有限的元分析報告報告材料上機指導書

1、實驗一車輪的實體建模與網(wǎng)格劃分3實驗二自下向上實體建模（建立連桿模型）6實驗三平板結(jié)構(gòu)的強度分析10實驗四 軸承座的有限元建模與強度分析13實驗五潛水艇的穩(wěn)態(tài)熱分析19實驗六管的熱應力分析22實驗七飛機機翼模型模態(tài)分析25實驗八質(zhì)量彈簧系統(tǒng)諧響應分析29實驗九板-梁結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)動力學分析33實驗十管道中流場的流體動力學分析37實驗一車輪的實體建模與網(wǎng)格劃分車輪內(nèi)部A點所在線至圓心處為一、實驗目的：創(chuàng)建實體的方法，工作平面的平移及旋轉(zhuǎn)，建立局部坐標系，模型的映射，拷貝，布爾運算（相減、粘接、搭接，基本網(wǎng)格劃分。）二、問題描述：車輪為沿軸向具有循環(huán)對稱的特性，基本扇區(qū)為45度，旋轉(zhuǎn)8份即可得到整個模

2、型。三、具體步驟:1.建立切面模型建立三個矩形Main Menu:Preprocessor -> -Modeli ng-Create -> -Areas->-Recta ngle -> By Dime nsions依次輸入 x仁5, x2=5.5, y仁0, y2=5單擊 Apply再輸入 x1=5.5, x2=7.5, y1=1.5, y2=2.25 單擊 Apply最后輸入 x1=7.5, x2=8.0, y1=0.5, y2=3.75 單擊 OK將三個矩形加在一起Main Menu:Preprocessor ->Modeling-Operate >Bo

3、oleans-Add >Areas單擊 Pick All打開線編號Utility Menu >PlotCtrls > Numbering線編號為 ON，并選擇 /NUM 為 Colors & Numbers分別對線14與7 ; 7與16 ; 5與13 ; 5與15進行倒角，倒角半徑為0.25Main Menu:Preprocessor ->Modeli ng-Create >Lin es-L ine Fillet拾取線14與7,單擊Apply，輸入圓角半徑0.25，單擊Apply ；拾取線7與16，單擊Apply，輸入圓角半徑0.25，單擊Apply ；拾

4、取線5與13，單擊Apply，輸入圓角半徑 0.25，單擊Apply ；拾取線5與15，單擊Apply，輸入圓角半徑 0.25，單擊OK ；打開關(guān)鍵點編號Utility Menu >PlotCtrls > Numbering關(guān)鍵點編號為 ON ,并選擇 /NUM 為 Colors & Numbers通過三點畫圓弧Main Men u>Preprocessor>Create>Li nes>Arcs>By End KPs & Rad拾取12及11點，單擊Apply，再拾取10點，單擊 Apply，輸入圓弧半徑 0.4,單擊Apply;拾取9

5、及10點，單擊Apply，再拾取11點，單擊Apply，輸入圓弧半徑 0.4,單擊OK由線生成面Main Menu:Preprocessor -> -Modeli ng-Create -> -Areas-Arbitrary >By Lines拾取線6、8、2單擊Apply拾取線20、19、21單擊Apply拾取線22、24、23單擊Apply拾取線17、18、12單擊Apply拾取線11、25單擊Apply拾取線9、26單擊0K將所以的面加在一起Main Menu:Preprocessor ->Modeli ng-Operate >Boolea ns-Add &g

6、t;Areas單擊 Pick All2 .定義兩個關(guān)鍵點（用來定義旋轉(zhuǎn)軸）Main Men u>Preprocessor>Create>Keypo in ts-I n Active CSNPT輸入50 ,單擊 ApplyNPT輸入51 , 丫輸入6，單擊OK。3. 面沿旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)22.5度，形成部分實體Main Menu:Preprocessor ->Operate-Extrude >Areas- About Axis拾取面單擊Apply ,拾取上面定義的兩個關(guān)鍵點50 , 51 ,單擊OK ,輸入圓弧角度22.5，單擊OK。4. 定義一個被減圓柱體首先將坐標平面

7、進行平移并旋轉(zhuǎn)Utility Menu >WorkPla ne >Offset WP to >Keypo ints拾取關(guān)鍵點14和16，單擊OK將工作平面沿X軸轉(zhuǎn)90度Utility Me nu >WorkPla ne >Offset WP by In creme nts在 XY , YZ, ZX An gles 輸入 0, 90 , 0 單擊 Apply.創(chuàng)建實心圓柱體Main Men u>Preprocessor>Create>Cyli nder-By Dime nsionsRAD1輸入0.45 , Z1 , Z2坐標輸入1 , - 2，單擊

8、OK5 將圓柱體從輪體中減掉Main Men u>Preprocessor>Operate->Boolea ns-Subtract >Volumes首先拾取輪體，單擊 Apply,然后拾取圓柱體，單擊OK。6. 工作平面與總體笛卡爾坐標系一致Utility Me nu >WorkPla ne >Alig n WP With>Global Cartesia n此處將模型另存為 Wheel.db7. 將體沿XY坐標面映射Main Men u>Preprocessor>Modelii ng>Reflect >Volumes拾取體，并選

9、擇 X 丫 plane 單擊OK8. 旋轉(zhuǎn)工作平面Utility Me nu >WorkPla ne >Offset WP by In creme nts在 XY，YZ，ZX An gles 輸入 0，- 90，0 單擊 Apply.在 XY，YZ，ZX Angles 輸入 22.5，0，0 單擊 Apply.8. 在工作平面原點定義一個局部柱坐標系Utility Menu >WorkPla ne >Local Coordi nate Systems>Create Local CS>At WP OriginKCN 為 11，KCS 為 Cylindrical

10、 19. 將體沿周向旋轉(zhuǎn)8份形成整環(huán)。Main Menu 'PreprocessorModelii ng> Copy>Volumes拾取Pick All，ITIME輸入8，DY輸入45，單擊OK。實驗二 自下向上實體建模建立連桿模型一、 實驗目的：熟悉從下向上建模的過程二、實驗步驟：1. 進入ANSYS工作目錄，將初始文件名設(shè)置為job name 。2. 創(chuàng)建兩個圓面：- Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Areas- Circle > By Dimensions .? RAD1 = 1.

11、4? RAD2 = 1? THETA1 = 0? THETA2 = 180, 單擊Apply?然后設(shè)置THETA1 = 45,再單擊OK3. 打開面：編號-Utility Menu > PlotCtrls > Numbering .?設(shè)置面號為on,然后單擊OKWrist pin endCAll dimensions in inches4. 創(chuàng)建兩個矩形面- Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Areas- Rectangle > ByDime nsions .? X1 = -0.3, X2 = 0

12、.3, Y1 = 1.2, Y2 = 1.8,單擊Apply? X1 = -1.8, X2 = -1.2, Y1 = 0, Y2 = 0.3,單擊OK5. 偏移工作平面到給定位置（X=6.5）:-Utility Menu > WorkPlane > Offset WP to > XYZ Locations +?在ANSYS輸入窗口輸入6.5? OK6. 將激活的坐標系設(shè)置為工作平面坐標系：-Utility Menu > WorkPlane > Change Active CS to > Working Plane7. 創(chuàng)建另兩個圓面：- Main Menu

13、> Preprocessor > -Modeling- Create > -Areas- Circle > By Dimensions .? RAD1 = 0.7? RAD2 = 0.4? THETA1 = 0? THETA2 = 180, 然后單擊Apply?第二個圓THETA2 = 135,然后單擊OK8. 對面組分別執(zhí)行布爾運算：- Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Operate > -Booleans- Overlap > Areas +?首先選擇左側(cè)面組,單擊Apply?然后選擇右側(cè)面組，單擊

14、OK9. 將激活的坐標系設(shè)置為總體笛卡爾坐標系：-Utility Menu > WorkPlane > Change Active CS to > Global Cartesian10. 定義四個新的關(guān)鍵點：- Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > Keypoints > In Active CS?第一個關(guān)鍵點，X=2.5, Y=0.5, 單擊Apply?第二個關(guān)鍵點，X=3.25, Y=0.4,單擊Apply?第三個關(guān)鍵點，X=4, Y=0.33, 單擊Apply?第四個關(guān)鍵點，X=4.75,

15、Y=0.28, 單擊OK11將激活的坐標系設(shè)置為總體柱坐標系-Utility Menu > WorkPlane > Change Active CS to > Global Cylindrical12. 通過一系列關(guān)鍵點創(chuàng)建多義線- Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Lines- Splines > With Options >Spli ne thru KPs +?如圖按順序拾取六個關(guān)鍵點，然后單擊0K ? XV1 = 1? YV1 = 135? XV6 = 1? YV6 = 45?

16、OK13. 在關(guān)鍵點1和18之間創(chuàng)建直線- Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Lines- Lines > Straight Line +?拾取如圖的兩個關(guān)鍵點，然后單擊OK14. 打開線的編號并畫線-Utility Menu > PlotCtrls > Numbering .?打開線的編號為on,單擊OK-Utility Menu > Plot > Lines15. 由前面定義的線6, 1,7, 25創(chuàng)建一個新的面：- Main Menu > Preprocessor >

17、 -Modeling- Create > -Areas- Arbitrary > By Lines +?拾取四條線(6, 1,7, and 25),然后單擊OK16. 放大連桿的左面部分：-Utility Menu > PlotCtrls > Pan, Zoom, Rotate? Box Zoom用鼠標拖住需要顯示的繪圖區(qū)域17. 創(chuàng)建三個線倒角：- Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Lines- Line Fillet +?拾取線36和40,然后單擊Apply? RAD = .25,然后單

18、擊Apply?拾取線40和31,然后單擊Apply ? Apply?拾取線30和39,然后單擊0K? OK-Utility Menu > Plot > Lines18. 由前面定義的三個線倒角創(chuàng)建新的面：- Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Areas- Arbitrary > By Lines +?拾取線12, 10,及13,單擊Apply?拾取線17, 15,及19,單擊Apply?拾取線23, 21,及24,單擊OK-Utility Menu > Plot > Areas19將面

19、加起來形成一個面：- Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Operate > Add > Areas +? Pick All20. 使模型充滿整個圖形窗口：-Utility Menu > PlotCtrls > Pan, Zoom, Rotate? Fit21. 關(guān)閉線及面的編號：-Utility Menu > PlotCtrls > Numbering .?關(guān)閉線及面的編號，單擊OK-Utility Menu > Plot > Areas22. 將激活的坐標系設(shè)置為總體笛卡爾坐標系：-Util

20、ity Menu > WorkPlane > Change Active CS to > Global Cartesian-Or issue:CSYS,023. 將面沿X Z面進行映射（在Y方向）:- Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Reflect > Areas +? Pick All?選擇X-Z面，單擊OK24. 將面加起來形成一個面：- Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Operate > Add > Areas +? Pick All25.

21、關(guān)閉工作平面-Utility Menu > WorkPlane > Display Working Plane26. 存儲數(shù)據(jù)庫并離開ANSYS:-拾取 “ SAVE_DB ”拾取“ QUIT ” 選擇 “ Quit - No Save! " OK實驗三 平板結(jié)構(gòu)的強度分析操作目的熟悉有限元建模技術(shù);了解結(jié)構(gòu)靜力分析的方法和意義;求解在載荷（力）的作用下結(jié)構(gòu)整體變形，找出指定位置的位移變形和應力大小。試驗內(nèi)容在實驗一有限元建摸技術(shù)的基礎(chǔ)上，深入了解和使用ANSYS強大的計算功能。建立圖 110mm，材料為鋼，其尺寸如圖L50.予41500,14F-9X111 (N)圖1平

22、板的結(jié)構(gòu)尺寸（單位m）和有限元模型圖三實驗步驟1定義分析類型GUI : Main Menu>Preferences選中對話框中的structural復選框進行結(jié)構(gòu)分析2設(shè)定單元類型GUI : Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit>Delete選擇Add在左邊單元列表中選擇殼體單元Shell，在右邊單元列表中選擇Elastic 4nodes 63選擇OK關(guān)閉對話框，選擇 Close關(guān)閉單元類型對話框3定義實常數(shù)（殼體單元的厚度）GUI : Main Menu>Preprocessor>Real Cons

23、tants，選擇Add所示的開有一個圓孔左端完全固定在墻面上的直角平板，板厚所示，在板的自由端施加靜力F=1OOON。試建立其有限元模型，然后計算在載荷作用下的靜力變形。選擇0K定義實常數(shù)在TK (I)、TK (J)、TK (I)和TK (J)框中輸入單元四個節(jié)點的厚度0.014定義材料屬性(材料的彈性模量2.1E11、密度7800、泊桑比0.3)GUI :MainMenu >Preprocessor>MaterrialPropertiesMaterrialmodels>-lsotropic ，雙擊Isotropic ，彈性模量 EX框中輸入2.1E11，在泊桑比 PRXY框

24、中輸入 0.3，在材料(鋼)密度density 框中輸入7800 。5創(chuàng)建幾何模型分別建立兩個矩形GUI : Main Menu>Preprocessor>Modeling-Create >Areas- Rectangle >By 2 Corners建立一個圓GUI : Main Menu>Preprocessor> Modeling-Create >Areas Circle > Solid Circle通過布爾操作生成幾何模型GUI : Main Menu 'PreprocessorModeli ng-Operate>Boolea

25、 ns-Subtract > Areas彈出對話框，先選擇減號前的對象（母體），點擊0K，再彈出對話框，選擇減號后的對象（需去除的部分），點擊0K。6劃分網(wǎng)格首先根據(jù)每條線段的長短約束每條邊被分成的份數(shù)GUI : Main Menu>Preprocessor>MeshingSize Cntrls>Picked Lines選擇要約束的線段（短線段），然后在對話框 No. Of element divisions中輸入8。選擇要約束的線段（長線段），然后在對話框 No. Of element divisions中輸入16。GUI : Main Menu>Preproc

26、essor>MeshTool，點擊 Mesh按鈕，選中面后即可劃分網(wǎng)格。7約束邊界條件和施加載荷GUI : Main Menu>Solution>DefineLoads >Apply>Strucural>Displancement>OnLines選擇需要約束的邊和需要約束的自由度方向（All DOF ）?；蛘?GUI : Main Menu>Solution>DefineLoads >Apply>Strucural>Displa nceme nt>On Nodes選擇需要約束的節(jié)點和需要約束的自由度方向（ All D

27、OF ）。GUI : Main Menu>Solution>Define Loads >Apply>Strucural > Forces >On Nodes節(jié)點上加載靜力載荷，力的大小為總力的大小除以選中的節(jié)點數(shù)。8合并和壓縮有限元節(jié)點的編號（目的是避免同一位置有多個節(jié)點）GUI : Main Menu>Preprocessor>NumberingCtrls> Merge ItemsGUI : Main Menu>Preprocessor>Numbering9求解（有限元計算）GUI : Main Menu>Solutio

28、n>Solve- Current LSCtrls> Compress Numbers求解在當前載荷下的結(jié)果10查看結(jié)果（后處理）（1）顯示整個結(jié)構(gòu)在當前載荷下的整體變形結(jié)果GUI : Main Menu>General Postproc>Plot Results >Doformed Shape(2)用顏色顯示整個結(jié)構(gòu)在當前載荷下某方向的變形結(jié)果(可選擇不同方向，GUI : Main Menu>General Postproc>Plot Results >ContourUX,UY,UZ,USUM )Solu>Nodal Solu>DOF

29、Soluti on(3)用顏色顯示整個結(jié)構(gòu)在當前載荷下某方向的應力結(jié)果(可選擇不同方向,SX,SY,SZ, SEQV)GUI : Main Menu>General Postproc>Plot Results >Contour Solu> Nodal Solu>Stress(4)顯示指定節(jié)點在當前載荷下某方向的位移大小(可選擇不同方向,UX,UY,UZ, USUM )GUI : Main Menu>General Postproc>Query Results>SubGrid Solu>選擇 DOF solution(5)顯示指定節(jié)點在當前載

30、荷下某方向的應力大小GUI : Main Menu>General Postproc>Query Results>SubGrid Solu>選擇Stress四報告要求1寫出試驗的幾個主要過程；2寫出圖1中指定的16個位置的總位移大??；3寫出圖1中指定的16個位置的等效應力大小。實驗四軸承座的有限兀建模與強度分析一實驗目的：創(chuàng)建實體的方法，工作平面的平移及旋轉(zhuǎn)，布爾運算（相減、粘接、搭接，模型體素的合并，基本網(wǎng)格劃分。基本加載、求解及后處理。實驗內(nèi)容：軸承座的實體建模、網(wǎng)格劃分、加載、求解及后處理力問題描述:軸承座軸瓦具體(5000 psi.)四個安裝孔徑 向約束（對稱）

31、步驟:沉孔上的推力(1000 psi.)軸承座底部約束(UY=0)軸承系統(tǒng)（分解圖）載荷首先進入前處理（/PREP7）1.創(chuàng)建基座模型生成長方體Main Menu : Preprocessor>Create>Block>By Dimensions輸入 x1=0,x2=3,y1=0,y2=1,z1=0,z2=3平移并旋轉(zhuǎn)工作平面Utility Men u>WorkPla ne>Ofset WP by In creme ntsX,Y,Z Offsets 輸入 2.25,1.25,.75 點擊 ApplyXY, YZ，ZX Angles 輸入 0，- 90 點擊 OK。

32、創(chuàng)建圓柱體Main Menu : Preprocessor>Create>Cylinder> Solid CylinderRadius 輸入 0.75/2, Depth 輸入1.5,點擊 OK?？截惿闪硪粋€圓柱體Main Menu : Preprocessor>Copy>Volume 拾取圓柱體，點擊 Apply, DZ 輸入 1.5 然后點擊 OK從長方體中減去兩個圓柱體Main Menu : Preprocessor>Operate>Subtract Volumes首先拾取被減的長方體，點擊Apply,然后拾取減去的兩個圓柱體，點擊OK。使工作平

33、面與總體笛卡爾坐標系一致Utility Me nu>WorkPla ne>Alig n WP withGlobal Cartesian2. 創(chuàng)建支撐部分 Utility Menu:WorkPlane -> Display Working Plane (toggle on)Main Menu:Preprocessor -> -Modeli ng-Create -> -Volumes-Block -> By 2 corners & Z在創(chuàng)建實體塊的參數(shù)表中輸入下列數(shù)值：WP X = 0WP Y = 1Width = 1.5Height = 1.75Dep

34、th = 0.75OKToolbar:SAVE_DB3. 偏移工作平面到軸瓦支架的前表面Utility Me nu: WorkPla ne -> Offset WP to -> Keypoi nts +1. 在剛剛創(chuàng)建的實體塊的左上角拾取關(guān)鍵點2. OKToolbar:SAVE_DB4 創(chuàng)建軸瓦支架的上部Main Menu: Preprocessor -> Modeli ng-Create -> Volumes-Cyli nder -> Partial Cyli nder1) .在創(chuàng)建圓柱的參數(shù)表中輸入下列參數(shù):WP X = 0WP Y = 0Rad-1 = 0T

35、heta-1 = 0Rad-2 = 1.5Theta-2 = 90Depth = -0.752) . OKToolbar:SAVE_DB5. 在軸承孔的位置創(chuàng)建圓柱體為布爾操作生成軸孔做準備Main Menu: Preprocessor -> Modeli ng-Create -> Volume-Cyli nder -> Solid Cyli nder +1. )輸入下列參數(shù):WP X = 0WP Y = 0Radius = 1Depth = -0.18752. ）拾取 Apply3. ）輸入下列參數(shù)：WP X = 0WP Y = 0Radius = 0.85Depth =

36、-24. ）拾取OK6 .從軸瓦支架“減”去圓柱體形成軸孔.Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Operate-> Subtract -> Volumes+1. 拾取構(gòu)成軸瓦支架的兩個體，作為布爾“減”操作的母體。單擊Apply2. 拾取大圓柱作為“減”去的對象。單擊Apply3. 拾取步1中的兩個體，單擊 Apply4. 拾取小圓柱體，單擊 OKToolbar:SAVE_DB合并重合的關(guān)鍵點：-Mai n Menu > Preprocessor > Numberi ng Ctrls > Merge Items 將 Lab

37、el 設(shè)置為 “ Keypoints ” ,單擊OK7.創(chuàng)建一個關(guān)鍵點在底座的上部前面邊緣線的中點建立一個關(guān)鍵點：-Main Menu > Preprocessor > -Modeli ng- Create > Keypo ints > KP betwee n KPs + ?拾取如圖的兩個關(guān)鍵點，單擊OK ?RATI = 0.5,單擊OK8.創(chuàng)建一個三角面并形成三棱柱-Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Areas- Arbitrary > Through KPs +1. 拾取軸承孔座與

38、整個基座的交點。2. 拾取軸承孔上下兩個體的交點3. 拾取基座上上步建立的關(guān)鍵點，單擊OK完成了三角形側(cè)面的建模。4 .沿面的法向拖拉三角面形成一個三棱柱。-Main Menu > Preprocessor > -Modeli ng- Operate > Extrude > -Areas- Along Normal?拾取三角面，單擊OK5. 輸入DIST = -0.15 ，厚度的方向是向軸承孔中心，單擊OKToolbar:SAVE_DB9. 關(guān)閉 working plane display.Utility Me nu: WorkPla ne -> Display

39、Worki ng Pla ne (toggle off)10 .沿坐標平面鏡射生成整個模型.Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Reflect->Volumes +1.拾取All2.拾取 “ Y-Z plane，單擊 OKToolbar:SAVE_DB11.粘接所有體.Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Operate-> Boolea ns-Glue->Volumes+拾取AllToolbar:SAVE_DB恭喜！你已經(jīng)到達第一塊里程碑-幾何建模.下一步是網(wǎng)格劃分.12 .定義單元類型1為1

40、0-節(jié)點四面體實體結(jié)構(gòu)單元（SOLID92） Main Menu:Preprocessor -> Eleme nt Type -> Add/Edit/Delete .1. Add2. 選擇 Structural-Solid,并下拉菜單選擇“Tet 10Node 92 ”單擊 OK3. Close13 定義材料特性.Main Menu: Preprocessor -> Material Props -> Constant-lsotropic.1. OK (將材料號設(shè)定為 1)2. 在 “ You ng ' s ModulusEX ” 下輸入：30e6 單擊 OK。

41、Toolbar:SAVE_DB14.用網(wǎng)格劃分器MeshTool將幾何模型劃分單兀.Main Menu: Preprocessor ->MeshT ool.1 .將智能網(wǎng)格劃分器( Smart Sizing )設(shè)定為 “on ” 2.將滑動碼設(shè)置為“8” (可選：如果你的機器速度很快，可將其設(shè)置為“7”或更小值來獲得更密的網(wǎng)格)3. 確認 MeshTool 的各項為：Volumes, Tet, Free4. MESH5. Pick All說明：如果在網(wǎng)格劃分過程中出現(xiàn)任何信息，拾取“OK ”或“Close ”。劃分網(wǎng)格時網(wǎng)格密度可由滑動碼控制，滑動碼的調(diào)節(jié)范圍從0-10，當數(shù)值較大時網(wǎng)格稀疏，反之，網(wǎng)格加密。6. 關(guān)閉 MeshToolToolbar