ansys工程實(shí)例(4經(jīng)典例子)解析

1、輸氣管道受力分析 （ ANSYS 建模）任務(wù)和要求：按照輸氣管道的尺寸及載荷情況,要求在 ANSYS 中建模，完成整個(gè)靜力學(xué)分析過程。求出管壁的靜力場分布。要求完成問題分析、求解步驟、程序代碼、結(jié)果描述和總結(jié)五部分。所給的參數(shù)如下：材料參數(shù)： 彈性模量 E=200Gpa; 泊松比 0.26； 外徑R?=0.6m ； 內(nèi)徑R?=0.4m ； 壁厚 t=0.2m 。輸氣管體內(nèi)表面的最大沖擊載荷P 為 1Mpa 。四 .問題求解（1） 問題分析由于管道沿長度方向的尺寸遠(yuǎn)大于管道的直徑，在計(jì)算過程中忽略管道的端面效應(yīng)，認(rèn)為在其長度方向無應(yīng)變產(chǎn)生，即可將該問題簡化為平面應(yīng)變問題，選取管道橫截面建立 幾何

2、模型進(jìn)行求解。（2） 求解步驟定義工作文件名選擇 Utility MenufFilefChang Jobname 出現(xiàn) Change Jobname對(duì)話框，在/FILNAM Enter new jobname 輸入欄中輸入工作名 LEILIN10074723 ，并將 New log and eror file 設(shè) 置為 YES ，單擊 OK 按鈕關(guān)閉對(duì)話框定義單元類型1）選擇 Main Meun f Preprocessor Element TypefAdd/Edit/Delte 命令，出現(xiàn) Element Type 對(duì)話框，單擊Add按鈕，出現(xiàn) Library of Element type

3、s對(duì)話框。2）在Library of Element types 復(fù)選框選擇 Strctural 、 Solid、Quad 8node 82,在 Element type reference number 輸入欄中出入 1， 單擊 OK 按鈕關(guān)閉該對(duì) 話框。3 . 定義材料性能參數(shù)1）單擊 Main Meun f Preprocessor Material Props f Material models 出現(xiàn) Define Material Behavion 對(duì)話框。 選擇依次選擇 Structural 、 Linear 、 Elastic、 Isotropic 選項(xiàng)， 出現(xiàn) Linear I

4、sotropic Material Properties For Material Number 1 對(duì)話框。2）在EX輸入2e11,在Prxy輸入欄中輸入0.26,單擊OK按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。3）在 Define Material Model Behavion對(duì)話框中選擇 MaterialfExit命令關(guān)閉該對(duì)話框。4 .生成幾何模型、劃分網(wǎng)格1）選擇 Main Meun f PreprocessorModeling f Create fAreasfCirclefPartail - Annulus 出現(xiàn) Part Annulus Circ Area 對(duì)話框，在 WP X 文本框中輸入0，在WP

5、 Y 文本框中輸入 0 ， 在 Rad1 文本框中輸入 0.4 ， 在 Theate-1 文本框中輸入0， 在 Rad2 文本框中輸入0.6，在Theate-2 文本框中輸入90 ，單擊OK 按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。2）選擇 Utility Menu f PlotctrlsfStylef ColorsfReverse Video,設(shè)置顯示顏色。3）選擇 Utility Menu fPlot-Areas,顯示所有面。4）選擇 Main Menu f PreprocessorModelingf ReflectfAreas,出現(xiàn) Reflect Areas 拾取菜單，單擊 Pick All 按鈕，出現(xiàn)Re

6、flect Areas 對(duì)話框，在Ncomp Plane of Symmetry 選項(xiàng)中選擇 Y-Z plane X 單選項(xiàng)，單擊OK 按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。5）選擇 Main Menu f Preprocessor Modeling fReflectfAreas 出現(xiàn) Reflect Areas 拾取菜 單，單擊 Pick All 按鈕，出現(xiàn)Reflect Areas 對(duì)話框，在Ncomp Plane of Symmetry 選項(xiàng)中選擇 X-Z plane Y 單選項(xiàng)，其余選項(xiàng)采用默認(rèn)設(shè)置，單擊OK 關(guān)閉該對(duì)話框。6）選擇 Main Meun fPreprocessorNumbering Ctr

7、ls fMerge Items 出現(xiàn) Merge Coincident or Equivalently Defined Items ， 在 Label Type of Item to be Merge 下拉列表中選擇all ， 單擊 OK 按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。7）選擇 Main Meun f PreprocessorNumbering Ctrls f Comprss Numbers,在 Label Item to be Compressed下來列表中選擇 all,單擊 OK關(guān)閉該對(duì)話框。8）選擇Utility Menuf plotfareas命令，ansys顯示窗口將顯示所生成的幾何模型。如圖

8、所示。9）選擇 Utility Menuf PlotctrlsfNumbering 命令，出現(xiàn) Plot Numbering Controls 對(duì)話 框，選中 LINE Line Numbers 選項(xiàng)，使其錯(cuò)哦個(gè)OFF 變?yōu)?ON ，其余選項(xiàng)采用默認(rèn)設(shè)置，單擊 OK 關(guān)閉對(duì)話框。10）選擇 Utility Menu f Workplanef Change Active CS to fGlobal Cylindrical 命令，將 當(dāng)前坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為柱坐標(biāo)系。11）選擇 UtilityMenufSelectEntities 命令，出現(xiàn) Select Entities 對(duì)話框，在第一個(gè)下拉列表中選擇

9、Lines,在第二個(gè)下拉列表中選擇by Location ,在第三欄中選擇XCoordinates 單選項(xiàng)，在 Min ， Max 選項(xiàng)中輸入 0.5 ，在第五欄中選擇From Full 單選項(xiàng)，單擊 OK 關(guān)閉該對(duì)話框。選擇 Main Meun f Preprocessor Meshing fSize Cntrls fManualsizef LinesfAll Lines 命 令，出現(xiàn)Element Sizes on All Selected Lines 對(duì)話框，在 NDIV NO. Of Element Divisions文本框中輸入 4，單擊 OK 關(guān)閉該文本框。選擇 Utility M

10、enufSelectEverything 命令，選擇所有實(shí)體。14）選擇 Utility MenufSelectf Ntities 命令，出現(xiàn) Elect Ntities 對(duì)話框，在第一個(gè)下 拉列表中選擇Lines， 在第二個(gè)下拉列表中選擇 by Location ，在第三欄中選擇X Coordinates單選項(xiàng)，在Min ， Max 選項(xiàng)中輸入0.5，在第五欄中選擇Unselect 單選項(xiàng)，單擊OK 關(guān)閉該對(duì)話框。15）選擇 Main Meun f Preprocessor MeshingfSize Cntrls fManualsizefLinesfAll Lines 命令，出現(xiàn)Elemen

11、t Sizes on All Selected Lines 對(duì)話框，在 NDIV NO. Of ElementDivisions 文本框中輸入20，單擊OK 關(guān)閉該文本框。選擇 Main Meun f Preprocessor MeshingfMesh fAreasfFree 命令，出現(xiàn) Mesh Areas 拾取菜單，單擊Pick All 按鈕關(guān)閉該菜單。選擇 Utility MenufSelectEverything 命令，選擇所有實(shí)體。選才U Utility Menuf Plot-Elements命令，ANSYS顯示窗口將顯示網(wǎng)格劃分結(jié)果，如圖所示。19）選擇 Utility Menuf

12、file-Save as 命令，出現(xiàn) Save Database 對(duì)話框，在 Save Database to 文本中輸入 LEILIN10074723-1.db ，保存上述操作過程，單擊ok 關(guān)閉該對(duì)話框。5 .加載求解1）選擇 Main Menu fSolusionAnalysis Typef New Analysis 命令，出現(xiàn) New Analysis 對(duì)話框，選擇分析類型為Static,單擊OK按鈕關(guān)閉給對(duì)話框。3）選擇 Main Menu f Select Entities 命令，出現(xiàn) Select Entities對(duì)話框，在第一個(gè)下拉 列表中選擇 Lines,在第二個(gè)下拉列表中選

13、擇By Num/Pick ,在第三欄中選擇From Full單選項(xiàng)，單擊OK 按鈕，出現(xiàn)Select Lines 拾取菜單，在文本框中輸入 3， 6， 10， 12 單擊OK 按鈕關(guān)閉對(duì)話框。4）選擇 Main Menu fSelectEntities 命令，出現(xiàn) Select Entities對(duì)話框，在第一個(gè)下拉 列表中選擇 Nodes,在第二個(gè)下拉列表中選擇Attached to,在第三欄中選擇Lines, All單選項(xiàng)， 在第四欄中選擇 From All 單選項(xiàng)，單擊OK 關(guān)閉該對(duì)話框。5）選擇 Main Menu f Solusionf Define LoadsfApply f Str

14、uctural f Pressure- on Nodes命令，出現(xiàn) Apply PRES on Nodes拾取菜單，單擊 Pick All按鈕，出現(xiàn) Apply PRES on Nodes對(duì)話框，參照下圖對(duì)其進(jìn)行設(shè)置，單 OKk關(guān)閉該對(duì)話框。6）選擇 Main Menu fSelectEntities 命令，出現(xiàn) Select Entities對(duì)話框，在第一個(gè)下拉 列表中選擇 Lines,在第二個(gè)下拉列表中選擇By Num/Pick ,在第三欄中選擇 From Full單選項(xiàng)，單擊OK 按鈕，出現(xiàn)Select Lines 拾取菜單，在文本框中輸入 2 ， 9 單擊 OK 按鈕關(guān)閉對(duì)話框。7）選

15、擇 Main Menu fSelectEntities 命令，出現(xiàn) Select Entities對(duì)話框，在第一個(gè)下拉 列表中選擇 Nodes,在第二個(gè)下拉列表中選擇Attached to,在第三欄中選擇 Lines, All單選項(xiàng)， 在第四欄中選擇 From All 單選項(xiàng)，單擊OK 關(guān)閉該對(duì)話框。8）選擇 Main Menu fSolusionf Define Loads fApplyf Structural f Displacementf on Nodes命令，出現(xiàn) Apply U,ROT on N 拾取菜單，單擊Pick All按鈕，出現(xiàn) Apply U,ROT on N 對(duì)話框，參照

16、下圖對(duì)其進(jìn)行設(shè)置，單OKk 關(guān)閉該對(duì)話框。9）選擇 Main Menu fSelectf Entities命令，出現(xiàn) Selec Entities對(duì)話框，在第一個(gè)下拉 列表中選擇 Lines,在第二個(gè)下拉列表中選擇By Num/Pick ,在第三欄中選擇 From Full單選項(xiàng)，單擊 OK按鈕，出現(xiàn)select lines拾取菜單，在文本框中輸入 4, 7單擊OK按鈕關(guān) 閉對(duì)話框。10）選擇 Main Menu fSelectEntities 命令，出現(xiàn) Select Entities 對(duì)話框，在第一個(gè)下 拉列表中選擇Nodes， 在第二個(gè)下拉列表中選擇Attached To ， 在第三欄中

17、選擇 Lines ， All 單選項(xiàng)， 在第四欄中選擇 From All 單選項(xiàng)，單擊OK 關(guān)閉該對(duì)話框。11）選擇 Main Menu f Solusionf Define LoadsfApplyf Structural f Displacementf on Nodes命令，出現(xiàn) Apply U,ROT on N 拾取菜單，單擊Pick All按鈕，出現(xiàn) Apply U,ROT on N 對(duì)話框，在 Lab2 DOFs to be Contrained 列表框中選擇UY ，在 Apply as 下拉列表中選擇 Constant value ， 在 VALUE Displacement val

18、ue 文本框中輸入 0， 單擊 OK 按鈕關(guān)閉該對(duì) 話框。12）選擇 Utility MenufSelectf Everything 命令，選擇所有實(shí)體。13）選擇 Utility Menuf File-Save as 命令，出現(xiàn) Save Database 對(duì)話框，在 SaveDatabase to 文本中輸入 LEILIN10074723-2.db ，保存上述操作過程，單擊OK 關(guān)閉該對(duì)話框。 14）選擇 Main menu fSolutionfSolves Current LS 命令，出現(xiàn) Solve CurrentLoad Step對(duì)話框，單擊OK 按鈕， ANSYS 開始求解計(jì)算。1

19、5）求解結(jié)束時(shí)，出現(xiàn)Note提示框，單擊 Close關(guān)閉該對(duì)話框。16）選擇 Utility Menuf File-Save As 命令，出現(xiàn) Save Database 對(duì)話框，在 SaveDatabase to 文本中輸入 LEILIN10074723-3.db ，保存上述操作過程，單擊OK 關(guān)閉該對(duì)話框。 6.查看求解結(jié)果1）選擇 Main Menu fGeneral PostprocfPlot ResultfContour TitlefNodal Solu 命令, 3出現(xiàn) Controur Nodal Soulution Data 對(duì)話框，在 Item to becontonred 選

20、項(xiàng)框中選擇NodalSolution fDOF solution fDisplacement Vector SUM ,單擊 OK 按鈕，ANSYS 顯示 窗口將顯示位移場等值線圖。如圖所示。2）選擇 Main Menu fGeneral PostprocfPlot ResultfContour plotfNodal Solu 命令， 出現(xiàn) Controur Nodal Soulution Data 對(duì)話框，在Item to Becontonred 選項(xiàng)框中選擇NodalSoulutionfStress X-Component of Stress 單擊 OK 按鈕，ANSYS 顯示窗 口將顯 示

21、 X 方向應(yīng)力等值線圖。如圖所示。3）選擇 Main Menu fGeneral PostprocfPlot ResultfContour plotfNodal Solu 命令， 出現(xiàn) Controur Nodal Soulution Data 對(duì)話框，在Item to becontonred 選項(xiàng)框中選擇 NodalSoulutionfStress Y-Component of Stress,單擊【OK】按鈕，ANSYS 顯示窗口將顯示 Y 方向應(yīng)力等值線圖。如圖所示。4）選擇 Main Menu fGeneral PostprocfPlot ResultfContour PlotfNoda

22、l Solu 命令， 出現(xiàn) Controur Nodal Soulution Data 對(duì)話框，在Item to becontonred 選項(xiàng)框中選擇 NodalSoulutionfStress von Mises stress,單擊【OK】按鈕，ANSYS顯示窗口將顯示等效應(yīng) 力等值線圖。如圖所示。5）選擇 UtilityMenuffilefExit 命令，出現(xiàn) Exit from ANSYS 對(duì)話框，選擇 Quit-NoSave!選項(xiàng)，單擊 ok,關(guān)閉 ANSYS 。29管道支架結(jié)構(gòu)分析一問題描述該結(jié)構(gòu)用于支撐管道，如圖所示。該結(jié)構(gòu)需要有很好的長時(shí)間的支撐性，且在支撐時(shí)，變形不能過大，否則

23、會(huì)由于支撐力不夠，造成管道變形，嚴(yán)重的話會(huì)造成管道的泄露。 另外，所用的材料也要滿足屈服 條件，設(shè)計(jì)時(shí)不能造成結(jié)構(gòu)的破壞。如何設(shè)計(jì)該支撐的結(jié) 構(gòu)和所用的材料成了其中的關(guān)鍵。材料參數(shù)為7E+008,泊松比為0.33,邊界條件為最下端 為固定端，載荷為管道所在弧面上， 方向?yàn)榇怪鼻抑赶蚧?面的均布面力。二求解步驟 定義工作文件名Utility Menu-File-Change Jobname該工作名為 yangxin10054554定義單元類型Main Menu - Preprocessor-Element Type - Add/Edit/Delete 創(chuàng)建 mesh200 和 brick 20n

24、ode 95 單元。材料參數(shù)設(shè)定main menu-preferences-選中結(jié)構(gòu)類選項(xiàng)。Main menu-preprocessor-material props-material models-在 material models available 分組框 中依次選取 structural/linear/elastic/isotropic 選項(xiàng)，設(shè)置彈性模量 EX=0.7e9,泊松比=0.33。4 .生成幾何模型、劃分網(wǎng)格Main menu-preprocessor-modeling-create-keypoints-in active cs 選項(xiàng)，輸入關(guān)鍵 點(diǎn)號(hào)和相應(yīng)的坐標(biāo)，如下：No

25、.XYZ1500024500350-50401500501350640300742240864380966320103060011325401254680135662014209001522840164498017469202）連線Main menu-preprocessor-modeling-create-lines-lines-straightline-3）倒角Main menu-preprocessor-modeling-create-lines-line fillet-.4）對(duì)稱Main menu-preprocessor-modeling-reflect-lines-之后將所有面ad

26、d在一起。如圖所示：LIMESTYPE NUMANNOT IB 200619:19:29PLOT NO. 1yangxin100545545）戈U分網(wǎng)格，定義 mesh200 單元,Main menu-preprocessor-meshing-meshtool并在size element edge length中設(shè)值為 1,之后開始 mesh。網(wǎng)格如圖1所示：6）沿著已劃分網(wǎng)格的面法向?qū)υ撁嫱侠?，生成三維塊體單元模型。添加三維塊體單元類型。Mai n Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete 選擇 - Structural Solid ” 和

27、 Brick 20node 95。設(shè)置在拖拉方向的單元份數(shù)，然后拖拉面：Main Menu Preprocessor -Modeling- Operate Extrude Elem Ext Opts . 輸入 VAL1 = 10Main Menu Preprocessor -Modeling- Operate Extrude -Areas- Along Normal + 設(shè)置 DIST = 10 o劃分單元如圖 2所示：ELEMENTSANNOV 18 20 oe 19:11:56PLOT NO. 1yangxin!00545 54圖1圖25 .加載求解1 )Mainmenu-preproce

28、ssor-loads-defineloads-apply-structural-displacement-on areas- . Areas 為丫=-5 的那個(gè)面，在復(fù) 選框中選擇All DOF2 ) Main menu-preprocessor-loads-define loads-apply-structural-pressure-on areas-Areas 為六個(gè)圓弧面，在 value load presvalue 輸入 1000。3)求解 Main menu -solution/solve/current LS- .6.查看求解結(jié)果查看變形Main menu-general post

29、proc/plot results/deformed shape 選中 def+undeformed 單擊 ok如圖：X方向位移:H2DAL SODUTICiJSTEFFISUB =1TIME=1Z (AyG)RSYS=0EMX = .022356SMJ =-.021727SMK =.0(21731ANNOT IS 20 oe 19:25:05PLOT NO. 1-.021727-.01207-.002413.007245.016902-.016S99-.007241.002416.012074.021731yangxinl0054554Y方向位移:H2DAL SODUTICiJSTEFFIS

30、UB =1TIME=1UY (AyG)RSYS=0EMX = .022356SMJ =-.016779SMK = .D10LS6-.016779-.013703ANNOT IS 20 oe 19:25:15PLOT NO. 1,007189-.01077-.007791-.0M795-.001799,001197,004193.01016Gyangxinl0054554Z方向位移:H2DAL SODUTICiJSTEFFISUB =1TIME=10E 信網(wǎng)RSYS=0EMX = .022356SMJ =-.12flE-03SMK =. 12&E-03ANNOT IS 20 oe 19:25:2

31、4PLOT NO. 1-.128E-03- -.F3ETM-.142EF04.429E-D4.99 如：-0 白一-.9為E-04-428E-04.143E-04.714E-0.12SE-03yangxinl0054554總的位移情況:H2DAL SODUTICiJSTEFFISUB =1TIME=1SUM 信網(wǎng)RSYS=0EMK = .022356SMX =.0(22356ANNOT IS 20 oe 19:25:32PLOT NO. 1yangxinl0054554-BM.004968.009336.014904 .019872.0024S4.007452.01242.017383.022

32、356Mises stressT 的情況:H2DAL SODUTICiJSTEFFISUB =1T工甌=1SEQ7 信網(wǎng)EMX = .022356SMJ = .006508SMK =10(2440ANNOT IB 20 oe 19:25:46PLOT NO. 1.00650822764把529L13A23414756911682939105879675102440yangxinlOCi5455&ANNOV IB 20 oe19:26:35PLOT NO. 1.006508 22764455256829391050L13A2341475691179675102440yangxinl0054554

33、去掉拐角處單元后的應(yīng)力情況H2DAL SQDUTICKSTEFFISUB =1TIME=1SEQ7 (AyG)EMX = .022356SMJ = .D0650aSMK =72835ANNOT IB 20 oe 20:28:55 PLOT NO. 1,006508 161653237148556647426093242Tg404645664972635yangxinl0054554H2DAL SQDUTICKANNW IB 20 oe20:30:46STEFFISUB =1TIME=1SEQ7困0PLOT NO. 1 四、結(jié)果描述1、從變形上來看該結(jié)構(gòu)：由于結(jié)構(gòu)受到管道給于的壓力，結(jié)構(gòu)的兩側(cè)都

34、被擠向中間。2、從位移上來看該結(jié)構(gòu)：通過 X、Y、Z以及總的位移圖來看，最上面的放管道的地 方位移較大，而最下面的放管道的地方位移較小。3、從應(yīng)力上來看該結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力出現(xiàn)在最下面的拐角處，最小應(yīng)力出現(xiàn)在六 個(gè)外伸端和下面得固定端。五、小結(jié)綜合結(jié)果描述，對(duì)該結(jié)構(gòu)提出一些更改的建議，為了減小變形，可以通過在兩個(gè)斜體之間增加橫梁，用以抵抗變形。為了使管道的位移小，在滿足需求的條件下，結(jié)構(gòu)的那六個(gè)外伸端的位置應(yīng)設(shè)計(jì)的盡量低些。為了防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞，可以在最下面的拐角處設(shè)計(jì)成為弧面，使應(yīng)力分散，不出現(xiàn)應(yīng)力集中。通過圖形看到，在去掉拐角處的單元后，最大應(yīng)力出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的最上端，且最大應(yīng)力減小了 3

35、0% 左右。最小應(yīng)力出現(xiàn)在六個(gè)外伸端和下面的固定端，所以可以考慮設(shè)計(jì)成為空心，以減小結(jié)構(gòu)重量，但需考慮結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，這需要做進(jìn)一步分析。某椅子的強(qiáng)度和剛度分析(ANSY筵模)一、問題描述有種椅子不是“常規(guī)”的四條腿支撐的結(jié)構(gòu)，而是如圖 1-1：AN18 20D8 14:22:39 PLOT KO ,1圖1-1這樣的結(jié)構(gòu)較美觀，且會(huì)有較大的豎向和前后方向的變形，因此比“常規(guī)”的椅子要舒適些，該結(jié)構(gòu)受力是否合理，能否合理利用材料，正是本題目要分析的內(nèi)容。二、幾何模型的簡化和建立椅子板上的圓角和自重對(duì)結(jié)果的影響不大，可忽略不計(jì)；椅子腿是一個(gè)整體，可用梁單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格，板可用殼單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格。這樣可減少計(jì)

36、算量、提高計(jì)算速度而不至于有大的誤差。幾何模型中只需要有腿的軸線和板的中面。建模步驟如下：(1)Main Menu f PreprocessorModelingfCreatefKeypoints fIn Active CS.在對(duì)話框 中 輸 入 椅 子 腿 的 關(guān) 鍵 點(diǎn) 坐 標(biāo)1(0,0,0);2(0,0,-0.34);3(-0.4,0,-0.38);4(-0.4,0,-0.76);5(0,0,-0.76);6(0,0.2,-0.76);Main Menu f Preprocessor Modeling Create Lines Linesf/ Straight Line 順次連接以上關(guān)鍵點(diǎn)

37、；Main MenufPreprocessorModelingfCreatefLinesf/ Line Fillet 分別選中椅子腿需要倒角的直線，以 0.04的半徑倒圓角；Main Menu f PreprocessorModelingfReflectf/ Lines 將全部線段關(guān)于 X-Z 平面鏡像， 至此椅子腿的軸線生成。(2)Utility Menu Work Plane Offset WP to Keypoints+ 將工作平面移至關(guān)鍵點(diǎn) 1, Main Menu f PreprocessorModelingfCreatefKeypointsf/ On Working Plane 在

38、對(duì)話框中輸入椅子靠背上的關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)(-0.05,0.2,0);(-0.05,0.2,-0.3)Main Menu f Preprocessor Modeling fCreatefLinesfArcsf/ Through 3 KPs 分別拾取3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)以創(chuàng)建靠背的上、下弧線邊界；Main Menu f Preprocessor Modeling Create Lines Linesf/ Straight Line 分別連接相關(guān)的關(guān)鍵點(diǎn)以生成椅子坐席的邊界；Main Menu f PreprocessorModeling fCreatefAreasfArbitrary f/By Lines 分別拾

39、取三組4條線段生成椅子靠背和坐席；Main Menu f PreprocessorModeling fOperate fBooleansGlue/ Lines/Areas 將椅子腿軸線的各段線段粘結(jié)在一起，將椅子坐席的兩塊面也粘結(jié)在一起；至此，椅子的幾何模型已建立，如圖 2-1ICV 17 2008Z2: 11:12PKT NO. 1圖2-1幾何模型 三、建立有限元模型(1)定義單元類型Main Menu f Preprocessor Element Type fAdd/Edit/Delete 選擇 Beam189(1 號(hào))和 Shell93(2 號(hào))單元；Main Menu f Prepro

40、cessorSections BeamfCommon Sections.在 Sub Type 中選擇空 心 矩 形 截 面 梁， 按 如 下 尺 寸 定 義 梁 截 面:W1=0.02;W2=0.03;t1=0.003;t2=0.003;t3=0.003;t4=0.003,將精細(xì)度定為 4;Main MenufPreprocessor Real ConstantsfAdd/Edit/Delete添力口 1 組實(shí)常數(shù)，選擇 shell93 單元，將 TK(I);TK(J);TK(K);TK(L)均設(shè)置為 0.005;(2)定義材料屬性Main Menu fMaterial Props fMate

41、rial Models. 依次選擇 Structuralf Linear fElastic - Isotropic建立材料模型，這里定義典型的碳素鋼和聚氯乙烯工程塑料分別作為椅子腿和板 的材料。1號(hào)材料 EX=210E9;PRXY=0.27 作為碳素鋼鋼；2號(hào)材料 EX=4.5E9;PRXY=0.33作為聚氯乙烯；(3)劃分網(wǎng)格Main Menu f PreporcessocMeshing fMesh Tool.在 Element Attributes 中設(shè)置椅子板的 材料號(hào)為2,單元號(hào)為2,實(shí)常數(shù)號(hào)為1;椅子腿的材料號(hào)為1,單元號(hào)為1;在Size Control中將椅子板上單元尺寸定為0.0

42、2;在Mesh中選擇 Areas, Shape設(shè)置為 Quad一Mapped - 30r4 sided對(duì)椅子靠背和坐席進(jìn)行映射網(wǎng)格劃分；選擇Lines,直接對(duì)椅子腿軸線剖分網(wǎng)格；Utility Menu PlotCtrls Styles Size and Shape.選中/ESHAPE以顯示單元形狀；至此網(wǎng)格劃分已完成，網(wǎng)格如圖 3-1。圖3-1有限元模型 四、加載和求解Main Menu fSolutionfDefine Loads fApply fStructuralf Displacementf/ On Lines 拾 取椅子腿軸線與地面接觸的部分，限制All DOF為0;Main Me

43、nu Solution Define Loads Apply Structural f Pressure Main Menu - SolutionDefine LoadsfApplyf StructuralOn Areas 拾取椅子坐席中的平面部分， 施 力口-5000的壓力；拾取椅子靠背，施加 1500的壓力（此處取正值時(shí)為壓）；這里模擬的是約 65Kg體重的人雙腳完全懸空坐于椅子上并以較大的力靠于靠背上的情形。Main Menu Solution Analysis Type一Soln Controls.在 Soln Option 選項(xiàng)卡中選擇 PCG求解器；Main Menu fSolut

44、ionfSolv Current LS 求解。五、后處理Main Menu General PostprocfPlot ResultsfContour Plot Nodal Solu.選擇 DOF SolutionfZ-Component of Displacement繪制豎向位移云圖，如圖5-1,同樣的方法繪制前后方向位移圖，如圖 5-2;Utility Menu Select Entities.選擇 Lines;By Num/Pick,拾取椅子腿對(duì)稱的一半；然后選 擇 Elements;Attached to Lines,選擇已拾取椅子腿上的單元；Main Menu General Pos

45、tproc一Plot ResultsfContour PlotfNodal Solu.選擇 StressVon Mises繪制 Mises等效應(yīng)力圖， 如圖5-3;Utility MenufSelectEntities選擇 Areas;By Num/Pick;拾取椅子靠背和坐席，然后選擇 Elements;Attached to Areas 選擇板上白單元； Main Menu General PostprocPlot Results fContour Plot Nodal Solu.選擇 Stress 1st Principle Stress繪制第一主應(yīng)力圖， 如圖 5-4; Utility

46、 MenufSelectf Entities .選擇 Lines;By Num/Pick,拾取椅子腿對(duì)稱的一半；MainMenu fGeneral PostprocfElement Table fDefine Table.單擊Add”,在 Item 中選擇 By sequence numSMISC，分別添加 item 為 SMISC2;SMISC15;SMISC1;SMISC14 四組單元 歹U表，然后 Main Menu General Postprocf Plot ResultsfContour Plot Line Elem Res.分別設(shè)置LabI、LabJ為SMISC1、SIMSC14

47、,縮放系數(shù) Fact設(shè)置為1,繪制軸力圖，如圖5-5;同樣的方法， 分別設(shè)置Labi、LabJ為SMISC2、SMISC15 ,縮放系數(shù) Fact設(shè)置為50, 繪制關(guān)于Y軸的彎矩圖，如圖 5-6。后處理完成。NODPL SCIiJTICWSTEP=1SUB =1TIME=1Z 即)RSYS-0CHK -.011009SMI .D1Q649SMX -.417E-O3AIM107 17 20D8 2242:53PLOT KO. 1一網(wǎng)泯工-a0C5731-.0UK4S p -.00&13-1W42-.003212-.004501-,002042615E-O3,qiTE-03LlU Zh破1/3-.

48、005239-J：iG4365ANNOT 17 20D8 22:44:08EWT g 1-.002617-.005491-,叩17。圖5-1豎向位移圖tWKL SCUJTICNSTEP=1SUB =1TIMElX (AVG)RSYS-0OK -.011009Sm -D07861SMX f465E-05-.0061，。族 113Liu Z3wbl3圖5-2前后方向位移圖= 1 TIC0T7,799J7.12DE+G&. 16CE+08,197E+07h598E+07-lOOE+OSJ40E一口白J80E+D8圖5-3椅子月！的 Mises應(yīng)力圖t.Iu zhan, 15圖5-4坐席和靠背中的第一

49、主應(yīng)力LINE STRESSSUB =1TIE4Ef1SMIS1 SMIS14MI -347. OaBELEI=17MAK -181.8S1ELEM-145ANMOV 17 200023:31:03HOT KKX 1-347 a 068一29.539-111.9915.559-288.314-170.765-53-216Liu Zhan,13123.10764.332181.B81ANHOV 17 2003 23:27:37PLOT NO. L圖5-5椅子腿的軸力圖L1T1E STRESSSUB =1TI-iE=lSMIS2 SMIS15MIN - L29.162 三匚E%=L7-126.49

50、5ELEM-15圖5-6椅子腿關(guān)于Y軸的彎矩圖 六、結(jié)論(1)本次分析的正確性：本問題為對(duì)稱結(jié)構(gòu)承受對(duì)稱載荷，響應(yīng)應(yīng)有對(duì)稱性，從圖5-1、圖5-2和圖5-4可以看出，位移和應(yīng)力的解都是對(duì)稱的，符合推斷；圖 5-5和圖5-6的內(nèi)力圖 中，軸力和彎矩在正負(fù)和數(shù)值上的分布都符合直觀判斷(如彎矩的拋物線形和線性分布)。故可以定性地確定本次分析的解是正確的；(2)椅子強(qiáng)度的討論：椅子腿的材料是碳素鋼，適用Mises強(qiáng)度條件，從圖 5-3中可看到最大Mises等效應(yīng)力發(fā)生在接近地面的彎角處，大小為 72.4MPa ,遠(yuǎn)低于碳素鋼的典型屈服應(yīng)力 230MPa ；坐席和靠背的材料是聚氯乙烯，應(yīng)該考慮抗拉強(qiáng)度，

51、從圖 5-4 中可看到最大的第一主應(yīng)力為18MPa,遠(yuǎn)低于抗拉強(qiáng)度50MPa。故椅子在本問題中的載荷（65Kg體重的人雙腳離地坐于坐席上，并用較大的力靠于靠背）下能夠滿足強(qiáng)度要求，且還有很大的承載潛力（約 2 倍于現(xiàn)有載荷） ；（3）椅子變形的討論： 從圖 5-1 和圖 5-2 中可看到， 椅子坐席和靠背的豎向位移和前后方向位移最大分別達(dá)到了 10mm 和 7mm ，而椅子腿的豎向位移和前后方向位移最大都在 2-3mm,也就是說椅子有一些“軟” ，應(yīng)該是比較舒適的。綜上所述，該椅子能夠滿足強(qiáng)度的要求，對(duì)材料的利用較充分，也產(chǎn)生了較大的豎向和前后方向的變形，滿足了一定的舒適性要求。在用于滿足一般

52、體重人的需求時(shí)，還可改進(jìn)如下：適當(dāng)減小椅子腿的截面積和壁厚，并倒圓棱線，這樣可節(jié)省碳素鋼的使用，而且加大了椅子腿的變形，可以協(xié)調(diào)與聚氯乙烯坐席和靠背的變形。鋼框架結(jié)構(gòu)在自重和雪載荷下的靜力學(xué)分析任務(wù)和要求：按照鋼框架結(jié)構(gòu)的尺寸和載荷情況，在ANSYS中建立模型，完成整個(gè)靜力學(xué)分析過程。求出鋼框架結(jié)構(gòu)的最大平均應(yīng)力和節(jié)點(diǎn)沿x,y,z三個(gè)方向的最大變形，通過對(duì)結(jié)果的分析處理，為鋼框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供重要的分析數(shù)據(jù)。計(jì)算分析時(shí)考慮結(jié)構(gòu)的自重和最大雪載荷，結(jié)構(gòu)自重作為慣性力，以加速度的方式施加；雪載荷為豎向分布載荷，借助表面效應(yīng)單元 施加。1、原始數(shù)據(jù)(1)計(jì)算模型和坐標(biāo)數(shù)據(jù)鋼框架結(jié)構(gòu)總尺寸為 8mx 8.4m x 7.2m,模型如圖1、圖2所示。圖1圖2坐標(biāo)數(shù)據(jù)：坐標(biāo)點(diǎn)XYZ坐標(biāo)點(diǎn)XYZ10009500072000205400010670054000316005400011670070000416007000012840054000533005400013840070000633007000014100000075000001510000540008500054000(2)材料數(shù)據(jù)彈性模量E=2.06E5泊