有限元分析大作業(yè)

1、ANSYS 有限元分析期末綜合訓練班級： 06機制一班姓名：王 葉 挺學號： 0645501129江蘇科技大學2010 年 3 月 18 日空心軸的有限元建模與模態(tài)分析一、 實驗目的：熟悉創(chuàng)建實體的方法，學習倒角、旋轉(zhuǎn)體、WP工作 平面、局部坐標系、旋轉(zhuǎn)拷貝和合并操作的用法。學會使用布爾運算（相減、粘接、搭接、模型體素的合并），基本網(wǎng)格的劃分，基本加 載，聯(lián)系求解和后處理。二、實驗內(nèi)容：皮帶輪的實體建模、網(wǎng)格劃分、加載、求解及后處理。彈性模量：2.1e11;材料密度：7.6e3Kg/m3；泊松比：0.3三、具體步驟：I、前期處理（Preprocessor1、定義單元類型在進行有限元分析時，首先

2、應根據(jù)分析問題的幾何結(jié)構(gòu)、分析類型和所分析的問 題精度要求等，選定適合具體分析的單元類型。本次選用節(jié)點體單元SOLID186。PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete 打開 “ Element Type（單元類型）。單擊Add，打開“ Library of Element Types”（單元類型庫）。（3）然后在左邊的列表框中選擇“ Solid ”選項，選擇實體單元類型。在右邊的列表框中選擇“ 20node 186選項。返回第一步打開的窗口。2、定義材料屬性慣性力的靜力分析中必須定義材料的彈性模量和密度（1）Main MenuPreprocessorMat

3、erial PropsMaterial Model, 打開“ Define Material Model Behavior ” 窗口。八 Define Material Model Behavior|回|函一次打開“ StructuralLinearElasticlsotropic” ,展開材料屬性的樹形結(jié)構(gòu)。打開材料的彈性模量 EX和泊松比PRXY的定義對話框。分別輸入 EX 2.1E+011; PRXY 0.3。A Linear Iwtropic Properties for Msteridl Number 1Linear Isotropic Marterial Prcperfjcs fo

4、r Material Number 1PRXYT1remperatureE-EXAdd Ternperature Delete TemperatureGraphOKHelp依次打開“ StructuralDensity” ,打開定義材料密度對話框，在“ DENS輸入密度值7.6E+3。(4)在設(shè)定完成之后退出窗口，設(shè)定完成。3、前處理一建立模型(1) 打開關(guān)鍵點和線的顏色和編號Utility Me nuPlotCtrlsNumberi ng彈出編號控制對話框，選中 Line numbers和Area numbers兩項即設(shè)置為ON Numbering shown with 項設(shè)置為Colors

5、& Numbers,其他項采用默認設(shè)置，單擊 OK按鈕。(2) 創(chuàng)建1-10號關(guān)鍵點Main Menu PreprocessorModeli ngCreateKeypo in ts In Active CSKeypo int nu mberX,Y,Z Location in active CS1(025,0)2(0,3.75,0)3(2.5,3.75,0)4(2.5,4,0)5(15,4,0)6(15,6,0)7(20,6,0)8(20,2.5,0)(3) 創(chuàng)建1-7號直線Main Menu PreprocessorModeli ngCreateL in esStraight Line彈出拾取

6、關(guān)鍵點對話框，依次拾取關(guān)鍵點1與2,然后單擊Apply按鈕定義線L1 并再次彈出拾取關(guān)鍵點對話框。(5)利用輪廓線圍面方法創(chuàng)建半個截面Main Menu PreprocessorModeli ngCreateAreasArbitraryBy Lines席 PickC Unpickr Single彈出拾取線對話框,選擇對話框中選中Loop,即如圖，然后用鼠標選中輪廓線中的任意邊線，如L1,即自動選中封閉所有輪廓線，單擊0K即可。(6) 旋轉(zhuǎn)掃掠生成360度扇區(qū)旋轉(zhuǎn)體Main Menu PreprocessorModeli ngOperateExtrudeAreasAbout Axis選擇上步圍成

7、的面，單擊OK彈出拾取定義軸線的兩個關(guān)鍵點對話框， 選擇點9 和10,單擊OK彈出掃繞軸掠面定義對話框，在 ARC項輸入360, NSEG俞入1, 單擊OK(7) 合并重合的關(guān)鍵點Mai n Menu PreprocessorNumberi ng CtrlsMerge Items彈出合并重合項的對話框，Label項選擇Keypoints,其他選項為空或默認值，單 擊OK(8) 使用布爾運算合并或粘接模型Main Menu Preprocessor Modeli ngOperateBoolea nsAddVolumes在彈出的對話框中選擇“ Pick All ”。(9) 儲存有限元分析模型有限元

8、分析模型建模結(jié)束，至此前處理結(jié)束，需要進行保存，一邊今后分析使用。AN朋:L JB 2GJX 1: 1:57.ose |Help4、對模型進行劃分網(wǎng)格(1)從主菜單中選擇網(wǎng)格工具Mai n Menu PreprocessorMesh in gMesh ToolMesh Volumes 激活“ Smart Size ”，將滑標設(shè)置為3,單擊“ Mesh,出現(xiàn) 對話框，單擊“ Pick All ”。MeihTa|iElemeri Aiiiibuie|gmd諭1P Smart Sek1JjFine3CoaiseSize Conliols:QlobdSetTAieSSolutionAnalysis T

9、ypeNew AnalysisA New nalysi?ANTYPE Type of analysisL Statict* ModalHarmonicC T ransierrtSp-ectrumC Eigen BuckingSwbitryrturingi/CMlSOK |tailed |Help選擇“ Modal”，點擊“OK。 選取菜單途徑 Ma in Me nuSolutio nAn alysis Optio nsModal A nalysis 選取 Block Lanczos 模態(tài)提取法，在“ No. of modes to extract ” 出輸入 3, 將“ Expand mode

10、 to shapes ”設(shè)置為“ Yes”,出現(xiàn)“ No. of modes to expand 對話框輸入3,單擊“ OK。A Block Lanczos iMrtho-dMODOPT Options far Block Lanczos Modal AnalysisFREQB Start Freq (initial shrft)FREQE End FrequencyNimkey Normalize mode shapes 打開“ Block Lanczos Method ” 對話框，在“ StartFreq(initial shift)”輸入0,在“End Frequency”文本框中輸入1

11、00000,單擊OK2、施加邊界條件(1) 選取菜單途經(jīng) Main MenuSolutionDefine Loads ApplyStructural Displaceme ntOn Keypo ints打開關(guān)鍵帶你選擇對話框，要求選擇與施加位移約束的關(guān)鍵點，選擇內(nèi)徑上的一個關(guān)鍵點。(2) 單擊“ All DOF ”。Apply U.ROT on KPs* PickC Unpickf List of Items廠 MinH Max. Inc Single C Bex. Polygon C CxegIe 廠 LoopCanfit 1Maxisiuni = 2LGMlfllmiiffii 1Canc

12、elBq. =23、進行求解 選擇SolutionSolveCurrentLS,打開一個確定對話框和狀態(tài)列表，查看列出的求解選項。(2) 查看信息無誤后確認無誤后，單擊0K開始求解。系統(tǒng)會顯示求解過程中的狀態(tài)。求解完成后打開結(jié)束對話框。ft /STATUS CommandS 0 L 0 T 1 O M 0 P T I：PROBLEM DIMEHBIOIALETU. .3-DDEGREES OF FREEHtl IIX UY UZTYPE.flOMLEXTCTIOM HETHOD.亠.亠亠-耳亠亠.BLOCK LANCZOrgELATION SOLUER OPTION. SPARSENIimBE

13、R OF MODES TO EXTRACT 3WML EXTRA GT I OH RftINQE. 電.0000TOgloba:LLv, Rgg田嘰d Hothix B , , T , . . , , , rsymiiTHiCMUhlBER OF NODES TO EKPAhlD . =. a . .3ELEMENT RESULTS CALCULAT1OH OFFLOAD STEP Q F T T Q W SSTEP NUMBER.亠亠-亠亠-耳亠亠.1PRINT OOIPUT COHTROLS ， ,M0 P1RINIOUTDATABASE QUIPUT CONTROLS. ALL DATA

14、i WRITTEN4、進行模態(tài)擴展設(shè)置(1)重新進入求解器Mai n Menu Soluti on Load Step OptsExpa nsion PassS in gle Expa ndExpa nd Modes打開“ Expand Modes設(shè)置對話框，要求進行模態(tài)擴展設(shè)置，在“No. of modes to expand”文本框中輸入3，在“ Frequency range”文本框中輸入0，100000, 將“Calculate elem results ” 設(shè)為“ Yes”，單擊“ OK。 Main Men uSoluti on Load Step OptsOutput CtrlsD

15、B/Results Files 打開數(shù)據(jù)輸出設(shè)置對話框，在“ Item to be con trolled ”列表框中選擇“ All item ” 在“ File Write frequency”單選列表中選擇“ Every substep ” ,單擊“ OK。 Main Men uSoluti on Load Step OptsOutput CtrlsSolu Prin tout打開結(jié)果輸出設(shè)置對話框，在“ Item for printout control ”列表框中選擇“All item ”，在“ Print frequency ”單列表中選擇“ Every substep ”，單擊“

16、OK。A Wokftiwi Printout CorttroltOUTPR Solutibn Printout Cofitrolstteni tte-m Frar prinlmit control國FlintsFREQ Print freque-rHy 廣 None廣 La泓 生uHstep-far wfiklh above sning is- la be- appliedK IApply ICancel IHelp5、進行擴展求解選擇 Ma in Men uSolutio nSolveCurre nt LS對彈出的對話框和狀態(tài)列表，核對列出的求解選項，確認無誤單擊“0K,開始求解。皿、查看結(jié)

17、果1、列表顯示分析的結(jié)果(1)Ma in Menu Ge neral PostprocResults Summary打開“ SET,LIST comma nd列表顯示結(jié)果。讀取一個載荷步的結(jié)果，Main MenuGeneral PostprocRead ResultsLastSetA 5ETLIT CommandFie* HDEK OF IkATASETS 041 RESULTSFT LE儲負俺必泄SETT1ME/FREQLOAD STEPSUDSTEP CUHULATJUE111126L00001223 0.11441E-04132145R-00002256 0.11441E 0423&2、

18、查看總變形(1)選擇 Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu 打開“ Co ntour Nodal Solution Data ” ,在“ Item to be con toured ”域的列表 框中選擇“ DOF solution ”。 在上述打開的樹狀圖中選擇 “Displayement Vector Sun”選項。再選擇“Defor med shape with un derformed edge ” 選項。(3) 在圖形窗口中顯示出變形圖，包含變形前的輪廓線。色譜表明不同的顏色對 應的數(shù)值。沁DAD. jSEiLDTlUfa .3JB -J(Wft tHWIDt 豹旺-記 .Ct =胡込昭Mi圧 j.lfil 2=J1G MsUOf-iJ-J,TAE-td弄j1?陽鈿對駆FJI-4 廉訶*.黑雜E*彳.SE = iContour IModdl dud Data里 FivoritK保 Noddl Solution舍 DOF &oluiia#iG X-tor*ip?nenGe neral PostprocPlot Resul