ANSYS课程设计走滑断层破裂扩展特征的数值分析

课程设计课程\o"课程号：160343024课序号：1"大型工程分析软件及应用题目走滑断层破裂扩展特征的数值分析院系专业班级学生姓名学生学号2012年12月26日力学与工程学院课程设计任务书课程\o"课程号：160343024课序号：1"大型工程分析软件及应用课程设计题目走滑断层破裂扩展特征的数值分析专业设计报告目录第一章概述………………………-3-1.1课程设计的意义、目的…………………-3-1.2课程设计研究的内容……………………-3-第二章ANSYS详细设计步骤……………………-5-2.1问题分析…………………-5-2.2基于ANSYS分析的简要步骤……………-5-第三章设计结果及分析…………-11-3.1模型实验结果分析……………………-11-结论………………-12-参考文献…………-14-一、概述1.1课程设计的意义、目的1.1.1、ANSYS是大型的通用有限元软件，其功能强大，可靠性好，具有强大的结构分析能力和优化设计模块，因而被国内外大多数机械行业所采用。本文将基于ANSYS建立结构的有限元模型，对结构进行力学分析。ANSYS模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型），即结构的固有频率和振型，他们是承受动态载荷的重要参数，也可作为其他动力学分析的起点，是进行谱分析或模态叠加法普响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。模态分析在动力学分析过程中必不可少的一个步骤，在谱响应分析、瞬态动力学分析的分析过程中均要求先进行模态分析才能进行其他步骤。1.1.2、根据课堂讲授内容，学生做相应的自主练习，消化课堂所讲解的内容；通过调试典型例题或习题积累调试ANSYS程序的经验；通过完成课程设计中中的编程题，逐渐培养学生的编程能力、用ANSYS解决实际问题的能力。1.1.3、课程设计的目的为。掌握应用实体建模方法；掌握应用ansys进行简单有限元分析方法；能对问题进行分析，自己独立完成1.2课程设计研究的内容走滑断层破裂扩展特征的数值分析主要内容：1.2.1几何尺寸模型长cm宽cm高cm沉积层（蓝色部分）90404左侧基岩100212右侧基岩1002121.2.2材料参数基岩：体积模量1.5e8切变模量1.1e8密度2.5e3摩擦角40粘结力0.275e6沉积层：体积模量0.7e8切变模量0.3e8密度2000摩擦角15粘结力5e41.2.3实验结果沉积层表面沿断层的破裂及切应变图1.2.4计算模型红色部分基岩采用约束将其固定，绿色部分约束后沿箭头方向可以错动，采用位移加载，加载速率在10e-7m/步二、ANSYS详细设计步骤2.1问题分析2.1.1几何尺寸模型长cm宽cm高cm沉积层（蓝色部分）90404左侧基岩100212右侧基岩1002122.2.2材料参数基岩：体积模量1.5e8切变模量1.1e8密度2.5e3摩擦角40粘结力0.275e6沉积层：体积模量0.7e8切变模量0.3e8密度2000摩擦角15粘结力5e42.2.3计算模型2.2基于ANSYS分析的简要步骤(1)启动ANSYS，进入ANSYS界面。(2)定义工作文件名GUI:UtilityMenu>File>ChangeJobname单击UtilityMenu菜单下File中的ChangeJobname按钮，会弹出ChangeJobname对话框，输入sizu文件名，单击Ok。(3)定义分析标题GUI:UtilityMenu>File>ChangeTitle在弹出的对话框中，输入sizu作为标题，单击OK。(4)重新显示GUI:UtilityMenu>Plot>Replot单击该按钮后，所命名的分析标题和工作文件名会出现在ANSYS中。(5)选择分析类型GUI:MainMenu>Preferences在弹出的对话框中，选择分析类型，由于此例属于结构分析，故选择Structural这一项，单击OK。(6)定义单元类型GUI:MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete单击弹出对话框中的Add按钮，弹出单元库对话框，在材料的单元库中选择Plane82单元。即在左侧的窗口中选取Solid单元，在右侧选择8节点的82单元，然后单击OK。(7)选择分析类型定义完单元类型后，ElementTypes对话框中的Option按钮被激活，单击后弹出一个对话框，在Elementbehavior中选择Planestrsw/thk，在Extraelementoutput中，选择Nodalstress。单击OK，最后单击Close，关闭单元类型对话框。(8)定义实常数GUI:MainMenu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete执行该命令后，在弹出RealConstants对话框中单击Add按钮，确认单元无误后，单击OK，弹出RealConstantSetNumbed,forPlane82对话框，在thickness后面输入板的厚度0.04。单击OK，单击Close。(9)定义力学参数GUI:MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels在弹出的对话框中分别输入体积模量1.5e8切变模量1.1e8密度2.5e3摩擦角40然后关闭定义材料属性对话框。(10)存盘GUI:ANSYSToolbar>SAVE_DB(11)定义长方体GUI:MainMenu>Preprocessor>Modeling>Creat>vlumes>ByDimensisonsX1=0X2=0.9Y1=0Y2=0.4Z1=0Z2=0.04(12)存盘GUI:ANSYSToolbar>SAVE_DB(13)重复上边的步骤做出另外两个部分(14)将三个部分用布尔加运算组合一体(15)划分网格GUI:MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool执行该命令后，在弹出的对话框中单击Globe后面的Set，弹出GlobeElementSize对话框，将Elementedgelength设置为0.02，单击OK回到MeshTool对话框中，然后单击Mesh，弹出一个拾取对话框，单击PickAll。划分网格后的结果如图(16)存盘GUI:ANSYSToolbar>SAVEDB(17)施加载荷GUI:MainMenu>Solution>De#ineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnNodes执行该命令后会弹出一个选取对话框，在绘图区域选取点（0，0,0），单击Apply，在弹出的对话框中选择AllDOF，限制所有的自由度。单击Apply,继续选取点（0.9,0,0），单击OK，在弹出的对话框中选择AllDOF，限制所有的自由度。单击OK。（18）求解运算GUI:MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS在弹出的对话框中单击OK,ANSYS程序开始进行计算，当计算完成后，程序会弹出一条信息框，提示求解已经完成。单击Close，关闭该窗口。(19)显示变形图GUI:MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShape在弹出的窗口中选择Def十undeformed，单击OK。加载变形后的效果图和未加载前的效果图显示在绘图区域。(20)存盘，退出ANSYS程序三、设计结果及分析3.1模型实验结果分析PRINTREACTIONSOLUTIONSPERNODE*****POST1TOTALREACTIONSOLUTIONLISTING*****LOADSTEP=1SUBSTEP=1TIME=1.0000LOADCASE=0THEFOLLOWINGX,Y,ZSOLUTIONSAREINTHEGLOBALCOORDINATESYSTEMNODEFXFY4-79.720-75.5569479.720275.56TOTALVALUESVALUE-0.38568E-10200.00PRINTITERATIONSUMMARY****POST1ITERATIONSUMMARY****LOADSTEP1SUBSTEP1CUMULATIVEITERATION1TIME=1.00000TIMEINCREMENT=1.00000NUMBEROFEQUILIBRIUMITERATIONS=1CONVERGENCEINDICATOR=0MAXIMUMDEGREEOFFREEDOMVALUE=-0.267477E-04RESPONSEFREQUENCYFOR2NDORDERSYSTEMS=0.00000DESCENTPARAMETER=0.00000FORCECONVERGENCEVALUE=0.00000MOMENTCONVERGENCEVALUE=0.00000DISPLACEMENTCONVERGENCEVALUE=0.00000ROTATIONCONVERGENCEVALUE=0.00000NUMBEROFWARNINGMESSAGESENCOUNTERED=0NUMBEROFERRORMESSAGESENCOUNTERED=0结论相对于其他应用型软件而言，ANSYS作为大型权威性的有限元分析软件，对提高解决问题的能力是一个全面的锻炼过程，是一门相当难学的软件，因而，要学好ANSYS，对学习者就提出了很高的要求，一方面，需要学习者有比较扎实的力学理论基础，对ANSYS分析结果能有个比较准确的预测和判断，可以说，理论水平的高低在很大程度上决定了ANSYS使用水平；另一方面，需要学习者不断摸索出软件的使用经验不断总结以提高解决问题的效率。ANSYS是一个强大的软件，用于分析静力学等系统建模，可做系统仿真，是一个很好的软件。对于初学者，必将会遇到许许多多的问题，对遇到的问题最好能记下来，认真思考，逐个解决，积累经验。只有这样才会印象深刻，避免以后犯类似的错误，即使遇到也能很快解决。同样，学习ANSYS的命令流依然很重要。作为工程力学专业的学生，虽然力学理论知识学了很多，但对许多基本概念的理解许多人基本上是只停留于一个符号的认识上，理论认识不够，更没有太多的感性认识，比如一开始学ANSYS时可能很多人都不知道钢材应输入一个多大的弹性模量是合适的。而在进行有限元数值计算时，需要对相关参数的数值有很清楚的了解，比如材料常数，直接关系到结果的正确性，一定要准确。实际上在学ANSYS时，以前学的很多基本概念和力学理论知识都忘得差不多了，因而遇到有一定理论难度的问题可能很难下手，特别是对结果的分析，需要用到材料力学、弹塑性力学里面的知识进行理论上的判断，所以在这种情况下，复习一下材料力学、弹塑性力学是很有必要的，加深对基本概念的理解。在涉及到复杂的非线性问题时（比如接触问题），一方面，不同的问题对应着不同的数值计算方法，求解器的选择直接关系到程序的计算代价和问题是否能顺利解决；另一方面，需要对非线性的求解过程有比较清楚的了解，知道程序的求解是如何实现的。只有这样，才能在程序的求解过程中，对计算的情况做出正确的判断。以上几个方面，只是说明在ANSYS的过程中，不要纯粹的把ANSYS当作一门功课来学，这样是不可能学好ANSYS的，而要针对问题来学，特别是遇到的新问题，首先要看它涉及到那些理论知识，最好能作到有所了解，然后与ANSYS相关设置结合起来，作到心中有数，不至于遇到某些参数设置时，没一点概念，不知道如何下手。工程力学专业更多的偏向于理论，往往觉得学了那么多的力学理论知识没什么用，不知道将来自己能作什么，而学ANSYS实际起到了沟通理论与实践的桥梁作用，使你能够感到所学的知识都能用上，甚至激发出对本专业的热爱。参考文献：[1]结构仿真分析-ANSYS应用苏荣华/梁冰编著东北大学出版社[2]ANSYS11.0有限元分析入门与提高/胡国良,任继文编著北京:国防工业出版社,2009[3]ANSYS有限元原理与工程应用实例大全/盛和太,喻海良,范训益编著北京:清华大学出版社,2006[4]ANSYS高级工程应用实例分析与二次开发/阚前华...[等]编著北京:电子工业出版社,2006[5]ANSYS在土木工程中的应用/李权编著北京:人民邮电出版社,2005[6]ANSYS结构有限元高级分析方法与范例应用/尚晓江...[等]编著北京:中国水利水电出版社,2006[7]HYPERLINK"2:8080/opac/openlink.php?title=ANSYS%E6%9C%89%E9%99%90%E5%85%83%E5%88%86%E6%9E%90%E