ANSYS应用讲解.docx
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ANSYS应用讲解.docx
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ANSYS应用讲解
课程设计说明书
学生组合床结构受力特征分析
学院(部):
理学院
专业班级:
工程结构分析12-1
学生姓名:
饶玉文
指导教师:
考四明
2016年01月06日
安徽理工大学
课程设计成绩评定
1、专业班级:
工程结构分析12-1
2、姓名:
饶玉文
3、完成日期:
2016年01月06日
4、设计题目:
学生组合床结构受力特征分析
5、成绩评定:
成绩评定标准
所占分值
各项得分
学生工作态度及与团队协作能力
25
学生掌握相关基础理论及设计软件的程度
25
学生模型建立的合理性及结果的精确性
25
课程设计说明书编写的规范性及语言的流畅性
25
总成绩
日期:
年月日
目录
1前言2
1.12
1.23
2学生组合床受力分析4
2.14
2.24
3实体模型分析5
3.15
3.1.15
3.1.25
4心得体会6
1前言
1.1ansys软件功能特点
ANSYS的结构分析有七种类型,结构分析的基本未知量是位移,其他未知量如应力、应变和反力等均通过位移量导出。
七种类型的结构分析功能如下:
(1)静力分析:
用于求解静力荷载作用下结构的静态行为,可以考虑结构的线性与非线性特性。
非线性特性包括大变形、大应变、应力刚化、接触、塑性、超弹、蠕变等。
(2)特征屈曲分析:
用于计算线性屈曲荷载和屈曲模态。
非线性屈曲分析和循环对称屈曲分析属于静力分析类型,不属于特征值屈曲分析类型。
(3)模态分析:
计算线性结构的固有频率和振型,可采用多种模态提取方法。
可计算自然模态、预应力模态、阻尼复模态、循环模态等。
(4)谐响应分析:
确定线性结构在随时间正弦变化的荷载作用下的响应。
(5)瞬态动力分析:
计算结构在随时间任意变化的荷载作用下的响应,可以考虑与静态分析相同的结构非线性特性,可以考虑非线性全瞬态和线性模态叠加法。
(6)谱分析:
模态分析的扩展,用于计算由于响应谱或PSD输入(随机振动)引起的结构应力和应变。
可考虑单点谱和多点谱分析。
(7)显示动力分析:
ANSYS/LS-DYNA可用于计算高度非线性动力学和复杂的接触问题。
ANSYS的主要技术特点如下:
强大的建模能力:
仅靠ANSYS本身就可建立各种复杂的几何模型, 强大的求解能力:
ANSYS提供了数种求解器,主要类型有迭代求解器(预条件共轭梯度、雅可比共轭梯度、不完全共轭梯度),直接求解器(波前、稀疏矩阵)、特征值求解法(分块Lanczos法、子空间法、凝聚发、QR阻尼法)、并行求解器(分布式并行、代数多重网格)等,用户可根据问题类型选择合适的求解器。
强大的非线性分析能力:
可进行几何非线性、材料非线性、接触非线性和单元非线性分析。
强大的网格划分能力:
可智能网格划分,根据几何模型的特点自动生成有限元网格。
也可根据用户的要求,实现多种网格划分。
良好的优化能力:
通过ANSYS的优化设计功能,确实最优设计方案;通过ANSYS的拓扑优化功能,可对模型进行外形优化,寻求物体对材料的最佳。
强大的后处理能力:
可获得任何节点和单元的数据,具有列表输出、图形显示、动画模拟等多种数据输出形式,可进行多种数据工况的组合和各种数学运算,以及时间历程分析能力等。
另外还有很多优越的特点。
1.2ansys静力学分析
静力学分析一般包括以下几个步骤:
建立几何模型和网格划分,加载求解和结果分析。
(1)建立几何模型和网格划分。
首先应确立所要进行分析工程或结构的工作名并定义单元类型,单元实常数,材料模型及其参数,然后在建立几何模型和划分网格。
在实际操作中,也可以先建立几何模型,再在划分网格之前定义单元。
(2)加载求解。
进去求解器定义分析类别和分析选项,再施加载荷指定载荷步选项。
(3)结果分析。
输出结果有两类,一是基本数据,如节点位移;另一类是派生数据,如节点和单元应力,节点和单元应变,单元力等。
1.3课程设计目的
此课程设计主要是对生活中常见结构简化然后进行静力学分析,本模型是学生组合床结构,通过将组合床简化为单层框架问题,在静力作用下,运用ansys有限元软件进行有限元分析,从而了解有限元分析的基本方法,通过计算机计算力学中的若干问题,进一步加深力学课程中的基本概念和基本理论,培养学生解决一些简单的工程实际问题的能力以及几何建模的能力,提高个人动手操作能力团队协作能力,为毕业设计和工程实践打下基础。
2学生组合床受力分析
2.1模型材料与几何参数
下图2.1所示学生组合床简化结构,其柱高2m,主梁长2m,宽1.2m,次梁间距0.5m。
并在床顶铺有木板,木板厚度为0.01m。
材料:
梁柱Q345。
单元:
beam188、shell63。
约束:
与地面接触的节点可移动,不受弯矩作用。
载荷:
考虑重力g=9.8m/s2,面压力600N,分析组合床的受力特征。
图2.1学生组合床简化结构
2.2分析过程
学生组合床结构将床板上力简化为面压力为600N,在荷载压力和重力作用下,床架结构发生变形,
3实体模型分析
3.1模型介绍
如下图3.1所示,支柱采用截面为半径R=20mm的圆柱,床顶横梁和次梁都采用矩形截面梁,规格为40mm*40mm,
3.2有限元分析
3.2.1选择分析模式
选取菜单项MainMenu|Preference,将弹出PreferenceofGUIFiltering(菜单过滤参数选择)对话框。
选中Structural复选框,单击OK即可
3.2.2定义单元类型
要求单元类型为beam3。
选取菜单项MainMenu|Preprocessor|ElementType|Add/Edit/Delete,将弹出ElementTypes(单元类型)对话框,点取Add,在LibraryofElementTypes中选取相应单元类型。
再定义壳单元。
进入ANSYS主菜单的第二项,RealConstants,选择Add/Edit/Delete,进入实参数定义窗口,选择Add按钮添加实参数,并指定该实参数和Shell63单元相关。
3.2.3定义材料属性
在实参数窗口中输入壳单元的厚度,在本算例中,壳单元用作木板,厚度为10mm。
需要说明的是,在有限元软件中,一般都不限制参数的单位制,使用者需要根据具体问题选择统一的单位制。
比如对于本问题采用的就是N-mm单位制。
选择材料窗口中Material菜单,选择NewMaterial,材料编号为2,输入混凝土的弹性模量和泊松比,分别为2e5和0.3。
下面进入ANSYS的主菜单的第四个选项,输入截面信息。
我们要定义的梁单元截面为圆型截面。
首先定义柱子,设定截面编号(ID)为1,截面类型选择为圆形,输入半径参数20。
3.2.4几何建模
建模操作。
首先我们通过ANSYS主菜单Preprocessor->Modeling->Create->Keypoint选择建立关键点。
需要说明的是,ANSYS建模几何拓扑关系严格遵守点(Keypoint)-线(Line)-面(Area)-体(Volumn)这样的规律,所以我们先从点开始建立模型。
选择点的输入方式为当前坐标系(InActiveCS),第一个关键点的编号为1,坐标(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)...........,,
23(250,2000,0),24(250,0,0).
生成所有关键点如图
选择ANSYS主菜单Preprocessor->Modeling->Create->Lines->Lines->StraightLines将柱顶相连生成梁。
最后生成床顶木板,进入ANSYS顶部菜单Plot->Lines,选择ANSYS菜单中Create->Areas->Arbitrary->ByLines,即通过线来生成楼板(相应的几何形体为面)。
选择相应的直线,建立面,建立完床板后,几何建模工作完成,下面需要给刚才建立的几何体赋予物理属性。
首先设定梁柱单元。
进入Meshing菜单,选择MeshAttribution,选定所有表示柱子的直线。
设定其材料属性为1(钢材),因为刚才没有设定和梁单元相关的实参数,所以可以任意选择,单元类型为Beam188。
截面类型为1。
再到Plot菜单中选择绘制Lines,同样选择代表梁的直线,设定梁的属性,与柱子一样,只是截面属性编号为2。
最后,给所有的面设定属性,其材料属性为2,实参数为1,单元类型为Shell63。
由于截面属性和壳单元无关,所以可以任意输入。
3.2.5网格划分
首先要设定有限元网格划分的密度。
一般可以通过Lines的分段数来控制。
选择Meshtool窗口的Lines->Set按钮。
然后选择所有代表柱子的线。
给线设定网格密度的方法有两种,一种是设定分段数,一种是设定每段的长度。
对于柱子,我们设定其分段数为5。
而对于代表梁单元的直线,我们设定其分段方式为分段得到单元的最大长度为10mm。
得到下图。
下面开始划分网格,首先对线进行网格划分,选择mesh的对象为Lines,选择所有的线,划分得到有限元分析所用的单元
但是这些单元看不出其形状和方向。
ANSYS提供了很好的前处理人机界面。
通过选择菜单PlotCtrl->Style->SizeandShape菜单选项,设定Displayofelement为ON,ANSYS就会绘出相应单元的空间形状和位置。
再次在Meshtools中选择网格划分对象为Area,选中所有的面进行网格划分得到床板单元。
2.7定义约束
下面开始输入荷载和支座条件,首先输入支座。
选择ANSYS菜单中的DefineLoad->Apply->Structural->Displacement->OnKeypoints选项,选择所有的柱脚关键点。
设定这些关键点的位移约束为UX,UY,UZ。
2.8定义压力、重力
通过MainMenu>Preprocessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structural>Pressure>OnLines
在床板上施加均匀面压力600N。
2.9求解
依次单击:
MainMenu,Solution,Solve,CurrentLS,弹出“STATUSCommand”文本框及SolveCurrentLoadStep对话框,单击其右上角的关闭按钮退出文本框。
单击该对话框的OK按钮,ansys开始计算,求解完成后,弹出NOTE对话框,单击Close按钮关闭对话框。
单击OK进行求解,求解完成后会出现下图。
2.10查看结果
(1)查看变形图
依次单击:
Mainmenu→GeneralPostproc→PlotResults→DeformedShape,弹出“PlotDeformedShape”对话框,在列表中选择“Def+undeformed”,单击OK按钮显示结构变形图。
图2.10为位移云图。
3.3,结果与分析
节点位移
支座反力
4心得体会
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
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