ANSYS有限元分析

一個(gè)厚度為20mm的帶孔矩形板受平面內(nèi)張力,如下圖所示。左邊固定,右邊受載荷p=20N/mm作用,求其變形情況

一個(gè)典型的ANSYS分析過(guò)程可分為以下6個(gè)步驟:

① 定義參數(shù)

② 創(chuàng)建幾何模型

③ 劃分網(wǎng)格

④ 加載數(shù)據(jù)

⑤ 求解

⑥ 結(jié)果分析

1.1 指定工程名和分析標(biāo)題

(1) 啟動(dòng)ANSYS軟件,選擇File→Change Jobname命令,彈出如圖所示的[Change Jobname]對(duì)話(huà)框。

(3) 選擇File→Change Title菜單命令,彈出如圖所示的[Change Title]對(duì)話(huà)框。

(4) 在[Enter new title]文本框中輸入“2D Plane Stress Bracket”,單擊確定。

1.2 定義單位

在ANSYS軟件操作主界面的輸入窗口中輸入“/UNIT,SI”

1.3 定義單元類(lèi)型

(1) 選擇Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete命令,彈出如圖所示[Element Types]對(duì)話(huà)框。

(2) 單擊[Element Types]對(duì)話(huà)框中的[Add]按鈕,在彈出的如下所示[Library of Element Types]對(duì)話(huà)框。

(3) 選擇左邊文本框中的[Solid]選項(xiàng),右邊文本框中的[8node 82]選項(xiàng),單擊確定,。

(4) 返回[Element Types]對(duì)話(huà)框,如下所示

(5) 單擊[Options]按鈕,彈出如下所示[PLANE82 element type options]對(duì)話(huà)框。

(6) 在[Element behavior]下拉列表中選擇[Plane strs w/thk]選項(xiàng),單擊確定。

(7) 再次回到[Element Types]對(duì)話(huà)框,單擊[close]按鈕結(jié)束,單元定義完畢。

1.4 定義單元常數(shù)

(1) 在ANSYS程序主界面中選擇Main Menu→Preprocessor→Real Constants→Add/Edit/Delete命令,彈出如下所示[Real Constants]對(duì)話(huà)框。

(2) 單擊[Add]按鈕,進(jìn)行下一個(gè)[Choose Element Type]對(duì)話(huà)框,選擇[Plane82]單元,單擊確定,彈出如下右圖對(duì)話(huà)框。

(3) 在[THK]文本框中輸入“20”,定義厚度為20mm,單擊OK

(4) 回到[Real Constants]對(duì)話(huà)框,單擊Close。

1.5 定義材料參數(shù)

(1) 在ANSYS程序主界面,選擇Main Menu→Preprocessor→Material Props→Material Models命令,彈出如下所示[Define Material Model Behavior]對(duì)話(huà)框。

(2) 選擇對(duì)話(huà)框右側(cè)Structural→Linear→Elastic→Isotropic命令,并單擊[Isotropic]選項(xiàng),接著彈出如下所示[Linear Isotropic Properties for Material Number 1]對(duì)話(huà)框。

(3) 在[EX]文本框中輸入彈性模量“200000”,在[PRXY]文本框中輸入泊松比“0.3”,單擊OK。

(4) 回到[Define Material Model Behavior]對(duì)話(huà)框,直接關(guān)閉對(duì)話(huà)框,至此材料參數(shù)設(shè)置完畢。

(1) 在ANSYS程序主界面,選擇Main Menu→Preprocessor→Modeling→Creat→Areas→Rectangle→By 2Corners命令,彈出如下所示對(duì)話(huà)框。

(2) 按上圖的填寫(xiě)相應(yīng)數(shù)據(jù),單擊OK按鈕,得到一個(gè)矩形。

(3) 選擇Main Menu→Preprocessor→Modeling→Creat→Areas→Circle→Solid Circle命令,彈出如下所示對(duì)話(huà)框.

(4) 按上圖填寫(xiě)數(shù)據(jù),單擊OK,得到如下所示圖形。

(5) 選擇Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→Arears Circle命令,彈出如下左圖所示對(duì)話(huà)框.

(6) 用鼠標(biāo)在矩形上單擊,彈出如上右圖所示對(duì)話(huà)框,單擊OK按鈕,選中矩形。

(7) 再次出現(xiàn)上左圖對(duì)話(huà)框,再用鼠標(biāo)在圖形上單擊,同樣彈出上右圖對(duì)話(huà)框,此時(shí)單擊Next按鈕,選中圓形,并單擊OK按鈕。

(8) 接著單擊上左OK按鈕,進(jìn)行布爾操作,得到如下所示幾何模型

(1) 選擇Main Menu→Preprocessor→Meshing→Size Cntrls→ManualSize→Layers→Picked Lines命令,彈出實(shí)體選擇對(duì)話(huà)框,用鼠標(biāo)選擇矩形4條邊線(xiàn),單擊OK

(2) 接著彈出如下所示對(duì)話(huà)框,在[Element edge length]文本框中輸入“25”,其他設(shè)置空,單擊OK按鈕

(3) 再次選擇Main Menu→Preprocessor→Meshing→Size Cntrls→ManualSize→Layers→Picked Lines命令,彈出實(shí)體選擇對(duì)話(huà)框,用鼠標(biāo)選擇圓形4條邊線(xiàn),單擊OK

(4) 在[Element Sizes on Picked Lines] 對(duì)話(huà)框中,將[No.of element divisions]文本框設(shè)為“2”,其他留空,單擊OK按鈕

(5) 選擇Main Menu→Preprocessor→Meshing→Mesh→Areas→Free命令,彈出實(shí)體選擇對(duì)話(huà)框,單擊[Pick All]按鈕,得到如下所示網(wǎng)格。

(1) 選擇Main Menu→Preprocessor→Loads→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→On Lines命令,彈出實(shí)體選擇對(duì)話(huà)框,選中矩形左邊線(xiàn),單擊OK。

(2) 出現(xiàn)如下所示對(duì)話(huà)框,選擇約束[ALL DOF]選項(xiàng),并設(shè)置[Displacement value]為0,單擊OK。

(3) 選擇Main Menu→Preprocessor→Loads→Define Loads→Apply→Structural→Pressure→On Lines命令,彈出實(shí)體選擇對(duì)話(huà)框,選中矩形左邊線(xiàn),單擊OK。

(4) 接著出現(xiàn)如下所示對(duì)話(huà)框,設(shè)置[Load PRES value]為“-1”,單擊[OK]

(5) 至此,視圖窗口出現(xiàn)模型的約束信息如下。

(1) 選擇Main Menu→Solution→Solve→Current LS命令,彈出如下所示窗口,其中[/STATUS Command]窗口里面包括了所要計(jì)算模型的求解信息和載荷步信息。

(2) 單擊上圖OK按鈕,程序進(jìn)行計(jì)算。

(3) 計(jì)算完畢后,出現(xiàn)如下所示對(duì)話(huà)框。

6.1 顯示變形圖

(1) 選擇Main Menu→General PostProc→Read Results→First Set命令,讀入最初結(jié)果文件

(2) 選擇Main Menu→General PostProc→Plot Results→Deformed Shape命令,彈出[Plot Deformed Shape]對(duì)話(huà)框,如下所示。

(3) 選擇[Def + undef edge]選項(xiàng),并單擊OK,出現(xiàn)如下最終變形圖。

6.2 顯示Von Mises等效應(yīng)力

(1) 選擇Main Menu→General PostProc→Plot Results→Contour Plot→Nodal Solu命令,彈出如下對(duì)話(huà)框。

(2) 選擇Favorites→Nodal Solution→Von Mises stress命令,并展開(kāi)[Additional Options]折疊菜單,設(shè)置[Interpolation Nodes]為[All applicable],單擊OK,出現(xiàn)如下所示等效應(yīng)力圖。