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 5 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

图5－1

超静定桁

架的计算

分析模型

5.1 进入ANSYS

载荷：1.0e8 N 1m 1m 程序 →ANSYSED 10.0 →change the working directory into yours →input Initial jobname: truss→OK 5.2设置计算类型

Main Menu: Preferences →select Structural → OK 5.3选择单元类型

Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Link 2D spar 1 →OK (back to

Element Types window) → OK 5.4定义材料参数

Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX:1.1e11, PRXY:0.3 → OK 5.5定义实常数

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

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

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

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

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分别给1,2,3三个特征点施加x和y方向的约束

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

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

Main Menu: Solution →Solve →Current LS →OK(to close the solve Current Load Step window) →OK 5.10 结果显示

Main Menu: General Postproc →Plot Results →Deformed Shape → select Def + Undeformed → OK (back to Plot Results window) →Contour Plot → Element Solu → select: Stress → 1st principal stress → OK 5.11 退出系统

ANSYS Utility Menu: File → Exit → Quit, No save → OK

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Exercise 6 刚架与弹簧混合建模与分析

说明：练习在ANSYS中使用多种混合单元，特别是COMBIN7 (联接用单元)和COMBIN14 (弹簧单元)。通过选择存储标量信息，可以存放作为参量使用。

问题描述：计算分析模型如图所示,一个1000N载荷垂直施加在一个弹射器如图所示。弹射器建造在一个外径40mm，壁厚10mm的钢管上。弹性模量200GPa。弹簧刚度5 N/mm。 6.1 进入ANSYS

ANSYS → input Initial jobname: Catapult →OK 6.2设置计算类型

Main Menu: Preferences →select Structural → OK 6.3选择单元类型

Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete → Add → PIPE→ Elast straight 16 （该单元有6个自由度可以被用于创造3D结构）→Apply → Combination → Revolute Joint 7 （该单元有5自由度UX, UY, UZ, ROTX, and ROTY）→ Apply → Combination → Spring-Damper14 → OK (back to Element Types window) → OK 6.4定义实常数

Main Menu: Preprocessor →Real Constants → Add → Type 1 PIPE16→ OK → 依次输入：OD = 40，TKWALL = 10 → OK → Add → Type 2 COMBIN7 → OK → Real Constants for COMBIN7 →(5自由度UX、UY、UZ、ROTX和ROTY)可以用3个实常数的不同值K1 (UX， UY)， K2 (UZ)和K3 (ROTX， ROTY) 实现不同刚度来调自由度。本例，因为只盼望模型关于Z轴转动，K1--K3用上限值。输入:

X-Y transnational stiffness K1: 1e9；Z directional stiffness K2: 1e9；Rotational stiffness K3: 1e9 → OK →Add → Type 3 COMBIN14 (Spring) → OK →输入:Spring constant K: 5 → close 6.5定义材料参数

Main Menu: Preprocessor → Material Props → Material Models → Structural → Linear → Elastic → Isotropic → input EX:200e3, PRXY:0.33 → OK 6.6生成几何模型--生成节点：

Main Menu: Preprocessor → Modeling →Create → Nodes →In Active CS → 依次输入13个节点的坐标： 1（0,0,0）→ Apply →2（0,0,1000）→ Apply →3（1000,0,1000）→ Apply →4（1000,0,0）→ Apply →5（0,1000,1000）→ Apply →6（0,1000,0）→ Apply →7（700,700,500）→ Apply →8（400,400,500）→ Apply →9（0,0,0）→ Apply →10（0,0,1000）→ Apply →11（0,0,500）→ Apply →12（0,0,1500）→ Apply →13（0,0,-500）→ OK 6.7定义元素类型--创造管单元

Preprocessor → Modeling → Create → Elements → Elem Attributes →[TYPE]:1 PIPE16 → [MAT]:1 → [REAL]:1 →[ESYS]:0 → OK

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6.8创造管单元

Preprocessor → Modeling → Create → Elements → Auto Numbered → Thru Nodes （通过指定节点a和节点b生成单元E，由于很难拾取需要的节点，可以在子框的横栏内填节点a和节点b数字）→ 依次填： 1,6 → Apply → 2,5 → Apply → 1,4→ Apply → 2,3→ Apply → 3,4 → Apply → 10,8 → Apply →

9,8 → Apply → 7,8→ Apply → 12,5 → Apply → 13,6 → Apply → 12,13 → Apply → 5,3 → Apply → 6,4 → OK（现在你应该看到三维透视图） 6.9定义元素类型

Preprocessor → Modeling → Create → Elements → Elem Attributes →[TYPE]:2 COMBIN7 → [MAT]:1 → [REAL]:2 →[ESYS]:0 → OK 6.10创造连接单元COMBIN7

需要3个节点来形成连接点，其中两个节点在转动点处重合。与铰链连接的单元必须与转动点点相连，另外的节点定义了转动轴.该轴必须是连接重合点到其它点的线。

Preprocessor → Modeling → Create → Elements → Auto Numbered → Thru Nodes → 依次填3个点号形成线：1,9,11 → Apply → 2,10,11 → OK 6.11定义元素类型

Preprocessor → Modeling → Create → Elements → Elem Attributes →[TYPE]:3 COMBIN14 (Spring) → [MAT]:1 → [REAL]:3 →[ESYS]:0 → OK 6.12创造连接单元COMBIN14 (Spring)

Preprocessor → Modeling → Create → Elements → Auto Numbered → Thru Nodes → 依次填2个点号形成线：5,8 → Apply → 8,6 → OK 6.13 观察节点属性

Utilities Menu > List > Elements > Nodes + Attributes. 6.14 划分网格

注意：本作业直接生成单元，无需划分网格。可以观察网格 Utility Menu → Plot → Elements

但是，如果按照关键点 → 线的方式，就要进行划分网格。 6.15 求解类型设置

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