析 由于管管道沿长长度方向向的尺寸寸远大于于管道的的直径，在在计算过过程中忽忽略管道道的端面面效应，认认为在其其长

2、度方方向无应应变产生生，即可可将该问问题简化化为平面面应变问问题，选选取管道道横截面面建立几几何模型型进行求求解。 （二）求解步步骤定义工作文文件名选择Utiilitty MMenuuFilleChaang Jobbnamme 出出现Chhangge JJobnnamee对话框框，在/FIILNAAM Entter neww joobnaame 输入栏栏中输入入工作名名LEIILINN1000747723，并并将Neew llog andd error fille 设设置为YYES，单单击OOK按按钮关闭闭对话框框定义单元类类型1)选择MMainn MeeunPreeproocesssorrE

3、leemennt TTypeeAddd/Eddit/Dellte命命令，出出现Ellemeent Typpe对话话框，单单击AAdd按钮，出出现Liibraary of Eleemennt ttypees对话话框。2）在Liibraary of Eleemennt ttypees复选选框选择择Strrctuurall、Soolidd、Quad 8noode 82,在 EElemmentt tyype reffereencee nuumbeer输入入栏中出出入1，单单击OOK按按钮关闭闭该对话话框。 3. 定定义材料料性能参参数1）单击MMainn MeeunPreeproocesssorrMa

4、tteriial ProopsMatteriial moddelss出现DDefiine Matteriial Behhaviion 对话框框。选择择依次选选择Sttruccturral、LLineear、EElassticc、Issotrropiic选项项，出现现Linnearr Issotrropiic MMateeriaal PPropperttiess Foor MMateeriaal NNumbber 1对话话框。 22）在EEX输入入2e111，在在Prxxy输入入栏中输输入0.26，单单击OKK按钮关关闭该对对话框。 33）在DDefiine Matteriial Moddel

5、Behhaviion 对话框框中选择择MatteriialExiit命令令关闭该该对话框框。 4.生成成几何模模型、划划分网格格 11）选择择Maiin MMeunnPreeproocesssorrModdeliingCreeateeAreeasCirrcleeParrtaiilAnnnuluus出现现Parrt AAnnuuluss Ciirc Areea对话话框，在在WP X文本本框中输输入0，在在WP Y文本本框中输输入0，在在Radd1文本本框中输输入0.4，在在Theeatee-1文文本框中中输入00，在RRad22文本框框中输入入0.66，在TTheaate-2文本本框中输输入90

6、0，单击击OK按按钮关闭闭该对话话框。 22）选择择Utiilitty MMenuuPlootcttrlssStyyleCollorssRevversse VVideeo，设设置显示示颜色。3）选择UUtillityy MeenuPlootAreeas，显显示所有有面。4) 选择择Maiin MMenuuPreeproocesssorrModdeliingRefflecctAreeas，出出现Reefleect Areeas拾拾取菜单单，单击击Picck AAll按按钮，出出现Reefleect Areeas对对话框，在在Ncoomp Plaane of Symmmettry选选项中选选择Y-

7、Z pplanne XX单选项项，单击击OK按按钮关闭闭该对话话框。5）选择MMainn MeenuPreeproocesssorrModdeliingRefflecctAreeas出出现Reefleect Areeas拾拾取菜单单，单击击Picck AAll按按钮，出出现Reefleect Areeas对对话框，在在Ncoomp Plaane of Symmmettry选选项中选选择X-Z pplanne YY单选项项，其余余选项采采用默认认设置，单单击OKK关闭该该对话框框。6）选择MMainn MeeunPreeproocesssorrNummberringg CttrlssMerrge

8、 Iteems出出现Meergee Cooinccideent or Equuivaalenntlyy Deefinned Iteems，在在Labbel Typpe oof IItemm too bee Meergee 下拉拉列表中中选择aall ，单击击OK按按钮关闭闭该对话话框。7）选择MMainn MeeunPreeproocesssorrNummberringg CttrlssCommprsss NNumbberss，在LLabeel IItemm too bee Coomprresssed下下来列表表中选择择alll，单击击OK关关闭该对对话框。8）选择UUtillityy Mee

9、nuplootareeas命命令，aansyys显示示窗口将将显示所所生成的的几何模模型。如如图所示示。9) 选择择Utiilitty MennuPlootcttrlssNummberringg命令，出出现Pllot Nummberringg Coontrrolss 对话话框，选选中LIINE Linne NNumbberss选项，使使其错哦哦个OFFF变为为ON，其其余选项项采用默默认设置置，单击击OK关关闭对话话框。10）选择择Utiilitty MennuWorrkpllaneeChaangee Acctivve CCS ttoGlooball Cyylinndriicall命令，将将当

10、前坐坐标系转转换为柱柱坐标系系。 111）选择择Utiilitty MennuSellecttEnttitiies命命令，出出现Seelecct EEntiitiees对话话框，在在第一个个下拉列列表中选选择Liiness，在第第二个下下拉列表表中选择择by Loccatiion，在在第三栏栏中选择择X CCoorrdinnatees单选选项，在在Minn，Maax选项项中输入入0.55，在第第五栏中中选择FFromm Fuull单单选项，单单击OKK关闭该该对话框框。选择Maiin MMeunnPreeproocesssorrMesshinngSizze CCntrrlsMannuallsi

11、zzeLinnesAlll Liiness命令，出出现Ellemeent Sizzes on Alll Seelecctedd Liiness对话框框，在NNDIVV NOO. OOf EElemmentt Diivissionns文本本框中输输入4，单单击OKK关闭该该文本框框。选择Utiilitty MennuSellecttEveerytthinng命令令，选择择所有实实体。 144）选择择Utiilitty MennuSellecttNtiitiees命令令，出现现Eleect Ntiitiees对话话框，在在第一个个下拉列列表中选选择Liiness，在第第二个下下拉列表表中选择择by

12、 Loccatiion，在在第三栏栏中选择择X CCoorrdinnatees单选选项，在在Minn，Maax选项项中输入入0.55，在第第五栏中中选择UUnseelecct单选选项，单单击OKK关闭该该对话框框。 155）选择择Maiin MMeunnPreeproocesssorrMesshinngSizze CCntrrlsMannuallsizzeLinnesAlll Liiness命令，出出现Ellemeent Sizzes on Alll Seelecctedd Liiness对话框框，在NNDIVV NOO. OOf EElemmentt Diivissionns文本本框中输输入

13、200，单击击OK关关闭该文文本框。选择Maiin MMeunnPreeproocesssorrMesshinngMesshAreeasFreee命令令，出现现Messh AAreaas拾取取菜单，单单击Piick Alll 按钮钮关闭该该菜单。选择Utiilitty MennuSellecttEveerytthinng命令令，选择择所有实实体。选择Utiilitty MennuPlootEleemennts命命令，AANSYYS显示示窗口将将显示网网格划分分结果，如如图所示示。 199）选择择Utiilitty MennufilleSavve aas命令令，出现现Savve DDataaba

14、sse对话话框，在在Savve DDataabasse tto 文文本中输输入LEEILIIN10007447233-1.db，保保存上述述操作过过程，单单击okk关闭该该对话框框。 5.加载求求解 1）选选择Maain MennuSollusiionAnaalyssis TyppeNeww Annalyysiss命令，出出现Neew AAnallysiis对话话框，选选择分析析类型为为Staaticc，单击击OK按按钮关闭闭给对话话框。 2）选选择Maain MennuPlootLinnes命命令，显显示所有有线段。 3）选选择Maain MennuSellecttEnttitiies命命令

15、，出出现Seelecct EEntiitiees对话话框，在在第一个个下拉列列表中选选择Liiness，在第第二个下下拉列表表中选择择By Numm/Piick，在在第三栏栏中选择择Froom FFulll单选项项，单击击OK按按钮，出出现Seelecct LLinees拾取取菜单，在在文本框框中输入入3，66，100，122 单击OOK按钮钮关闭对对话框。 4）选选择Maain MennuSellecttEnttitiies命命令，出出现Seelecct EEntiitiees对话话框，在在第一个个下拉列列表中选选择Noodess，在第第二个下下拉列表表中选择择Atttachhed to，在

16、在第三栏栏中选择择Linnes，AAll 单选项项， 在在第四栏栏中选择择Froom AAll单单选项，单单击OKK关闭该该对话框框。 5）选选择Maain MennuSollusiionDeffinee LooadssAppplyStrructturaalPreessuureon Noddes命命令，出出现Appplyy PRRES on Noddes拾拾取菜单单，单击击Picck AAll 按钮，出出现Appplyy PRRES on Noddes对对话框，参参照下图图对其进进行设置置，单OOKk关关闭该对对话框。 6）选选择Maain MennuSellecttEnttitiies命命令

17、，出出现Seelecct EEntiitiees对话话框，在在第一个个下拉列列表中选选择Liiness，在第第二个下下拉列表表中选择择By Numm/Piick，在在第三栏栏中选择择Froom FFulll单选项项，单击击OK按按钮，出出现Seelecct LLinees拾取取菜单，在在文本框框中输入入2，99 单单击OKK按钮关关闭对话话框。 7）选选择Maain MennuSellecttEnttitiies命命令，出出现Seelecct EEntiitiees对话话框，在在第一个个下拉列列表中选选择Noodess，在第第二个下下拉列表表中选择择Atttachhed to，在在第三栏栏中选

18、择择Linnes，AAll 单选项项， 在在第四栏栏中选择择Froom AAll单单选项，单单击OKK关闭该该对话框框。 8）选选择Maain MennuSollusiionDeffinee LooadssAppplyStrructturaalDissplaacemmentton Noddes命命令，出出现Appplyy U,ROTT onn N拾拾取菜单单，单击击Picck AAll 按钮，出出现Appplyy U,ROTT onn N对对话框，参参照下图图对其进进行设置置，单OOKk关关闭该对对话框。 9）选选择Maain MennuSellecttEnttitiies命命令，出出现See

19、lecc Enntittiess对话框框，在第第一个下下拉列表表中选择择Linnes，在在第二个个下拉列列表中选选择Byy Nuum/PPickk，在第第三栏中中选择FFromm Fuull单单选项，单单击OKK按钮，出出现seelecct llinees拾取取菜单，在在文本框框中输入入4，77 单单击OKK按钮关关闭对话话框。 100）选择择Maiin MMenuuSellecttEnttitiies命命令，出出现Seelecct EEntiitiees对话话框，在在第一个个下拉列列表中选选择Noodess，在第第二个下下拉列表表中选择择Atttachhed To，在在第三栏栏中选择择Lin

20、nes，AAll 单选项项， 在在第四栏栏中选择择Froom AAll单单选项，单单击OKK关闭该该对话框框。 111）选择择Maiin MMenuuSollusiionDeffinee LooadssAppplyStrructturaalDissplaacemmentton Noddes命命令，出出现Appplyy U,ROTT onn N拾拾取菜单单，单击击Picck AAll 按钮，出出现Appplyy U,ROTT onn N对对话框，在在Labb2 DDOFss too bee Coontrrainned列列表框中中选择UUY，在在Appply as 下拉列列表中选选择Coonstt

21、antt vaaluee，在VVALUUE DDispplaccemeent vallue文文本框中中输入00，单击击OK按按钮关闭闭该对话话框。 122）选择择Utiilitty MennuSellecttEveerytthinng命令令，选择择所有实实体。 133）选择择Utiilitty MennuFilleSavve aas命令令，出现现Savve DDataabasse对话话框，在在Savve DDataabasse tto 文文本中输输入LEEILIIN10007447233-2.db，保保存上述述操作过过程，单单击OKK关闭该该对话框框。 144）选择择Maiin mmenuuS

22、ollutiionSollveCurrrennt LLS命令令，出现现Sollve CurrrenntLooad Steep对话话框，单单击OKK按钮，AANSYYS开始始求解计计算。 155）求解解结束时时，出现现Notte提示示框，单单击Cllosee关闭该该对话框框。 166）选择择Utiilitty MennuFilleSavve AAs命令令，出现现Savve DDataabasse对话话框，在在Savve DDataabasse tto 文文本中输输入LEEILIIN10007447233-3.db，保保存上述述操作过过程，单单击OKK关闭该该对话框框。6.查看求求解结果果 1）选

23、选择Maain MennuGenneraal PPosttproocPloot RResuultConntouur TTitlleNoddal Sollu命令令，出现现Conntroour Noddal Souuluttionn Daata对对话框，在在 Ittem to becconttonrred选选项框中中选择NNodaalSooluttionnDOFF sooluttionn Dissplaacemmentt Veectoor SSUM，单单击OKK按钮，AANSYYS显示示窗口将将显示位位移场等等值线图图。如图图所示。 2）选选择Maain MennuGenneraal PPostt

24、proocPloot RResuultConntouur pplottNoddal Sollu命令令，出现现Conntroour Noddal Souuluttionn Daata对对话框，在在 Ittem to Becconttonrred选选项框中中选择NNodaalSoouluutioonStrresss X-Commponnentt off Sttresss，单单击OKK按钮，AANSYYS显示示窗口将将显示XX方向应应力等值值线图。如如图所示示。 3）选选择Maain MennuGenneraal PPosttproocPloot RResuultConntouur pplottNo

25、ddal Sollu命令令，出现现Conntroour Noddal Souuluttionn Daata对对话框，在在 Ittem to becconttonrred选选项框中中选择NNodaal SSoullutiionStrresss Y-Commponnentt off Sttresss，单单击【OOK】按按钮，AANSYYS显示示窗口将将显示YY方向应应力等值值线图。如如图所示示。 4）选选择Maain MennuGenneraal PPosttproocPloot RResuultConntouur PPlottNoddal Sollu命令令，出现现Conntroour Nodda

26、l Souuluttionn Daata对对话框，在在 Ittem to becconttonrred选选项框中中选择NNodaal SSoullutiionStrresss voon MMisees sstreess，单单击【OOK】按按钮，AANSYYS显示示窗口将将显示等等效应力力等值线线图。如如图所示示。 5）选选择Uttiliity MeenufilleExiit命令令，出现现Exiit ffromm ANNSYSS对话框框，选择择Quiit-NNo SSavee！选项项，单击击ok，关关闭ANNSYSS。管道支架结结构分析析一 问题描描述该结构用于于支撑管管道，如如图所示示。该结构

27、需要要有很好好的长时时间的支支撑性，且且在支撑撑时，变变形不能能过大，否否则会由由于支撑撑力不够够，造成成管道变变形，严严重的话话会造成成管道的的泄露。另另外，所所用的材材料也要要满足屈屈服条件件，设计计时不能能造成结结构的破破坏。如如何设计计该支撑撑的结构构和所用用的材料料成了其其中的关关键。材料参数为为7E+0088，泊松松比为00.333，边界界条件为为最下端端为固定定端，载载荷为管管道所在在弧面上上，方向向为垂直直且指向向弧面的的均布面面力。二 求解步步骤定义工作文文件名Utiliity MennuFiileCChannge Jobbnamme 该该工作名名为yaangxxin1100

28、5545554定义单元类类型Main Mennu Preeproocesssorr- Ellemeent Typpe Addd/Eddit/Delletee创建messh2000和bbricck 220noode 95单单元。材料参数设设定 maiin mmenuu-preeferrencces选中结结构类选选项。Main mennuprreprroceessoormaaterriall prropss-matteriial moddelss-在maaterriall moodells aavaiilabble 分组框框中依次次选取 strructturaal/llineear/elaasti

29、ic/iisottroppic选选项，设设置弹性性模量EEX=00.7ee9,泊泊松比=0.333。4.生成几几何模型型、划分分网格 Mainn meenupprepproccesssormmodeelinngcrreattekeeypoointtsinn acctivve ccs 选选项，输输入关键键点号和和相应的的坐标，如如下： No.XYZ1500024500350-50401500501350640300742240864380966320103060011325401254680135662014209001522840164498017469202）连线Main mennuprre

30、prroceessoormoodellingg-creeatee-linnesllineessttraiighttlinne3) 倒角角Main mennuprreprroceessoormoodellingg-creeatee-linnesllinee fiilleet4）对称Main mennuprreprroceessoormoodellingg-refflecctliiness-之后将所有有面addd在一一起。如图所示：5) 划分分网格，定定义meesh2200单单元，MMainn meenupprepproccesssormmeshhingg-messhtoool并在sizze ee

31、lemmentt eddge lenngthh中设值值为1，之之后开始始messh。网格如图11所示：6）沿着已已划分网网格的面面法向对对该面拖拖拉，生生成三维维块体单单元模型型。添加加三维块块体单元元类型。Main Mennu Prreprroceessoor Ellemeent Typpe Addd/EEditt/Deelette 选择 “Strructturaal SSoliid” 和 “Briick 20nnodee 955”。设置置在拖拉拉方向的的单元份份数，然然后拖拉拉面:Main Mennu Prreprroceessoor -MModeelinng- Opeeratte Exx

32、truude EElemm Exxt OOptss 输入入VALL1 = 100Main Mennu Prreprroceessoor -MModeelinng- Opeeratte Exxtruude -Areeas- Allongg Noormaal +设置DDISTT = 10。划划分单元元如图22所示：图1图25.加载求求解1）Maiin mmenuu-preeproocesssorr-loaadsddefiine loaadsaappllysttruccturralddispplaccemeentoon aareaas. Areaas为YY=-55的那个个面，在在复选框框中选择择Al

33、ll DOOF 2）Maiin mmenuu-preeproocesssorr-loaadsddefiine loaadsaappllysttruccturralppresssurreonn arreass- Areeas为为六个圆圆弧面，在在vallue loaad ppressvallue输输入10000。 3）求解解Mainn meenu -sollutiion/sollve/currrennt LLS.6.查看求求解结果果查看变形Main mennugeenerral posstprroc/ploot rresuultss/deeforrmedd shhapee 选中中deff+unn

34、defformmed 单击ook如图：X方向位移移：Y方向位移移：Z方向位移移：总的位移情情况：Misess sttresss下的的情况：去掉拐角处处单元后后的应力力情况四、结果描描述、从变形形上来看看该结构构：由于于结构受受到管道道给于的的压力，结结构的两两侧都被被挤向中中间。 、从位位移上来来看该结结构：通通过X、YY、Z以以及总的的位移图图来看，最最上面的的放管道道的地方方位移较较大，而而最下面面的放管管道的地地方位移移较小。、从应力力上来看看该结构构：该结结构的最最大应力力出现在在最下面面的拐角角处，最最小应力力出现在在六个外外伸端和和下面得得固定端端。 五、小结 综综合结果果描述，对

35、对该结构构提出一一些更改改的建议议，为了了减小变变形，可可以通过过在两个个斜体之之间增加加横梁，用用以抵抗抗变形。为为了使管管道的位位移小，在在满足需需求的条条件下，结结构的那那六个外外伸端的的位置应应设计的的尽量低低些。为为了防止止结构出出现破坏坏，可以以在最下下面的拐拐角处设设计成为为弧面，使使应力分分散，不不出现应应力集中中。通过过图形看看到，在在去掉拐拐角处的的单元后后，最大大应力出出现在结结构的最最上端，且且最大应应力减小小了300%左右右。最小小应力出出现在六六个外伸伸端和下下面的固固定端，所所以可以以考虑设设计成为为空心，以以减小结结构重量量，但需需考虑结结构的稳稳定性，这这需要

36、做做进一步步分析。某椅子的强强度和刚刚度分析析（ANNSYSS建模）一、问题描描述有种椅子不不是“常规”的四条条腿支撑撑的结构构，而是是如图11-1：图1-1这样的结构构较美观观，且会会有较大大的竖向向和前后后方向的的变形，因因此比“常规”的椅子子要舒适适些，该该结构受受力是否否合理，能能否合理理利用材材料，正正是本题题目要分分析的内内容。二、几何模模型的简简化和建建立椅子板上的的圆角和和自重对对结果的的影响不不大，可可忽略不不计；椅椅子腿是是一个整整体，可可用梁单单元划分分网格，板板可用壳壳单元划划分网格格。这样样可减少少计算量量、提高高计算速速度而不不至于有有大的误误差。几几何模型型中只需

37、需要有腿腿的轴线线和板的的中面。建建模步骤骤如下：(1)Maain MennuPreeproocesssorrModdeliingCreeateeKeyypoiintssIn Acttivee CSS 在对对话框中中输入椅椅子腿的的关键点点坐标11(0,0,00);22(0,0,-0.334);3(-0.44,0,-0.38);4(-0.4,00,-00.766);55(0,0,-0.776);6(00,0.2,-0.776)；Main MennuPreeproocesssorrModdeliingCreeateeLinnesLinnesSttraiightt Liine 顺次连连接以上上关键

38、点点；Main MennuPreeproocesssorrModdeliingCreeateeLinnesLiine Filllett 分别别选中椅椅子腿需需要倒角角的直线线，以00.04的半半径倒圆圆角；Main MennuPreeproocesssorrModdeliingRefflecctLinnes 将全部部线段关关于X-Z平面面镜像,至此椅椅子腿的的轴线生生成。(2)Uttiliity MennuWorrk PPlanneOfffsett WPP tooKeyypoiintss+ 将将工作平平面移至至关键点点1, Maiin MMenuuPreeproocesssorrModdeli

39、ingCreeateeKeyypoiintssOnn Woorkiing Plaane 在对话话框中输输入椅子子靠背上上的关键键点坐标标 (-0.005,00.2,0);(-00.055,0.2,-0.33)Main MennuPreeproocesssorrModdeliingCreeateeLinnesArccsThrrouggh 33 KPPs 分分别拾取取3个关关键点以以创建靠靠背的上上、下弧弧线边界界；Main MennuPreeproocesssorrModdeliingCreeateeLinnesLinnesSttraiightt Liine 分别连连接相关关的关键键点以生生成椅

40、子子坐席的的边界；Main MennuPreeproocesssorrModdeliingCreeateeAreeasArbbitrraryyByy Liiness 分别别拾取三三组4条条线段生生成椅子子靠背和和坐席；Main MennuPreeproocesssorrModdeliingOpeeratteBoooleaansGluueLinnes/Areeas 将椅子子腿轴线线的各段段线段粘粘结在一一起，将将椅子坐坐席的两两块面也也粘结在在一起；至此，椅子子的几何何模型已已建立，如如图2-1图2-1 几何模模型三、建立有有限元模模型(1)定义义单元类类型Main MennuPreeprooc

41、esssorrEleemennt TTypeeAddd/Eddit/Delletee 选择择Beaam1889(11号)和和Sheell993(22号)单单元；Main MennuPreeproocesssorrSecctioonsBeaamCommmonn Seectiionss 在SSub Typpe中选选择空心心矩形截截面梁，按按如下尺尺寸定义义梁截面面:W11=0.02;W2=0.003;tt1=00.0003;tt2=00.0003;tt3=00.0003;tt4=00.0003,将将精细度度定为44；Main MennuPreeproocesssorrReaal CConsstan

42、ntsAddd/Eddit/Delletee 添加加1组实实常数，选选择shhelll93单单元，将将TK(I);TK(J);TK(K);TK(L)均均设置为为0.0005；(2)定义义材料属属性Main MennuMatteriial ProopsMatteriial Moddelss 依次次选择SStruuctuurallLinnearrElaastiicIsootroopicc建立材材料模型型，这里里定义典典型的碳碳素钢和和聚氯乙乙烯工程程塑料分分别作为为椅子腿腿和板的的材料。11号材料料EX=2100E9;PRXXY=00.277作为碳碳素钢钢钢；2号号材料EEX=44.5EE9;PP

43、RXYY=0.33作作为聚氯氯乙烯；(3)划分分网格Main MennuPreeporrcesssorrMesshinngMessh TTooll 在EElemmentt Atttriibuttes中中设置椅椅子板的的材料号号为2，单单元号为为2，实实常数号号为1；椅子腿腿的材料料号为11，单元元号为11；在Sizee Coontrrol中中将椅子子板上单单元尺寸寸定为00.022；在MMeshh中选择择Areeas，SShappe设置置为QuuadMapppedd3orr4 ssideed,对对椅子靠靠背和坐坐席进行行映射网网格划分分；选择择Linnes,直接对对椅子腿腿轴线剖剖分网格格；U

44、tiliity MennuPlootCttrlssStyyleSizze aand Shaape 选中/ESSHAPPE以以显示单单元形状状；至此此网格划划分已完完成，网网格如图图3-11。图3-1 有限元元模型四、加载和和求解Main MennuSollutiionDeffinee LooadssAppplyStrructturaalDissplaacemmenttOnn Liiness 拾取取椅子腿腿轴线与与地面接接触的部部分，限限制Alll DDOF为为0；Main MennuSollutiionDeffinee LooadssAppplyStrructturaalPreessuure

45、Maiin MMenuuSollutiionDeffinee LooadssAppplyStrructturaalOn Areeas 拾取椅椅子坐席席中的平平面部分分，施加加-50000的的压力；拾取椅椅子靠背背，施加加15000的压压力（此此处取正正值时为为压）；这里模模拟的是是约655Kg体体重的人人双脚完完全悬空空坐于椅椅子上并并以较大大的力靠靠于靠背背上的情情形。Main MennuSollutiionAnaalyssis TyppeSolln CConttrolls 在在Solln OOptiion选选项卡中中选择PPCG求求解器;Main MennuSollutiionSollve

46、Currrennt LLS求解解。五、后处理理Main MennuGenneraal PPosttproocPloot RResuultssConntouur PPlottNoddal Sollu 选选择DOOF SSoluutioonZ-CCompponeent of Dissplaacemmentt 绘制制竖向位位移云图图，如图图5-11，同样样的方法法绘制前前后方向向位移图图，如图图5-22；Utiliity MennuSellecttEnttitiies 选择LLinees;BBy NNum/Picck,拾拾取椅子子腿对称称的一半半；然后后选择EElemmentts;AAttaache

47、ed tto LLinees,选选择已拾拾取椅子子腿上的的单元；Maiin MMenuuGenneraal PPosttproocPloot RResuultssConntouur PPlottNoddal Sollu选择择StrresssVonn Miisess绘制MMisees等效效应力图图，如图图5-33；Utiliity MennuSellecttEnttitiies 选择AAreaas;BBy NNum/Picck;拾拾取椅子子靠背和和坐席，然然后选择择Eleemennts;Atttachhed to Areeas选选择板上上的单元元；Maain MennuGenneraal PPo

48、sttproocPloot RResuultssConntouur PPlottNoddal Sollu选择择Strresss1stt Prrincciplle SStreess绘绘制第一一主应力力图，如如图5-4；Utiliity MennuSellecttEnttitiies 选择LLinees;BBy NNum/Picck,拾拾取椅子子腿对称称的一半半；Maain MennuGenneraal PPosttproocEleemennt TTablleDeffinee Taablee 单击击“Addd”，在IItemm中选择择By seqquennce nummSMIISC，分分别添加加i

49、teem为SSMISSC2;SMIISC115;SSMISSC1;SMIISC114四组组单元列列表，然然后Maain MennuGenneraal PPosttproocPloot RResuultssConntouur PPlottLinne EElemm Rees 分分别设置置LabbI、LLabJJ为SMMISCC1、SSIMSSC144,缩放放系数FFactt设置为为1，绘绘制轴力力图，如如图5-5；同同样的方方法，分分别设置置LabbI、LLabJJ为SMMISCC2、SSMISSC155，缩放放系数FFactt设置为为50，绘绘制关于于Y轴的的弯矩图图，如图图5-66。后处理完成

50、成。图5-1 竖向位位移图图5-2 前后方方向位移移图 图5-3 椅子腿腿的Miisess应力图图图5-4 坐席和和靠背中中的第一一主应力力图5-5 椅子腿腿的轴力力图图5-6 椅子腿腿关于YY轴的弯弯矩图六、结论(1)本次次分析的的正确性性：本问问题为对对称结构构承受对对称载荷荷，响应应应有对对称性，从从图5-1、图图5-22和图55-4可可以看出出，位移移和应力力的解都都是对称称的，符符合推断断；图55-5和和图5-6的内内力图中中，轴力力和弯矩矩在正负负和数值值上的分分布都符符合直观观判断（如如弯矩的的抛物线线形和线线性分布布）。故故可以定定性地确确定本次次分析的的解是正正确的；(2)椅

51、子子强度的的讨论：椅子腿腿的材料料是碳素素钢，适适用Miisess强度条条件，从从图5-3中可可看到最最大Miisess等效应应力发生生在接近近地面的的弯角处处，大小小为722.4MMPa，远远低于碳碳素钢的的典型屈屈服应力力2300MPaa；坐席席和靠背背的材料料是聚氯氯乙烯，应应该考虑虑抗拉强强度，从从图5-4中可可看到最最大的第第一主应应力为118MPPa,远远低于抗抗拉强度度50MMPa。故故椅子在在本问题题中的载载荷（665Kgg体重的的人双脚脚离地坐坐于坐席席上，并并用较大大的力靠靠于靠背背）下能够够满足强强度要求求，且还还有很大大的承载载潜力（约约2倍于于现有载载荷）；(3)椅子

52、子变形的的讨论：从图55-1和和图5-2中可可看到，椅椅子坐席席和靠背背的竖向向位移和和前后方方向位移移最大分分别达到到了100mm和和7mmm，而椅椅子腿的的竖向位位移和前前后方向向位移最最大都在在2-33mm,也就是是说椅子子有一些些“软”，应该该是比较较舒适的的。综上所述，该该椅子能能够满足足强度的的要求，对对材料的的利用较较充分，也也产生了了较大的的竖向和和前后方方向的变变形，满满足了一一定的舒舒适性要要求。在在用于满满足一般般体重人人的需求求时，还还可改进进如下：适当减减小椅子子腿的截截面积和和壁厚，并并倒圆棱棱线，这这样可节节省碳素素钢的使使用，而而且加大大了椅子子腿的变变形，可可

53、以协调调与聚氯氯乙烯坐坐席和靠靠背的变变形。钢框架结构构在自重重和雪载载荷下的的静力学学分析任务和要求求：按照钢框架架结构的的尺寸和和载荷情情况，在在ANSSYS中中建立模模型，完完成整个个静力学学分析过过程。求求出钢框框架结构构的最大大平均应应力和节节点沿xx,y,z三个个方向的的最大变变形，通通过对结结果的分分析处理理，为钢钢框架结结构的优优化设计计提供重重要的分分析数据据。计算算分析时时考虑结结构的自自重和最最大雪载载荷，结结构自重重作为惯惯性力，以以加速度度的方式式施加；雪载荷荷为竖向向分布载载荷，借借助表面面效应单单元施加加。1、原始数数据(1) 计计算模型型和坐标标数据钢框架结构构

54、总尺寸寸为8mm8.44m7.22m，模型如如图1、图图2所示示。 图11 图图2坐标数据：坐标点 X Y Z 坐标标点 X Y Z 11 00 0 0 9 50000 72200 0 22 00 54000 0 110 667000 54000 00 33 16000 554000 0 11 67000 70000 0 44 16000 70000 0 122 84400 554000 05 333000 54400 0 13 84000 70000 06 333000 70000 0 14 1100000 0 07 550000 0 0 15 1100000 54400 08 550000

55、 54400 0(2) 材料数数据弹性模量EE=2.06EE5 泊泊松比=0.3 质质量密度度=7.85EE-9(3) 载载荷数据据1、钢管和和梁的重重量钢重量密度度=788.5kkN/m3 重力力加速度度 g=98000mmm/2、屋顶雪雪载荷 PP=0.25kNN/m(4) 边边界条件件钢框架结构构与地接接触点的的三个方方向位移移和转角角全约束束。(5) 单单元类型型、实常常数和截截面类型型梁单元：BBeamm 1889主立柱：钢钢管180010 Ri=80mmm R0=990m大横梁：工工字钢22101800820屋顶各梁：工字钢顶梁支撑撑：钢管管508壳单元：

56、SShelll 993 厚厚度2.5表面效应单单元：SSurff 15542、分析步步骤(1)前处处理1、选择单单元类型型菜单路路径：【Preprocessor】【Element Type】【Add/Edit/Delete】，执行选择单元类型菜单路径命令，弹出定义单元类型对 话框，单击Add.按钮，弹出单元类型库对话框，然后选择“Beam 3node 189”梁单元，单击OK按钮。用同样的方方法选择择“Sheell 8 nodde 993”壳单元元和“Surrfacce EEffeect 3D Strructturaal 1154”表面效效应单元元，单击击OKK按钮钮。2、设置单单元实常常数。

57、菜菜单路径径：【PPrepproccesssor】【Real Constants】【Add/Edit/Delete】，执行设置单元实常数菜单路径命令，弹出对话框后，单击Add.按钮，选择“Shell 93”单元，并单击OK按钮，弹出定义实常数对话框，在“TK(I)”中输入“2.5”，单击OK按钮。3、 设置置梁单元元截面数数据。菜菜单路径径：【PPrepproccesssor】【Sections】【Beam】【Common Sections】,执行设置梁单元截面数据菜单路径命令，弹出对话框后，在“ID”中输入“1”,在“Sub-Type”中选择“”（圆管），在“Ri”输入“80”，在“R0”中

58、输入“90用同样的方方法设置置其余梁梁单元截截面数据据：大横截面梁梁：工字字型，W1=1800，W2=1180，W3=210，t1=8，屋顶各截面面梁：工工字型，W1=100，W2=100，W3=150，t1=6，屋顶梁支撑撑截面：圆管，Ri=17，R在设置截面面数据时时，都要要改变截截面号“ID”的数字字，分别别使用“2”、“3”、“4”。4、 设置置材料性性能数据据。菜单单路径：【Prreprroceessoor】【Maaterriall Prropss】【Maaterriall Moodells】，执执行设置置材料性性能数据据菜单路路径命令令，弹出出定义材材料性能能数据对对话框，选选择右

59、侧侧材料有有关变量量依次双双击“Strructturaal”“Liineaar”“Ellasttic”“Issotrropiic”,在出出现的对对话框中中，输入入弹性模模量“EX=2.006E55”和泊松松比“PRXXY=00.3”数值，单单击OOK按按钮，然然后双击击“Dennsitty”,输入入材料质质量密度度“7.885E-9”，单击击OKK按钮钮，并退退出对话话框。5、 建立立几何模模型使用用如下菜菜单路径径生成关键点点菜单路路径：【PPrepproccesssor】【Modeling】【Create】【Keypoints】【In Active CS】；生成直线菜菜单路径径：【PPre

60、pproccesssor】【Modeling】【Create】【Lines】【Lines】【Straight Line】；用线分线菜菜单路径径：【PPrepproccesssor】【Modeling】【Operate】【Booleans】【Divide】【Line By Line】；复制关键点点菜单路路径：【PPrepproccesssor】【Modeling】【Copy】【Keypoints】；复制直线菜菜单路径径：【PPrepproccesssor】【Modeling】【Copy】【Lines】；生成面菜单单路径：【Prreprroceessoor】【Moodellingg】【Crreat