ANSYS有限元分析实用教程-练习2A耦合

1、叶轮叶片,练习 2A 耦合,2A. 耦合 叶轮叶片,说明 对叶轮的 30扇区使用耦合。 确定叶片在绕Z轴1000弧度/秒角速度载荷下的 von Mises 应力分布。,January 30, 2001,2A. 耦合 叶轮叶片,载荷和材料特性,January 30, 2001,2A. 耦合 叶轮叶片,1. 按教师指定的工作目录，用“cp-blade”作为作业名，进入 ANSYS。 2. 恢复“cp-blade.db1”数据库文件: Utility Menu File Resume from 或使用命令: RESUME,cp-blade,db1 3. 进入前处理器，分别定义单元类型1为SOLID9

2、5, 单元类型2为MESH200。对MESH200单元设置KEYOPY(1) = 5 ： Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Add . 选择 “Structural Solid” 和 “Brick 20node 95”,然后按 Apply 选择 “Not Solved” and “Mesh Facet 200”,然后按OK 选择Options . Set K1 = “TRIA 6-NODE”,然后按OK Close 或使用命令: /PREP7 ET,1,SOLID95 ET,2,MESH200 KEYOPT,2,1,5,Ja

3、nuary 30, 2001,2A. 耦合 叶轮叶片,4. 使用VSWEEP对体volume 2进行网格剖分: Main Menu Preprocessor MeshTool 选择 “Hex”（六面体）和 “Sweep”（扫掠）,然后选择 Sweep 或使用命令: VSWEEP,2 5. 选择“智能尺寸”等级4并用 MESH200 单元对1号面剖分网格（扇区底侧边界）: Main Menu Preprocessor MeshTool 智能尺寸”等级置为4 Mesh置为 Areas 选择“Tri” 和 “Free”,然后按 Mesh 或使用命令: SMRT,4 AMESH,1,January 3

4、0, 2001,2A. 耦合 叶轮叶片,6. 拷贝1号面的网格到11号面 (扇区高段一侧边界): Main Menu Preprocessor -Modeling- Copy Area Mesh + 拾取1号面 (或者在ANSYS输入窗口键入 “1”后按 Enter键) OK 拾取11号面 (或者在ANSYS输入窗口键入 “11”后按 Enter键) 在拾取对话框中选择OK 设置 KCN=1 设置DY=30 按OK 或使用命令: MSHCOPY,AREA,1,11,1,0,30,January 30, 2001,2A. 耦合 叶轮叶片,7. 使用 SOLID95 对1号体剖分网格: Main

5、Menu Preprocessor MeshTool 或使用命令: VMESH,1 8. 将 SOLID95 退化为 SOLID92 单元: Main Menu Preprocessor -Meshing- Modify Mesh Change Tets . 或使用命令: TCHG,95,92,3,January 30, 2001,2A. 耦合 叶轮叶片,9. 在柱坐标系 (CSYS,1)中，把边界低侧节点自由度耦合到边界高侧节点的自由度: Main Menu Preprocessor Coupling / Ceqn Offset Nodes 设置KCN=1 设置 DY=30 选择OK 或使用

6、命令: CPCYC,ALL,0.0001,1,0,30,January 30, 2001,2A. 耦合 叶轮叶片,10. 在X=0(或者在柱坐标系中 r=0)的节点上约束UX 和UY : 10a. 在X=0选择节点: Utility Menu Select Entities . 或使用命令: NSEL,S,LOC,X,0 10b.约束节点UX、UY自由度: Main Menu Preprocessor Loads -Loads- Apply -Structural- Displacement On Nodes + 或使用命令: D,ALL,UX, , , , ,UY 11. 为了防止在Z方向的

7、刚体运动（轴向），约束坐标原点处节点 (2426号节点)UZ自由度: 11a. 再选择Z=0处节点子集: Utility Menu Select Entities . 或使用命令: NSEL,R,LOC,Z,0 11b. 约束所选节点 UX, UY, 和UZ 自由度: Main Menu Preprocessor Loads -Loads- Apply -Structural- Displacement On Nodes + 或使用命令: D,ALL,UZ,January 30, 2001,2A. 耦合 叶轮叶片,12. 选择所有节点并把节点的坐标系改变到总体柱坐标系: 12a. 选择所有节点

8、: Utility Menu Select Everything 或使用命令: NSEL,ALL 12b. 把激活坐标系设置为总体柱坐标系: Utility Menu WorkPlane Change Active CS to Global Cylindrical 或使用命令: CSYS,1 12c.改变节点坐标系到总体柱坐标系: Main Menu Preprocessor -Modeling- Move / Modify -Rotate Node CS- To Active CS + Pick All 或使用命令: NROTAT,ALL,January 30, 2001,2A. 耦合 叶轮

9、叶片,13. 关闭节点耦合符号: Utility Menu PlotCtrls Symbols 在对话框中选择 “For Individual:”和 “Miscellaneous”, 然后选择 Ok 设置 CP = “Off” 选择OK 或使用命令: /PBC,CP, ,0 14. 检查单元: Main Menu Preprocessor -Meshing- Check Mesh Sel Bad Elems 在对话框中选择OK 选择Close Utility Menu Plot Elements 选择Close Utility Menu Select Everything Utility Me

10、nu Plot Elements 或使用命令: CHECK,ESEL,WARN EPLOT ESEL,ALL EPLOT,January 30, 2001,2A. 耦合 叶轮叶片,15. 存储数据库并获取解答: Pick the “SAVE_DB” button in the Toolbar (or select: Utility Menu File Save as Jobname.db) Main Menu Solution -Solve- Current LS 查看 “/STATUS Command” 然后关闭对话框 选择OK 选择Close - 关闭黄色信息框完成求解 或使用命令: SA

11、VE /SOLU SOLVE,January 30, 2001,2A. 耦合 叶轮叶片,16.进入后处理器，画出 von Mises 应力: Main Menu General Postproc Plot Results -Contour Plot- Nodal Solu . 或使用命令: /POST1 PLNSOL,S,EQV,January 30, 2001,2A. 耦合 叶轮叶片,17. 画出2号体（叶片）的 von Mises 应力: Utility Menu Select Entities Sele Below (to select everything below selected

12、 volumes) Main Menu General Postproc Plot Results -Contour Plot- Nodal Solu . 或使用命令: VSEL,S,2 ALLSEL,BELOW,VOLU PLNSOL,S,EQV,January 30, 2001,2A. 耦合 叶轮叶片,18. 画出1号体（基座）的 von Mises 应力: Utility Menu Select Entities Sele Below (to select everything below selected volumes) Replot 或使用命令: VSEL,S,1 ALLSEL,B

13、ELOW,VOLU PLNSOL,S,EQV,January 30, 2001,2A. 耦合 叶轮叶片,19. 选择全部实体并把结果扩展 360 度 : Utility Menu Select Everything Utility Menu PlotCtrls Style Symmetry Expansion User-Specified Expansion 设置NREPEAT=12 设置TYPE=Polar 设置DY=30, 然后选择 OK Utility Menu PlotCtrls Pan, Zoom, Rotate . 选择ISO 选择Fit 或使用命令: /EXPAND,12,PLO

14、AR,FULL,30 /VIEW,1,1,1,1 /AUTO,1 /REPLOT 20. 存储并退出 ANSYS: Pick the “QUIT” button in the Toolbar 或使用命令: SAVE FINISH /EXIT,January 30, 2001,涡轮叶片,练习 2B 约束方程,2B. 约束方程 涡轮叶片,说明 使用约束方程连接涡轮叶片和叶片支座，然后施加X方向1000 in/sec2 的加速度进行应力分析。,January 30, 2001,2B. 约束方程 涡轮叶片,载荷与材料特性,January 30, 2001,2B. 约束方程 涡轮叶片,1. 按教师指定的

15、工作目录，用“ce-blade”作为作业名，进入 ANSYS。 2. 恢复数据库文件 “ce-blade.db1”: Utility Menu File Resume from 或使用命令: RESUME,ce-blade,db1 3. 选择基座单元 (材料号为 2) 然后画出单元: Utility Menu Select Entities Utility Menu Plot Elements 或使用命令: ESEL,S,MAT,2 EPLOT,January 30, 2001,2B. 约束方程 涡轮叶片,4. 选择叶片表面在基座上的节点: 4a. 选择 Z=0 位置的节点然后画出它们: Ut

16、ility Menu Select Entities Utility Menu Plot Nodes 或使用命令: NSEL,S,LOC,Z,0 NPLOT 4b. 不选择与单元相连的节点: Utility Menu Select Entities Utility Menu Plot Nodes 或使用命令: NSLE,U NPLOT,January 30, 2001,2B. 约束方程 涡轮叶片,5. 进入前处理器，生成“邻近区域”的约束方程: Main Menu Preprocessor Coupling / Ceqn Adjacent Regions . 认可缺省的单元容差 (TOLER=

17、0.25) 选择OK Utility Menu Plot Elements 或使用命令: /PREP7 CEINTF,0.25 EPLOT,January 30, 2001,2B. 约束方程 涡轮叶片,6. 选择全部实体，并约束全部基座前面（25号面）上的全部自由度: Utility Menu Select Everything Utility Menu PlotCtrls Numbering 设置 AREA = “On” 设置Elem / Attrib numbering = “No numbering” 设置/NUM = Colors & numbers 选择OK Utility Menu

18、 Plot Areas Main Menu Preprocessor Loads -Loads- Apply -Structural- Displacement On Areas + 或使用命令: ALLSEL,ALL /PNUM,AREA,1 /NUMBER,0 APLOT DA,25,ALL,January 30, 2001,2B. 约束方程 涡轮叶片,7. 画出单元，然后存储数据库: Utility Menu Plot Elements 在工具条上拾取 “SAVE_DB” 或使用命令: EPLOT SAVE 8. 求解: Main Menu Solution -Solve- Curren

19、t LS 或使用命令: /SOLU SOLVE,January 30, 2001,2B. 约束方程 涡轮叶片,9. 进入通用后处理器，画出 von Mises 应力: Main Menu General Postproc Plot Results -Contour Plot- Nodal Solu . 或使用命令: /POST1 PLNSOL,S,EQV,January 30, 2001,2B. 约束方程 涡轮叶片,10. 存储并退出 ANSYS: Pick the “QUIT” button in the Toolbar 选择 “Save Everything” 选择OK 或使用命令: SA

20、VE FINISH /EXIT,ALL,January 30, 2001,摆杆,练习 2C 约束方程 - 刚性区,2C. 约束方程 - 刚性区 摆杆,说明 用“刚性区” (约束方程)替代摆杆右边2/3模型. 刚性摆杆 (EX = 2.11e6 kgf/cm2), 右端施有500 kgf 的竖向力作用(在 X=33 cm处). 注释: 1 kgf = 9.81 N, 1 kgf/cm2 = 98066.5 Pa,January 30, 2001,2C. 约束方程 - 刚性区 摆杆,载荷和材料特性,January 30, 2001,2C. 约束方程 - 刚性区 摆杆,1. 按教师指定的工作目录，用

21、“swaybar-cerig”作为作业名，进入 ANSYS。 2. 读入文件 “swaybar1.inp”: Utility Menu File Read Input from 或使用命令: /INP,swaybar1,inp,January 30, 2001,2C. 约束方程 - 刚性区 摆杆,3. 在X=33, Y=0, Z=0 处定义节点(节点号为 8000) : Main Menu Preprocessor -Modeling- Create Nodes 或使用命令: N,8000,33 4. 设置单元类型为 2 并在8000号节点上建立 MASS21 单元: Main Menu Pr

22、eprocessor -Attributes- Define Default Attribs . Main Menu Preprocessor -Modeling- Create Elements -Auto Numbered- Thru Nodes + 或使用命令: TYPE,2 E,8000 5. 在8000号节点上施加FY方向 -500 kgf 的集中载荷: Main Menu Preprocessor Loads -Loads- Apply -Structural- Force/Moment On Nodes + 或使用命令: F,8000,FY,-500,January 30, 20

23、01,2C. 约束方程 - 刚性区 摆杆,6. 选择 X=10 的全部节点和8000号节点: Utility Menu Select Entities Utility Menu Plot Nodes (Or pick PLOT on Selection Tool). 或使用命令: NSEL,S,LOC,X,10 NSEL,A,8000 NPLOT 7. 在X=10的全部节点和8000号节点之间生成自由度 UX 、UY 的刚性连线: Main Menu Preprocessor Coupling / Ceqn Rigid Region + 或使用命令: CERIG,8000,ALL,UX,UY,

24、在这种情况下, 不能在菜单中用 “ALL” 拾取。直接输入命令会更方便。,January 30, 2001,2C. 约束方程 - 刚性区 摆杆,8. 选择所有节点, 打开力和约束方程符号并画出单元: Utility Menu Select Entities Utility Menu PlotCtrls Symbols Utility Menu Plot Elements 或使用命令: NSEL,ALL /PBC,F,1 /PBC,CE,1 EPLOT,January 30, 2001,2C. 约束方程 - 刚性区 摆杆,9. 存储数据库，然后用 PCG 优化求解器求解: Main Menu S

25、olution -Analysis Type- Soln Control . Utility Menu File Save as Jobname.db Main Menu Solution -Solve- Current LS 或使用命令: /SOLU EQSLV,PCG SAVE SOLVE,January 30, 2001,2C. 约束方程 - 刚性区 摆杆,10. 不选 MASS21 单元，然后进入后处理器 POST1 画出 SEQV （von Mises应力） 的节点解: Utility Menu Select Entities . Main Menu General Postproc Plot Results -Contour Plot- Nodal Solu . 或使用命令: ESEL,U,ENAME,21 /POST1 PLNSOL,S,EQV,January 30, 2001,2C. 约束方程 - 刚性区 摆杆,11.画出位移: Main Menu General Postproc Plot Results -Contour Plot- Nodal Solu . 或使用命令: PLNS