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ansys工程实例(4经典例子).pdf

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】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。:..输气管道受力分析(ANSYS建模)任务和要求:按照输气管道的尺寸及载荷情况,要求在ANSYS中建模,完成整个静力学分析过程。求出管壁的静力场分布。要求完成问题分析、求解步骤、程序代码、结果描述和总结五部分。所给的参数如下:材料参数:弹性模量E=200Gpa;;外径R?=;内径R?=;壁厚t=。输气管体内表面的最大冲击载荷P为1Mpa。(一).问题分析由于管道沿长度方向的尺寸远大于管道的直径,在计算过程中忽略管道的端面效应,认为在其长度方向无应变产生,即可将该问题简化为平面应变问题,选取管道横截面建立几何模型进行求解。(二).求解步骤定义工作文件名选择UtilityMenu→File→ChangJobname出现ChangeJobname对话框,在[/FILNAM]Enternewjobname输入栏中输入工作名LEILIN10074723,并将Newloganderorfile设置为YES,单击[OK]按钮关闭对话框定义单元类型1)选择MainMeun→Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delte命令,出现ElementType对话框,单击[Add]按钮,出现LibraryofElementtypes对话框。2)在LibraryofElementtypes复选框选择Strctural、Solid、Quad8node82,在Elementtypereferencenumber输入栏中出入1,单击[OK]按钮关闭该对话框。)单击MainMeun→Preprocessor→MaterialProps→Materialmodels出现DefineMaterialBehavion对话框。选择依次选择Structural、Linear、Elastic、Isotropic选项,出现LinearIsotropicMaterialPropertiesForMaterialNumber1对话框。2)在EX输入2e11,,单击OK按钮关闭该对话框。3)在DefineMaterialModelBehavion对话框中选择Material→Exit命令关闭该对话框。、划分网格1)选择MainMeun→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Circle→Partail→Annulus出现PartAnnulusCircArea对话框,在WPX文本框中输入0,在WPY文本框中输入0,,在Theate-1文本框中输入0,,在Theate-2文本框中输入90,单击OK按钮关闭该对话框。2)选择UtilityMenu→Plotctrls→Style→Colors→ReverseVideo,设置显示颜色。3)选择UtilityMenu→Plot→Areas,显示所有面。4)选择MainMenu→Preprocessor→Modeling→Reflect→Areas,出现ReflectAreas拾取菜1:..单,单击PickAll按钮,出现ReflectAreas对话框,pPlaneofSymmetry选项中选择Y-ZplaneX单选项,单击OK按钮关闭该对话框。5)选择MainMenu→Preprocessor→Modeling→Reflect→Areas出现ReflectAreas拾取菜单,单击PickAll按钮,出现ReflectAreas对话框,pPlaneofSymmetry选项中选择X-ZplaneY单选项,其余选项采用默认设置,单击OK关闭该对话框。6)选择MainMeun→Preprocessor→NumberingCtrls→MergeItems出现MergeCoincidentorEquivalentlyDefinedItems,在LabelTypeofItemtobeMerge下拉列表中选择all,单击OK按钮关闭该对话框。7)选择MainMeun→Preprocessor→prssNumbers,在LabelItempressed下来列表中选择all,单击OK关闭该对话框。8)选择UtilityMenu→plot→areas命令,ansys显示窗口将显示所生成的几何模型。如图所示。9)选择UtilityMenu→Plotctrls→Numbering命令,出现PlotNumberingControls对话框,选中LINELineNumbers选项,使其错哦个OFF变为ON,其余选项采用默认设置,单击OK关闭对话框。10)选择UtilityMenu→Workplane→ChangeActiveCSto→GlobalCylindrical命令,将当前坐标系转换为柱坐标系。11)选择UtilityMenu→Select→Entities命令,出现SelectEntities对话框,在第一个下拉列表中选择Lines,在第二个下拉列表中选择byLocation,在第三栏中选择XCoordinates单选项,在Min,,在第五栏中选择FromFull单选项,单击OK关闭该对话框。选择MainMeun→Preprocessor→Meshing→trls→Manualsize→Lines→AllLines命令,出现ElementSizesonAllSelectedLines对话框,,单击OK关闭该文本框。选择UtilityMenu→Select→Everything命令,选择所有实体。14)选择UtilityMenu→Select→Ntities命令,出现ElectNtities对话框,在第一个下拉列表中选择Lines,在第二个下拉列表中选择byLocation,在第三栏中选择XCoordinates单选项,在Min,,在第五栏中选择Unselect单选项,单击OK关闭该对话框。15)选择MainMeun→Preprocessor→Meshing→trls→Manualsize→Lines→AllLines命令,出现ElementSizesonAllSelectedLines对话框,,单击OK关闭该文本框。选择MainMeun→Preprocessor→Meshing→Mesh→Areas→Free命令,出现MeshAreas拾取菜单,单击PickAll按钮关闭该菜单。选择UtilityMenu→Select→Everything命令,选择所有实体。选择UtilityMenu→Plot→Elements命令,ANSYS显示窗口将显示网格划分结果,如图所示。19)选择UtilityMenu→file→Saveas命令,出现SaveDatabase对话框,在SaveDatabaseto文本中输入LEILIN10074723-,保存上述操作过程,单击ok关闭该对话框。)选择MainMenu→Solusion→AnalysisType→NewAnalysis命令,出现NewAnalysis对话框,选择分析类型为Static,单击OK按钮关闭给对话框。2)选择MainMenu→Plot→Lines命令,显示所有线段。2:..3)选择MainMenu→Select→Entities命令,出现SelectEntities对话框,在第一个下拉列表中选择Lines,在第二个下拉列表中选择ByNum/Pick,在第三栏中选择FromFull单选项,单击OK按钮,出现SelectLines拾取菜单,在文本框中输入3,6,10,12单击OK按钮关闭对话框。4)选择MainMenu→Select→Entities命令,出现SelectEntities对话框,在第一个下拉列表中选择Nodes,在第二个下拉列表中选择Attachedto,在第三栏中选择Lines,All单选项,在第四栏中选择FromAll单选项,单击OK关闭该对话框。5)选择MainMenu→Solusion→DefineLoads→Apply→Structural→Pressure→onNodes命令,出现ApplyPRESonNodes拾取菜单,单击PickAll按钮,出现ApplyPRESonNodes对话框,参照下图对其进行设置,单OKk关闭该对话框。6)选择MainMenu→Select→Entities命令,出现SelectEntities对话框,在第一个下拉列表中选择Lines,在第二个下拉列表中选择ByNum/Pick,在第三栏中选择FromFull单选项,单击OK按钮,出现SelectLines拾取菜单,在文本框中输入2,9单击OK按钮关闭对话框。7)选择MainMenu→Select→Entities命令,出现SelectEntities对话框,在第一个下拉列表中选择Nodes,在第二个下拉列表中选择Attachedto,在第三栏中选择Lines,All单选项,在第四栏中选择FromAll单选项,单击OK关闭该对话框。8)选择MainMenu→Solusion→DefineLoads→Apply→Structural→Displacement→onNodes命令,出现ApplyU,ROTonN拾取菜单,单击PickAll按钮,出现ApplyU,ROTonN对话框,参照下图对其进行设置,单OKk关闭该对话框。9)选择MainMenu→Select→Entities命令,出现SelecEntities对话框,在第一个下拉列表中选择Lines,在第二个下拉列表中选择ByNum/Pick,在第三栏中选择FromFull单选项,单击OK按钮,出现selectlines拾取菜单,在文本框中输入4,7单击OK按钮关闭对话框。10)选择MainMenu→Select→Entities命令,出现SelectEntities对话框,在第一个下拉列表中选择Nodes,在第二个下拉列表中选择AttachedTo,在第三栏中选择Lines,All单选项,在第四栏中选择FromAll单选项,单击OK关闭该对话框。11)选择MainMenu→Solusion→DefineLoads→Apply→Structural→Displacement→onNodes命令,出现ApplyU,ROTonN拾取菜单,单击PickAll按钮,出现ApplyU,ROTonN对话框,在Lab2DOFstobeContrained列表框中选择UY,在Applyas下拉列表中选择Constantvalue,在VALUEDisplacementvalue文本框中输入0,单击OK按钮关闭该对话框。12)选择UtilityMenu→Select→Everything命令,选择所有实体。13)选择UtilityMenu→File→Saveas命令,出现SaveDatabase对话框,在SaveDatabaseto文本中输入LEILIN10074723-,保存上述操作过程,单击OK关闭该对话框。14)选择Mainmenu→Solution→Solve→CurrentLS命令,出现SolveCurrentLoadStep对话框,单击OK按钮,ANSYS开始求解计算。15)求解结束时,出现Note提示框,单击Close关闭该对话框。16)选择UtilityMenu→File→SaveAs命令,出现SaveDatabase对话框,在SaveDatabaseto文本中输入LEILIN10074723-,保存上述操作过程,单击OK关闭该对话框。)选择MainMenu→GeneralPostproc→PlotResult→ContourTitle→NodalSolu命令,3:..出现ControurNodalSoulutionData对话框,在Itemtobecontonred选项框中选择NodalSolution→DOFsolution→DisplacementVectorSUM,单击OK按钮,ANSYS显示窗口将显示位移场等值线图。如图所示。2)选择MainMenu→GeneralPostproc→PlotResult→Contourplot→NodalSolu命令,出现ControurNodalSoulutionData对话框,在ItemtoBecontonred选项框中选择NodalSoulution→Stress→ponentofStress,单击OK按钮,ANSYS显示窗口将显示X方向应力等值线图。如图所示。3)选择MainMenu→GeneralPostproc→PlotResult→Contourplot→NodalSolu命令,出现ControurNodalSoulutionData对话框,在Itemtobecontonred选项框中选择NodalSoulution→Stress→ponentofStress,单击【OK】按钮,ANSYS显示窗口将显示Y方向应力等值线图。如图所示。4)选择MainMenu→GeneralPostproc→PlotResult→ContourPlot→NodalSolu命令,出现ControurNodalSoulutionData对话框,在Itemtobecontonred选项框中选择NodalSoulution→Stress→vonMisesstress,单击【OK】按钮,ANSYS显示窗口将显示等效应力等值线图。如图所示。5)选择UtilityMenu→file→Exit命令,出现ExitfromANSYS对话框,选择Quit-NoSave!选项,单击ok,关闭ANSYS。4:..管道支架结构分析一问题描述该结构用于支撑管道,如图所示。该结构需要有很好的长时间的支撑性,且在支撑时,变形不能过大,否则会由于支撑力不够,造成管道变形,严重的话会造成管道的泄露。另外,所用的材料也要满足屈服条件,设计时不能造成结构的破坏。如何设计该支撑的结构和所用的材料成了其中的关键。材料参数为7E+008,,边界条件为最下端为固定端,载荷为管道所在弧面上,方向为垂直且指向弧面的均布面力。二求解步骤定义工作文件名UtilityMenu-->File-->ChangeJobname该工作名为yangxin10054554定义单元类型MainMenu-->Preprocessor-->ElementType-->Add/Edit/Delete…创建mesh200和brick20node95单元。材料参数设定mainmenu-->preferences-->…选中结构类选项。Mainmenu-->preprocessor-->materialprops-->materialmodels-->在materialmodelsavailable分组框中依次选取structural/linear/elastic/isotropic选项,设置弹性模量EX=,泊松比=。、划分网格Mainmenu-->preprocessor-->modeling-->create-->keypoints-->inactivecs选项,输入关键点号和相应的坐标,如下:-504015005013506403007422408643809663201030600113254012546801356620142090015228405:..164498017469202)连线Mainmenu-->preprocessor-->modeling-->create-->lines-->lines-->straightline-->…3)倒角Mainmenu-->preprocessor-->modeling-->create-->lines-->linefillet-->...4)对称Mainmenu-->preprocessor-->modeling-->reflect-->lines-->…之后将所有面add在一起。如图所示:5)划分网格,定义mesh200单元,Mainmenu-->preprocessor-->meshing-->meshtool并在sizeelementedgelength中设值为1,之后开始mesh。网格如图1所示:6)沿着已划分网格的面法向对该面拖拉,生成三维块体单元模型。添加三维块体单元类型。MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete…选择“StructuralSolid”和“Brick20node95”。设置在拖拉方向的单元份数,然后拖拉面:MainMenu>Preprocessor>-Modeling-Operate>Extrude>ElemExtOpts...输入VAL1=10MainMenu>Preprocessor>-Modeling-Operate>Extrude>-Areas-AlongNormal+设置DIST=10。划分单元如图2所示:6:..图1图27:..)Mainmenu-->preprocessor-->loads-->defineloads-->apply-->structural-->displacement-->onareas-->….Areas为Y=-5的那个面,在复选框中选择AllDOF2)Mainmenu-->preprocessor-->loads-->defineloads-->apply-->structural-->pressure-->onareas-->…Areas为六个圆弧面,在valueloadpresvalue输入1000。3)求解Mainmenu-->solution/solve/currentLS-->….-->generalpostproc/plotresults/deformedshape选中def+undeformed单击ok如图:8:..X方向位移:Y方向位移:9:..Z总的位移情况:10:..11:..12:..1、从变形上来看该结构:由于结构受到管道给于的压力,结构的两侧都被挤向中间。2、从位移上来看该结构:通过X、Y、Z以及总的位移图来看,最上面的放管道的地方位移较大,而最下面的放管道的地方位移较小。3、从应力上来看该结构:该结构的最大应力出现在最下面的拐角处,最小应力出现在六个外伸端和下面得固定端。五、小结综合结果描述,对该结构提出一些更改的建议,为了减小变形,可以通过在两个斜体之间增加横梁,用以抵抗变形。为了使管道的位移小,在满足需求的条件下,结构的那六个外伸端的位置应设计的尽量低些。为了防止结构出现破坏,可以在最下面的拐角处设计成为弧面,使应力分散,不出现应力集中。通过图形看到,在去掉拐角处的单元后,最大应力出现在结构的最上端,且最大应力减小了30%左右。最小应力出现在六个外伸端和下面的固定端,所以可以考虑设计成为空心,以减小结构重量,但需考虑结构的稳定性,这需要做进一步分析。13:..某椅子的强度和刚度分析(ANSYS建模)一、问题描述有种椅子不是“常规”的四条腿支撑的结构,而是如图1-1:图1-1这样的结构较美观,且会有较大的竖向和前后方向的变形,因此比“常规”的椅子要舒适些,该结构受力是否合理,能否合理利用材料,正是本题目要分析的内容。二、几何模型的简化和建立椅子板上的圆角和自重对结果的影响不大,可忽略不计;椅子腿是一个整体,可用梁单元划分网格,板可用壳单元划分网格。这样可减少计算量、提高计算速度而不至于有大的误差。几何模型中只需要有腿的轴线和板的中面。建模步骤如下:(1)MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→InActiveCS...在对话框中输入椅子腿的关键点坐标1(0,0,0);2(0,0,-);3(-,0,-);4(-,0,-);5(0,0,-);6(0,,-);MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Lines→↗StraightLine顺次连接以上关键点;MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→↗LineFillet分别选中椅子腿需要倒角的直线,;MainMenu→Preprocessor→Modeling→Reflect→↗Lines将全部线段关于X-Z平面镜像,至此椅子腿的轴线生成。(2)UtilityMenu→WorkPlane→OffsetWPto→Keypoints+将工作平面移至关键点1,MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→↗OnWorkingPlane在对话框中输入椅子靠背上的关键点坐标(-,,0);(-,,-)MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Arcs→↗Through3KPs分别拾取3个关键点以创建靠背的上、下弧线边界;MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Lines→↗StraightLine分别连接14:..MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→↗ByLines分别拾取三组4条线段生成椅子靠背和坐席;MainMenu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Glue→↗Lines/↗Areas将椅子腿轴线的各段线段粘结在一起,将椅子坐席的两块面也粘结在一起;至此,椅子的几何模型已建立,如图2-1图2-1几何模型三、建立有限元模型(1)定义单元类型MainMenu→Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete...选择Beam189(1号)和Shell93(2号)单元;MainMenu→Preprocessor→Sections→monSections...在SubType中选择空心矩形截面梁,按如下尺寸定义梁截面:W1=;W2=;t1=;t2=;t3=;t4=,将精细度定为4;MainMenu→Preprocessor→RealConstants→Add/Edit/Delete...添加1组实常数,选择shell93单元,将TK(I);TK(J);TK(K);TK(L);(2)定义材料属性MainMenu→MaterialProps→MaterialModels...依次选择Structural→Linear→Elastic→Isotropic建立材料模型,这里定义典型的碳素钢和聚***乙烯工程塑料分别作为椅子腿和板的材料。1号材料EX=210E9;PRXY=;2号材料EX=;PRXY=***乙烯;(3)划分网格MainMenu→Preporcessor→Meshing→MeshTool...在ElementAttributes中设置椅子板的材料号为2,单元号为2,实常数号为1;椅子腿的材料号为1,单元号为1;;在Mesh中选择Areas,Shape设置为Quad→Mapped→3or4sided,对椅子靠背和坐席进行映射网格划分;选择Lines,直接对椅子腿轴线剖分网格;UtilityMenu→PlotCtrls→Style→SizeandShape...选中[/ESHAPE]以显示单元形状;至此15:..网格划分已完成,网格如图3-1。图3-1有限元模型四、加载和求解MainMenu→Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Displacement→↗OnLines拾取椅子腿轴线与地面接触的部分,限制AllDOF为0;MainMenu→Solution→DefineLoads→Apply→Structural→PressureMainMenu→Solution→DefineLoads→Apply→Structural→↗OnAreas拾取椅子坐席中的平面部分,施加-5000的压力;拾取椅子靠背,施加1500的压力(此处取正值时为压);这里模拟的是约65Kg体重的人双脚完全悬空坐于椅子上并以较大的力靠于靠背上的情形。MainMenu→Solution→AnalysisType→Sol’nControls...在Sol’nOption选项卡中选择PCG求解器;MainMenu→Solution→Solve→CurrentLS求解。五、后处理MainMenu→GeneralPostproc→PlotResults→ContourPlot→NodalSolu...选择DOFSolution→ponentofDisplacement绘制竖向位移云图,如图5-1,同样的方法绘制前后方向位移图,如图5-2;UtilityMenu→Select→Entities...选择Lines;ByNum/Pick,拾取椅子腿对称的一半;然后选择Elements;AttachedtoLines,选择已拾取椅子腿上的单元;MainMenu→GeneralPostproc→PlotResults→ContourPlot→NodalSolu...选择Stress→VonMises绘制Mises等效应力图,如图5-3;UtilityMenu→Select→Entities选择Areas;ByNum/Pick;拾取椅子靠背和坐席,然后选择Elements;AttachedtoAreas选择板上的单元;MainMenu→GeneralPostproc→PlotResults→ContourPlot→NodalSolu...选择Stress→1stPrincipleStress绘制第一主应力图,如图5-4;UtilityMenu→Select→Entities...选择Lines;ByNum/Pick,拾取椅子腿对称的一半;MainMenu→GeneralPostproc→ElementTable→able...单击“Add”,在Item中选择Bysequencenum→SMISC,分别添加item为SMISC2;SMISC15;SMISC1;SMISC14四组单元列表,然后MainMenu→GeneralPostproc→PlotResults→ContourPlot→LineElemRes...分别设置LabI、LabJ为SMISC1、SIMSC14,缩放系数Fact设置为1,绘制轴力图,如图16:..5-5;同样的方法,分别设置LabI、LabJ为SMISC2、SMISC15,缩放系数Fact设置为50,绘制关于Y轴的弯矩图,如图5-6。后处理完成。图5-1竖向位移图图5-2前后方向位移图17:..图5-3椅子腿的Mises应力图图5-4坐席和靠背中的第一主应力18:Thedocumentwascr