ansys課程設(shè)計(jì)-連桿實(shí)例的受力分析

1、ANSYS課程設(shè)計(jì)連桿實(shí)例的受力分析一.問(wèn)題描述厚度為0.5英寸的汽車(chē)連桿在小頭孔周?chē)?0度處承受P=1000psi的表面載荷。用有限元法分析了連桿的應(yīng)力狀態(tài)。連桿材料性能:模量E=30106psi，泊松比0.3。因?yàn)檫B桿的結(jié)構(gòu)是對(duì)稱(chēng)的，所以只能進(jìn)行一半的分析。采用自底向上的建模方法，采用20節(jié)點(diǎn)SOLID95單元進(jìn)行劃分。二、具體操作流程1.定義工作文件名和工作標(biāo)題。2.生成兩個(gè)圓環(huán)體。= 1 * GB2生成圓環(huán):主菜單預(yù)處理器模型創(chuàng)建面積圓按尺寸，其中RAD1=1.4，RAD2=1，1 = 0，2 = 180，單擊應(yīng)用，輸入1 = 45，然后單擊確定。= 2 * GB2打開(kāi)“面編號(hào)”控件，

2、選擇“區(qū)域編號(hào)”作為“打開(kāi)”，然后單擊“確定”。3.生成兩個(gè)矩形。= 1 * GB2生成矩形:主菜單預(yù)處理器模型創(chuàng)建面積矩形按尺寸，輸入X1=-0.3，X2=0.3，Y1=1.2，Y2=1.8，點(diǎn)擊應(yīng)用，然后分別輸入X1=-1.8，X2=-1.2，Y1=0，y2 = 0。= 2 * GB2平移工作平面:工具菜單工作平面偏移WP to XYZ位置，在ANSYS輸入窗口的charm輸入行中輸入6.5，按Enter鍵確認(rèn)，然后單擊確定。= 3 * GB2將工作平面坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為活動(dòng)坐標(biāo)系:工具菜單工作平面將活動(dòng)坐標(biāo)系更改為工作平面。4.生成圓環(huán)體并執(zhí)行布爾運(yùn)算。= 1 * GB2= 2 * GB2進(jìn)行

3、面對(duì)面折疊操作，結(jié)果如圖。5.生成連桿體。= 1 * GB2激活直角坐標(biāo)系:工具菜單工作平面將活動(dòng)坐標(biāo)系更改為全局笛卡爾坐標(biāo)系。= 2 * GB2定義四個(gè)新的關(guān)鍵點(diǎn):主菜單預(yù)處理器創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)”在Active CS中，在對(duì)話框中輸入X=2.5，Y=0.5，點(diǎn)擊應(yīng)用；X=3.25，Y=0.4，點(diǎn)擊應(yīng)用；X=4，Y=0.33，點(diǎn)擊應(yīng)用；X=4.75，Y=0.28，點(diǎn)擊確定。= 3 * GB2激活全局坐標(biāo)系:工具菜單工作平面將活動(dòng)坐標(biāo)系更改為全局圓柱坐標(biāo)系。= 4 * GB2生成樣條線:主菜單預(yù)處理器創(chuàng)建樣條線用選項(xiàng)樣條線通過(guò)KPS，拾取上面的關(guān)鍵點(diǎn)，點(diǎn)擊確定，在對(duì)話框中輸入:XV1=1，YV1=13

4、5，XV6=1，YV6=45。點(diǎn)擊確定，生成的樣條結(jié)果如圖所示。6.生成新面孔。= 1 * GB2= 2 * GB2打開(kāi)外觀編號(hào)控制。= 3 * GB2線:實(shí)用菜單繪圖線，顯示結(jié)果如圖所示。= 4 * GB2生成連桿面:主菜單預(yù)處理器創(chuàng)建任意通過(guò)線。接機(jī)線路號(hào)為:6、1、7、25。點(diǎn)擊OK，生成的結(jié)果如圖所示。= 5 * GB2連桿大頭孔局部放大:使用工具欄上的方框縮放鍵，拾取屏幕上的連桿大頭孔，繪制一個(gè)矩形，完成局部縮放操作。= 6 * GB2線間倒角:主菜單預(yù)處理創(chuàng)建線圓角，在屏幕上拾取編號(hào)為36和40的線，點(diǎn)擊應(yīng)用，在出現(xiàn)的對(duì)話框中輸入RAD=0.25，點(diǎn)擊應(yīng)用，對(duì)編號(hào)為40，31和30

5、，39的線重復(fù)上述操作，最后點(diǎn)擊確定，生成的結(jié)果如下圖所示。= 7 * GB2= 8 * GB2添加所有的面:主菜單預(yù)處理器操作添加區(qū)域，拾取框出現(xiàn)。單擊“全部拾取”以生成另一個(gè)包含所有面的新面，如圖所示。7.關(guān)閉行號(hào)和面號(hào)的顯示。= 1 * GB2關(guān)閉線條和面的數(shù)字顯示。= 2 * GB2顯示表面。= 3 * GB28.生成2D網(wǎng)格= 1 * GB2= 2 * GB2= 3 * GB2保存網(wǎng)格結(jié)果。9.拖動(dòng)以生成三維網(wǎng)格。= 1 * GB2設(shè)置三維單元類(lèi)型:主菜單預(yù)處理程序元素類(lèi)型添加/編輯/刪除，選擇結(jié)構(gòu)實(shí)體，磚20節(jié)點(diǎn)95，然后單擊確定。= 2 * GB2設(shè)置拖動(dòng)方向單位的數(shù)量:主菜單預(yù)

6、處理器操作紋理。DeElem ExtOpts，輸入VAL1=3，然后單擊確定。= 3 * GB2As 沿法線，拾取曲面，點(diǎn)擊確定，輸入DIST=0.5，點(diǎn)擊確定，生成如圖所示的3D網(wǎng)格。= 4 * GB210.輸入材料屬性。主菜單預(yù)處理程序材質(zhì)模型，在對(duì)話框中輸入ex = 30e6和prxy = 0.3，點(diǎn)擊確定。完成材料屬性設(shè)置。11.應(yīng)用約束和載荷。= 1 * GB2= 2 * GB2Y=0時(shí)，對(duì)稱(chēng)約束將應(yīng)用于所有面。= 3 * GB2在Z方向應(yīng)用約束，結(jié)果如圖所示。12用力，求解。= 1 * GB2= 2 * GB2= 3 * GB2選擇規(guī)劃求解，求解操作= 4 * GB2保存結(jié)果數(shù)據(jù)文

7、件。13.瀏覽分析結(jié)果。主菜單通用后期處理繪圖結(jié)果等高線圖-節(jié)點(diǎn)解，選擇應(yīng)力，在右欄中選擇VonMises SEQV，然后單擊確定。結(jié)果如圖所示。兩個(gè)壓力容器實(shí)例的應(yīng)力分析一.問(wèn)題描述企業(yè)設(shè)計(jì)的直徑700的立式儲(chǔ)罐，其中手動(dòng)直徑88，材質(zhì)16MnR，設(shè)計(jì)壓力13.5Mpa，彈性模量201Gpa，泊松比0.3。在壓力容器的應(yīng)力分析和設(shè)計(jì)中，構(gòu)件設(shè)計(jì)關(guān)心的是壓力沿壁厚的分布規(guī)律和大小，可用沿壁厚方向的校核線代替校核截面。由于容器為軸對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，所以只考慮儲(chǔ)罐上半部與手孔封頭筒體之間的間隙設(shè)計(jì)。二、具體操作流程1.定義工作文件名和工作標(biāo)題。2.指定單位類(lèi)型和材料屬性。3.建立幾何模型。= 1 * GB

8、2= 2 * GB2生成部分圓環(huán)= 3 * GB2= 4 * GB2刪除面孔= 5 * GB2面= 6 * GB2通過(guò)倒角生成曲面= 7 * GB2= 8 * GB2生成關(guān)鍵點(diǎn)= 9 * GB2= 10 * GB2生成新表面= 11 * GB2制作垂直線= 12 * GB2= 13 * GB2執(zhí)行壓縮操作。= 14 * GB2劃分網(wǎng)格= 1 * GB2設(shè)置單位尺寸= 2 * GB2設(shè)置全局單元格大小= 3 * GB2網(wǎng)格劃分5.施加載荷并求解。= 1 * GB2約束載荷施加在繩索上。= 2 * GB2= 3 * GB2= 4 * GB2= 6 * GB2求解操作6.瀏覽計(jì)算結(jié)果。= 1 * G

9、B2查看變形結(jié)果= 2 * GB2實(shí)例中三條輸氣管道的應(yīng)力分析一.問(wèn)題描述圖1均勻壓力下輸氣管道計(jì)算分析模型(橫截面)管道材料參數(shù):彈性模量e = 200 GPA泊松比v=0.26。根據(jù)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性，應(yīng)該只分析1/4。另外，在分析過(guò)程中要注意單位制。二、具體操作流程1.定義單位類(lèi)型和材料屬性。= 1 * GB2= 2 * GB2選擇單位類(lèi)型:執(zhí)行ANSYS主菜單預(yù)處理器元素類(lèi)型添加/編輯/刪除添加選擇實(shí)體四邊形8節(jié)點(diǎn)82 應(yīng)用。添加/編輯/刪除添加選擇實(shí)心磚8節(jié)點(diǎn)185確定選項(xiàng)選擇k3:平面應(yīng)變確定關(guān)閉如圖2，選擇確定關(guān)閉對(duì)話框。= 3 * GB2設(shè)置材料屬性:執(zhí)行主菜單預(yù)處理材質(zhì)道具材質(zhì)模型

10、結(jié)構(gòu)線性彈性孤立，在EX框中輸入2e11，在PRXY框中輸入0.26，如圖3，選擇確定，關(guān)閉對(duì)話框。2.創(chuàng)建幾何模型= 1 * GB2= 2 * GB2ANSYS命令菜單欄:工作平面改變活動(dòng)cs為全局球面 ANSYS主菜單:預(yù)處理建模創(chuàng)建線在活動(dòng)坐標(biāo)中依次連接1、2、3、4點(diǎn)確定，如圖所示。預(yù)處理建模創(chuàng)建區(qū)域任意按直線依次拾取四條邊確定ANSYS命令菜單欄:工作平面改變活動(dòng)CS為全局笛卡爾，如圖。= 3 * GB2拉伸成三維實(shí)體模型預(yù)處理建模操作區(qū)域沿法線輸入2，如圖所示。3.生成有限元網(wǎng)格。預(yù)處理網(wǎng)格化預(yù)處理-網(wǎng)格化-網(wǎng)格-自由體積，彈出拾取框，拾取實(shí)體，點(diǎn)擊確定按鈕。生成的網(wǎng)格如圖所示。4

11、.施加載荷并求解。= 1 * GB2施加約束:執(zhí)行主菜單-求解-應(yīng)用-結(jié)構(gòu)-位移-on區(qū)域，彈出拾取框，拾取前平面，點(diǎn)擊確定按鈕，彈出如圖8所示對(duì)話框，選擇“UY”選項(xiàng)，點(diǎn)擊確定按鈕。同樣，執(zhí)行主菜單-解決方案-應(yīng)用-結(jié)構(gòu)-位移-on區(qū)域，會(huì)彈出一個(gè)拾取框。拿起左平面，點(diǎn)擊OK按鈕，彈出如圖8所示的對(duì)話框。選擇“UX”選項(xiàng)，然后單擊“確定”按鈕。= 2 * GB2執(zhí)行主菜單-求解-應(yīng)用-結(jié)構(gòu)-施壓區(qū)域，彈出拾取框，拾取表面，點(diǎn)擊確定按鈕，彈出如圖10所示對(duì)話框，輸入如圖所示數(shù)據(jù)1e8，點(diǎn)擊確定按鈕。如圖所示。生成的結(jié)構(gòu)如圖所示。= 3 * GB2找到解決辦法執(zhí)行主菜單-求解-求解-當(dāng)前，會(huì)彈出

12、一個(gè)提示框。瀏覽后，執(zhí)行文件-關(guān)閉，并單擊確定按鈕開(kāi)始解決方案操作。出現(xiàn)解決方案完成對(duì)話框。單擊“關(guān)閉”按鈕完成解決方案操作。5.展示結(jié)果。= 1 * GB2顯示變形的形狀:執(zhí)行主菜單-通用位置過(guò)程-繪圖結(jié)果-變形形狀，彈出如圖11所示的對(duì)話框。選擇“Def+underformed”單選按鈕，并使用單個(gè)按下OK按鈕。生成的結(jié)果如圖所示。= 2 * GB2瀏覽節(jié)點(diǎn)上的馮米塞斯應(yīng)力值:執(zhí)行主菜單-通用位置過(guò)程-繪圖結(jié)果-等高線圖-節(jié)點(diǎn)解，彈出如圖15所示對(duì)話框。設(shè)置完成后點(diǎn)擊確定按鈕，生成的結(jié)果如圖所示。6.以擴(kuò)展的方式顯示計(jì)算結(jié)果。= 1 * GB2設(shè)置擴(kuò)展模式:執(zhí)行utility菜單-plot

13、 ctrl-style-symmetry expansion，彈出如圖對(duì)話框。選擇“1/4二面角對(duì)稱(chēng)”單選按鈕，單擊確定按鈕，生成的結(jié)果如圖所示。= 2 * GB2顯示為等值線:執(zhí)行utility菜單-plot ctrl-device options，彈出如圖所示對(duì)話框，生成的結(jié)果如圖所示。四塊板圓孔的應(yīng)力集中問(wèn)題的描述受雙向拉伸的無(wú)限大板，其中心有一個(gè)小圓孔，相關(guān)的結(jié)構(gòu)尺寸如下:材料性質(zhì)為:彈性模量E=2e11Pa，泊松比v=0.3，拉伸載荷q=1000Pa，圓孔直徑=10mm，板厚t=1mm。二、具體操作流程1.定義工作文件名和工作標(biāo)題。= 1 * GB2定義工作文件名:工具菜單文件更改作

14、業(yè)名，在出現(xiàn)的對(duì)話框中輸入“Plate”，選擇“新建日志和錯(cuò)誤文件”復(fù)選框?yàn)椋俊笆恰?，點(diǎn)擊“確定”。= 2 * GB2= 3 * GB2重新顯示回復(fù)圖。2.顯示工作平面。3.創(chuàng)建幾何模型= 1 * GB2= 2 * GB2生成小圓孔:在WP X處輸入0，在0處輸入0，在WP Y處輸入0，在半徑處輸入5，然后單擊“確定”。= 3 * GB2曲面減法:使用布爾運(yùn)算，從正方形的面積中減去圓形的面積，生成結(jié)果。= 4 * GB2保存幾何模型:單擊工具欄上的保存數(shù)據(jù)庫(kù)。4.定義單元格屬性。= 1 * GB2定義單位類(lèi)型:定義材料屬性:= 2 * GB2保存數(shù)據(jù):單擊工具欄上的SAVE_DB。5.生成有限

15、元網(wǎng)格:= 1 * GB2設(shè)置網(wǎng)格的大小。= 2 * GB2使用映射網(wǎng)格劃分單位:選擇Areas_Mapped in mesh，然后選擇by corners，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)拾取框。點(diǎn)擊確定，會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)拾取框，依次拾取編號(hào)為5、2、4、6的四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。單擊“確定”生成網(wǎng)格。= 3 * GB2保存結(jié)果:點(diǎn)擊工具欄上的SAVE_DB。6.施加載荷并求解。= 1 * GB2= 2 * GB2荷載施加:拾取編號(hào)為L(zhǎng)2和L3的線段，施加以下荷載，并顯示生成的荷載。= 3 * GB2解決方案:點(diǎn)擊解決方案中的當(dāng)前LS，彈出檢查信息窗口。瀏覽確認(rèn)后關(guān)閉，系統(tǒng)開(kāi)始分析計(jì)算。顯示解決方案完成后，關(guān)閉提示框。= 4

16、* GB2保存結(jié)果:操作同上。7.瀏覽計(jì)算結(jié)果。= 1 * GB2顯示變形形狀:點(diǎn)擊繪圖結(jié)果，然后點(diǎn)擊后處理中的變形形狀，會(huì)彈出如圖所示的對(duì)話框。選擇“定義+未變形”,然后單擊“確定”顯示結(jié)果。= 2 * GB2顯示節(jié)點(diǎn)上的Von Mises應(yīng)力值:繪圖結(jié)果“節(jié)點(diǎn)解”。在彈出的對(duì)話框中點(diǎn)擊應(yīng)力，選擇馮米塞斯SEQV，點(diǎn)擊確定，顯示彩色云圖。= 3 * GB28.以擴(kuò)展的方式顯示計(jì)算結(jié)果。= 1 * GB2設(shè)置模式:繪圖控制樣式對(duì)稱(chēng)擴(kuò)展周期/循環(huán)對(duì)稱(chēng)擴(kuò)展。在彈出的對(duì)話框中單擊“確定”,接受其默認(rèn)設(shè)置。= 2 * GB2= 3 * GB2五圓盤(pán)例子的大應(yīng)變分析問(wèn)題的描述兩塊鋼板夾著一個(gè)圓盤(pán)。圓盤(pán)的

17、材料性能如下:彈性模量:E=1000MPa，泊松比:v=0.35，屈服強(qiáng)度:屈服強(qiáng)度=1 Mpa，剪切模量:Tang Mod=2.99Mpa由于上下鋼板的剛度遠(yuǎn)大于圓盤(pán)的剛度，鋼板與圓盤(pán)壁之間的摩擦力足夠大，所以建模時(shí)只建立圓盤(pán)模型。二、具體操作流程1.定義工作文件名和工作標(biāo)題。= 1 * GB2定義工作文件名:實(shí)用程序菜單文件更改作業(yè)名，在出現(xiàn)的對(duì)話框中輸入“印版”，在“新建日志和錯(cuò)誤文件”復(fù)選框中選擇“是”，然后單擊確定。= 2 * GB2定義職稱(chēng):如上點(diǎn)擊更改職稱(chēng)，在出現(xiàn)的對(duì)話框中輸入“帶小圓圈的板應(yīng)力分析”，點(diǎn)擊“確定”。= 3 * GB2再次顯示replot。2.定義參數(shù)、材料屬性和

18、單位類(lèi)型。= 1 * GB2定義參數(shù)的初始值:參數(shù)標(biāo)量參數(shù)，彈出如下對(duì)話框。在“選擇”下輸入:L=3，然后單擊“輸入”;D=12，點(diǎn)擊回車(chē)關(guān)閉窗口。= 2 * GB2設(shè)置材料屬性:EX=1000，prxy = 0.35，屈服強(qiáng)度= 1mpa，Tang mod = 2.99mpa，關(guān)閉窗口，完成材料屬性設(shè)置。= 3 * GB2定義單位類(lèi)型:元素類(lèi)型增加/編輯/刪除，彈出的對(duì)話框選擇增加，又彈出一個(gè)對(duì)話框。在左側(cè)列表中選擇Visco Solid，在右側(cè)列表中選擇4 node Plas 106，如圖所示，點(diǎn)擊確定。點(diǎn)擊選項(xiàng)，彈出一個(gè)對(duì)話框，然后從單元行為下面的菜單中選擇軸對(duì)稱(chēng)，點(diǎn)擊確定關(guān)閉窗口，完成

19、單元類(lèi)型設(shè)置。3.生成有限元模型。= 1 * GB2= 2 * GB2設(shè)置單元大小:設(shè)置圖形中的長(zhǎng)線。set:NDIV = 12；接一個(gè)短線:NDIV=5，完成了。= 3 * GB2分割貼圖網(wǎng)格:在網(wǎng)格中選擇區(qū)域_映射，選擇3面或4面后，熄滅現(xiàn)在一個(gè)選擇框，點(diǎn)擊選擇所有，并劃分網(wǎng)格。后期效果圖。= 4 * GB2保存網(wǎng)格劃分結(jié)果:點(diǎn)擊另存為，在出現(xiàn)的對(duì)話框中輸入盡可能大的文件名。_Disk_Mesh.db，點(diǎn)擊確定。5.應(yīng)用耦合約束= 1 * GB2選擇Y=1.5的所有節(jié)點(diǎn):選擇實(shí)體，會(huì)彈出一個(gè)工具欄。在頂部列中選擇“節(jié)點(diǎn)”,在第二列中選擇“按位置”,然后選擇“Y坐標(biāo)”,在“最小值和最大值”下

20、的“輸入”列中輸入1.5，然后單擊“確定”。= 2 * GB2= 3 * GB2選擇所有項(xiàng)目:選擇所有項(xiàng)目。4.在線上應(yīng)用對(duì)稱(chēng)約束= 1 * GB2在X=0的直線上應(yīng)用對(duì)稱(chēng)約束:解載荷_應(yīng)用位移對(duì)稱(chēng)b.c _線。出現(xiàn)一個(gè)選擇框，選擇編號(hào)為4的線，然后單擊確定。= 2 * GB2在Y=0的直線上應(yīng)用對(duì)稱(chēng)約束:求解載荷_應(yīng)用置換對(duì)稱(chēng)b.c _線，出現(xiàn)一個(gè)拾取框。拾取編號(hào)為1的行，然后單擊“確定”。= 3 * GB2在所有節(jié)點(diǎn)上應(yīng)用UZ約束:“解決方案”“載荷應(yīng)用”“置換”“在節(jié)點(diǎn)上”,將出現(xiàn)一個(gè)拾取框。點(diǎn)擊全選，彈出對(duì)話框。在后面選擇UZ，然后點(diǎn)擊確定。= 4 * GB2= 5 * GB2將約束數(shù)

21、據(jù)保存到文件:文件另存為，在出現(xiàn)的對(duì)話框中輸入文件名，然后單擊確定。5.定義分析類(lèi)型和選項(xiàng)= 1 * GB2指定分析類(lèi)型:解決方案分析類(lèi)型_新建分析，彈出對(duì)話框，選擇靜態(tài)，點(diǎn)擊確定。= 2 * GB2設(shè)置分析選項(xiàng):解決方案分析選項(xiàng)，會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框，設(shè)置大變形效果，點(diǎn)擊確定。= 3 * GB2打開(kāi)預(yù)測(cè)器:解非線性預(yù)測(cè)器，會(huì)彈出對(duì)話框，點(diǎn)擊確定。= 4 * GB2在節(jié)點(diǎn)14的Y方向應(yīng)用一個(gè)-0.3的位移:solution load _ apply displacement on nodes，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)拾取框。選擇編號(hào)為14的節(jié)點(diǎn)，然后單擊“確定”。彈出一個(gè)對(duì)話框，選擇后面的UY，在輸入欄輸入位移

22、值0.3，點(diǎn)擊確定。6.設(shè)置加載步驟選項(xiàng)。= 1 * GB2設(shè)置子步數(shù):解時(shí)間/頻率時(shí)間和子步數(shù)，會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框。在輸入字段中輸入0.3和下面的120，將“選項(xiàng)”設(shè)置為“開(kāi)”，然后單擊“確定”。= 2 * GB2設(shè)置輸出控制:solution output ctrl db/results file，會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框，選擇每n個(gè)子步，然后在下面的輸入字段中輸入10，點(diǎn)擊OK。= 3 * GB2將數(shù)據(jù)保存到文件= 4 * GB2解決方案:單擊解決方案中的當(dāng)前LS以打開(kāi)檢查信息窗口。瀏覽確認(rèn)后關(guān)閉，系統(tǒng)開(kāi)始分析計(jì)算。顯示解決方案完成后，關(guān)閉提示框。= 5 * GB2保存計(jì)算結(jié)果:在出現(xiàn)的對(duì)話框中輸入文件名，然后單擊“確定”。7.檢查計(jì)算結(jié)果。= 1 * GB2讀入最后一個(gè)子步驟的數(shù)據(jù):在后處理中，點(diǎn)擊Read Result_Last Set。= 2 * GB2在ANSYS命令輸入窗口中輸入/Dscale，1，1，并按ENTER鍵確認(rèn)。= 3 * GB2顯示結(jié)構(gòu)變形的動(dòng)畫(huà):plot ctrls animate deformed shape，彈出一個(gè)對(duì)話框。選擇下面的Def+undef edge，點(diǎn)擊OK，在屏幕上顯示變形圖。= 4 * GB2節(jié)點(diǎn)顯示的塑性狀態(tài):后處理中的繪圖結(jié)