ANSYS課程設計走滑斷層破裂擴展特征的數值分析

課程設計課程\o"課程號：160343024課序號：1"大型工程分析軟件及應用題目走滑斷層破裂擴展特征的數值分析院系專業(yè)班級學生姓名學生學號2012年12月26日力學與工程學院課程設計任務書課程\o"課程號：160343024課序號：1"大型工程分析軟件及應用課程設計題目走滑斷層破裂擴展特征的數值分析專業(yè)設計報告目錄第一章概述………………………-3-1.1課程設計的意義、目的…………………-3-1.2課程設計研究的內容……………………-3-第二章ANSYS詳細設計步驟……………………-5-2.1問題分析…………………-5-2.2基于ANSYS分析的簡要步驟……………-5-第三章設計結果及分析…………-11-3.1模型實驗結果分析……………………-11-結論………………-12-參考文獻…………-14-一、概述1.1課程設計的意義、目的1.1.1、ANSYS是大型的通用有限元軟件，其功能強大，可靠性好，具有強大的結構分析能力和優(yōu)化設計模塊，因而被國內外大多數機械行業(yè)所采用。本文將基于ANSYS建立結構的有限元模型，對結構進行力學分析。ANSYS模態(tài)分析用于確定設計結構或機器部件的振動特性（固有頻率和振型），即結構的固有頻率和振型，他們是承受動態(tài)載荷的重要參數，也可作為其他動力學分析的起點，是進行譜分析或模態(tài)疊加法普響應分析或瞬態(tài)動力學分析所必需的前期分析過程。模態(tài)分析在動力學分析過程中必不可少的一個步驟，在譜響應分析、瞬態(tài)動力學分析的分析過程中均要求先進行模態(tài)分析才能進行其他步驟。1.1.2、根據課堂講授內容，學生做相應的自主練習，消化課堂所講解的內容；通過調試典型例題或習題積累調試ANSYS程序的經驗；通過完成課程設計中中的編程題，逐漸培養(yǎng)學生的編程能力、用ANSYS解決實際問題的能力。1.1.3、課程設計的目的為。掌握應用實體建模方法；掌握應用ansys進行簡單有限元分析方法；能對問題進行分析，自己獨立完成1.2課程設計研究的內容走滑斷層破裂擴展特征的數值分析主要內容：1.2.1幾何尺寸模型長cm寬cm高cm沉積層（藍色部分）90404左側基巖100212右側基巖1002121.2.2材料參數基巖：體積模量1.5e8切變模量1.1e8密度2.5e3摩擦角40粘結力0.275e6沉積層：體積模量0.7e8切變模量0.3e8密度2000摩擦角15粘結力5e41.2.3實驗結果沉積層表面沿斷層的破裂及切應變圖1.2.4計算模型紅色部分基巖采用約束將其固定，綠色部分約束后沿箭頭方向可以錯動，采用位移加載，加載速率在10e-7m/步二、ANSYS詳細設計步驟2.1問題分析2.1.1幾何尺寸模型長cm寬cm高cm沉積層（藍色部分）90404左側基巖100212右側基巖1002122.2.2材料參數基巖：體積模量1.5e8切變模量1.1e8密度2.5e3摩擦角40粘結力0.275e6沉積層：體積模量0.7e8切變模量0.3e8密度2000摩擦角15粘結力5e42.2.3計算模型2.2基于ANSYS分析的簡要步驟(1)啟動ANSYS，進入ANSYS界面。(2)定義工作文件名GUI:UtilityMenu>File>ChangeJobname單擊UtilityMenu菜單下File中的ChangeJobname按鈕，會彈出ChangeJobname對話框，輸入sizu文件名，單擊Ok。(3)定義分析標題GUI:UtilityMenu>File>ChangeTitle在彈出的對話框中，輸入sizu作為標題，單擊OK。(4)重新顯示GUI:UtilityMenu>Plot>Replot單擊該按鈕后，所命名的分析標題和工作文件名會出現在ANSYS中。(5)選擇分析類型GUI:MainMenu>Preferences在彈出的對話框中，選擇分析類型，由于此例屬于結構分析，故選擇Structural這一項，單擊OK。(6)定義單元類型GUI:MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete單擊彈出對話框中的Add按鈕，彈出單元庫對話框，在材料的單元庫中選擇Plane82單元。即在左側的窗口中選取Solid單元，在右側選擇8節(jié)點的82單元，然后單擊OK。(7)選擇分析類型定義完單元類型后，ElementTypes對話框中的Option按鈕被激活，單擊后彈出一個對話框，在Elementbehavior中選擇Planestrsw/thk，在Extraelementoutput中，選擇Nodalstress。單擊OK，最后單擊Close，關閉單元類型對話框。(8)定義實常數GUI:MainMenu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete執(zhí)行該命令后，在彈出RealConstants對話框中單擊Add按鈕，確認單元無誤后，單擊OK，彈出RealConstantSetNumbed,forPlane82對話框，在thickness后面輸入板的厚度0.04。單擊OK，單擊Close。(9)定義力學參數GUI:MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels在彈出的對話框中分別輸入體積模量1.5e8切變模量1.1e8密度2.5e3摩擦角40然后關閉定義材料屬性對話框。(10)存盤GUI:ANSYSToolbar>SAVE_DB(11)定義長方體GUI:MainMenu>Preprocessor>Modeling>Creat>vlumes>ByDimensisonsX1=0X2=0.9Y1=0Y2=0.4Z1=0Z2=0.04(12)存盤GUI:ANSYSToolbar>SAVE_DB(13)重復上邊的步驟做出另外兩個部分(14)將三個部分用布爾加運算組合一體(15)劃分網格GUI:MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool執(zhí)行該命令后，在彈出的對話框中單擊Globe后面的Set，彈出GlobeElementSize對話框，將Elementedgelength設置為0.02，單擊OK回到MeshTool對話框中，然后單擊Mesh，彈出一個拾取對話框，單擊PickAll。劃分網格后的結果如圖(16)存盤GUI:ANSYSToolbar>SAVEDB(17)施加載荷GUI:MainMenu>Solution>De#ineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnNodes執(zhí)行該命令后會彈出一個選取對話框，在繪圖區(qū)域選取點（0，0,0），單擊Apply，在彈出的對話框中選擇AllDOF，限制所有的自由度。單擊Apply,繼續(xù)選取點（0.9,0,0），單擊OK，在彈出的對話框中選擇AllDOF，限制所有的自由度。單擊OK。（18）求解運算GUI:MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS在彈出的對話框中單擊OK,ANSYS程序開始進行計算，當計算完成后，程序會彈出一條信息框，提示求解已經完成。單擊Close，關閉該窗口。(19)顯示變形圖GUI:MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShape在彈出的窗口中選擇Def十undeformed，單擊OK。加載變形后的效果圖和未加載前的效果圖顯示在繪圖區(qū)域。(20)存盤，退出ANSYS程序三、設計結果及分析3.1模型實驗結果分析PRINTREACTIONSOLUTIONSPERNODE*****POST1TOTALREACTIONSOLUTIONLISTING*****LOADSTEP=1SUBSTEP=1TIME=1.0000LOADCASE=0THEFOLLOWINGX,Y,ZSOLUTIONSAREINTHEGLOBALCOORDINATESYSTEMNODEFXFY4-79.720-75.5569479.720275.56TOTALVALUESVALUE-0.38568E-10200.00PRINTITERATIONSUMMARY****POST1ITERATIONSUMMARY****LOADSTEP1SUBSTEP1CUMULATIVEITERATION1TIME=1.00000TIMEINCREMENT=1.00000NUMBEROFEQUILIBRIUMITERATIONS=1CONVERGENCEINDICATOR=0MAXIMUMDEGREEOFFREEDOMVALUE=-0.267477E-04RESPONSEFREQUENCYFOR2NDORDERSYSTEMS=0.00000DESCENTPARAMETER=0.00000FORCECONVERGENCEVALUE=0.00000MOMENTCONVERGENCEVALUE=0.00000DISPLACEMENTCONVERGENCEVALUE=0.00000ROTATIONCONVERGENCEVALUE=0.00000NUMBEROFWARNINGMESSAGESENCOUNTERED=0NUMBEROFERRORMESSAGESENCOUNTERED=0結論相對于其他應用型軟件而言，ANSYS作為大型權威性的有限元分析軟件，對提高解決問題的能力是一個全面的鍛煉過程，是一門相當難學的軟件，因而，要學好ANSYS，對學習者就提出了很高的要求，一方面，需要學習者有比較扎實的力學理論基礎，對ANSYS分析結果能有個比較準確的預測和判斷，可以說，理論水平的高低在很大程度上決定了ANSYS使用水平；另一方面，需要學習者不斷摸索出軟件的使用經驗不斷總結以提高解決問題的效率。ANSYS是一個強大的軟件，用于分析靜力學等系統(tǒng)建模，可做系統(tǒng)仿真，是一個很好的軟件。對于初學者，必將會遇到許許多多的問題，對遇到的問題最好能記下來，認真思考，逐個解決，積累經驗。只有這樣才會印象深刻，避免以后犯類似的錯誤，即使遇到也能很快解決。同樣，學習ANSYS的命令流依然很重要。作為工程力學專業(yè)的學生，雖然力學理論知識學了很多，但對許多基本概念的理解許多人基本上是只停留于一個符號的認識上，理論認識不夠，更沒有太多的感性認識，比如一開始學ANSYS時可能很多人都不知道鋼材應輸入一個多大的彈性模量是合適的。而在進行有限元數值計算時，需要對相關參數的數值有很清楚的了解，比如材料常數，直接關系到結果的正確性，一定要準確。實際上在學ANSYS時，以前學的很多基本概念和力學理論知識都忘得差不多了，因而遇到有一定理論難度的問題可能很難下手，特別是對結果的分析，需要用到材料力學、彈塑性力學里面的知識進行理論上的判斷，所以在這種情況下，復習一下材料力學、彈塑性力學是很有必要的，加深對基本概念的理解。在涉及到復雜的非線性問題時（比如接觸問題），一方面，不同的問題對應著不同的數值計算方法，求解器的選擇直接關系到程序的計算代價和問題是否能順利解決；另一方面，需要對非線性的求解過程有比較清楚的了解，知道程序的求解是如何實現的。只有這樣，才能在程序的求解過程中，對計算的情況做出正確的判斷。以上幾個方面，只是說明在ANSYS的過程中，不要純粹的把ANSYS當作一門功課來學，這樣是不可能學好ANSYS的，而要針對問題來學，特別是遇到的新問題，首先要看它涉及到那些理論知識，最好能作到有所了解，然后與ANSYS相關設置結合起來，作到心中有數，不至于遇到某些參數設置時，沒一點概念，不知道如何下手。工程力學專業(yè)更多的偏向于理論，往往覺得學了那么多的力學理論知識沒什么用，不知道將來自己能作什么，而學ANSYS實際起到了溝通理論與實踐的橋梁作用，使你能夠感到所學的知識都能用上，甚至激發(fā)出對本專業(yè)的熱愛。參考文獻：[1]結構仿真分析-ANSYS應用蘇榮華/梁冰編著東北大學出版社[2]ANSYS11.0有限元分析入門與提高/胡國良,任繼文編著北京:國防工業(yè)出版社,2009[3]ANSYS有限元原理與工程應用實例大全/盛和太,喻海良,范訓益編著北京:清華大學出版社,2006[4]ANSYS高級工程應用實例分析與二次開發(fā)/闞前華...[等]編著北京:電子工業(yè)出版社,2006[5]ANSYS在土木工程中的應用/李權編著北京:人民郵電出版社,2005[6]ANSYS結構有限元高級分析方法與范例應用/尚曉江...[等]編著北京:中國水利水電出版社,2006[7]HYPERLINK"2:8080/opac/openlink.php?title=ANSYS%E6%9C%89%E9%99%90%E5%85%83%E5%88%86%E6%9E%90%E