清华大学ansys基础教程

1、“有限元分析及应用”课程 有限元分析软件有限元分析软件 ANSYS6.xed 上上 机机 指指 南南 清华大学机械工程系清华大学机械工程系 2002 年年 9 月月 说 明 本有限元分析软件 ANSYS6.1ed:上机指南由清华大学 机械工程系石伟老师组织编写，由助教博士生孔劲执笔, 于 2002 年 9 月完成，基本操作指南中的所有算例都在相应的软件 系统中进行了实际调试和通过。 本上机指南的版权归清华大学机械工程系所有，未经同意， 任何单位和个人不得翻印。 目 录 Project1 简支梁的变形分析.1 Project2 坝体的有限元建模与受力分析.3 Project3 受内压作用的球体的

2、应力与变形分析.5 Project4 受热载荷作用的厚壁圆筒的有限元建模与温度场求解.7 Project5 超静定桁架的有限元求解.9 Project6 超静定梁的有限元求解.11 Project7 平板的有限元建模与变形分析 13 Project1 梁的有限元建模与变形分析梁的有限元建模与变形分析 计算分析模型如图 1-1 所示, 习题文件名: beam。 NOTE:要求选择不同形状的截面分别进行计算。要求选择不同形状的截面分别进行计算。 10m 梁承受均布载荷：1.0e5 Pa 图 1-1 梁的计算分析模型 梁截面分别采用以下三种截面（单位：m）： 矩形截面： 圆截面： 工字形截面： B=

3、0.1, H=0.15 R=0.1 w1=0.1，w2=0.1，w3=0.2, t1=0.0114，t2=0.0114，t3=0.00 7 1.1 进入进入 ANSYS 程序程序 ANSYSED 6.1 Interactive change the working directory into yours input Initial jobname: beamRun 1.2 设置计算类型设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences select Structural OK 1.3 选择单元类型选择单元类型 ANSYS Main Menu: Preprocessor E

4、lement TypeAdd/Edit/Delete Add select Beam 2 node 188 OK (back to Element Types window) Close (the Element Type window) 1.4 定义材料参数定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic input EX:2.1e11, PRXY:0.3 OK 1.5 定义截面定义截面 ANSYS Main Menu: Preproc

5、essor Sections Beam Common Sectns 分别定义矩 形截面、圆截面和工字形截面：矩形截面:ID=1,B=0.1，H=0.15 Apply 圆截面： ID=2,R=0.1 Apply 工字形截面： ID=3,w1=0.1，w2=0.1，w3=0.2，t1=0.0114，t2=0.0114，t3=0.007 OK 1.6 生成几何模型生成几何模型 生成特征点 ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 依次输入三个点的坐标：input:1(0,0),2(10,0),3(5,1)

6、 OK 生成梁 ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Lines lines Straight lines 连接两个特征点，1(0,0),2(10,0) OK 1.7 网格划分网格划分 ANSYS Main Menu: Preprocessor Meshing Mesh Attributes Picked lines OK 选择: SECT:1（根据所计算的梁的截面选择编号） ；Pick Orientation Keypoint(s):YES拾 取：3#特征点(5,1) OKMesh Tool Size Controls) lines: S

7、et Pick All(in Picking Menu) input NDIV:5 OK (back to Mesh Tool window) Mesh Pick All (in Picking Menu) Close (the Mesh Tool window) 1.8 模型施加约束模型施加约束 最左端节点加约束 ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Nodes pick the node at (0,0) OK select UX, UY,UZ,ROTX OK 最右端节点加约束 ANS

8、YS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Nodes pick the node at (10,0) OK select UY,UZ,ROTX OK 施加 y 方向的载荷 ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Beams Pick All VALI: OK 1.9 分析计算分析计算 ANSYS Main Menu: Solution Solve Current LS OK(to close the so

9、lve Current Load Step window) OK 1.10 结果显示结果显示 ANSYS Main Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shape select Def + Undeformed OK (back to Plot Results window) Contour Plot Nodal Solu select: DOF solution, UY, Def + Undeformed , Rotation, ROTZ ,Def + UndeformedOK 1.11 退出系统退出系统 ANSYS Utility Me

10、nu: File Exit Save EverythingOK Project2 坝体的有限元建模与应力应变分析坝体的有限元建模与应力应变分析 计算分析模型如图 2-1 所示, 习题文件名: dam。 1m 5m 0.55m 图 21 坝体的计算分析模型 2.1 进入进入 ANSYS 程序程序 ANSYSED 6.1 Interactive change the working directory into yours input Initial jobname: damRun 2.2 设置计算类型设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences select Struc

11、tural OK 2.3 选择单元类型选择单元类型 ANSYS Main Menu: Preprocessor Element TypeAdd/Edit/Delete Add select Solid Quad 4node 42 OK (back to Element Types window) Options select K3: Plane Strain OKClose (the Element Type window) 2.4 定义材料参数定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor Material Props Material Models Structu

12、ral Linear Elastic Isotropic input EX:2.1e11, PRXY:0.3 OK 2.5 生成几何模型生成几何模型 生成特征点 ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 依次输入四个点的坐标：input:1(0,0),2(10,0),3(1,5),4(0.45,5) OK 生成坝体截面 ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary Through KPS 依次连接四个特征点，1(0,0),

13、2(10,0),3(1,5),4(0.45,5) OK 2.6 网格划分网格划分 ANSYS Main Menu: Preprocessor Meshing Mesh Tool(Size Controls) lines: Set 依次拾取两条横边:OKinput NDIV: 15 Apply依次拾取两条纵边:OK input NDIV: 20 OK (back to the mesh tool window)Mesh: Areas, Shape: Quad, Mapped Mesh Pick All (in Picking Menu) Close( the Mesh Tool window)

14、2.7 模型施加约束模型施加约束 分别给下底边和竖直的纵边施加 x 和 y 方向的约束 ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Displacement On lines pick the lines OK select Lab2:UX, UY OK 给斜边施加 x 方向的分布载荷 ANSYS 命令菜单栏: Parameters Functions Define/Edit 1) 在下方的下拉列表 框内选择 x ,作为设置的变量；2) 在 Result 窗口中出现X,写入所施加的载荷函数： 1000*X； 3) FileSa

15、ve(文件扩展名：func) 返回：返回：Parameters Functions Read from file：将需要的.func 文件打开，任给一个参数名，它表示随之将施加的载荷OK ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Lines 拾取斜边；OK 在下拉列表框中，选择：Existing table OK 选择需要的载荷 参数名OK 2.8 分析计算分析计算 ANSYS Main Menu: Solution Solve Current LS OK(to close the solve Cur

16、rent Load Step window) OK 2.9 结果显示结果显示 ANSYS Main Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shape select Def + Undeformed OK (back to Plot Results window)Contour Plot Nodal Solu select: DOF solution, UX,UY, Def + Undeformed , Stress ,SX,SY,SZ, Def + UndeformedOK 2.10 退出系统退出系统 ANSYS Utility Menu:

17、File Exit Save EverythingOK Project3 受内压作用的球体的有限元建模与分析受内压作用的球体的有限元建模与分析 计算分析模型如图 3-1 所示, 习题文件名: sphere。 R1=0.3 R2=0.5 承受内压：1.0e8 Pa 图 3-1 受均匀内压的球体计算分析模型（截面图） 3.1 进入进入 ANSYS 程序程序 ANSYSED 6.1 Interactive change the working directory into yours input Initial jobname: sphereRun 3.2 设置计算类型设置计算类型 ANSYS Ma

18、in Menu: Preferences select Structural OK 3.3 选择单元类型选择单元类型 ANSYS Main Menu: Preprocessor Element TypeAdd/Edit/Delete Add select Solid Quad 4node 42 OK (back to Element Types window) Options select K3: Axisymmetric OKClose (the Element Type window) 3.4 定义材料参数定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor Mater

19、ial Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic input EX:2.1e11, PRXY:0.3 OK 3.5 生成几何模型生成几何模型 生成特征点 ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 依次输入四个点的坐标：input:1(0.3,0),2(0.5,0),3(0,0.5),4(0,0.3) OK 生成球体截面 ANSYS 命令菜单栏: Work PlaneChange Active CS toGlobal Spher

20、ical ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Lines In Active Coord 依次连接 1,2,3,4 点OK Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary By Lines 依 次拾取四条边OK ANSYS 命令菜单栏: Work PlaneChange Active CS toGlobal Cartesian 3.6 网格划分网格划分 ANSYS Main Menu: Preprocessor Meshing Mesh Tool(Size Controls) lines: Set

21、 拾取两条直边:OKinput NDIV: 10 Apply拾取两条曲边:OK input NDIV: 20 OK (back to the mesh tool window)Mesh: Areas, Shape: Quad, Mapped Mesh Pick All (in Picking Menu) Close( the Mesh Tool window) 3.7 模型施加约束模型施加约束 给水平直边施加约束 ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Lines 拾取水平边：Lab2: U

22、Y OK， 给竖直边施加约束 ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Displacement Symmetry B.C. On Lines 拾取竖直边 OK 给内弧施加径向的分布载荷 ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Lines 拾取小圆弧；OK input VALUE:100e6 OK 3.8 分析计算分析计算 ANSYS Main Menu: Solution Solve Current LS OK(to close

23、 the solve Current Load Step window) OK 3.9 结果显示结果显示 ANSYS Main Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shape select Def + Undeformed OK (back to Plot Results window) Contour Plot Nodal Solu select: DOF solution, UX,UY, Def + Undeformed , Stress ,SX,SY,SZ,Def + UndeformedOK 3.10 退出系统退出系统 ANSYS

24、Utility Menu: File Exit Save EverythingOK Project4 受热载荷作用的厚壁圆筒的有限元建模与温度场求解受热载荷作用的厚壁圆筒的有限元建模与温度场求解 计算分析模型如图 4-1 所示, 习题文件名: cylinder。 R1=0.3 R2=0.5 圆筒内壁温度:500，外壁温 度:100。两端自由且绝热 图 4-1 受热载荷作用的厚壁圆筒的计算分析模型（截面图） 4.1 进入进入 ANSYS 程序程序 ANSYSED 6.1 Interactive change the working directory into yours input Initi

25、al jobname: cylinder Run 4.2 设置计算类型设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences select Thermal OK 4.3 选择单元类型选择单元类型 ANSYS Main Menu: Preprocessor Element TypeAdd/Edit/Delete Add select Thermal Solid Quad 4node 55 OK (back to Element Types window) Options select K3: Axisymmetric OKClose (the Element Type windo

26、w) 4.4 定义材料参数定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor Material Props Material Models Thermal Conductivity Isotropic input KXX:7.5 OK 4.5 生成几何模型生成几何模型 生成特征点 ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 依次输入四个点的坐标：input:1(0.3,0),2(0.5,0),3(0.5,1),4(0.3,1) OK 生成圆柱体截面 ANSYS Main Menu

27、: Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary Through KPS 依次连接四个特征点，1(0.3,0),2(0.5,0),3(0.5,1),4(0.3,1) OK 4.6 网格划分网格划分 ANSYS Main Menu: Preprocessor Meshing Mesh Tool(Size Controls) lines: Set 拾取两条水平边:OKinput NDIV: 5 Apply拾取两条竖直边:OK input NDIV: 15 OK (back to the mesh tool window)Mesh: Areas, Shap

28、e: Quad, Mapped Mesh Pick All (in Picking Menu) Close( the Mesh Tool window) 4.7 模型施加约束模型施加约束 分别给两条直边施加约束 ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Thermal Temperature On Lines 拾取左边, Value: 500 Apply(back to the window of apply temp on lines) 拾 取右边，Value：100 OK 4.8 分析计算分析计算 ANSYS Main Menu: Solut

29、ion Solve Current LS OK(to close the solve Current Load Step window) OK 4.9 结果显示结果显示 ANSYS Main Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shape select Def + Undeformed OK (back to Plot Results window)Contour Plot Nodal Solu select: DOF solution, Temperature TEMP OK 4.10 退出系统退出系统 ANSYS Utility Men

30、u: File Exit Save EverythingOK Project5 超静定桁架的有限元建模与分析超静定桁架的有限元建模与分析 计算分析模型如图 5-1 所示, 习题文件名: truss。 1m 1m 1m 载荷：1.0e8 N 图 51 超静定桁架的计算分析模型 5.1 进入进入 ANSYS 程序程序 ANSYSED 6.1 Interactive change the working directory into yours input Initial jobname: trussRun 5.2 设置计算类型设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences

31、select Structural OK 5.3 选择单元类型选择单元类型 ANSYS Main Menu: Preprocessor Element TypeAdd/Edit/Delete Add select Link 2D spar 1 OK (back to Element Types window) Options select K3: Plane Strain OKClose (the Element Type window) 5.4 定义材料参数定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor Material Props Material Models

32、Structural Linear Elastic Isotropic input EX:2.1e11, PRXY:0.3 OK 5.5 定义实常数定义实常数 ANSYS Main Menu: Preprocessor Real Constants Add select Type 1 OKinput AREA:0.25 OK Close (the Real Constants Window) 5.6 生成几何模型生成几何模型 生成特征点 ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 依次输入四个点的坐标

33、：input:1(1,1),2(2,1),3(3,1),4(2,0) OK 生成桁架 ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Lines Lines Straight Line 依次连接四个特征点，1(1,1),2(2,1),3(3,1),4(2,0) OK 5.7 网格划分网格划分 ANSYS Main Menu: Preprocessor Meshing Mesh Tool(Size Controls) lines: Set 依次拾取三根杆:OKinput NDIV: 1 OK (back to the mesh tool window)

34、Mesh: lines Mesh Pick All (in Picking Menu) Close( the Mesh Tool window) 5.8 模型施加约束模型施加约束 分别给 1,2,3 三个特征点施加 x 和 y 方向的约束 ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Keypoints 拾取 1(1,1),2(2,1),3(3,1)三个特征点 OK select Lab2:UX, UY OK 给 4#特征点施加 y 方向载荷 ANSYS Main Menu: Solution D

35、efine Loads Apply Structural Force/Moment On Keypoints 拾取特征点 4(2,0) OK Lab: FY, Value: -100e6 OK 5.9 分析计算分析计算 ANSYS Main Menu: Solution Solve Current LS OK(to close the solve Current Load Step window) OK 5.10 结果显示结果显示 ANSYS Main Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shape select Def + Undefor

36、med OK (back to Plot Results window) Contour Plot Nodal Solu select: DOF solution, UY, Def + Undeformed OK 5.11 退出系统退出系统 ANSYS Utility Menu: File Exit Save EverythingOK Project6 超静定梁的有限元建模计算超静定梁的有限元建模计算 计算分析模型如图 6-1 所示, 习题文件名: statically indeterminate beam lm lm 梁承受均布载荷：1.0e5 Pa 图 61 超静定梁的计算分析模型 6.1

37、 进入进入 ANSYS 程序程序 ANSYSED 6.1 Interactive change the working directory into yours input Initial jobname: statically indeterminate beamRun 6.2 设置计算类型设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences select Structural OK 6.3 选择单元类型选择单元类型 ANSYS Main Menu: Preprocessor Element TypeAdd/Edit/Delete Add select Beam taper

38、ed 44 OK(back to Element Types window) Close (the Element Type window) 6.4 定义材料参数定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic input EX:2.1e11, PRXY:0.3 OK 6.5 定义截面定义截面 ANSYS Main Menu: Preprocessor Sections Beam Common Sectns 定义矩形截 面:ID=1,B=

39、0.01,H=0.1 OK 6.6 生成几何模型生成几何模型 生成特征点 ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 依次输入三个点的坐标：input:1(0,0),2(1,0),3(2,0),4(0,0,1) OK 生成梁 ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Lines lines Straight lines 依次连接三个特征点，1(0,0), 2(1,0),3(2,0) OK 显示梁体 ANSYS 命令菜单栏：PlotCtrls Style

40、 Size and Style /ESHAPE On OK 6.7 网格划分网格划分 ANSYS Main Menu: Preprocessor Meshing Mesh Attributes Picked lines OK 拾取: SECT:1；Pick Orientation Keypoint(s):YES拾取：4#特征点(0,0,1) OKMesh Tool (Size Controls) lines: Set Pick All(in Picking Menu) input NDIV:8 OK (back to Mesh Tool window) Mesh Pick All (in Pi

41、cking Menu) Close (the Mesh Tool window) 6.8 模型施加约束模型施加约束 分别给 1,2,3 三个特征点加约束 ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Keypoints 拾取 1,2,3 keypoints OK select All DOF OK 施加 y 方向的载荷 ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Beams Pick All LKEY:2,

42、VALI: OK 6.9 分析计算分析计算 ANSYS Main Menu: Solution Solve Current LS OK(to close the solve Current Load Step window) OK 6.10 结果显示结果显示 ANSYS Main Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shape select Def + Undeformed OK (back to Plot Results window) Contour Plot Nodal Solu select: DOF solution, UY, D

43、ef + Undeformed , Rotation, ROTZ ,Def + UndeformedOK 6.11 退出系统退出系统 ANSYS Utility Menu: File Exit Save EverythingOK Project7 平板的有限元建模与变形分析平板的有限元建模与变形分析 计算分析模型如图 7-1 所示, 习题文件名: plane 0.5 m 0.5 m 0.5 m 0.5 m 板承受均布载荷：1.0e5 Pa 图 71 受均布载荷作用的平板计算分析模型 7.1 进入进入 ANSYS 程序程序 ANSYSED 6.1 Interactive change the w

44、orking directory into yours input Initial jobname: planeRun 7.2 设置计算类型设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences select Structural OK 7.3 选择单元类型选择单元类型 ANSYS Main Menu: Preprocessor Element TypeAdd/Edit/Delete Add select Solid Quad 4node 42 OK (back to Element Types window) Options select K3: Plane stress w/thk OKClose (the Element Type window)