ANSYS10.0-Ed上机指南

工程中的有限元方法--有限元分析软件ANSYS上机指南

Exercise 2 悬臂式连接环的应力与变形分析

计算采用三维实体模型如图2-1 所示, 钢质悬臂式连接环左端焊接在墙壁，另一端包含一个圆孔。工作时连接栓将施加向下的30kN的载荷于圆孔内下壁。为简化分析，设一个分布压力形式作用，q=50MPa。文件名: Link bar。

注意：长度单位mm, 力的单位 N，对应的应力单位MPa，

图2-1悬臂式连接环受分布载荷作用计算分析模型

2.1 进入ANSYS

ANSYSED 10.0 → input Initial jobname: Link bar →OK 2.2设置计算类型

Main Menu: Preferences… →select Structural → OK 2.3选择单元类型

Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Brick 8Node 45 →OK (back to Element Types window) → OK → Close (the Element Type window) 2.4定义材料参数

Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX:200e3, PRXY:0.3 → OK

2.5生成几何模型--(利用布尔运算，形成几何造型。利用Sweep方法形成高质量网格) 在最左边生成一个长、高、厚为：75mm,50mm,20mm立方体

Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Volumes → Block →By Dimensions → X1,X2: 0, 75 →Y1,Y2: 0, 50 → Z1, Z2: 0, 20 → Apply

紧靠在最左边的立方体生成另一个长、高、厚为：25mm,50mm,20mm立方体

Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Volumes → Block →By Dimensions → X1,X2:75, 100 →Y1,Y2: 0, 50 → Z1, Z2: 0, 20 → Apply 平移工作平面

Utility Menu→WorkPlane→Offset WP by Increments：X,Y, Z Offsets 输入：100，25，0点击OK 生成大的半圆柱面

Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →→Volumes → Cylinder → By Dimensions → →Outer radius:25,

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Optional inner radius:0, Z1:0, Z2:20, Starting angle：-90, Ending angle：90, → Apply 通过布尔Glue运算，使两个立方体与半圆柱生成矩圆形体

Main Menu: Preprocessor →Modeling → Operate → Booleans → Glue → Volumes → Pick All → OK 生成一个小的圆柱面

By Dimensions → →Outer radius:15, Optional inner radius:0, Z1:0, Z2:20, Starting angle：0, Ending angle：360 → OK

通过布尔减运算，使矩圆形面布尔减小的圆柱面生成矩圆孔形面

Main Menu: Preprocessor → Modeling → Operate → Booleans → Subtract → Volumes → 先拾取立方体与半圆柱 → Apply → 再拾取小的圆柱面 → OK 2.6 网格划分

Main Menu: Preprocessor → Meshing → Mesh Tool→ (Size Controls) lines: Set → 拾取顶面的三条短直边:OK → input NDIV: 2 →OK

Main Menu: Preprocessor → Meshing → Mesh → Volume Sweep → Sweep →先拾取半圆柱 → Apply → 再拾取中间的立方体 → Apply → 最后拾取最左边立方体 → OK 2.7 模型施加约束 给左边施加固定约束

Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement → On Areas → 选面 → OK →select 第一行: ALL DOF → 第四VALUE 选 0: → OK

给孔内下弧面施加径向的分布载荷

Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Pressure → On Areas → (一般要分两次)拾取孔内下弧面→ OK →input VALUE:50 →OK 2.8 分析计算

Main Menu: Solution →Solve →Current LS →OK 2.9 结果显示

Main Menu: General Postproc →Plot Results →Deformed Shape… → select Def + Undeformed →OK →Contour Plot →Nodal Solu…→ select: Stress →1st principal stress → OK 2.10 退出系统

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左边

行

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Exercise 3 具有中心孔的薄壁圆筒受均匀拉伸 习题文件名:Cylinder-hole

分析模型如图3-1 所示,薄壁圆筒受均匀拉伸：100Mpa，圆筒内半径：100mm, 圆筒外半径：110mm, 圆筒长度:500mm，中心孔半径：20mm 3.1 进入ANSYS程序：

ANSYSED 10.0 → input Initial jobname: Cylinder-hole →OK 3.2设置计算类型：

Main Menu:Preferences→Structural→OK 3.3选择单元类型：

Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Brick 8node 185 →OK →Close 3.4定义材料参数：

图3-1具有中心孔的薄壁圆筒受均匀拉伸的计算分析模型（截面图）

Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural → Linear →Elastic →Isotropic →input EX:200e3, PRXY:0.3 → OK 3.5生成几何模型 生成薄壁圆筒

Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Circle→ Annulus → 依次输入圆环面的圆心、内径R1、外径R2 →OK 拉伸成三维薄壁圆筒

Main Menu: Preprocessor →Modeling →Operate→Extrude→Areas→By XYZ Offset→选择圆环面→Z偏移量500 → OK

生成竖直圆孔。 先平移工作平面

Utility Menu→WorkPlane→Offset WP by Increments：X,Y, Z Offsets 输入0，0，250 点击Apply 然后旋转工作平面

XY，YZ，ZX Angles输入0，－90， 0 点击OK。 创建圆柱体

Main Menu：Preprocessor→Create→Cylinder → Solid Cylinder → Radius：20, Depth：120→OK。 通过布尔运算，使三维薄壁圆筒布尔减小圆柱体生成具有中心孔的薄壁圆筒

Main Menu: Preprocessor →Modeling → Operate → Booleans → Subtract →Volumes→ 先拾取三维薄壁圆筒面→ Apply → 再拾小圆柱体 → OK 3.6 网格划分

Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→Smart size 4 → Mesh: Shape: Tel, Free →拾取中心孔的薄壁圆筒→ OK

3.7 给薄壁圆筒面施加固定约束

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Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement → On Areas → 选左边面 → OK →select 第一行: ALL DOF → 第四行 VALUE 选 0: → OK 给右面施加径向的均匀分布拉伸载荷

Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Pressure →On Areas →拾取右面；OK →input VALUE: -100 →OK 3.8 分析计算

Main Menu: Solution →Solve →Current LS →OK 3.9 结果显示

Main Menu: General Postproc →Plot Results →Deformed Shape → select Def + Undeformed →OK →Contour Plot →Nodal Solu →select: Stress ,SZ → OK 3.10 显示斜剖面结果

先平移工作平面 （沿z轴平移75mm）

Utility Menu→WorkPlane→ offset WP by Increments：X,Y, Z offsets 输入0，0，88 点击Apply 再旋转工作平面 （例如：绕X轴转-45o）

Utility Menu → WorkPlane→ offset WP by Increments：XY，YZ，ZX Angles输入0，45， 0 点击OK。

Utility menu → plotctrls → style → hidden line options → type of plot：capped hidden → cutting plane workplane is →Working Plane →OK

3.11 抓剖面图

Utility menu → plotctrls → Capture Image

3.12 退出系统：ANSYS Utility Menu: File→ Exit…→ Save Everything→OK

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