ANSYS課程設(shè)計(jì)走滑斷層破裂擴(kuò)展特征的數(shù)值分析

課程設(shè)計(jì)課程\o"課程號(hào)：160343024課序號(hào)：1"大型工程分析軟件及應(yīng)用題目走滑斷層破裂擴(kuò)展特征的數(shù)值分析院系專業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號(hào)2012年12月26日力學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程\o"課程號(hào)：160343024課序號(hào)：1"大型工程分析軟件及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)題目走滑斷層破裂擴(kuò)展特征的數(shù)值分析專業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告目錄第一章概述………………………-3-1.1課程設(shè)計(jì)的意義、目的…………………-3-1.2課程設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容……………………-3-第二章ANSYS詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟……………………-5-2.1問題分析…………………-5-2.2基于ANSYS分析的簡要步驟……………-5-第三章設(shè)計(jì)結(jié)果及分析…………-11-3.1模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析……………………-11-結(jié)論………………-12-參考文獻(xiàn)…………-14-一、概述1.1課程設(shè)計(jì)的意義、目的1.1.1、ANSYS是大型的通用有限元軟件，其功能強(qiáng)大，可靠性好，具有強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)分析能力和優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊，因而被國內(nèi)外大多數(shù)機(jī)械行業(yè)所采用。本文將基于ANSYS建立結(jié)構(gòu)的有限元模型，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析。ANSYS模態(tài)分析用于確定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)或機(jī)器部件的振動(dòng)特性（固有頻率和振型），即結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型，他們是承受動(dòng)態(tài)載荷的重要參數(shù)，也可作為其他動(dòng)力學(xué)分析的起點(diǎn)，是進(jìn)行譜分析或模態(tài)疊加法普響應(yīng)分析或瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析所必需的前期分析過程。模態(tài)分析在動(dòng)力學(xué)分析過程中必不可少的一個(gè)步驟，在譜響應(yīng)分析、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析的分析過程中均要求先進(jìn)行模態(tài)分析才能進(jìn)行其他步驟。1.1.2、根據(jù)課堂講授內(nèi)容，學(xué)生做相應(yīng)的自主練習(xí)，消化課堂所講解的內(nèi)容；通過調(diào)試典型例題或習(xí)題積累調(diào)試ANSYS程序的經(jīng)驗(yàn)；通過完成課程設(shè)計(jì)中中的編程題，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的編程能力、用ANSYS解決實(shí)際問題的能力。1.1.3、課程設(shè)計(jì)的目的為。掌握應(yīng)用實(shí)體建模方法；掌握應(yīng)用ansys進(jìn)行簡單有限元分析方法；能對(duì)問題進(jìn)行分析，自己獨(dú)立完成1.2課程設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容走滑斷層破裂擴(kuò)展特征的數(shù)值分析主要內(nèi)容：1.2.1幾何尺寸模型長cm寬cm高cm沉積層（藍(lán)色部分）90404左側(cè)基巖100212右側(cè)基巖1002121.2.2材料參數(shù)基巖：體積模量1.5e8切變模量1.1e8密度2.5e3摩擦角40粘結(jié)力0.275e6沉積層：體積模量0.7e8切變模量0.3e8密度2000摩擦角15粘結(jié)力5e41.2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果沉積層表面沿?cái)鄬拥钠屏鸭扒袘?yīng)變圖1.2.4計(jì)算模型紅色部分基巖采用約束將其固定，綠色部分約束后沿箭頭方向可以錯(cuò)動(dòng)，采用位移加載，加載速率在10e-7m/步二、ANSYS詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟2.1問題分析2.1.1幾何尺寸模型長cm寬cm高cm沉積層（藍(lán)色部分）90404左側(cè)基巖100212右側(cè)基巖1002122.2.2材料參數(shù)基巖：體積模量1.5e8切變模量1.1e8密度2.5e3摩擦角40粘結(jié)力0.275e6沉積層：體積模量0.7e8切變模量0.3e8密度2000摩擦角15粘結(jié)力5e42.2.3計(jì)算模型2.2基于ANSYS分析的簡要步驟(1)啟動(dòng)ANSYS，進(jìn)入ANSYS界面。(2)定義工作文件名GUI:UtilityMenu>File>ChangeJobname單擊UtilityMenu菜單下File中的ChangeJobname按鈕，會(huì)彈出ChangeJobname對(duì)話框，輸入sizu文件名，單擊Ok。(3)定義分析標(biāo)題GUI:UtilityMenu>File>ChangeTitle在彈出的對(duì)話框中，輸入sizu作為標(biāo)題，單擊OK。(4)重新顯示GUI:UtilityMenu>Plot>Replot單擊該按鈕后，所命名的分析標(biāo)題和工作文件名會(huì)出現(xiàn)在ANSYS中。(5)選擇分析類型GUI:MainMenu>Preferences在彈出的對(duì)話框中，選擇分析類型，由于此例屬于結(jié)構(gòu)分析，故選擇Structural這一項(xiàng)，單擊OK。(6)定義單元類型GUI:MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete單擊彈出對(duì)話框中的Add按鈕，彈出單元庫對(duì)話框，在材料的單元庫中選擇Plane82單元。即在左側(cè)的窗口中選取Solid單元，在右側(cè)選擇8節(jié)點(diǎn)的82單元，然后單擊OK。(7)選擇分析類型定義完單元類型后，ElementTypes對(duì)話框中的Option按鈕被激活，單擊后彈出一個(gè)對(duì)話框，在Elementbehavior中選擇Planestrsw/thk，在Extraelementoutput中，選擇Nodalstress。單擊OK，最后單擊Close，關(guān)閉單元類型對(duì)話框。(8)定義實(shí)常數(shù)GUI:MainMenu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete執(zhí)行該命令后，在彈出RealConstants對(duì)話框中單擊Add按鈕，確認(rèn)單元無誤后，單擊OK，彈出RealConstantSetNumbed,forPlane82對(duì)話框，在thickness后面輸入板的厚度0.04。單擊OK，單擊Close。(9)定義力學(xué)參數(shù)GUI:MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels在彈出的對(duì)話框中分別輸入體積模量1.5e8切變模量1.1e8密度2.5e3摩擦角40然后關(guān)閉定義材料屬性對(duì)話框。(10)存盤GUI:ANSYSToolbar>SAVE_DB(11)定義長方體GUI:MainMenu>Preprocessor>Modeling>Creat>vlumes>ByDimensisonsX1=0X2=0.9Y1=0Y2=0.4Z1=0Z2=0.04(12)存盤GUI:ANSYSToolbar>SAVE_DB(13)重復(fù)上邊的步驟做出另外兩個(gè)部分(14)將三個(gè)部分用布爾加運(yùn)算組合一體(15)劃分網(wǎng)格GUI:MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool執(zhí)行該命令后，在彈出的對(duì)話框中單擊Globe后面的Set，彈出GlobeElementSize對(duì)話框，將Elementedgelength設(shè)置為0.02，單擊OK回到MeshTool對(duì)話框中，然后單擊Mesh，彈出一個(gè)拾取對(duì)話框，單擊PickAll。劃分網(wǎng)格后的結(jié)果如圖(16)存盤GUI:ANSYSToolbar>SAVEDB(17)施加載荷GUI:MainMenu>Solution>De#ineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnNodes執(zhí)行該命令后會(huì)彈出一個(gè)選取對(duì)話框，在繪圖區(qū)域選取點(diǎn)（0，0,0），單擊Apply，在彈出的對(duì)話框中選擇AllDOF，限制所有的自由度。單擊Apply,繼續(xù)選取點(diǎn)（0.9,0,0），單擊OK，在彈出的對(duì)話框中選擇AllDOF，限制所有的自由度。單擊OK。（18）求解運(yùn)算GUI:MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS在彈出的對(duì)話框中單擊OK,ANSYS程序開始進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)計(jì)算完成后，程序會(huì)彈出一條信息框，提示求解已經(jīng)完成。單擊Close，關(guān)閉該窗口。(19)顯示變形圖GUI:MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShape在彈出的窗口中選擇Def十undeformed，單擊OK。加載變形后的效果圖和未加載前的效果圖顯示在繪圖區(qū)域。(20)存盤，退出ANSYS程序三、設(shè)計(jì)結(jié)果及分析3.1模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析PRINTREACTIONSOLUTIONSPERNODE*****POST1TOTALREACTIONSOLUTIONLISTING*****LOADSTEP=1SUBSTEP=1TIME=1.0000LOADCASE=0THEFOLLOWINGX,Y,ZSOLUTIONSAREINTHEGLOBALCOORDINATESYSTEMNODEFXFY4-79.720-75.5569479.720275.56TOTALVALUESVALUE-0.38568E-10200.00PRINTITERATIONSUMMARY****POST1ITERATIONSUMMARY****LOADSTEP1SUBSTEP1CUMULATIVEITERATION1TIME=1.00000TIMEINCREMENT=1.00000NUMBEROFEQUILIBRIUMITERATIONS=1CONVERGENCEINDICATOR=0MAXIMUMDEGREEOFFREEDOMVALUE=-0.267477E-04RESPONSEFREQUENCYFOR2NDORDERSYSTEMS=0.00000DESCENTPARAMETER=0.00000FORCECONVERGENCEVALUE=0.00000MOMENTCONVERGENCEVALUE=0.00000DISPLACEMENTCONVERGENCEVALUE=0.00000ROTATIONCONVERGENCEVALUE=0.00000NUMBEROFWARNINGMESSAGESENCOUNTERED=0NUMBEROFERRORMESSAGESENCOUNTERED=0結(jié)論相對(duì)于其他應(yīng)用型軟件而言，ANSYS作為大型權(quán)威性的有限元分析軟件，對(duì)提高解決問題的能力是一個(gè)全面的鍛煉過程，是一門相當(dāng)難學(xué)的軟件，因而，要學(xué)好ANSYS，對(duì)學(xué)習(xí)者就提出了很高的要求，一方面，需要學(xué)習(xí)者有比較扎實(shí)的力學(xué)理論基礎(chǔ)，對(duì)ANSYS分析結(jié)果能有個(gè)比較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)和判斷，可以說，理論水平的高低在很大程度上決定了ANSYS使用水平；另一方面，需要學(xué)習(xí)者不斷摸索出軟件的使用經(jīng)驗(yàn)不斷總結(jié)以提高解決問題的效率。ANSYS是一個(gè)強(qiáng)大的軟件，用于分析靜力學(xué)等系統(tǒng)建模，可做系統(tǒng)仿真，是一個(gè)很好的軟件。對(duì)于初學(xué)者，必將會(huì)遇到許許多多的問題，對(duì)遇到的問題最好能記下來，認(rèn)真思考，逐個(gè)解決，積累經(jīng)驗(yàn)。只有這樣才會(huì)印象深刻，避免以后犯類似的錯(cuò)誤，即使遇到也能很快解決。同樣，學(xué)習(xí)ANSYS的命令流依然很重要。作為工程力學(xué)專業(yè)的學(xué)生，雖然力學(xué)理論知識(shí)學(xué)了很多，但對(duì)許多基本概念的理解許多人基本上是只停留于一個(gè)符號(hào)的認(rèn)識(shí)上，理論認(rèn)識(shí)不夠，更沒有太多的感性認(rèn)識(shí)，比如一開始學(xué)ANSYS時(shí)可能很多人都不知道鋼材應(yīng)輸入一個(gè)多大的彈性模量是合適的。而在進(jìn)行有限元數(shù)值計(jì)算時(shí)，需要對(duì)相關(guān)參數(shù)的數(shù)值有很清楚的了解，比如材料常數(shù)，直接關(guān)系到結(jié)果的正確性，一定要準(zhǔn)確。實(shí)際上在學(xué)ANSYS時(shí)，以前學(xué)的很多基本概念和力學(xué)理論知識(shí)都忘得差不多了，因而遇到有一定理論難度的問題可能很難下手，特別是對(duì)結(jié)果的分析，需要用到材料力學(xué)、彈塑性力學(xué)里面的知識(shí)進(jìn)行理論上的判斷，所以在這種情況下，復(fù)習(xí)一下材料力學(xué)、彈塑性力學(xué)是很有必要的，加深對(duì)基本概念的理解。在涉及到復(fù)雜的非線性問題時(shí)（比如接觸問題），一方面，不同的問題對(duì)應(yīng)著不同的數(shù)值計(jì)算方法，求解器的選擇直接關(guān)系到程序的計(jì)算代價(jià)和問題是否能順利解決；另一方面，需要對(duì)非線性的求解過程有比較清楚的了解，知道程序的求解是如何實(shí)現(xiàn)的。只有這樣，才能在程序的求解過程中，對(duì)計(jì)算的情況做出正確的判斷。以上幾個(gè)方面，只是說明在ANSYS的過程中，不要純粹的把ANSYS當(dāng)作一門功課來學(xué)，這樣是不可能學(xué)好ANSYS的，而要針對(duì)問題來學(xué)，特別是遇到的新問題，首先要看它涉及到那些理論知識(shí)，最好能作到有所了解，然后與ANSYS相關(guān)設(shè)置結(jié)合起來，作到心中有數(shù)，不至于遇到某些參數(shù)設(shè)置時(shí)，沒一點(diǎn)概念，不知道如何下手。工程力學(xué)專業(yè)更多的偏向于理論，往往覺得學(xué)了那么多的力學(xué)理論知識(shí)沒什么用，不知道將來自己能作什么，而學(xué)ANSYS實(shí)際起到了溝通理論與實(shí)踐的橋梁作用，使你能夠感到所學(xué)的知識(shí)都能用上，甚至激發(fā)出對(duì)本專業(yè)的熱愛。參考文獻(xiàn)：[1]結(jié)構(gòu)仿真分析-ANSYS應(yīng)用蘇榮華/梁冰編著東北大學(xué)出版社[2]ANSYS11.0有限元分析入門與提高/胡國良,任繼文編著北京:國防工業(yè)出版社,2009[3]ANSYS有限元原理與工程應(yīng)用實(shí)例大全/盛和太,喻海良,范訓(xùn)益編著北京:清華大學(xué)出版社,2006[4]ANSYS高級(jí)工程應(yīng)用實(shí)例分析與二次開發(fā)/闞前華...[等]編著北京:電子工業(yè)出版社,2006[5]ANSYS在土木工程中的應(yīng)用/李權(quán)編著北京:人民郵電出版社,2005[6]ANSYS結(jié)構(gòu)有限元高級(jí)分析方法與范例應(yīng)用/尚曉江...[等]編著北京:中國水利水電出版社,2006[7]HYPERLINK"2:8080/opac/openlink.php?title=ANSYS%E6%9C%89%E9%99%90%E5%85%83%E5%88%86%E6%9E%90%E