有限元分析及应用”本科生课程 有限元分析软件 anSYS6.led 上机指南 清华大学机械工程系 2002年9月
“有限元分析及应用”本科生课程 有限元分析软件 ANSYS6.1ed 上 机 指 南 清华大学机械工程系 2002 年 9 月
说明 本《有限元分析软件 ANSYS6.led:上机指南》由清华大学机 械工程系石伟老师组织编写,由助教博士生孔劲执笔,于2002 年9月完成,基本操作指南中的所有算例都在相应的软件系统中 进行了实际调试和通过 本上机指南的版权归清华大学机械工程系所有,未经同意, 任何单位和个人不得翻印。 联系人:石伟 北京市清华大学机械工程系(邮编100084) Tel:(010)62788117Fax:(010)62770190
I 说 明 本《有限元分析软件 ANSYS6.1ed:上机指南》由清华大学机 械工程系石伟老师组织编写，由助教博士生孔劲执笔, 于 2002 年 9 月完成，基本操作指南中的所有算例都在相应的软件系统中 进行了实际调试和通过。 本上机指南的版权归清华大学机械工程系所有，未经同意， 任何单位和个人不得翻印。 联系人：石 伟 北京市清华大学机械工程系（邮编 100084） Tel: (010) 62788117 Fax: (010) 62770190
目录 ProjectI简支梁的变形分析 Project2坝体的有限元建模与受力分析 Project3受内压作用的球体的应力与变形分析 Project4受热载荷作用的厚壁圆筒的有限元建模与温度场求解 Project5超静定桁架的有限元求解 Projecte6超静定梁的有限元求解 11 Project7平板的有限元建模与变形分析
II 目 录 Project1 简支梁的变形分析……………………………………………………….1 Project2 坝体的有限元建模与受力分析………………………………………….3 Project3 受内压作用的球体的应力与变形分析…………………………………..5 Project4 受热载荷作用的厚壁圆筒的有限元建模与温度场求解………………..7 Project5 超静定桁架的有限元求解………………………………………………..9 Project6 超静定梁的有限元求解………………………………………………….11 Project7 平板的有限元建模与变形分析………………………………………… 13
有限元分析软件 ANSYS6.led上机指南机械工程系材料加工技术研究所石伟孔劲 Proiect 梁的有限元建模与变形分析 计算分析模型如图1-1所示,习题文件名beam NOTE:要求选择不同形状的截面分别进行计算。 梁承受均布载荷:1.0e5Pa 图1-1梁的计算分析模型 梁截面分别采用以下三种截面(单位:m) t1 -w1-+ 矩形截面: 圆截面 工字形截面 B=0.1,H=0.15 R=0.1 wl=0.1,w2=0.1,w3=0.2. tl=0.0114,t2=0.0114,t3=0.007 1.1进入 ANSYS 程序→ ANSYSED6.1→ nteractive→ change the working directory into yours input Initial jobname: beam-Run 12设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences -select Structural OK 13选择单元类型 ANS YS Main Menu: Preprocessor→ Element Type→Add/ Edit/Delete….→Add select Beam 2 node 188 -oK(back to Element Types window)-Close(the Element Type window) 14定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor -Material Props -Material Models -+Structural Linear→ Elastic→ Isotropic→ input EX:2lell,PRXY:0.3→OK 1.5定义截面 ANSYS Main Menu: Preprocessor→ Sections→Beam→ Common Sects→分别定义 矩形截面、圆截面和工字形截面:矩形截面ID=1,B=0.1,H=0.15→ Apply→圆截面: ID=2R=01→ Apply→工字形截面:ID=3,wl=0.1,w2=0.1,w3=0.2,t=00114,t=0.0114, t3=0.007→0K
有限元分析软件 ANSYS6.1ed 上机指南 机械工程系 材料加工技术研究所 石伟 孔劲 －－1 Project1 梁的有限元建模与变形分析 计算分析模型如图 1-1 所示, 习题文件名: beam。 NOTE:要求选择不同形状的截面分别进行计算。 10m 梁承受均布载荷：1.0e5 Pa 图 1-1 梁的计算分析模型 梁截面分别采用以下三种截面（单位：m）： 矩形截面： 圆截面： 工字形截面： B=0.1, H=0.15 R=0.1 w1=0.1，w2=0.1，w3=0.2, t1=0.0114，t2=0.0114，t3=0.007 1.1 进入 ANSYS 程序 →ANSYSED 6.1 →Interactive →change the working directory into yours → input Initial jobname: beam→Run 1.2 设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural → OK 1.3 选择单元类型 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete… →Add… → select Beam 2 node 188 →OK (back to Element Types window) →Close (the Element Type window) 1.4 定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural → Linear →Elastic →Isotropic →input EX:2.1e11, PRXY:0.3 → OK 1.5 定义截面 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Sections →Beam →Common Sectns →分别定义 矩形截面、圆截面和工字形截面：矩形截面:ID=1,B=0.1，H=0.15 →Apply →圆截面： ID=2,R=0.1 →Apply →工字形截面：ID=3,w1=0.1，w2=0.1，w3=0.2，t1=0.0114，t2=0.0114， t3=0.007 →OK
有限元分析软件 ANSYS6.led上机指南机械工程系材料加工技术研究所石伟孔劲 16生成几何模型 生成特征点 ANSYS Main Menu: Preprocessor→ Modeling→ Create→ Keypoints→ in active cs 依次输入三个点的坐标: Input:1(0,0),2(10,0),3(5,1)→OK 生成梁 ANS YS Main Menu: Preprocessor -Modeling→ Create→ Lines→ lines→ Straight lines→连接两个特征点,1(0,0),2(10,0)→OK 17网格划分 ANSYS Main menu: Preprocessor→ Meshing→ Mesh attributes→ Picked lines→OK →选择:SECT1(根据所计算的梁的截面选择编号); Pick Orientation Keypoint(s):YES→拾取: 3特征点(5,1)→OK→ Mesh tool→ Size Controls) lines:Set→ Pick all( in picking menu)→ input NDIV: 5 -oK(back to Mesh Tool window)- Mesh -Pick All (in Picking Menu) Close(the Mesh Tool window) 8模型施加约束 最左端节点加约東 ANSYS Main menu: Solution→ Define loads→ Apply→ Structural→ Displacement On Nodes→ pick the node at(0,0)→Ok lect UX,UY, UZ.ROTX→OK 最右端节点加约束 ANSYS Main Menu. Solution→ Define loads→ Apply→ Structural→ Displacement On Nodes→ pick the node at(10.0)→OK→ select uy,UZ,ROIX→OK 施加y方向的载荷 ANSYS Main menu: Solution→ Define loads→ Apply→ Structural→ Pressure On beams→ Pickall→VAL:100000→0K 19分析计算 ANSYS Main Menu: Solution -Solve Current LS - +oK(to close the solve Current Load Step window)→OK 1.10结果显示 ANSYS Main Menu: General Postproc -Plot Results -Deformed Shape. . select Def Undeformed -oK (back to Plot Results window )- Contour Plot -Nodal Solu select DOF solution, UY, Def Undeformed, Rotation, rotz, Def Undeformed-+OK 111退出系统 ANSYS Utility Menu:Fle→Eit→ Save evervthing→OK
有限元分析软件 ANSYS6.1ed 上机指南 机械工程系 材料加工技术研究所 石伟 孔劲 －－2 1.6 生成几何模型 ✓ 生成特征点 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →依次输入三个点的坐标：input:1(0,0),2(10,0),3(5,1) →OK ✓ 生成梁 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →lines →Straight lines →连接两个特征点，1(0,0),2(10,0) →OK 1.7 网格划分 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Attributes →Picked lines →OK →选择: SECT:1（根据所计算的梁的截面选择编号）；Pick Orientation Keypoint(s):YES→拾取： 3 #特征点(5,1) →OK→Mesh Tool →Size Controls) lines: Set →Pick All(in Picking Menu) → input NDIV:5 →OK (back to Mesh Tool window) → Mesh →Pick All (in Picking Menu) → Close (the Mesh Tool window) 1.8 模型施加约束 ✓ 最左端节点加约束 ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement → On Nodes →pick the node at (0,0) → OK → select UX, UY,UZ,ROTX → OK ✓ 最右端节点加约束 ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement → On Nodes →pick the node at (10,0) → OK → select UY,UZ,ROTX → OK ✓ 施加 y 方向的载荷 ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Pressure → On Beams →Pick All →VALI:100000 → OK 1.9 分析计算 ANSYS Main Menu: Solution →Solve →Current LS →OK(to close the solve Current Load Step window) →OK 1.10 结果显示 ANSYS Main Menu: General Postproc →Plot Results →Deformed Shape… → select Def + Undeformed →OK (back to Plot Results window) →Contour Plot →Nodal Solu → select: DOF solution, UY, Def + Undeformed , Rotation, ROTZ ,Def + Undeformed→OK 1.11 退出系统 ANSYS Utility Menu: File→ Exit →Save Everything→OK