《有限元基礎(chǔ)教程》

1、【ANSYS算例】432(4)三角形單元與矩形單元的精細(xì)網(wǎng)格的計(jì)算比較針對(duì)【典型例題】4.3.2(3)的問題，即如圖4-7所示的平面矩形結(jié)構(gòu)，E = 1, t = 1, u= 0.25，假設(shè)約束和外載為(4-67)位移邊界條件BC(u): u = 0, v = 0, u = 0力邊界條件 BC( p):PB =1, PB = 0, PC = 1, Pc = 0, PD = 0圖4-7平面矩形結(jié)構(gòu)的有限元分析在ANSYS平臺(tái)上，進(jìn)行三角形單元與矩形單元的精細(xì)網(wǎng)格的劃分，完成相應(yīng)的力學(xué)分 析。解答 下面基于ANSYS平臺(tái)，進(jìn)行三角形單元與矩形單元的精細(xì)網(wǎng)格的劃分，見圖4-11。對(duì)該問題進(jìn)行有限元分

2、析的過程如下。(b)采用四邊形單元的劃分(a)采用三角形單元的劃分圖4-11基于ANSYS平臺(tái)的精細(xì)網(wǎng)格劃分(每邊劃分10段)1基于圖形界面的交互式操作(step by step)進(jìn)入ANSYS (設(shè)定工作目錄和工作文件)程序ANSYS ANSYS Interactive Working directory (設(shè)置工作目錄)Initial jobname(設(shè)置工作文件名)：TrussBridge Press Run OK設(shè)置計(jì)算類型ANSYS Main Menu: Preferences”。 Structural OK定義分析類型ANSYS Main Menu: Preprocessor Lo

3、ads Analysis Type New Analysis STATIC OK定義材料參數(shù)ANSYS Main Menu: Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear f Elastic f Isotropic f EX: 1 （彈性模量），PRXY: 025（泊松比）f OK f 鼠標(biāo)點(diǎn)擊該窗口右上角的“ ”來關(guān)閉該窗口 定義單元類型ANSYS Main Menu: Preprocessor f Element Type f Add/Edit/Delete. f Add.f Structural Solid:

4、Quad 4node 42 f OK (返回到 Element Types 窗口)f Close (6)設(shè)置為帶厚度的平面問題ANSYS Main Menu: Preprocessor f Real Constants. f Add/Edit/Delete f Add f Type 1f OKf Real Constant Set No:4 (第 1 號(hào)實(shí)常數(shù)),THK:_1 (平面問題的厚度)fOK fClose(7)定義實(shí)常數(shù)以確定厚度ANSYS Main Menu: Preprocessor f Real Constants.f Add.f Type 1 Plane42 f OK f R

5、eal Constants Set No:-1 (第 1 號(hào)實(shí)常數(shù))，Thickness: 1 (平面問題的厚度)f OK f Close構(gòu)造模型生成幾何模型ANSYS Main Menu: Preprocessor f Modeling f Create f Keypoints f In Active CS f Keypoint number: 1, X, Y, Z Location in active CS : 0,0,0 f Apply f (同樣方式輸入其余 3 個(gè)特 征點(diǎn)坐標(biāo)，分別為(1,0,0), (1,1,0), (0,1,0) ) f OK連接點(diǎn)生成面ANSYS Main Me

6、nu: Preprocessor f Modeling f Create f Areas f Arbitrary f Through KPs f Min, Max, Inc： 1,4,1 fOK設(shè)定模型材料ANSYS Main Menu: Preprocessor f Modeling f Create f Elements f Elem Attributes f MAT: -1 ,TYPE: 1 PLANE42 , REAL口 fOK網(wǎng)格劃分ANSYS Utility Menu: Select f Entities f Lines f Sele All f OKANSYS Main Menu

7、: Preprocessor f Meshing f Size Cntrls f ManualSize f Lines f All Linesf Element Sizes on All Selected Lines: NDIV: M(每一條線分為 10 段)，SPACEuf OK f ANSYS Main Menu:Preprocessor f Meshing f MeshTool f Mesh:Areas , Shape: Tri,mapped f Mesh f Pick ALL模型加約束ANSYS Utility Menu: Select f EverythingANSYS Main M

8、enu: Preprocessor f Loads f Define Loads f Apply f Structural f Displacement f On Keypointsf Min, Max, Inc： f OK f lab2： ALL DOF(約束 1 號(hào)特征點(diǎn)所有 方向上的位移)f Apply f Min, Max, Inc： 4f OK f lab2： UX(約束4號(hào)特征點(diǎn)X方向上的位移) f OK施加載荷在2號(hào)特征點(diǎn)上施加-X方向的外載ANSYS Main Menu: Preprocessor f Loads f Define Loads f Apply f Structu

9、ral f Force/Moment f On Keypoints f Min, Max, Inc: -2-f OK f Direction of force/mom: FX , Force/moment value: f Apply在3號(hào)節(jié)點(diǎn)上施加X方向的外載ANSYS Main Menu: Preprocessor f Loads f Define Loads f Apply f Structural f Force/Momentf On Keypoints f Min, Max, Inc: f OK f Direction of force/mom: FX, Force/moment v

10、alue:-L f OK計(jì)算分析結(jié)果顯示顯示變形前后的位移ANSYS Main Menu: General Postproc f Plot Results f Deformed shape f Def + undeformed f OKANSYS Utility Menu: Parameters f Scalar Parameters f Selection 下輸入 NB=NODE(1,0,0) f Accept f (以同樣方式輸入其余需要的結(jié)果參數(shù)表達(dá)式，分別為 NB_UX=UX(NB)； NB_UY=UY(NB)； NC=NODE(1,1,0)； NC_UX=UX(NC) ； NC_UY

11、=UY(NC)； STR_ENGY= 0.5*(NB_UX*(-1)+ NC_UX*(1)； POTE_ENGY=-0.5*(NB_UX*(-1)+ NC_UX*(1) ) f CloseANSYS Utility Menu: List f Status f Parameters f All Parameters (顯示所有計(jì)算結(jié)果)退出系統(tǒng)ANSYS Utility Menu: File f Exit f Save Everything f OK2完整的命令流!% ANSYS 算例4.3.2(4) % begin %/PREP7!進(jìn)入前處理ANTYPE,STATIC!設(shè)定為靜態(tài)分析MP,EX

12、,1,1!定義1號(hào)材料的彈性模量MP,PRXY1,0.25!設(shè)定1號(hào)材料的泊松比ET,1,PLANE42!選取單元類型1KEYOPT,1,3,3!設(shè)置為帶厚度的平面問題R,1,1!設(shè)定實(shí)常數(shù)No.1，厚度K,1,0,0,0!生成幾何點(diǎn)No.1K,2,1,0,0!生成幾何點(diǎn)No.2K,3,1,1,0!生成幾何點(diǎn)No.3K,4,0,1,0!生成幾何點(diǎn)No.4A,1,2,3,4!由幾何點(diǎn)連成幾何面No.1MAT,1!設(shè)定為材料No.1TYPE,1!設(shè)定單元No.1REAL,1!設(shè)定實(shí)常數(shù)No.1!-設(shè)置單元?jiǎng)澐諰SEL,ALL!選擇所有的線LESIZE,all, , ,10,1 !將所選擇的線劃分成

13、10段MSHAPE,1,2D!設(shè)置三角形單元!MSHAPE,0,2D!設(shè)置四邊形單元MSHKEY,1!設(shè)置映射劃分AMESH,1!對(duì)面No.1進(jìn)行網(wǎng)格劃分ALLSEL,ALL!選擇所有的對(duì)象DK,1,ALL!對(duì)幾何點(diǎn)1施加固定的位移約束DK,4,ALL!對(duì)幾何點(diǎn)4施加固定的位移約束FK,2,FX,-1!對(duì)幾何點(diǎn)2施加外力FX=-1FK,3,FX,1!對(duì)幾何點(diǎn)3施加外力FX=1FINISH!結(jié)束前處理/SOLU!進(jìn)入求解模塊SOLVE!求解FINISH!結(jié)束求解/POST1!進(jìn)入后處理PLDISP,1NB=NODE(1,0,0)NB_UX=UX(NB)NB_UY=UY(NB)ALLSEL,ALL

14、NC=NODE(1,1,0)NC_UX=UX(NC)NC_UY=UY(NC)!計(jì)算的變形位移顯示（變形前與后的對(duì)照）!獲取幾何位置為（1,0,0） （B點(diǎn)）所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)號(hào)碼，賦值給NB!獲取節(jié)點(diǎn)號(hào)NB處的位移UX，賦值給NB_UX!獲取節(jié)點(diǎn)號(hào)NB處的位移UY，賦值給NB_UY!選擇所有的對(duì)象!獲取幾何位置為（1,1,0） （C點(diǎn)）所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)號(hào)碼，賦值給NC!獲取節(jié)點(diǎn)號(hào)NC處的位移UX，賦值給NC_UX!獲取節(jié)點(diǎn)號(hào)NC處的位移UY，賦值給NC_UYSTR_ENGY= 0.5*(NB_UX*(-1)+ NC_UX*(1) !計(jì)算結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的應(yīng)變能POTE_ENGY=-0.5*(NB_UX*(-1)

15、+ NC_UX*(1) !計(jì)算結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的勢(shì)能*status,parm!顯示所有的參數(shù)!% ANSYS 算例4.3.2(4) % end %ausys材料庫(kù)的使用某些經(jīng)常用到的材料模型，特別是比較復(fù)雜的條件，需要每次都要設(shè)定.如果這時(shí)使用材料庫(kù)文件，則可以通過保存材料的設(shè)置，使用時(shí)，通過讀取材料庫(kù)文件中相防的材料模型，即M實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用！創(chuàng)建孝驟：L Preprocessor Material Props Material Library Select Units選擇材料模府罰義的單位AR5TS Iftia lUwi!3 Prefereaees 0 PrerocessorB nt TyptB Be

16、al CBStats 日 Baler a al Pi*.、B laterial Library 0 Likrerjr Patk H Lib Fath Stttts S Library 5 lifTt Library sazzzzz S T*ertfwrt Vai 5 Hectreiac Vaits SItiels蜀ILFx S Bat S fritt l File C le Material Props Material Library Library Path彈出Set Material Library Path對(duì)話框，設(shè)置創(chuàng)建和讀入材料摩文件的路徑AHSTS Min Menu因 PreferencesB PreprocessorElement TypeEl Be&l Constantslateri al Propslaport Library Export Library Select Vm ts BUniS Electroaa Vai ts E3 Bateri al lodels E Convcr t ALPz3。設(shè)置完文件路徑后，選擇Export Material,彈出E