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文档简介
/ANSYS课程设计实例一连杆的受力分析一、问题的描述汽车的连杆,厚度为0.5in,在小头孔内侧90度范围内承受P=1000psi的面载荷作用,用有限元分析该连杆的受力状态。连杆的材料属性:杨氏模量E=30×106psi,泊松比为0.3。由于连杆的结构对称,因此在分析时只采用一半进行即可,采用由底向上的建模方式,用20节点的SOLID95单元划分.二、具体操作过程1.定义工作文件名和工作标题2.生成俩个圆环面=1\*GB2⑴生成圆环面:MainMenu〉Preprocessor>ModelCreat〉AreasCircle>ByDimension,其中RAD1=1.4,RAD2=1,THETA1=0,THETA2=180,单击Apply,输入THETA1=45,单击OK。=2\*GB2⑵打开面号控制,选择AreasNumber为On,单击OK。3。生成俩个矩形=1\*GB2⑴生成矩形:MainMenu〉Preprocessor〉ModelCreat>AreasRectangle〉ByDimension,输入X1=-0.3,X2=0.3,Y1=1.2,Y2=1。8,单击Apply,又分别输入X1=-1。8,X2=-1。2,Y1=0,Y2=0.3,单击OK。=2\*GB2⑵平移工作平面:UtilityMenu〉WorkPlane>OffsetWPto〉XYZLocation,在ANSYS输入窗口的魅力输入行中输入6.5,按Enter确认,单击OK。=3\*GB2⑶将工作平面坐标系转换成激活坐标系:UtilityMenu〉WorkPlane〉ChangeActiveCsto〉WorkingPlane。4.又生成圆环面并进行布尔操作=1\*GB2⑴生成圆环面:MainMenu>Preprocessor>ModelCreat〉AreasCircle〉ByDimension,其中RAD1=0。7,RAD2=0。4,THETA1=0,THETA2=180,单击Apply,输入THETA1=135,单击OK。=2\*GB2⑵对面进行叠分操作,结果如图5.生成连杆体=1\*GB2⑴激活直角坐标系:UtilityMenu>WorkPlane〉ChangeActiveCsto>GlobalCartesian。=2\*GB2⑵定义四个新的关键点:MainMenu〉Preprocessor〉Creat〉Keypoints》InActiveCS,在对话框中分别输入:X=2。5,Y=0.5,单击Apply;X=3.25,Y=0.4,单击Apply;X=4,Y=0.33,单击Apply;X=4.75,Y=0。28,单击OK。=3\*GB2⑶激活总体坐标系:UtilityMenu>WorkPlane〉ChangeActiveCsto>GlobalCylindrical。=4\*GB2⑷生成样条线:MainMenu>Preprocessor〉Creat〉Splines>WithOptions>SplinethruKPs,拾取上述关键点,单击OK,在对话框中输入:XV1=1,YV1=135,XV6=1,YV6=45,单击OK,生成的样条曲线结果如图所示。6.生成一个新面=1\*GB2⑴连线:MainMenu>Preprocessor〉Creat〉Lines>StraightLine,拾取关键点1,18,单击OK。=2\*GB2⑵打开显得编号控制=3\*GB2⑶显示线:UtilityMenu>Plot>Line,显示结果如图所示.=4\*GB2⑷生成连杆体面:MainMenu〉Preprocessor>Creat>Arbitrary〉ByLines,拾取线编号为:6,1,7,25,单击OK,生成结果如图所示。=5\*GB2⑸对连杆大头孔进行局部放大:利用工具条上的BoxZoom键,在屏幕上拾取连杆大头孔的画出一个矩形,完成局部放大操作.=6\*GB2⑹在线之间进行倒角:MainMenu>Preprocessor〉Creat〉LineFillet,拾取屏幕上编号为36,40的线,单击Apply,在出现的对话框中输入RAD=0.25,单击Apply,对编号为40,31和30,39的线重复上述操作,最后单击OK,生成的结果如图=7\*GB2⑺由倒角的边界线生成面:MainMenu〉Preprocessor>Creat〉Arbitrary〉ByLines,在图形屏幕上拾取编号为12,10,13的线,单击Apply,在分别拾取线17,15,19,然后拾取线23,21,24,最后单击OK,生成由倒角边界线围成的面,如图所示。=8\*GB2⑻所有的面相加:MainMenu〉Preprocessor>Operate〉Add>Areas,出现拾取框,单击PickAll,有所有的生成另外一个新面,如图所示.7.关闭线号和面号显示=1\*GB2⑴关闭线和面的编号显示。=2\*GB2⑵显示面。=3\*GB2⑶保存几何模型。8。生成2D网格=1\*GB2⑴定义单元类型:MainMenu〉Preprocessor〉Elementtype〉Add/Edit/Delete,选择MeshFacet200,在Option中设置K1为QUAD8-NODE,,单击OK,如图所示。=2\*GB2⑵设置单元尺寸:MainMenu>Preprocessor>MeshTool,在出现的工具条上单击Global上的Set,输入Size=0.2,单击OK。然后采用自由网格划分的结果如图。=3\*GB2⑶保存网格结果。9.采用拖拉生成3D网格=1\*GB2⑴设置3D单元类型:MainMenu>Preprocessor〉Elementtype>Add/Edit/Delete,选择StructuralSolid,Brick20node95,单击OK.=2\*GB2⑵设置拖拉方向单元数目:MainMenu>Preprocessor〉Operate〉Extrude〉ElemExtOpts,输入VAL1=3,单击OK。=3\*GB2⑶拖拉生成3D网格:MainMenu>Preprocessor>Operate>Extrude〉Areas〉AlongNormal,拾取面,单击OK,输入DIST=0.5,单击OK,生成3D网格如图。=4\*GB2⑷保存3D网格10.输入材料属性MainMenu>Preprocessor〉MaterialModels,在对话框中输入EX=30e6,PRXY=0.3,单击OK.完成材料属性设置。11。施加约束和载荷=1\*GB2⑴在大孔的内表面施加对称约束:MainMenu>Solution>loadApply〉StructuralDisplacement>SymmetryBCOnAreas,拾取大孔内表面,单击OK.=2\*GB2⑵在Y=0的所有面上施加对称约束=3\*GB2⑶施加Z方向的约束,结果如图。12施加力并求解=1\*GB2⑴设置面载荷的表示方式:MainMenu〉PlotCtrls>Symbol,在Showpresconvectas后面的下拉列表栏中选择Arrow,单击OK。=2\*GB2⑵在小孔内表面施加面载荷:MainMenu>Solution>load—Apply>_Structural-Pressure〉OnAreas,拾取小孔内表面,单击OK.,在LoadPRESvalue后输入1000=3\*GB2⑶选择求解器,求解运算=4\*GB2⑷保存结果数据文件13。浏览分析结果MainMenu>GeneralPostproc〉PlotResult>Contourplot-NodalSolu,选择Stress,在右侧栏中选择VonMisesSEQV,单击OK,结果如图所示。实例二压力容器的应力分析一、问题的描述企业设计的1台直径700的立式储罐,其中手控直径为88,材料16MnR,设计压力为13。5Mpa,弹性模量201Gpa,泊松比0.3。在压力容器的应力分析设计中,部件设计所关心的是压力沿壁厚的分布规律及大小,可采用沿壁厚方向的校核线来代替校核截面。由于容器为轴对称结构,仅考虑对储罐上半部及手孔一封头-筒体进行缝隙设计。二、具体操作过程1.定义工作文件名和工作标题2.指定单元类型和材料属性3.建立几何模型=1\*GB2⑴生成矩形=2\*GB2⑵生成部分圆环面=3\*GB2⑶叠分面=4\*GB2⑷删除面=5\*GB2⑸倒角=6\*GB2⑹由倒角生成面=7\*GB2⑺面相加=8\*GB2⑻生成关键点=9\*GB2⑼连线=10\*GB2⑽生成新面=11\*GB2⑾作垂线=12\*GB2⑿面分割=13\*GB2⒀进行压缩操作=14\*GB2⒁合并关键点4.划分网格=1\*GB2⑴设置单元尺寸=2\*GB2⑵设置全局单元尺寸=3\*GB2⑶划分网格5。施加载荷并求解=1\*GB2⑴在线上施加约束载荷=2\*GB2⑵在节点施加约束载荷=3\*GB2⑶在线上施加面载荷=4\*GB2⑷施加集中载荷=6\*GB2⑹求解运算6.浏览运算结果=1\*GB2⑴查看变形结果=2\*GB2⑵查看结点VonMises应力结果实例三输气管道应力分析一、问题的描述图1受均匀内压的输气管道计算分析模型(截面图)管道材料参数:弹性模量E=200Gpa;泊松比v=0.26。根据结构的对称性,只要分析其中1/4即可。此外,需注意分析过程中的单位统。二、具体操作过程1.定义单元类型和材料属性=1\*GB2⑴设置计算类型:ANSYSMainMenu:Preferences→selectStructural→OK=2\*GB2⑵选择单元类型:执行ANSYSMainMenu→Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete→Add→selectSolidQuad8node82→applyAdd/Edit/Delete→Add→selectSolidBrick8node185→OKOptions…→selectK3:Planestrain→OK→Close如图2所示,选择OK,关闭对话框。=3\*GB2⑶设置材料属性:执行MainMenu→Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels→Structural→Linear→Elastic→Isotropic,在EX框中输入2e11,在PRXY框中输入0。26,如图3所示,选择OK并关闭对话框。2.创建几何模型=1\*GB2⑴选择ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→InActiveCS→依次输入四个点的坐标:1(0。3,0),2(0.5,0),3(0,0.5),4(0,0.3)→OK=2\*GB2⑵生成管道截面。ANSYS命令菜单栏:WorkPlane〉ChangeActiveCSto〉GlobalSpherical→ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Lines→InActiveCoord→依次连接1,2,3,4点→OK,如图Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→ByLines→依次拾取四条边→OK→ANSYS命令菜单栏:WorkPlane〉ChangeActiveCSto〉GlobalCartesian,如图。=3\*GB2⑶拉伸成3维实体模型Preprocessor→Modeling→operate→areas→alongnormal输入2,如图。3.生成有限元网格Preprocessor→Meshing→Meessor-Meshing-Mesh-Volume—Free,弹出一个拾取框,拾取实体,单击OK按钮.生成的网格如图。4.施加载荷并求解=1\*GB2⑴施加约束条件:执行MainMenu-Solution—Apply-Structural-Displacement-OnAreas,弹出一个拾取框,拾取前平面,单击OK按钮,弹出如图8所示的对话框,选择“UY”选项,单击OK按钮。同理,执行MainMenu-Solution-Apply-Structural-Displacement-OnAreas,弹出一个拾取框,拾取左平面,单击OK按钮,弹出如图8所示的对话框,选择“UX”选项,单击OK按钮。=2\*GB2⑵施加载荷:执行MainMenu-Solution-Apply-Structural-Pressure—OnAreas,弹出一个拾取框,拾取内表面,单击OK按钮,弹出如图10所示对话框,如图所示输入数据1e8,单击OK按钮.如图所示。生成结构如图.=3\*GB2⑶求解执行MainMenu—Solution-Solve-CurrentLS,弹出一个提示框。浏览后执行,单击OK按钮开始求解运算。出现一个【Solutionisdone】对话框是单击close按钮完成求解运算。5.显示结果=1\*GB2⑴显示变形形状:执行MainMenu—GeneralPosproc—PlotResults-DeformedShape,弹出如图11所示的对话框。选择“Def+underformed"单选按钮,单击OK按钮。生成结果如图所示。=2\*GB2⑵浏览节点上的VonMises应力值:执行MainMenu—GeneralPosproc-PlotResults—ContourPlot-NodalSolu,弹出如图15所示对话框。设置好后单击OK按钮,生成结果如图所示。6.以扩展方式显示计算结果=1\*GB2⑴设置扩展模式:执行UtilityMenu—Plotctrls—Style-SymmetryExpansion,弹出如图所示对话框。选中“1/4DihedralSym”单选按钮,单击OK按钮,生成结果如图所示。=2\*GB2⑵以等值线方式显示:执行UtilityMenu-Plotctrls-DeviceOptions,弹出如图所示对话框,生成结果如图所示。实例四板中圆孔应力集中问题的描述一个承受双向拉伸的无限大板,在其中心位置有一个小圆孔,相关的结构尺寸如下所示:材料属性为:弹性模量E=2e11Pa,泊松比v=0。3,拉伸载荷为:q=1000Pa,圆孔直径为:¢=10mm,平板的厚度为:t=1mm.二、具体操作过程1.定义工作文件名和工作标题=1\*GB2⑴定义工作文件名:UtilityMenu>Jobname,在出现的对话框中输入“Plate”,并将"Newloganderrorfiles”复选框选为?“yes”,单击“OK”.=2\*GB2⑵定义工作标题:同上单击Changetitle,在出现的对话框中输入“TheAnalysisofPlateStresswithsmallCircle”,单击OK=3\*GB2⑶重新显示replot。2。显示工作平面3.创建几何模型=1\*GB2⑴生成一个正方形:X、Y坐标变化值均为0到10=2\*GB2⑵生成一个小圆孔:WPX处输入0,WPY处输入0,Radius处输入5,单击OK。=3\*GB2⑶进行面相减:利用Booleans运算,用正方形的面积减去圆的面积,生成结果。=4\*GB2⑷保存几何模型:单击工具栏上的SAVEDB。4.定义单元属性=1\*GB2⑴定义单元类型:定义材料属性:=2\*GB2⑵保存数据:单击工具栏上SAVE_DB。5.生成有限元网格:=1\*GB2⑴设置网格的尺寸大小=2\*GB2⑵采用映射网格划分单元:在mesh中选择Areas_Mapped,再选bycorners,出现一个拾取框,拾取编号为A1的面,单击OK,又出现一个拾取框,依次顺序拾取编号为5,2,4,6这4个关键点,单击OK,即可生成网格。=3\*GB2⑶保存结果:单击工具栏上的SAVE_DB.6.施加载荷并求解=1\*GB2⑴施加约束条件:在线上加约束,选中编号为L9的线,单击Apply,出现如下对话框,选中UY,施加约束,再选中编号为L10的线,出现对话框后选中UX,单击OK。=2\*GB2⑵施加载荷:拾取编号为L2,L3的线段施加如下载荷,并显示生成=3\*GB2⑶求解:在Solution里点击CurrentLS,弹出一个检查信息窗口,浏览完并确认后关闭,系统开始分析计算,显示Solutionisdone后,关闭提示框。=4\*GB2⑷保存结果:操作同上。7.浏览计算结果=1\*GB2⑴显示变形形状:在后处理中单击PlotResult,再单击Deformedshape,弹出如图对话框,选中Def+Undeformed,单击OK显示结果。=2\*GB2⑵显示节点上的VonMises应力值:PlotResult》NodalSolu,弹出对话框点击Stress,选择VonMisesSEQV,单击OK,显示彩云图。=3\*GB2⑶列表节点的结果:在ListResults里点击NodalSolution,选择Stress,右边列表选择ComponentsSCOMP,单击OK,显示结果。8.以扩展方式显示计算结果=1\*GB2⑴设置扩展模式:PlotCtrls〉Style〉SymmetryExpansion>Periodic/CyclicSymmertyExpansion,弹出对话框点击OK,接受其缺省设置。=2\*GB2⑵显示节点的Mise应力:PlotResults>ContourPlot>NodalSolution,在弹出的对话框中选择Stress,在右边的栏中选择VonMisesSEQV,单击OK,显示应力彩云图.=3\*GB2⑶以等值线方式显示:PlotCtrls〉DeviceOptions,在弹出的对话框中选取Vectormode后面的复选框,使其处于ON,单击OK,生成结果。实例五圆盘的大应变分析问题的描述两块钢板夹一个圆盘,圆盘的材料属性如下:弹性模量:E=1000MPa,泊松比:v=0.35,屈服强度:YieldStrength=1Mpa,剪切模量:TangMod=2。99Mpa.由于上下两块钢板的刚度比圆盘的刚度大的多,钢板与圆盘壁面之间的摩擦足够大,因此在建模时,只建立圆盘的模型。二、具体操作过程1.定义工作文件名和工作标题=1\*GB2⑴定义工作文件名:UtilityMenu〉Jobname,在出现的对话框中输入“Plate”,并将”Newloganderrorfiles"复选框选为“yes",单击OK.=2\*GB2⑵定义工作标题:同上单击Changetitle,在出现的对话框中输入“TheAnalysisofPlateStresswithsmallCircle”,单击"OK“.=3\*GB2⑶重新显示replot.2。定义参数、材料属性和单元类型=1\*GB2⑴定义参数的初始值:Parameters>ScalarParameters,弹出如下对话框,在Slection下面输入:L=3,点击Enter;D=12,点击Enter,关闭窗口。=2\*GB2⑵设置材料属性:EX=1000,PRXY=0.35,YieldStrength=1Mpa,TangMod=2。99Mpa关闭窗口完成材料属性的设置。=3\*GB2⑶定义单元类型:Elementtype〉Add/Edit/Delete,弹出的对话框选择Add,又弹出一个对话框,在左面列表选择ViscoSolid,右面列表选择4nodePlas106,如图所示,单击OK;单击Option,弹出对话框在Elementbehavior后的下的菜单中选择Axisymmetric,单击OK,关闭窗口,完成单元类型设置。3.生成有限元模型=1\*GB2⑴生成矩形面:输入X1=0,X2=D/2,Y1=0,Y2=L/2,单击OK,生成一个矩形。=2\*GB2⑵设置单元尺寸:对图形中的长线设置:NDIV=12;拾取一条短线:NDIV=5,完成。=3\*GB2⑶划分映射网格:在mesh中选择Areas_Mapped,在选择3or4sided,出现一个拾取框,单击PickAll,划分网格后结果图。=4\*GB2⑷保存网格划分结果:点击Saveas,在出现的对话框中输入文件名为Large_Disk_Mesh.db,单击OK。5.施加耦合约束=1\*GB2⑴选择Y=1.5的所有节点:Select>Entities,弹出一个工具条,在最上面的栏中选择Node,第二栏选择ByLocation,再选择Y坐标,在Min,Max下的输入栏中输入1。5,单击OK。=2\*GB2⑵在所选节点上施加耦合约束Preprocessor〉Coupling/Ceqn>CoupleDOFS,出现一个拾取框,单击PickAll,弹出对话框,在Setreferencenumber后面输入数字1,第二栏的下拉菜单中选择UY,单击OK。=3\*GB2⑶选择所有项目:Select>Everything。4。在线上施加对称约束=1\*GB2⑴在X=0的线上施加对称约束:Solution〉Load_Apply〉Displacement〉SymmetryB。C_Lines,出现一个拾取框,拾取编号为4的线,单击OK。=2\*GB2⑵在Y=0的线上施加对称约束:Solution>Load_Apply>Displacement〉SymmetryB.C_Lines,出现一个拾取框,拾取编号为1的线,单击OK.=3\*GB2⑶在所有节点上施加UZ约束:Solution〉Load_Apply>Displacement〉OnNodes,出现一个拾取框,单击PickAll,弹出一个对话框,在后面选择UZ,单击OK.=4\*GB2⑷在Y=1。5的线上施加UX约束:Solution〉Load_Apply〉Displacement>On_Lines,出现一个拾取框,拾取编号为3的线,单击OK,弹出一个对话框,在后面选择UX,单击OK。=5\*GB2⑸保存约束数据到文件:as,在出现的对话框中输入文件名,单击OK。5.定义分析类型和选项=1\*GB2⑴指定分析类型:Solution>AnalysisType_NewAnalysis,弹出对话框,选中Static,单击OK。=2\*GB2⑵设置分析选项:Solution>AnalysisOptions,弹出对话框,设置Largedeformeffect处于ON,单击OK。=3\*GB2⑶打开预测器:Solution>Nonlinear>Predictor,弹出对话框,点击OK.=4\*GB2⑷在节点14的Y方向施加一个—0。3的位移:Solution>Load_Apply>Displacemen
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