基于ANSYS的有限元分析

僅供學(xué)習(xí)參考僅供學(xué)習(xí)參考有限元大作業(yè)基于ansys的有限元分析班級學(xué)號姓名：指導(dǎo)老師完成日期ANSYS軟件是美國ANSYS公司研制的大型通用有限元分析〔FEA〕軟件，是世界范圍內(nèi)增長最快的計(jì)算機(jī)輔助工程〔CAE〕軟件，能與多數(shù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)〔CAD,computerAideddesign〕軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如Creo,NASTRAN,Alogor,I—DEAS,AutoCAD等。是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。在核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機(jī)械制造、能源、汽車交通、國防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)學(xué)、輕工、地礦、水利、日用家電等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用°ANSYS功能強(qiáng)大，操作簡單方便，現(xiàn)在已成為國際最流行的有限元分析軟件，在歷年的FEA評比中都名列第一。目前，中國100多所理工院校采用ANSYS軟件進(jìn)行有限元分析或者作為標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)軟件。2DBracket問題描述:Wewillmodelthebracketasasolid8nodeplanestresselement.Geometry:Thethicknessofthebracketis3.125mmMaterial:steelwithmodulusofelasticityE=200GPa.Boundaryconditions:Thebracketisfixedatitsleftedge.Loading:Thebracketisloadeduniformlyalongitstopsurface.Theloadis2625N/m.Objective:a.PlotdeformedshapeDeterminetheprincipalstressandthevonMisesstress.(Usethestressplotstodeterminethese)Remodelthebracketwithoutthefilletatthecornerorchangethefilletradiusto0.012and0.006m,andseehowprincipalstressandvonMisesstresschange.Fillwtrsoius0025RaJiut00re25mFillwtrsoius0025RaJiut00re25m025mRcdiutQ.O062Sm一，建立模型設(shè)置工作平面在ansys主菜單里找到workplane>wpsettings,輸入如下參數(shù)。建立關(guān)鍵點(diǎn)如圖MIRT3TtFfANSYSHOV292D3-I連接各點(diǎn)組成下列圖所示的線段WIRI9nPExm7WKYSMCV2DLS

14iLi9!i2t4上述6條線段組成封閉的面6畫出兩圓位置如圖，將各組成面進(jìn)行布爾和組成一個(gè)面。S口acingMinimunnMaximumToleraneeHr：lP|latcrlalModelS口acingMinimunnMaximumToleraneeHr：lP|latcrlalModel3ArailableMdT*MaddE^-biJh'iorEditFavorite-HelpT1leiiC'EratlltesEXSellPRKT1AddTenperaiure-DeleteTdrerature1Graop-h7修改工作平面尺寸，畫出圖示兩小圓，與大平面進(jìn)行布爾差WPSettingsCartesianLPolarOridandTri^dl：sCinclOnlyITriadClnly17EnableSnapS門日口Inor[|0.OOS25SnapAng|5，設(shè)置材料屬性材料性質(zhì)為線彈性，楊氏模量為200GPa，泊松比為0.3。血Favoritea母StructuralInear色Elastic食Orthotropic領(lǐng)At劇Nonlineor?DensityThermalBstcanslon三，設(shè)置網(wǎng)格單元屬性并劃分網(wǎng)格1選擇單元類型為8節(jié)點(diǎn)應(yīng)力單元2設(shè)置平面應(yīng)力單元厚度為0.3125m。3設(shè)置單元大小在平板外圍輪廓線上設(shè)置為長度0.0125m，在兩空孔內(nèi)部曲線上設(shè)置為長度0.001m。[LESIZE]Elementsizesonipitke-dline-5SIZEEle-mente-dge-le-ngthO.OC'jLINDIVIN口.ofe-le-mEntdivisions(NIDIVisus?-donlyifSIZEisblankjze-ro-jKYNDIVSIZE,NDIVcambechangedR?YesSPACESpacingratio1ANGSTZDivisionarc(degrees)CuseANGST?onlyifnumberofdivisionsCNO1V)ande-le-me-nte-tdge-le-ngth(SIZE)are-blanlkorHeirojOKApplyICancelIHelp劃分網(wǎng)格四，載荷與邊界條件1將平板左邊完全固定J\ApplyU.ROTonLines[DL]ApplyDispl2在平板上部施加壓力載荷，大小為2625N/m。ANSYSI"CM25201615:29:46ApplyPRES；anConstantw^lue-AppjyCancelIfConstantvaluethen:VALUELoadPRESvislue^[SFL]ApplyPRESonlin匕匚asaIfCo-nstantvslu^-iht-n;OptionalPIR.ESvalue-sat.e-ndJofline-ll芝37芝BlankfairuniformPRES)Value五，計(jì)算與后處理1新建分析文件，設(shè)置為靜態(tài)。ANSY^irovANSY^irovzb15'^2*222后處理r-I5EUiZIHEZ<ISTEP=1SUB-1TIHE-1QHK-u4O3t-Dv￥位移云圖Mises應(yīng)力云圖第一主應(yīng)力云圖ANSY.SIYnlleehttKLnjcaiSTIEF-Lsns?lTDE-LSJWffi■’柏連304"-UMM第二主應(yīng)力云圖第三主應(yīng)力云圖1由mises應(yīng)力云圖可以看出在圓角處和上外表最左端應(yīng)力最大。2由主應(yīng)力云圖可以看出結(jié)構(gòu)上最大壓應(yīng)力大于拉應(yīng)力，倒角區(qū)域的壓應(yīng)力是破壞結(jié)構(gòu)的主要因素。3由變形云圖可知平板最右端位移最大。

六，修改倒角半徑R=0.012m時(shí)應(yīng)力云圖和變形云圖ANSYSIEE6511173CJ0D15137319€?2322.1521326721644?4BE@SIEP-13HB-i說=.4ieE-fl€WCKr汕201EP-ELENDiTSMJmOW-1SH62315;46;562M7-22.1S2se^'■:EHX-.+4BE-O￡AMSYSH3VZ3-2D1-CMises應(yīng)力云圖ANSW應(yīng)力圖主云n￡DE匚4riEMIflKtUIISH-.44￡E-Qti—2429i]€SIEP-1SUE"1IIHE-1S3UlX￡MjSTf：心-lcnafll-133ZT1-9010D-*5D9DR=0.006m時(shí)應(yīng)力云圖和變形云圖ANSYSEiaiEKigauirtoe3TEF=1SUE"1IIffi-19EQir附S?2BK萌対￡01-51C：2B12OIJI冊刖*2623=155&S0511￡S341719322331T1231€L97H9H.&73E2D1027Z&231BMises應(yīng)力云圖naunsmnrcJKnaunsmnrcJKANSY.S5TEF-1STUB■!J]k￡-1□EC4ZD1Q1BI32TZT■2J?虧汕-E1536S*-15S8i3-：4-=L；4-3-3MIE93-LZ3DC353{NUA'i^lHJH=.<-5W-DflSHU—27^490-^lb3L-9LX-1N比照分析可以發(fā)現(xiàn)，圓角半徑越小，圓角處的應(yīng)力越大，應(yīng)力集中越明顯，結(jié)構(gòu)所能承受的載荷越小。3DSolid問題描述：Material:steelwithmodulusofelasticityE=200GPa.Boundaryconditions:Theobjectisfixedaroundtheinnersurfaceofthehole.Loading:Theobjectisloadeduniformly(1000N/cm2)alongthetopsurfaceoftheextendedbeam.Objective:Toplotdeformedshape.TodeterminetheprincipalstressandthevonMisesstress.(Usethestressplotstodeterminethese.Donotprintthestresslist)Whatisthemaximumloadtheobjectcantake.Clearlymentiontheyieldstressthatyouhaveassumedforsteel.Alsoassumefactorofsafetyof1.25.FiUetRadiits1cmRadios：Sirm.僅供學(xué)習(xí)參考僅供學(xué)習(xí)參考僅供學(xué)習(xí)參考一，建立模型1設(shè)置工作平面在ansys主菜單里找到workplane>wpsettings,輸入如下參數(shù)。VJPSortings3Cartesian「PolarGridandTriad■*GridOnl>JTriad0nly▽EnableSnapSnapIncr10.0025TOC\o"1-5"\h\zSna口Q■門口15Spacing|O.OOL!5Minimum|-1M-aNimum11Tolerance10.0012建立一個(gè)長5cm寬1cm高8cm的長方體

4以平板一面為基準(zhǔn)依次建立的長方體AWSYS1Td>]4i22二，設(shè)置材料屬性材料性質(zhì)為線彈性，楊氏模量為200GPa，泊松比為0.3。

r~~p/\LirearIsotropicPropertiesforMaterialNumbm1[.肚■Lin已a(bǔ)rIsotropicMat已rialProp已Tti已gforMat已rialMuinb已t1TeirperaturesEXPRXYT10.3AddTemperature1DeleteTernperatureGraphOKICancelIHelp三，設(shè)置網(wǎng)格單元屬性并劃分網(wǎng)格1選擇單元類型為10節(jié)點(diǎn)應(yīng)力單元OKIApplyCancelOKIApplyCancel2劃分網(wǎng)格四，載荷與邊界條件將基準(zhǔn)平板兩孔內(nèi)外表完全約束，在懸臂上施加大小為10兆Pa壓強(qiáng)。五，計(jì)算與后處理1新建分析文件，設(shè)置為靜態(tài)[AWTYFE]Typeofanalysisc*StaticrModalLHarmonicCTransient廠S-pectrumC'EigenEuckling「S-ubstructuring/CMSOKCancelHelp2后處理變形云圖1DI5PIACEHEMNOV29201617:19:30STEP-2SUB-1TI]E?2DMK-.0014^3v?<Mises應(yīng)力云圖ANSYSLLEMEJn5OLUIIONKOT29201€STEP=217:20:17SUB=1TIMZ=3SMK=?129E+1OSE(yDMXSMN(NOSVG)=.001443=120524120524.288E+09.575E+09.Se3E+09-115E4-1OA44E4-09-431E-F03-71SE-FD9.101E+10.12SE+10ANSYSELEMENTSOLUTIONNOV292016SIEF=217：2D：31SUNANSYSELEMENTSOLUTIONNOV292016SIEF=217：2D：31SUNSMK=120524=.129E-F10SOB=1TIME=2SEQVDMK:「(NOAVG)=.0014431ZO5Z4.ZSEE十Cl勺.575E+O9.8€3Ei-0S.1L5EM0.144E4-09-431E-I-09-719E-F09.1D1E+10.129E+10主應(yīng)力云圖ELEMENISOLUIION(NOfiVG)STEP=2SUB=1TIME=2SIDMKSMNSMK=.001443=-?44SE1-09=*170E-bLO1ELEJMEKISOLUTIONSTEP-2SUB=1IIME=2SI(ETOATC)OK=.031443SMN=-.446E+09SMK-.17QE1-10_■.芻孕.afliE-i-oe-5Q6L-I-Q&aaaE-i-ca攻ge十io'--20BE-I-0S-2CEE-I-0S.7^5E+口日.122E-I-10.170E-t-10從應(yīng)力云圖圖可以看出在兩孔處應(yīng)力較大，在伸出端和平板連接的上下兩處應(yīng)力較大，在伸出端上靠近平板處應(yīng)力增大。左右方向的伸出端無應(yīng)力集中，應(yīng)力也不大。3計(jì)算最大載荷這里假設(shè)使用的是常見的Q235號鋼，屈服極限為235Mp。根據(jù)題設(shè)給出的平安系數(shù)s=1.25可以算出材料許用應(yīng)力為188MPa，結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)截面應(yīng)力不允許到達(dá)188MPa。根據(jù)上述分析可知在10MPa壓力下結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力為1290MPa，對于線彈性問題，載荷與應(yīng)力成正比，可以反求出當(dāng)應(yīng)力在188MPa時(shí)結(jié)構(gòu)承受載荷為1.5MPa壓力。六，Abaqus比照分析1軟件介紹：ABAQUS被廣泛地認(rèn)為是功能最強(qiáng)的有限元軟件，可以分析復(fù)雜的固體力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)系統(tǒng)，特別是能夠駕馭非常龐大復(fù)雜的問題和模擬高度非線性問題。ABAQUS不但可以做單一零件的力學(xué)和多物理場的分析，同時(shí)還可以做系統(tǒng)級的分析和研究。ABAQUS的系統(tǒng)級分析的特點(diǎn)相對于其他的分析軟件來說是獨(dú)一無二的。由于ABAQUS優(yōu)秀的分析能力和模擬復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性使得ABAQUS被各國的工業(yè)和研究中所廣泛的采用。ABAQUS產(chǎn)品在大量的高科技產(chǎn)品研究中都發(fā)揮著巨大的作用。2同樣的，在abaqus中建立上述模型，并計(jì)算的到如下結(jié)果。5aMum（平旳.75%）卜2耶bi+095aMum（平旳.75%）卜2耶bi+091-1.Q3ZE-I"??M3加+06l-fl.444t-l-Ci：54-75D6B-HK.692t+Cr=：F7Me-KM1-2J=：lbt+iK41""VGO&;krturn7]obndb^bMUw'StondardC-ll-L'SunM葉ETS曲缶43GKT+nij-no￡01?.4bnIe'Ilfcr啟卻]n王ffmises應(yīng)力云圖COB:lectureJJob.DdbAbaqu^tandard6.13-13unriovET10:^5:43GMT+0Q:0DZ014出斷琵：EtEp-1[ncrtrnarrt1;'itepTime=±SEit°S,陽胡.Priicipd孌密密St:u宜書躍也斗事.:代加血丸口主應(yīng)力云圖比照ANSYS和Abaqus的分析結(jié)果，顯然計(jì)算結(jié)果大致相同，足以驗(yàn)證上述分析的正確性。3驗(yàn)證最大載荷在abaqus中，將載荷修改成1.5MPa計(jì)算得到的最大mise應(yīng)力為180MPa,符