华科有限元上机答案.doc

有限元分析软件 ANSYS 上 机 习 题 姓名 郭静 班级 船海 1203 班 学号 U201212199 目 录 Project1 简支梁的变形分析 1 Project2 坝体的有限元建模与受力分析 3 Project3 受内压作用的球体的应力与变形分析 5 Project4 受热载荷作用的厚壁圆筒的有限元建模与温度场求解 7 Project5 超静定桁架的有限元求解 9 Project6 超静定梁的有限元求解 11 Project7 平板的有限元建模与变形分析 13 Project1 梁的有限元建模与变形分析 计算分析模型如图 1 1 所示 习题文件名 beam NOTE 要求选择不同形状的截面分别进行计算 10m 梁 承 受 均 布 载 荷 1 0e5 Pa 图 1 1 梁的计算分析模型 梁截面分别采用以下三种截面 单位 m 矩形截面 圆截面 工字形截面 B 0 1 H 0 15 R 0 1 w1 0 1 w2 0 1 w3 0 2 t1 0 0114 t2 0 0114 t3 0 00 7 1 1 进入 ANSYS 程序 ANSYSED 6 1 Interactive change the working directory into yours input Initial jobname beam Run 1 2 设置计算类型 ANSYS Main Menu Preferences select Structural OK 1 3 选择单元类型 ANSYS Main Menu Preprocessor Element Type Add Edit Delete Add select Beam 2 node 188 OK back to Element Types window Close the Element Type window 1 4 定义材料参数 ANSYS Main Menu Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic input EX 2 1e11 PRXY 0 3 OK 1 5 定义截面 ANSYS Main Menu Preprocessor Sections Beam Common Sectns 分别定义矩 形截面 圆截面和工字形截面 矩形截面 ID 1 B 0 1 H 0 15 Apply 圆截面 ID 2 R 0 1 Apply 工字形截面 ID 3 w1 0 1 w2 0 1 w3 0 2 t1 0 0114 t2 0 0114 t3 0 007 OK 1 6 生成几何模型 生成特征点 ANSYS Main Menu Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 依次输入三个点的坐标 input 1 0 0 2 10 0 3 5 1 OK 生成梁 ANSYS Main Menu Preprocessor Modeling Create Lines lines Straight lines 连接两个特征点 1 0 0 2 10 0 OK 1 7 网格划分 ANSYS Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Attributes Picked lines OK 选择 SECT 1 根据所计算的梁的截面选择编号 Pick Orientation Keypoint s YES 拾 取 3 特征点 5 1 OK Mesh Tool Size Controls lines Set Pick All in Picking Menu input NDIV 5 OK back to Mesh Tool window Mesh Pick All in Picking Menu Close the Mesh Tool window 1 8 模型施加约束 最左端节点加约束 ANSYS Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Nodes pick the node at 0 0 OK select UX UY UZ ROTX OK 最右端节点加约束 ANSYS Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Nodes pick the node at 10 0 OK select UY UZ ROTX OK 施加 y 方向的载荷 ANSYS Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Beams Pick All VALI 100000 OK 1 9 分析计算 ANSYS Main Menu Solution Solve Current LS OK to close the solve Current Load Step window OK 1 10 结果显示 ANSYS Main Menu General Postproc Plot Results Deformed Shape select Def Undeformed OK back to Plot Results window Contour Plot Nodal Solu select DOF solution UY Def Undeformed Rotation ROTZ Def Undeformed OK 1 11 退出系统 ANSYS Utility Menu File Exit Save Everything OK Project2 坝体的有限元建模与应力应变分析 计算分析模型如图 2 1 所示 习题文件名 dam 1m 5m 0 55m 图 2 1 坝体的计算分析模型 2 1 进入 ANSYS 程序 ANSYSED 6 1 Interactive change the working directory into yours input Initial jobname dam Run 2 2 设置计算类型 ANSYS Main Menu Preferences select Structural OK 2 3 选择单元类型 ANSYS Main Menu Preprocessor Element Type Add Edit Delete Add select Solid Quad 4node 42 OK back to Element Types window Options select K3 Plane Strain OK Close the Element Type window 2 4 定义材料参数 ANSYS Main Menu Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic input EX 2 1e11 PRXY 0 3 OK 2 5 生成几何模型 生成特征点 ANSYS Main Menu Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 依次输入四个点的坐标 input 1 0 0 2 1 0 3 1 5 4 0 45 5 OK 生成坝体截面 ANSYS Main Menu Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary Through KPS 依次连接四个特征点 1 0 0 2 1 0 3 1 5 4 0 45 5 OK 2 6 网格划分 ANSYS Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Tool Size Controls lines Set 依次拾取两条横边 OK input NDIV 15 Apply 依次拾取两条纵边 OK input NDIV 20 OK back to the mesh tool window Mesh Areas Shape Quad Mapped Mesh Pick All in Picking Menu Close the Mesh Tool window 2 7 模型施加约束 分别给下底边和竖直的纵边施加 x 和 y 方向的约束 ANSYS Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Displacement On lines pick the lines OK select Lab2 UX UY OK 给斜边施加 x 方向的分布载荷 ANSYS 命令菜单栏 Parameters Functions Define Edit 1 在下方的下拉列表 框内选择 x 作为设置的变量 2 在 Result 窗口中出现 X 写入所施加的载荷函数 1000 X 3 File Save 文件扩展名 func 返回 Parameters Functions Read from file 将需要的 func 文件打开 任给一个参数名 它表示随之将施加的载荷 OK ANSYS Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Lines 拾取斜边 OK 在下拉列表框中 选择 Existing table OK 选择需要的载荷 参数名 OK 2 8 分析计算 ANSYS Main Menu Solution Solve Current LS OK to close the solve Current Load Step window OK 2 9 结果显示 ANSYS Main Menu General Postproc Plot Results Deformed Shape select Def Undeformed OK back to Plot Results window Contour Plot Nodal Solu select DOF solution UX UY Def Undeformed Stress SX SY SZ Def Undeformed OK 2 10 退出系统 ANSYS Utility Menu File Exit Save Everything OK Project3 受内压作用的球体的有限元建模与分析 计算分析模型如图 3 1 所示 习题文件名 sphere R1 0 3 R2 0 5 承 受 内 压 1 0e8 Pa 图 3 1 受均匀内压的球体计算分析模型 截面图 3 1 进入 ANSYS 程序 ANSYSED 6 1 Interactive change the working directory into yours input Initial jobname sphere Run 3 2 设置计算类型 ANSYS Main Menu Preferences select Structural OK 3 3 选择单元类型 ANSYS Main Menu Preprocessor Element Type Add Edit Delete Add select Solid Quad 4node 42 OK back to Element Types window Options select K3 Axisymmetric OK Close the Element Type window 3 4 定义材料参数 ANSYS Main Menu Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic input EX 2 1e11 PRXY 0 3 OK 3 5 生成几何模型 生成特征点 ANSYS Main Menu Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 依次输入四个点的坐标 input 1 0 3 0 2 0 5 0 3 0 0 5 4 0 0 3 OK 生成球体截面 ANSYS 命令菜单栏 Work Plane Change Active CS to Global Spherical ANSYS Main Menu Preprocessor Modeling Create Lines In Active Coord 依次连接 1 2 3 4 点 OK Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary By Lines 依 次拾取四条边 OK ANSYS 命令菜单栏 Work Plane Change Active CS to Global Cartesian 3 6 网格划分 ANSYS Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Tool Size Controls lines Set 拾取两条直边 OK input NDIV 10 Apply 拾取两条曲边 OK input NDIV 20 OK back to the mesh tool window Mesh Areas Shape Quad Mapped Mesh Pick All in Picking Menu Close the Mesh Tool window 3 7 模型施加约束 给水平直边施加约束 ANSYS Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Lines 拾取水平边 Lab2 UY OK 给竖直边施加约束 ANSYS Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Displacement Symmetry B C On Lines 拾取竖直边 OK 给内弧施加径向的分布载荷 ANSYS Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Lines 拾取小圆弧 OK input VALUE 100e6 OK 3 8 分析计算 ANSYS Main Menu Solution Solve Current LS OK to close the solve Current Load Step window OK 3 9 结果显示 ANSYS Main Menu General Postproc Plot Results Deformed Shape select Def Undeformed OK back to Plot Results window Contour Plot Nodal Solu select DOF solution UX UY Def Undeformed Stress SX SY SZ Def Undeformed OK 3 10 退出系统 ANSYS Utility Menu File Exit Save Everything OK 说明 1 在结果坐标系 rsys 中用柱坐标或者球坐标 看 x 方向的结果就是径向的 2 由于选择的是轴对称单元 几何模型 结果均可以扩展成整个厚壁球 Project4 受热载荷作用的厚壁圆筒的有限元建模与温度场求解 计算分析模型如图 4 1 所示 习题文件名 cylinder R1 0 3 R2 0 5 圆 筒 内 壁 温 度 500 外 壁 温 度 100 两 端 自 由 且 绝 热 图 4 1 受热载荷作用的厚壁圆筒的计算分析模型 截面图 4 1 进入 ANSYS 程序 ANSYSED 6 1 Interactive change the working directory into yours input Initial jobname cylinder Run 4 2 设置计算类型 ANSYS Main Menu Preferences select Thermal OK 4 3 选择单元类型 ANSYS Main Menu Preprocessor Element Type Add Edit Delete Add select Thermal Solid Quad 4node 55 OK back to Element Types window Options select K3 Axisymmetric OK Close the Element Type window 4 4 定义材料参数 ANSYS Main Menu Preprocessor Material Props Material Models Thermal Conductivity Isotropic input KXX 7 5 OK 4 5 生成几何模型 生成特征点 ANSYS Main Menu Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 依次输入四个点的坐标 input 1 0 3 0 2 0 5 0 3 0 5 1 4 0 3 1 OK 生成圆柱体截面 ANSYS Main Menu Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary Through KPS 依次连接四个特征点 1 0 3 0 2 0 5 0 3 0 5 1 4 0 3 1 OK 4 6 网格划分 ANSYS Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Tool Size Controls lines Set 拾取两条水平边 OK input NDIV 5 Apply 拾取两条竖直边 OK input NDIV 15 OK back to the mesh tool window Mesh Areas Shape Quad Mapped Mesh Pick All in Picking Menu Close the Mesh Tool window 4 7 模型施加约束 分别给两条直边施加约束 ANSYS Main Menu Solution Define Loads Apply Thermal Temperature On Lines 拾取左边 Value 500 Apply back to the window of apply temp on lines 拾 取右边 Value 100 OK 4 8 分析计算 ANSYS Main Menu Solution Solve Current LS OK to close the solve Current Load Step window OK 4 9 结果显示 ANSYS Main Menu General Postproc Plot Results Deformed Shape select Def Undeformed OK back to Plot Results window Contour Plot Nodal Solu select DOF solution Temperature TEMP OK 4 10 退出系统 ANSYS Utility Menu File Exit Save Everything OK Project5 超静定桁架的有限元建模与分析 计算分析模型如图 5 1 所示 习题文件名 truss 1m 1m 1m 载 荷 1 0e8 N 图 5 1 超静定桁架的计算分析模型 5 1 进入 ANSYS 程序 ANSYSED 6 1 Interactive change the working directory into yours input Initial jobname truss Run 5 2 设置计算类型 ANSYS Main Menu Preferences select Structural OK 5 3 选择单元类型 ANSYS Main Menu Preprocessor Element Type Add Edit Delete Add select Link 2D spar 1 OK back to Element Types window Close the Element Type window 5 4 定义材料参数 ANSYS Main Menu Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic input EX 2 1e11 PRXY 0 3 OK 5 5 定义实常数 ANSYS Main Menu Preprocessor Real Constants Add select Type 1 OK input AREA 0 25 OK Close the Real Constants Window 5 6 生成几何模型 生成特征点 ANSYS Main Menu Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 依次输入四个点的坐标 input 1 1 1 2 2 1 3 3 1 4 2 0 OK 生成桁架 ANSYS Main Menu Preprocessor Modeling Create Lines Lines Straight Line 依次连接四个特征点 1 1 1 2 2 1 3 3 1 4 2 0 OK 5 7 网格划分 ANSYS Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Tool Size Controls lines Set 依次拾取三根杆 OK input NDIV 1 OK back to the mesh tool window Mesh lines Mesh Pick All in Picking Menu Close the Mesh Tool window 5 8 模型施加约束 分别给 1 2 3 三个特征点施加 x 和 y 方向的约束 ANSYS Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Keypoints 拾取 1 1 1 2 2 1 3 3 1 三个特征点 OK select Lab2 UX UY OK 给 4 特征点施加 y 方向载荷 ANSYS Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Force Moment On Keypoints 拾取特征点 4 2 0 OK Lab FY Value 100e6 OK 5 9 分析计算 ANSYS Main Menu Solution Solve Current LS OK to close the solve Current Load Step window OK 5 10 结果显示 ANSYS Main Menu General Postproc Plot Results Deformed Shape select Def Undeformed OK back to Plot Results window Contour Plot Nodal Solu select DOF solution UY Def Undeformed OK 5 11 退出系统 ANSYS Utility Menu File Exit Save Everything OK Project6 超静定梁的有限元建模计算 计算分析模型如图 6 1 所示 习题文件名 statically indeterminate beam lm lm 梁 承 受 均 布 载 荷 1 0e5 Pa 图 6 1 超静定梁的计算分析模型 6 1 进入 ANSYS 程序 ANSYSED 6 1 Interactive change the working directory into yours input Initial jobname statically indeterminate beam Run 6 2 设置计算类型 ANSYS Main Menu Preferences select Structural OK 6 3 选择单元类型 ANSYS Main Menu Preprocessor Element Type Add Edit Delete Add select Beam tapered 44 OK back to Element Types window Close the Element Type window 6 4 定义材料参数 ANSYS Main Menu Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic input EX 2 1e11 PRXY 0 3 OK 6 5 定义截面 ANSYS Main Menu Preprocessor Sections Beam Common Sectns 定义矩形截 面 ID 1 B 0 01 H 0 1 OK 6 6 生成几何模型 生成特征点 ANSYS Main Menu Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 依次输入三个点的坐标 input 1 0 0 2 1 0 3 2 0 4 0 0 1 OK 生成梁 ANSYS Main Menu Preprocessor Modeling Create Lines lines Straight lines 依次连接三个特征点 1 0 0 2 1 0 3 2 0 OK 显示梁体 ANSYS 命令菜单栏 PlotCtrls Style Size and Style ESHAPE On OK 6 7 网格划分 ANSYS Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Attributes Picked lines OK 拾取 SECT 1 Pick Orientation Keypoint s YES 拾取 4 特征点 0 0 1 OK Mesh Tool Size Controls lines Set Pick All in Picking Menu input NDIV 8 OK back to Mesh Tool window Mesh Pick All in Picking Menu Close the Mesh Tool window 6 8 模型施加约束 分别给 1 2 3 三个特征点加约束 ANSYS Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Keypoints 拾取 1 2 3 keypoints OK select All DOF OK 施加 y 方向的载荷 ANSYS Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Beams Pick All LKEY 2 VALI 100000 OK 说明 LKEY 2 表示是沿着 y 方向施加的分布力 LKEY 1 表示是沿着 z 方向施加的分布力 同学们可以把查看施加后的压力开关打开 从而根据实际情况选择加载的方向 6 9 分析计算 ANSYS Main Menu Solution Solve Current LS OK to close the solve Current 可缺省 缺省表示 与 I 节点的压力相 同 即为均布力 可缺省 缺省表示 与 I 节点的压力为 0 表示施加压力的方 向 Load Step window OK 6 10 结果显示 ANSYS Main Menu General Postproc Plot Results Deformed Shape select Def Undeformed OK back to Plot Results window Contour Plot Nodal Solu select DOF solution UY Def Undeformed Rotation ROTZ Def Undeformed OK 6 11 退出系统 ANSYS Utility Menu File Exit Save Everything OK Project7 平板的有限元建模与变形分析 计算分析模型如图 7 1 所示 习题文件名 plane 0 5 m 0 5 m 0 5 m 0 5 m 板 承 受 均 布 载 荷 1 0e5 Pa 图 7 1 受均布载荷作用的平板计算分析模型 7 1 进入 ANSYS 程序 ANSYSED 6 1 Interactive change the working directory into yours input Initial jobname plane Run 7 2 设置计算类型 ANSYS Main Menu Preferences select Structural OK 7 3 选择单元类型 ANSYS Main Menu Preprocessor Element Type Add Edit Delete Add select Solid Quad 4node 42 OK back to Element Types window Options select K3 Plane stress w thk OK Close the Element Type window 7 4 定义材料参数 ANSYS Main Menu Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic input EX 2 1e11 PRXY 0 3 OK 7 5 定义实常数 ANSYS Main Menu Preprocessor Real Constants Add select Type 1 OK input THK 1 OK Close the Real Constants Window 7 6 生成几何模型 生成特征点 ANSYS Main Menu Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 依次输入五个点的坐标 input 1 0 0 2 1 0 3 1 1 4 0 1 5 0 5 0 5 OK 生成平板 ANSYS Main Menu Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary Through KPS 连接特征点 1 2 5 Apply 连接特征点 2 3 5 Apply 连接特征点 3 4 5 Apply 连接特征点 4 1 5 OK 7 7 网格划分 ANSYS Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Tool Size Controls lines Set Pick All in Picking Menu input NDIV 1 OK back to the mesh tool window Mesh Areas Shape Tri Free Mesh Pick All in Picking Menu Close the Mesh Tool window 7 8 模型施加约束 给模型施加 x 方向约束 ANSYS Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Lines 拾取模型左部的竖直边 Lab2 UX OK 施加 y 方向约束 ANSYS Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Keypoints 拾取 4 特征点 Lab2 UY OK 施加 x 方向的载荷 ANSYS Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Lines 拾取模型右部的竖直边 Value 100000 OK 7 9 分析计算 ANSYS Main Menu Solution Solve Current LS OK to close the solve Current Load Step window OK 7 10 结果显示 ANSYS Main Menu General Postproc Plot Results Deformed Shape select Def Undeformed OK back to Plot Results window Contour Plot Nodal Solu select DOF solution UX UY Def Undeformed OK 7 11 退出系统 ANSYS Utility Menu File Exit Save Everything OK 说明 本题做的过程中会有一些警告 主要是因为 1 plane42 单元 推荐是用四边形单元划分 如果用三角形单元 就会出现警告 但不影响计算 2 每个面只生成一个单元 也会引起警告 提示结构太刚了 这只是例题 实际情 况 我们一般不会只划分一个单元 3 压力加在线上 或者 beam 上 可缺省 缺省 表示与 I 节点 的压力相同 即为均布力 可缺省 缺省 表示与 I 节点 的压力为 0 可缺省 缺省表示 与 I 节点的压力相 同 即为均布力 可缺省 缺省表示 与 I 节点的压力为 0 表示施加压力的方 向 Project8 上机感想 在此次上机实际操作之前 我们都只是在课堂上跟着老师进行一些零散的 操作 没有独立自主的完成一个 ansys 工程 内心还是认为 ansys 是一个非常难 学的软件 页面也居然是全英文的 在这种心情下我开始了第一个工程的操作 按着指示上一步一步来 一开始很多按钮的位置都不是很熟悉 而且在输 入坐标的时候出了一些问题 说明书上需要输入的坐标在 Y Z 平面内 而 meshing 的时候只能在 X Y 平面内 meshing 我在这里卡住了很久 最后决定把 这个点的坐标改成 X Y 平面内才得以继续进行下去 在操作第二个工程的时候 发现步骤和第一个其实差不多 这时已经比较 熟悉操作了 而且开始觉得 ansys 非常有趣 能解决非常多我们平常难以解决 的问题 当全身心投入进去的时候 不知不觉上机的时间已经到了 而工程也 已经全部完成 感觉到这个晚课没有白白度过 学习到了我们平常接触很少的 新知识 问题 1 学校机房的 ansys 常因为不明原因卡住 只得重启 ansys 导致我 有一些工程重复做了两遍 2 说明书可能因为版本的问题 步骤和实际用起来的 ansys 步骤有 一些不一样 3 第一个工程的坐标有 Z 轴值 但实际上出现了 Z 轴值无法 meshing 暂时不知原因