ansys課程設計-連桿實例的受力分析

1、ANSYS課程設計連桿實例的受力分析一.問題描述厚度為0.5英寸的汽車連桿在小頭孔周圍90度處承受P=1000psi的表面載荷。用有限元法分析了連桿的應力狀態(tài)。連桿材料性能:模量E=30106psi，泊松比0.3。因為連桿的結(jié)構(gòu)是對稱的，所以只能進行一半的分析。采用自底向上的建模方法，采用20節(jié)點SOLID95單元進行劃分。二、具體操作流程1.定義工作文件名和工作標題。2.生成兩個圓環(huán)體。= 1 * GB2生成圓環(huán):主菜單預處理器模型創(chuàng)建面積圓按尺寸，其中RAD1=1.4，RAD2=1，1 = 0，2 = 180，單擊應用，輸入1 = 45，然后單擊確定。= 2 * GB2打開“面編號”控件，

2、選擇“區(qū)域編號”作為“打開”，然后單擊“確定”。3.生成兩個矩形。= 1 * GB2生成矩形:主菜單預處理器模型創(chuàng)建面積矩形按尺寸，輸入X1=-0.3，X2=0.3，Y1=1.2，Y2=1.8，點擊應用，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，然后單擊確定。= 3 * GB2將工作平面坐標系轉(zhuǎn)換為活動坐標系:工具菜單工作平面將活動坐標系更改為工作平面。4.生成圓環(huán)體并執(zhí)行布爾運算。= 1 * GB2= 2 * GB2進行

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

4、5，XV6=1，YV6=45。點擊確定，生成的樣條結(jié)果如圖所示。6.生成新面孔。= 1 * GB2= 2 * GB2打開外觀編號控制。= 3 * GB2線:實用菜單繪圖線，顯示結(jié)果如圖所示。= 4 * GB2生成連桿面:主菜單預處理器創(chuàng)建任意通過線。接機線路號為:6、1、7、25。點擊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，繪制一個矩形，完成局部縮放操作。= 6 * GB2線間倒角:主菜單預處理創(chuàng)建線圓角，在屏幕上拾取編號為36和40的線，點擊應用，在出現(xiàn)的對話框中輸入RAD=0.25，點擊應用，對編號為40，31和30

5、，39的線重復上述操作，最后點擊確定，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”以生成另一個包含所有面的新面，如圖所示。7.關(guān)閉行號和面號的顯示。= 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.拖動以生成三維網(wǎng)格。= 1 * GB2設置三維單元類型:主菜單預處理程序元素類型添加/編輯/刪除，選擇結(jié)構(gòu)實體，磚20節(jié)點95，然后單擊確定。= 2 * GB2設置拖動方向單位的數(shù)量:主菜單預

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，點擊確定，輸入DIST=0.5，點擊確定，生成如圖所示的3D網(wǎng)格。= 4 * GB210.輸入材料屬性。主菜單預處理程序材質(zhì)模型，在對話框中輸入ex = 30e6和prxy = 0.3，點擊確定。完成材料屬性設置。11.應用約束和載荷。= 1 * GB2= 2 * GB2Y=0時，對稱約束將應用于所有面。= 3 * GB2在Z方向應用約束，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)點解，選擇應力，在右欄中選擇VonMises SEQV，然后單擊確定。結(jié)果如圖所示。兩個壓力容器實例的應力分析一.問題描述企業(yè)設計的直徑700的立式儲罐，其中手動直徑88，材質(zhì)16MnR，設計壓力13.5Mpa，彈性模量201Gpa，泊松比0.3。在壓力容器的應力分析和設計中，構(gòu)件設計關(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。由于容器為軸對稱結(jié)構(gòu)，所以只考慮儲罐上半部與手孔封頭筒體之間的間隙設計。二、具體操作流程1.定義工作文件名和工作標題。2.指定單位類型和材料屬性。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通過倒角生成曲面= 7 * GB2= 8 * GB2生成關(guān)鍵點= 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設置單位尺寸= 2 * GB2設置全局單元格大小= 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.瀏覽計算結(jié)果。= 1 * G

9、B2查看變形結(jié)果= 2 * GB2實例中三條輸氣管道的應力分析一.問題描述圖1均勻壓力下輸氣管道計算分析模型(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)的對稱性，應該只分析1/4。另外，在分析過程中要注意單位制。二、具體操作流程1.定義單位類型和材料屬性。= 1 * GB2= 2 * GB2選擇單位類型:執(zhí)行ANSYS主菜單預處理器元素類型添加/編輯/刪除添加選擇實體四邊形8節(jié)點82 應用。添加/編輯/刪除添加選擇實心磚8節(jié)點185確定選項選擇k3:平面應變確定關(guān)閉如圖2，選擇確定關(guān)閉對話框。= 3 * GB2設置材料屬性:執(zhí)行主菜單預處理材質(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cs為全局球面 ANSYS主菜單:預處理建模創(chuàng)建線在活動坐標中依次連接1、2、3、4點確定，如圖所示。預處理建模創(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CS為全局笛卡爾，如圖。= 3 * GB2拉伸成三維實體模型預處理建模操作區(qū)域沿法線輸入2，如圖所示。3.生成有限元網(wǎng)格。預處理網(wǎng)格化預處理-網(wǎng)格化-網(wǎng)格-自由體積，彈出拾取框，拾取實體，點擊確定按鈕。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-應用-結(jié)構(gòu)-位移-on區(qū)域，彈出拾取框，拾取前平面，點擊確定按鈕，彈出如圖8所示對話框，選擇“UY”選項，點擊確定按鈕。同樣，執(zhí)行主菜單-解決方案-應用-結(jié)構(gòu)-位移-on區(qū)域，會彈出一個拾取框。拿起左平面，點擊OK按鈕，彈出如圖8所示的對話框。選擇“UX”選項，然后單擊“確定”按鈕。= 2 * GB2執(zhí)行主菜單-求解-應用-結(jié)構(gòu)-施壓區(qū)域，彈出拾取框，拾取表面，點擊確定按鈕，彈出如圖10所示對話框，輸入如圖所示數(shù)據(jù)1e8，點擊確定按鈕。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-當前，會彈出

12、一個提示框。瀏覽后，執(zhí)行文件-關(guān)閉，并單擊確定按鈕開始解決方案操作。出現(xiàn)解決方案完成對話框。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-通用位置過程-繪圖結(jié)果-變形形狀，彈出如圖11所示的對話框。選擇“Def+underformed”單選按鈕，并使用單個按下OK按鈕。生成的結(jié)果如圖所示。= 2 * GB2瀏覽節(jié)點上的馮米塞斯應力值:執(zhí)行主菜單-通用位置過程-繪圖結(jié)果-等高線圖-節(jié)點解，彈出如圖15所示對話框。設置完成后點擊確定按鈕，生成的結(jié)果如圖所示。6.以擴展的方式顯示計算結(jié)果。= 1 * GB2設置擴展模式:執(zhí)行utility菜單-plot

13、 ctrl-style-symmetry expansion，彈出如圖對話框。選擇“1/4二面角對稱”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，彈出如圖所示對話框，生成的結(jié)果如圖所示。四塊板圓孔的應力集中問題的描述受雙向拉伸的無限大板，其中心有一個小圓孔，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)的對話框中輸入“Plate”，選擇“新建日志和錯誤文件”復選框為？“是”，點擊“確定”。= 2 * GB2= 3 * GB2重新顯示回復圖。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。4.定義單元格屬性。= 1 * GB2定義單位類型: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，會出現(xiàn)一個拾取框。點擊確定，會出現(xiàn)另一個拾取框，依次拾取編號為5、2、4、6的四個關(guān)鍵點。單擊“確定”生成網(wǎng)格。= 3 * GB2保存結(jié)果:點擊工具欄上的SAVE_DB。6.施加載荷并求解。= 1 * GB2= 2 * GB2荷載施加:拾取編號為L2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:點擊解決方案中的當前LS，彈出檢查信息窗口。瀏覽確認后關(guān)閉，系統(tǒng)開始分析計算。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.瀏覽計算結(jié)果。= 1 * GB2顯示變形形狀:點擊繪圖結(jié)果，然后點擊后處理中的變形形狀，會彈出如圖所示的對話框。選擇“定義+未變形”,然后單擊“確定”顯示結(jié)果。= 2 * GB2顯示節(jié)點上的Von Mises應力值:繪圖結(jié)果“節(jié)點解”。在彈出的對話框中點擊應力，選擇馮米塞斯SEQV，點擊確定，顯示彩色云圖。= 3 * GB28.以擴展的方式顯示計算結(jié)果。= 1 * GB2設置模式:繪圖控制樣式對稱擴展周期/循環(huán)對稱擴展。在彈出的對話框中單擊“確定”,接受其默認設置。= 2 * GB2= 3 * GB2五圓盤例子的大應變分析問題的描述兩塊鋼板夾著一個圓盤。圓盤的

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

18、單位類型。= 1 * GB2定義參數(shù)的初始值:參數(shù)標量參數(shù)，彈出如下對話框。在“選擇”下輸入:L=3，然后單擊“輸入”;D=12，點擊回車關(guān)閉窗口。= 2 * GB2設置材料屬性:EX=1000，prxy = 0.35，屈服強度= 1mpa，Tang mod = 2.99mpa，關(guān)閉窗口，完成材料屬性設置。= 3 * GB2定義單位類型:元素類型增加/編輯/刪除，彈出的對話框選擇增加，又彈出一個對話框。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，點擊確定。點擊選項，彈出一個對話框，然后從單元行為下面的菜單中選擇軸對稱，點擊確定關(guān)閉窗口，完成

19、單元類型設置。3.生成有限元模型。= 1 * GB2= 2 * GB2設置單元大小:設置圖形中的長線。set:NDIV = 12；接一個短線: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)在一個選擇框，點擊選擇所有，并劃分網(wǎng)格。后期效果圖。= 4 * GB2保存網(wǎng)格劃分結(jié)果:點擊另存為，在出現(xiàn)的對話框中輸入盡可能大的文件名。_Disk_Mesh.db，點擊確定。5.應用耦合約束= 1 * GB2選擇Y=1.5的所有節(jié)點:選擇實體，會彈出一個工具欄。在頂部列中選擇“節(jié)點”,在第二列中選擇“按位置”,然后選擇“Y坐標”,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選擇所有項目:選擇所有項目。4.在線上應用對稱約束= 1 * GB2在X=0的直線上應用對稱約束:解載荷_應用位移對稱b.c _線。出現(xiàn)一個選擇框，選擇編號為4的線，然后單擊確定。= 2 * GB2在Y=0的直線上應用對稱約束:求解載荷_應用置換對稱b.c _線，出現(xiàn)一個拾取框。拾取編號為1的行，然后單擊“確定”。= 3 * GB2在所有節(jié)點上應用UZ約束:“解決方案”“載荷應用”“置換”“在節(jié)點上”,將出現(xiàn)一個拾取框。點擊全選，彈出對話框。在后面選擇UZ，然后點擊確定。= 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)的對話框中輸入文件名，然后單擊確定。5.定義分析類型和選項= 1 * GB2指定分析類型:解決方案分析類型_新建分析，彈出對話框，選擇靜態(tài)，點擊確定。= 2 * GB2設置分析選項:解決方案分析選項，會彈出一個對話框，設置大變形效果，點擊確定。= 3 * GB2打開預測器:解非線性預測器，會彈出對話框，點擊確定。= 4 * GB2在節(jié)點14的Y方向應用一個-0.3的位移:solution load _ apply displacement on nodes，會出現(xiàn)一個拾取框。選擇編號為14的節(jié)點，然后單擊“確定”。彈出一個對話框，選擇后面的UY，在輸入欄輸入位移

22、值0.3，點擊確定。6.設置加載步驟選項。= 1 * GB2設置子步數(shù):解時間/頻率時間和子步數(shù)，會彈出一個對話框。在輸入字段中輸入0.3和下面的120，將“選項”設置為“開”，然后單擊“確定”。= 2 * GB2設置輸出控制:solution output ctrl db/results file，會彈出一個對話框，選擇每n個子步，然后在下面的輸入字段中輸入10，點擊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前LS以打開檢查信息窗口。瀏覽確認后關(guān)閉，系統(tǒng)開始分析計算。顯示解決方案完成后，關(guān)閉提示框。= 5 * GB2保存計算結(jié)果:在出現(xiàn)的對話框中輸入文件名，然后單擊“確定”。7.檢查計算結(jié)果。= 1 * GB2讀入最后一個子步驟的數(shù)據(jù):在后處理中，點擊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。= 3 * GB2顯示結(jié)構(gòu)變形的動畫:plot ctrls animate deformed shape，彈出一個對話框。選擇下面的Def+undef edge，點擊OK，在屏幕上顯示變形圖。= 4 * GB2節(jié)點顯示的塑性狀態(tài):后處理中的繪圖結(jié)