ANSYS應用詳解

1、安就理工犬爭ANHUIUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY課程設計說明書學生組合床結構受力特征分析學院（部）:理學院專業(yè)班級：工程結構分析12-1學生姓名：饒玉文指導教師：考四明2016年01月06日安徽理工大學課程設計安徽理工大學課程設計成績評定1、專業(yè)班級：工程結構分析12-12、姓名：饒玉文3、完成日期：2016年01月06日4、設計題目：學生組合床結構受力特征分析5、成績評定：成績評定標準所占分值各項得分學生工作態(tài)度及與團隊協(xié)作能力25學生掌握相關基礎理論及設計軟件的程度25學生模型建立的合理性及結果的精確性25課程設計說明書編寫的規(guī)范性及語言的流暢性25總成績

2、日期：年月日安徽理工大學課程設計2目錄1 前言1.11.22 學生組合床受力分析2.錯誤！未定義書簽。422.142.2 43 實體模型分析53.13.1.163.1.2錯誤！未定義書簽。4 心得體會14安徽理工大學課程設計1前言1.1 ansys軟件功能特點ANSYS的結構分析有七種類型，結構分析的基本未知量是位移，其他未知量如應力、應變和反力等均通過位移量導出。七種類型的結構分析功能如下：（1）靜力分析：用于求解靜力荷載作用下結構的靜態(tài)行為，可以考慮結構的線性與非線性特性。非線性特性包括大變形、大應變、應力剛化、接觸、塑性、超彈、蠕變等。（2）特征屈曲分析：用于計算線性屈曲荷載和屈曲模態(tài)。

3、非線性屈曲分析和循環(huán)對稱屈曲分析屬于靜力分析類型，不屬于特征值屈曲分析類型。（3）模態(tài)分析：計算線性結構的固有頻率和振型，可采用多種模態(tài)提取方法?？捎嬎阕匀荒B(tài)、預應力模態(tài)、阻尼復模態(tài)、循環(huán)模態(tài)等。（4）諧響應分析：確定線性結構在隨時間正弦變化的荷載作用下的響應。（5）瞬態(tài)動力分析：計算結構在隨時間任意變化的荷載作用下的響應，可以考慮與靜態(tài)分析相同的結構非線性特性，可以考慮非線性全瞬態(tài)和線性模態(tài)疊加法。（6）譜分析：模態(tài)分析的擴展，用于計算由于響應譜或PSD輸入（隨機振動）引起的結構應力和應變。可考慮單點譜和多點譜分析。（7）顯示動力分析：ANSYS/LS-DYNA可用于計算高度非線性動力學和

4、復雜的接觸問題。ANSYS的主要技術特點如下：強大的建模能力：僅靠ANSYS本身就可建立各種復雜的幾何模型，強大的求解能力：ANSYS提供了數(shù)種求解器，主要類型有迭代求解器（預條件共軛梯度、雅可比共軛梯度、不完全共軛梯度），直接求解器（波前、稀疏矩陣）、特征值求解法（分塊Lanczos法、子空間法、凝聚發(fā)、QR阻尼法）、并行求解器（分布式并行、代數(shù)多重網(wǎng)格）等,用戶可根據(jù)問題類型選擇合適的求解器。強大的非線性分析能力：可進行幾何非線性、材料非線性、接觸非線性和單元非線性分析。強大的網(wǎng)格劃分能力：可智能網(wǎng)格劃分，根據(jù)幾何模型的特點自動生成有限元網(wǎng)格。也可根據(jù)用戶的要求，實現(xiàn)多種網(wǎng)格劃分。良好的優(yōu)

5、化能力：通過ANSYS的優(yōu)化設計功能，確實最優(yōu)設計方案；通過ANSYS的拓撲優(yōu)化功能，可對模型進行外形優(yōu)化，尋求物體對材料的最佳。強大的后處理能力：可獲得任何節(jié)點和單元的數(shù)據(jù)，具有列表輸出、圖形顯示、動畫模擬等多種數(shù)據(jù)輸出形式，可進行多種數(shù)據(jù)工況的組合和各種數(shù)學運算，以及時間歷程分析能力等。另外還有很多優(yōu)越的特點。1.2 ansys靜力學分析靜力學分析一般包括以下幾個步驟：建立幾何模型和網(wǎng)格劃分，加載求解和結果分析。（1）建立幾何模型和網(wǎng)格劃分。首先應確立所要進行分析工程或結構的工作名并定義單元類型，單元實常數(shù)，材料模型及其參數(shù)，然后在建立幾何模型和劃分網(wǎng)格。在實際操作中，也可以先建立幾何模型

6、，再在劃分網(wǎng)格之前定義單元。（2）加載求解。進去求解器定義分析類別和分析選項，再施加載荷指定載荷步選項。（3）結果分析。輸出結果有兩類，一是基本數(shù)據(jù)，如節(jié)點位移；另一類是派生數(shù)據(jù)，如節(jié)點和單元應力，節(jié)點和單元應變，單元力等。1.3課程設計目的此課程設計主要是對生活中常見結構簡化然后進行靜力學分析，本模型是學生組合床結構，通過將組合床簡化為單層框架問題，在靜力作用下，運用ansys有限元軟件進行有限元分析，從而了解有限元分析的基本方法，通過計算機計算力學中的若干問題，進一步加深力學課程中的基本概念和基本理論，培養(yǎng)學生解決一些簡單的工程實際問題的能力以及幾何建模的能力，提高個人動手操作能力團隊協(xié)作

7、能力，為畢業(yè)設計和工程實踐打下基礎。182學生組合床受力分析2.1 模型材料與幾何參數(shù)下圖2.1所示學生組合床簡化結構，其柱高2m,主梁長2m,寬1.2m，次梁間距0.5m。并在床頂鋪有木板，木板厚度為0.01m。材料：梁柱Q345。單元：beaml88、shell63。約束：與地面接觸的節(jié)點可移動，不受彎矩作用。載荷：考慮重力g=9.8m/s2，面壓力600N，分析組合床的受力特征。2.2 分析過程學生組合床結構將床板上力簡化為面壓力為600N,在荷載壓力和重力作用下，床架結構發(fā)生變形,3實體模型分析3.1模型介紹如下圖3.1所示，支柱采用截面為半徑R=20mm的圓柱，床頂橫梁和次梁都采用矩

8、形截面梁，規(guī)格為40mm*40mm，3.2 有限元分析3.2.1 選擇分析模式選取菜單項MainMenu|Preference，將彈出PreferenceofGUIFiltering（菜單過濾參數(shù)選擇）對話框。選中Structural復選框，單擊OK即可3.2.2 定義單元類型要求單元類型為beam3。選取菜單項MainMenu|Preprocessor|ElementType|Add/Edit/Delete,將彈出ElementTypes（單元類型）對話框，點取Add,在LibraryofElementTypes中選取相應單元類型。再定義殼單元。進入ANSYS主菜單的第二項，RealCons

9、tants，選擇Add/Edit/Delete,進入實參數(shù)定義窗口，選擇Add按鈕添加實參數(shù)，并指定該實參數(shù)和Shell63單元相關。2創(chuàng)劇團團越創(chuàng)彳刁國團|加ElementTypeforReal匸onsta.加ElementTypeForRealConsta.AN5Y5MainMenuE3Preferences日Preprocessor0ElementType日Real匸onstants園ThicknessFunc田MaterialProps田SectionsElModeling0Meshing0CheckingCtrls0Numbering匚tris田ArchiveModel0Coupli

10、ng/Ceqn田FLOTRANSetUp田FSISetUp田MultiFieldSetUp田Loads田PhysicsElPathOperations0Solution0GeneralPostproc0TimeHistPostpro田TopologicalOpt田ROMTool田DesignOptChooseelementtype:|Type1BEM188Chooseelementtype:Type1BEAM188Type2SHELL63Tvpe2SHELL63BEP6200.517:-52:143.2.3定義材料屬性田Run-TimeStats在實參數(shù)窗口中輸入殼在有限元軟件中,一般單元的厚

11、度，在本算例中，殼單元用作木板，厚度為10mm。都不限制參數(shù)的單位制，使用者需要根據(jù)具體問題選擇統(tǒng)一需要說的單位制比如對于本問題采用的就是N-mm）單位制。選擇材料窗口中Material菜單，選擇NewMaterial，材料編號為2,輸入混凝土的彈性模量和泊松比，分別為2e5和0.3。下面進入ANSYS的主菜單的第四個選項，輸入截面信息。我們要定義的梁單元截面為圓型截面。首先定義柱子，設定截面編號(ID)為1,截面類型選擇為圓形，輸入半徑參數(shù)20。3.2.4幾何建模建模操作。首先我們通過ANSYS主菜單Preprocessor-Modeling-Create-Keypoint選擇建立關鍵點。需

12、要說明的是，ANSYS建模幾何拓撲關系嚴格遵守點(Keypoint)線(Line)面(Area)-體(Volumn)這樣的規(guī)律，所以我們先從點開始建立模型。選擇點的輸入方式為當前坐標系(InActiveCS)，第一個關鍵點的編號為1，坐標(0,0,0),2(0,0,-1200)，3(2000,0，-1200)，4(2000,0,0),5(2000,2000,0)，6(2000,2000，-1200)，7(0,2000，-1200)，8(0,2000,0)，9(1500,2000,0)，10(1500,2000,-1200),11(1000,2000,0),12(1000,2000,-1200)

13、,23(250,2000,0),24(250,0,0).選擇ANSYS主菜單Preprocessor-Modeling-Create-Lines-Lines-StraightLines將柱頂相連生成梁。最后生成床頂木板，進入ANSYS頂部菜單Plot-Lines，選擇ANSYS菜單中Create-Areas-Arbitrary-ByLines,即通過線來生成樓板(相應的幾何形體為面)。選擇相應的直線，建立面，建立完床板后，幾何建模工作完成，下面需要給剛才建立的幾何體賦予物理屬性。首先設定梁柱單元。進入Meshing菜單，選擇MeshAttribution，選定所有表示柱子的直線。設定其材料屬性

14、為1(鋼材)，因為剛才沒有設定和梁單元相關的實參數(shù)，所以可以任意選擇單元類型為Beam188。截面類型為1。再到Plot菜單中選擇繪制Lines，同樣選擇代表梁的直線,設定梁的屬性，與柱子一樣，只是截面屬性編號為2。性和R圃刨S釧f團AN5Y5ToobarAP-bib-amenuElementTypeMaterialPropsBackUpwinLioorri3.2.寸設定有限兀網(wǎng)格劃分的密度般可以通過LiModelingMeshingMeshAttributes國DefaultAttribs闔AllKeypointsPick已dKPs園AllLinesPickedLines扇PickedAre

15、asAlVoumes洛PickedVolumes田VolumeBrickOrientMeshToo田SizeCntrlsOMesherOptsConcatenateMeshModiryMeshCheckMesh田CheckingCtrlsSNumbering匸tris田ArchiveModelIDynamicMode忖ModelCLiahtsDBQUIT5網(wǎng)格劃分*I(El11兇AATTAssignAttributestoAllSelectedAreasMATMaterialnumber彳REALRealconstantsetnumber|刁TYPEElementtypenumber|?5HE

16、LL63勺E5YSElementcoordimatesys|q勺5ECTElementsection|j二|OKApplyCancelHelpTopFrontBotBackLeftRightX-0fl+XY-G)+YZ-Gfl+ZMeshtool窗口的Lines-Set按鈕。然后選擇所有代表柱子的線。給線設定網(wǎng)格密度的方法有兩種，一種是設定分段數(shù)，一種是設定每段的長度。對于柱子，我們設定其分段數(shù)為5。而對于代表梁單兀的直線，我們設定其分段方式為分段得到單元的最大長度為10mm。得到下圖。下面開始劃分網(wǎng)格，首先對線進行網(wǎng)格劃分，選擇mesh的對象為Lines，選擇所有的線，劃分得到有限元分析所用

17、的單元ELEMENTSANJAN6201609:58:45人機界面。通過選擇菜單Plot，ANSYS就會繪出相應單元但是這些單元看不出其形狀和方向。ANSYS提供了很好的前處理Ctrl-Style-SizeandShape菜單選項，設定Displayofelement為ON的空間形狀和位置。1ELEMENTSANJAN6201610:03:48次在Meshtools中選擇網(wǎng)格劃分對象為Area,選中所有的面進行網(wǎng)格劃分得到床板單元。2.7定義約束下面開始輸入荷載和支座條件，首先輸入支座。選擇AnSyS菜單中的DefineLoad-Apply-Structural-Displacement-On

18、Keypoints選項，選擇所有的柱腳關鍵點。設定這些關鍵點的位移約束為UX,UY,UZ。2.8通過MainMenuPreprocessorLoadsDefineLoadsApplyStructuralPressureOnLines在床板上施加均勻面壓力600N。ELEMEMSANJAN620117:16:03/VApply(Gravitationai)AccelerationACELApply(Gravitational)AccelerationACELXGlobalCartesianX-compACELYGlobalCartesianY-compOK匚方門匚韻ACELZGlobalCart

19、esianZ匚omp2.9求解依次單擊：MainMenu,Solution,Solve,CurrentLS,彈出“STATUSCommand文本框及SolveCurrentLoadStep對話框，單擊其右上角的關閉按鈕退出文本框。單擊該對話框的OK按鈕,ansys開始計算,求解完成后,彈出NOTE對話框,單擊Close按鈕關閉對話框。單擊OK進行求解,求解完成后會出現(xiàn)下圖。ELE2ENTSANJAN6201617:16:032.10查看結果(1)查看變形圖依次單擊：MainmenufGeneralPostprodPlotResultsfDeformedShape,彈出“PlotDeformedShape對話框，在列表中選擇“Def+undeformed，單擊OK按鈕顯示結構變形圖。圖2.10為位移云圖。.221E-1323053911526941075691617345808576347806886922155104E+0710:24:28NODALSOLUIICJAI-I62016STEP=1SUB=1IIME=1USUM(AW)RSYS=0DMX=.104E+07SMI-T=221E-13SMX=n04E+071.087-111E+08.924E+07166E-F08