ANSYS120寶典習(xí)題

1、第1章習(xí)題1. ANSYS軟件程序包括幾大功能模塊？分別有什么作用？2. 如何啟動和退出ANSYS程序？3. ANSYS程序有哪幾種文件類型？4. ANSYS結(jié)構(gòu)有限元分析的基本過程是什么？5. 兩桿平面桁架尺寸及角度如習(xí)題圖1.1所示，桿件材料的彈性模量為2.11011Pa，泊松比為0.3，截面面積為10cm2，所受集中力載荷F=1000N。試采用二維桿單元LINK1計算集中力位置節(jié)點的位移和約束節(jié)點的約束反力。習(xí)題圖1.1 兩桿平面桁架第2章習(xí)題1. 建立有限元模型有幾種方法？2. ANSYS程序提供了哪幾種坐標系供用戶選擇？3. ANSYS程序中如何平移和旋轉(zhuǎn)工作平面？4. 試分別采用自

2、底向上的建模方法和自頂向下的建模方法建立如習(xí)題圖2.1所示的平面圖形，其中沒有尺寸標注的圖形讀者可自行假定，并試著采用布爾運算的拉伸操作將平面圖形沿法向拉伸為立體圖形。 習(xí)題圖2.1 平面圖形5. 試分別利用布爾運算建立如習(xí)題圖2.2所示的立體圖形，其中沒有尺寸標注的圖形讀者可自行假定。 習(xí)題圖2.2 立體圖形6. 試對習(xí)題圖2.3所示的圖形進行映射網(wǎng)格劃分，并任意控制其網(wǎng)格尺寸，圖形尺寸讀者可自行假定。 習(xí)題圖2.3 映射網(wǎng)格劃分第3章習(xí)題1. 試闡述ANSYS載荷類型及其加載方式。2. 試闡述ANSYS主要求解器類型及其適用范圍。3. 如何進行多載荷步的創(chuàng)建，并進行求解？4. 試建立如習(xí)題

3、圖3.1所示的矩形梁，并按照圖形所示施加約束和載荷，矩形梁尺寸及載荷位置大小讀者可自行假定。習(xí)題圖3.1 矩形梁約束與載荷5. 試建立如習(xí)題圖3.2所示的平面圖形，并按照圖形所示施加約束和載荷，平面圖形的尺寸及載荷大小讀者可自行假定。習(xí)題圖3.2 平面圖形約束與載荷第4章習(xí)題1. 試闡述ANSYS主要后處理方式及每種方式的主要功能。2. 如何用等值線圖、矢量圖、列表和單元等方式來顯示計算結(jié)果信息？3. 如何抓取結(jié)果顯示圖片？如何動畫顯示結(jié)果？4. 如何定義時間歷程結(jié)果記錄變量？如何列表顯示時間歷程結(jié)果記錄變量？如何繪制時間歷程結(jié)果記錄變量曲線？5. 時間歷程結(jié)果記錄觀察器Variable Vi

4、ewer如何應(yīng)用？第5章習(xí)題1. 試闡述APDL語言中參數(shù)與參數(shù)變量的命名規(guī)則及使用方法。2. 如何進行數(shù)組參數(shù)的定義、賦值及運算？3. APDL語言有幾種程序結(jié)構(gòu)可供用戶使用？分別是什么？都如何使用？4. 如何創(chuàng)建宏并使用宏？如何進行局部變量的定義和使用？5. 創(chuàng)建一個最簡單的宏文件，實現(xiàn)從一個長方形中挖去一個三角形，如習(xí)題圖5.1所示。習(xí)題圖5.1 長方形挖去三角形第6章習(xí)題1. 習(xí)題圖6.1所示為一平面桁架結(jié)構(gòu)，其尺寸、約束及受力均在圖上給出，桿件為鋼材，彈性模量為2.071011Pa，泊松比為0.3，截面面積為3.010-4m2。試計算平面桁架結(jié)構(gòu)每個節(jié)點的位移、每個桿件的應(yīng)力及約束節(jié)

5、點的約束反力。習(xí)題圖6.1 平面桁架2. 習(xí)題圖6.2所示為一傳輸塔結(jié)構(gòu)，其尺寸、約束及受力均在圖上給出，桿件為鋼材，彈性模量為2.11011Pa，泊松比為0.3，截面面積為6.2510-3m2。試計算傳輸塔每個節(jié)點的位移、每個桿件的應(yīng)力及約束節(jié)點的約束反力。習(xí)題圖6.2 傳輸塔結(jié)構(gòu)3. 習(xí)題圖6.3所示為一空間桁架結(jié)構(gòu)，其尺寸、約束及受力均在圖上給出，與地面接觸的四點都分別約束三個方向的自由度，載荷大小為1000N，沿x軸方向。桿件為鋼材，彈性模量為2.11011Pa，泊松比為0.3，截面面積為1.210-2m2。試計算空間桁架結(jié)構(gòu)每個節(jié)點的位移、每個桿件的應(yīng)力及約束節(jié)點的約束反力。習(xí)題圖6

6、.3 空間桁架結(jié)構(gòu)4. 習(xí)題圖6.4所示為一空間桁架結(jié)構(gòu)，其尺寸、約束及受力均在圖上給出，與地面接觸的四點都分別約束三個方向的自由度，載荷大小為2500N，與水平面夾角為30度，作用在兩立面平面內(nèi)。桿件為鋼材，彈性模量為2.11011Pa，泊松比為0.3，截面面積為1.5610-2m2。試計算空間桁架結(jié)構(gòu)每個節(jié)點的位移、每個桿件的應(yīng)力及約束節(jié)點的約束反力。習(xí)題圖6.4 空間桁架結(jié)構(gòu)第7章習(xí)題1. 單跨超靜定梁如習(xí)題圖7.1所示，矩形截面面積為0.1m2，高0.4m，材料的彈性模量為2.061011Pa，泊松比為0.3。尺寸、約束與受力情況如圖所示。試計算梁的約束反力、變形圖、彎矩圖及剪力圖。習(xí)

7、題圖7.1 單跨超靜定粱2. 兩跨超靜定梁的受力與約束情況如習(xí)題圖7.2所示，矩形截面寬30mm，高100mm，材料的彈性模量為2.11011Pa，泊松比為0.3。集中力P=1800N，均布載荷q=350N/m。試計算梁的約束反力、最大位移及最大位移出現(xiàn)的位置、彎矩及剪力分布圖。習(xí)題圖7.2 兩跨超靜定粱3. T型框架結(jié)構(gòu)尺寸、約束及受力情況如習(xí)題圖7.3所示，截面形式為空心圓管，尺寸為2198mm，材料的彈性模量為2.11011Pa，泊松比為0.3。試計算T型框架結(jié)構(gòu)的變形圖、應(yīng)力圖，并指出最大位移和最大應(yīng)力出現(xiàn)的位置，同時繪制結(jié)構(gòu)的軸力圖、彎矩圖及剪力圖。習(xí)題圖7.3 T型框架結(jié)構(gòu)4. 七

8、層框架結(jié)構(gòu)如習(xí)題圖7.4所示，頂部作用均布載荷50kN/m，左側(cè)節(jié)點上作用倒三角形載荷簡化得到的集中載荷，具體數(shù)值如圖所示，框架底部節(jié)點完全固定。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，彈性模量為0.51011Pa，泊松比為0.3，密度為2500kg/m3，考慮重力作用。梁截面的寬度為0.4m、高度為1.2m，柱截面寬度為0.6m，厚度為0.6m。試計算該七層框架結(jié)構(gòu)的變形圖、應(yīng)力圖，并指出最大位移和最大應(yīng)力出現(xiàn)的位置，同時繪制結(jié)構(gòu)的軸力圖、彎矩圖及剪力圖。習(xí)題圖7.4 七層框架結(jié)構(gòu)5. 空間梁柱結(jié)構(gòu)如習(xí)題圖7.5所示，橫向（圖中x軸）跨度為1.8m，縱向（圖中z軸）跨度為1.2m，柱高1.2m，柱頂四邊對稱起坡，起

9、坡高度0.6m，頂點作用集中載荷20kN，四柱腳固定約束。梁柱結(jié)構(gòu)均為鋼材，彈性模量為2.11011Pa，泊松比為0.3，密度為7850kg/m3。柱橫截面為工字型鋼，主軸方向為縱軸（圖中z軸），梁橫截面為工字型鋼，起坡斜梁為方鋼管，所有截面尺寸及在結(jié)構(gòu)中的布置如圖所示。試計算在集中載荷和重力作用下該空間梁柱結(jié)構(gòu)的變形圖、應(yīng)力圖，并指出最大位移和最大應(yīng)力出現(xiàn)的位置，同時繪制結(jié)構(gòu)的軸力圖、彎矩圖及剪力圖。a) 空間梁柱結(jié)構(gòu) b) 柱截面尺寸 c) 橫梁截面尺寸 d) 斜梁截面尺寸習(xí)題圖7.5 空間梁柱結(jié)構(gòu)（單位：mm）第8章習(xí)題1. 平面鋼支架圖形尺寸如習(xí)題圖8.1所示，厚度為3.125mm，彈

10、性模量為200Gpa。邊界條件：左邊固定。載荷：頂邊均布載荷，大小為2625N/m。求解鋼支架的變形，繪制Von Mises等效應(yīng)力圖。然后再重新建模，在支架拐角處不加倒角，觀察應(yīng)力集中現(xiàn)象，繪制Von Mises等效應(yīng)力圖（平面應(yīng)力問題，具體操作過程可參考ANSYS幫助文件中的例題）。習(xí)題圖8.1 平面鋼支架2. 平面支架如習(xí)題圖8.2所示，彈性模量為2.061011Pa，泊松比為0.3，厚度為8mm，通過兩個直徑為20mm的小圓孔中的螺栓固定，在內(nèi)直徑為60mm的大圓孔內(nèi)作用P=1.5kN的向下集中力。試計算該平面支架的變形圖和Von Mises等效應(yīng)力圖。習(xí)題圖8.2 帶圓孔平面支架（尺

11、寸單位：mm）3. 鋼制自行車扳手如習(xí)題圖8.3所示，彈性模量為2.061011Pa，泊松比為0.3，扳手的厚度為5mm，扳手尺寸、受力與約束如圖所示。試求該扳手的變形圖和Von Mises等效應(yīng)力圖。習(xí)題圖8.3 鋼制自行車扳手4. 柱殼結(jié)構(gòu)如習(xí)題圖8.4所示，厚度為20mm，底部縱邊固定約束，其余邊自由，頂部角點處作用一集中力，大小為1000N，結(jié)構(gòu)彈性模量為0.721011Pa，泊松比為0.31。試采用8節(jié)點殼單元SHELL93和8節(jié)點自適應(yīng)殼單元SHELL150分別計算其變形圖和Von Mises等效應(yīng)力圖，并進行對比分析。習(xí)題圖8.4 柱殼結(jié)構(gòu)5. 書架結(jié)構(gòu)如習(xí)題圖8.5所示，各層隔

12、板厚度為0.01m，兩塊側(cè)立板厚度為0.008m，背板厚度為0.008m，結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示。假設(shè)書架結(jié)構(gòu)底板完全固定，中間三塊隔板上存放各種書籍，書籍產(chǎn)生的均布壓力作用在上面，大小為300Pa。書架結(jié)構(gòu)彈性模量為1.25109Pa，泊松比為0.31，密度為810kg/m3。試采用殼單元SHELL63計算其變形和Von Mises等效應(yīng)力。習(xí)題圖8.5 書架結(jié)構(gòu)第9章習(xí)題1. 立體鋼支架如習(xí)題圖9.1所示，厚度為5mm，其余平面尺寸如習(xí)題圖8.1所示，彈性模量為200Gpa。邊界條件：左立面固定。載荷：上頂面均布載荷，大小為525kN/m2。求解立體鋼支架的變形，繪制Von Mises等效應(yīng)力圖

13、，并與習(xí)題圖8.1的計算結(jié)果進行對比。習(xí)題圖9.1 立體鋼支架2. 三維簡單鋼支架如習(xí)題圖9.2所示，支架整個后里面固定在墻上，在支架的伸長面內(nèi)作用大小為100N/mm2的斜坡載荷，尺寸如圖所示。支架彈性模量為E210Gpa，泊松比為0.3。試繪制三維簡單鋼支架變形圖，并找到Von Mises等效應(yīng)力的最大值及其位置。習(xí)題圖9.2 三維簡單支架3. 三維L形鋼支架如習(xí)題圖9.3所示，支架由底板上螺栓孔內(nèi)孔面固定，在支架的伸長部分作用大小為1000N/cm2的均布載荷，尺寸如圖所示。支架彈性模量為E206Gpa，泊松比為0.3。試繪制三維L形鋼支架變形圖，并找到主應(yīng)力與Von Mises等效應(yīng)力

14、的最大值及其位置。習(xí)題圖9.3 三維L形支架4. 三維L形鋼支架如習(xí)題圖9.4所示，支架通過有孔的表面固定在墻上，材料為鋼材，彈性模量為210GPa，泊松比為0.3，幾何尺寸及載荷如圖所示。試繪制三維L形鋼支架變形圖，并找到主應(yīng)力與Von Mises等效應(yīng)力的最大值及其位置。習(xí)題圖9.4 三維L形支架第10章習(xí)題1. 簡單鋼架結(jié)構(gòu)如習(xí)題圖10.1所示，尺寸和約束形式如圖所示，鋼架為鋼材，彈性模量為2.11011Pa，泊松比為0.3，密度為7850kg/m3，截面為方形，面積為0.02m2。試計算該簡單鋼架結(jié)構(gòu)的前5階固有頻率和振型。習(xí)題圖10.1 簡單鋼架結(jié)構(gòu)2. 帶孔四邊簡支方板如習(xí)題圖10

15、.2所示，邊長為1m，孔直徑為0.4m，板厚度為0.002m。材料為鋁，彈性模量為0.71011Pa，泊松比為0.29，密度為2700kg/m3。試計算其前5階固有頻率和振型。習(xí)題圖10.2 帶孔四邊簡支方板3. 兩自由度彈簧質(zhì)量系統(tǒng)如習(xí)題圖10.3所示，在質(zhì)量m1上作用一簡諧激振力，材料參數(shù)如下：質(zhì)量m1=m2=20kg，彈簧剛度k1=k2=kc=150N/m，力F1=200N，頻率范圍為020Hz，其解間隔取0.2Hz，彈簧長度任意選擇。首先對該兩自由度彈簧質(zhì)量系統(tǒng)進行模態(tài)分析（不考慮外力作用），然后再對其進行諧響應(yīng)分析，確定每一個質(zhì)量塊的位移頻率響應(yīng)（可參照ANSYS幫助文件進行求解）。

16、習(xí)題圖10.3 兩自由度彈簧質(zhì)量系統(tǒng)4. 有預(yù)應(yīng)力吉他弦如習(xí)題圖10.4所示，吉他弦兩端固定，長度L=1000mm，直徑d=0.3mm，右端作用有集中力F1=100kN使其繃緊，在距離左端c=250mm處作用有集中力F2=1.5kN彈擊此弦，吉他弦彈性模量為1.901011Pa，密度為7950kg/m3。試對此有預(yù)應(yīng)力吉他弦進行諧響應(yīng)分析，分析中取彈擊力F2的頻率范圍為02500Hz，其解間隔取100 Hz。以查看吉他弦在前幾個固有頻率處的響應(yīng)。習(xí)題圖10.4 有預(yù)應(yīng)力吉他弦5. 板柱結(jié)構(gòu)如習(xí)題圖10.5所示，板柱結(jié)構(gòu)全為鋼材，彈性模量為2.061011Pa，泊松比為0.3，密度為7850kg

17、/m3。板件厚度為0.008m，四根柱的截面面積為810-4m2，慣性矩為210-8m2，寬度為0.02m，高度為0.04m。板件上表面作用隨時間變化的均布壓力（壓力載荷與時間的關(guān)系曲線如圖所示），試計算在上述已知條件下的結(jié)構(gòu)瞬態(tài)響應(yīng)情況。a) 板柱結(jié)構(gòu)b) 載荷示意圖習(xí)題圖10.5 板柱結(jié)構(gòu)及載荷示意圖6. 將習(xí)題圖10.3所示的兩自由度彈簧質(zhì)量系統(tǒng)中m1上的作用力變?yōu)槿缌?xí)題圖10.6所示的隨時間變化的集中力形式，其中F0=100N，td=1s。試計算質(zhì)量塊m1、m2的位移響應(yīng)。習(xí)題圖10.6 載荷隨時間變化圖第11章習(xí)題1. 淺拱如習(xí)題圖11.1所示，拱形半徑為1500mm，扇形角為30度

18、，左右兩端固定鉸支，淺拱截面為方形，寬度為25mm，高度為15mm，跨中受到載荷為25kN的作用，彈性模量為2.11011Pa，泊松比為0.3。試用空間有限應(yīng)變梁單元BEAM189進行建模，采用非線性（大變形）分析確定跨中位移，并與線性分析結(jié)果進行比較。習(xí)題圖11.1 矩形截面懸臂梁2. 帶孔矩形板如習(xí)題圖11.2所示，板材料為鋼材，設(shè)屈服應(yīng)力為235Mpa，彈性模量為2.11011Pa，泊松比為0.3。帶孔矩形板尺寸及受力如圖所示，板厚度為0.01m。試采用理想彈塑性模型對其進行彈塑性分析。習(xí)題圖11.2 帶孔矩形板3. 深梁如習(xí)題圖11.3所示，梁長為7.2m，高為1.5m，梁跨中位置承受

19、豎向集中載荷為200kN，梁簡支約束，彈性模量為0.31011Pa，泊松比為0.17。深梁結(jié)構(gòu)及材料應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如圖所示。試確定跨中的最大撓度和上下邊緣的最大拉壓應(yīng)力（提示：采用PLANE82單元進行平面應(yīng)力分析，考慮材料非線性影響）。a) 深梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變10-6303005009001400180022003600應(yīng)力(MPa)0.654.89.51822252626b) 材料應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)習(xí)題圖11.3 深梁結(jié)構(gòu)與材料應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)4. 周邊簡支圓盤如習(xí)題圖11.4所示，圓盤半徑為400mm，厚度為15mm，彈性模量為1.251011Pa，泊松比為0.28，受均布壓力P和周期載荷F的作用，均布壓

20、力P=15Mpa，圓盤材料應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和集中力F的載荷時間曲線如圖所示。試求周邊簡支圓盤在該作用力下的響應(yīng)（提示：根據(jù)對稱性，選取圓盤縱截面的1/2建立幾何模型）。a) 圓盤受力圖及計算模型應(yīng)力(MPa)130190220260280300應(yīng)變10-61200180027004400670010500b) 材料應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)c) 載荷時間曲線圖習(xí)題圖11.4 周邊簡支圓盤第12章習(xí)題1. 圓弧拱如習(xí)題圖12.1所示，跨中承受豎向集中載荷P=1000kN，圓弧拱跨度L=10m，半徑R=8m，截面寬度B=1m，高度H=0.5m，彈性模量為3.31010Pa，泊松比為0.3。試分別采用空間彈性梁單元B

21、EAM4和空間有限應(yīng)變梁單元BEAM189對其進行特征值屈曲分析，計算前兩階屈曲模態(tài)，并對結(jié)果進行比較。習(xí)題圖12.1 圓弧拱2. 矩形截面懸臂梁如習(xí)題圖12.2所示，梁長L=1000mm，截面高度h=50mm，寬度b=20mm，在自由度作用一橫向集中力，發(fā)生橫向失穩(wěn)，細長懸臂梁的彈性模量為2.11011Pa，泊松比為0.3。試利用空間有限應(yīng)變梁單元BEAM189進行特征值屈曲分析，確定梁失穩(wěn)的臨界載荷。習(xí)題圖12.2 矩形截面懸臂梁3. 四邊簡支矩形薄板如習(xí)題圖12.3所示，長200mm，寬100mm，厚1mm，結(jié)構(gòu)為鋼材，彈性模量為2.11011Pa，泊松比為0.3，受壓縮載荷作用，大小為

22、80kN/m。試采用殼單元對其進行特征值屈曲分析和非線性屈曲分析。習(xí)題圖12.3 四邊簡支矩形薄板第13章習(xí)題1. 碳纖維復(fù)合材料層合板如習(xí)題圖13.1所示，尺寸為0.3m0.6m，AB端完全固定，D端受垂直板面集中力作用，大小為400N。鋪層共8層，順序為（45/90/-45/0）s，每層厚度為0.0025m，Ex=30106N/m2，Ey= Ez=3106N/m2，泊松比為0.3，Gxy=Gxz=Gyz=6105N/m2。試對其進行靜力分析，求其變形和中間層上的應(yīng)力應(yīng)變分布。習(xí)題圖13.1 復(fù)合材料層合板2. 開口復(fù)合材料剪切板如習(xí)題圖13.2所示，長700mm，寬450mm，厚度為2.5

23、mm，鋪層順序為（-45/45/90/-45/45/0/90/0/-45/45）s，單層厚度為0.125mm，共20層。單層材料性能參數(shù)為：E11=1.31011N/m2，E22=E33=11010N/m2，G12=G31=6.5109N/m2，G23=2.5109 N/m2，12=23=0.2，31=0.1，=1600kg/m3。復(fù)合材料剪切板開口半徑為50mm，四邊簡支，四邊作用剪切載荷大小為Nxy=100N/mm。試對其進行靜力分析，求其變形和中間正負45度鋪層上的應(yīng)力應(yīng)變分布。然后進行特征值屈曲分析，確定開口復(fù)合材料剪切板失穩(wěn)時的臨界載荷。習(xí)題圖13.2 開口復(fù)合材料剪切板第14章習(xí)題

24、1. 軸承支座如習(xí)題圖14.1所示，支座通過底座上的兩個螺栓孔內(nèi)表面固定于地面上，在整個半圓槽圓柱面上作用法向均布載荷q=10kN/m2。試采用實體單元計算該軸承支座的變形和Von Mise等效應(yīng)力。習(xí)題圖14.1 軸承支座2. 結(jié)構(gòu)支座如習(xí)題圖14.2所示，支座通過底座上的四個螺栓孔內(nèi)表面固定于地面上，在F150圓孔的下半圓柱面作用法向均布載荷q=20kN/m2。試采用實體單元計算該結(jié)構(gòu)支座的變形和Von Mise等效應(yīng)力。若結(jié)構(gòu)支座密度為7850kg/m3，試對其進行模態(tài)分析，求其前5階固有頻率和振型。習(xí)題圖14.2 結(jié)構(gòu)支座3. 圓板如習(xí)題圖14.3所示，周邊固定支承，受均布壓力6585.1MPa。圓板半徑為0.25m，厚度為0.0025m，彈性模量為2.061011Pa，泊松比為0.3。試采用ANSYS Workbench平臺對其進行建模，并進行分線性大變形分析，確定圓板中心處的位移值。習(xí)題圖14.3 圓板4. 矩形斷面圓拱如習(xí)題圖14.4所示，兩直邊固定支承，拱面作用1MPa均布壓力，彈性模量為2.061011Pa，泊松比為0.3，拱截面為5mm50mm，拱半徑為50mm，扇形角為90度。試采用ANSYS Workbench平臺對其進行建模，并對其進行特征值屈曲分析。習(xí)題圖14.4 矩形斷面圓拱5. 四邊簡支方板如習(xí)題圖14.5所示，板