ANSYS WORKBENCH 11.0静力结构分析
ANSYS WORKBENCH 11.0培训教程（DS）
第四章
静力结构分析
序言
?在DS中关于线性静力结构分析的内容包括以下几个方面:
–几何模型和单元
–接触以及装配类型
–环境（包括载荷及其支撑）
–求解类型
–结果和后处理
?本章当中所讲到的功能同样适用与ANSYS DesignSpace Entra及其以上版本.
–本章当中的一些选项可能需要高级的licenses，但是这些都没有提到。
–模态，瞬态和非线性静力结构分析在这里没有讨论，但是在相关的章节当中将会有所阐述。
线性静力分析基础
?在线性静力结构分析当中，位移矢量{x} 通过下面的矩阵方程得到:
在分析当中涉及到以下假设条件:
–[K] 必须是连续的
?假设为线弹性材料?小变形理论
?可以包括部分非线性边界条件–{F} 为静力载荷
?不考虑随时间变化的载荷
?不考虑惯性（如质量，阻尼等等）影响
?在线性静力分析中，记住这些假设是很重要的。非线性分析和动力学分析将在随后的章节中给予讨论。
[]{}{}
F x K =
A. 几何结构
?在结构分析当中，可以使用所有DS 支持的几何结构类型.
?对于壳体，在几何菜单下厚度选项是必须要指定的。
?梁的截面形状和方向在DM已经指定并且可以自动的传到DS模型当中。
–对于线性体，仅仅可以得到位移结果.
ANSYS License Availability
DesignSpace Entra x
DesignSpace x
Professional x
Structural x
Mechanical/Multiphysics x
…Point Mass
?Point Mass 在“Geometry”分支在模拟没有明确建模的重量
–只有面实体才能定义point mass
–可以用以下方式定义point mass位置:
?在任意用户定义坐标系中(x, y, z)坐标
?选择点/边/面来定义位置
–重量/质量大小在“Magnitude”中输入
–在结构静力分析中,point mass只受“加速度”，“标准重力加速度,”和“旋转速度”的作用.
–质量和所选面相连通时它们之间没有刚度. 这不是一个刚度区域假设而是一个类似与分布质量的假设
–没有旋转惯性项出现.
ANSYS License Availability
DesignSpace Entra x
DesignSpace x
Professional x
…Point Mass
?point mass 将会以灰色圆球出现
–前面提到，只有惯性力才会对point mass 起作用。.
–这意味着在线性静力结构分析中引入point mass 只是为了考虑结构中没有建模的附加重量同时必须有惯性力出现.
–Point Mass 本身没有结果
ANSYS License Availability
DesignSpace Entra x
DesignSpace x
Professional x
…材料属性
?在线性静力结构分析当中，材料属性只需要定义杨氏模量以及泊松比。
–材料输入在“Engineering Data”分支下, 并且在每个
“Geometry”菜单下都有材料的配给选项。
–假如有任何惯性载荷，密度是必须要定义的。
–热膨胀系数和传热系数在有热载荷的时候需要指定
–在ANSYS 的结构模块下没有热载荷选项
–可以输入负热膨胀系数
–在选定应力结果提取工具的时候，应力极限需要指定
–假如打开疲劳分析是需要定义疲劳的
?需要Fatigue Module add-on license
–特定的载荷以及结果提取工作将在后面讨论
ANSYS License Availability
DesignSpace Entra x
DesignSpace x
Professional x
…材料属性
?在Engineering Data view 中显示材料属性:
ANSYS License Availability
DesignSpace Entra x
DesignSpace x
Professional x
B. 装配体–实体接触
?当输入实体的组合体时，两个实体之间自动生成接触。
–面对面接触允许在两个实体边界上的不匹配的单元划分
–用户可以在“Contact”菜单下，指定探测自动接触距离的滑块来控制容差
ANSYS License Availability
DesignSpace Entra
DesignSpace x
Professional x
Structural x
Mechanical/Multiphysics x
…装配体–实体接触
?在DS中，在每个接触对中都要定义目标面和接触面。
–接触区域的其中一个表面构成“接触”面，此区域的另一个表面构成“目标”面。
–接触中利用目标面的渗透量（在给定容差范围内）来限制接触面上的积分点。但是其相反的情况是不正确的。
?当一个面为目标面而另一个面为接触面时称为不对称接
触。而当两面都为接触面或者目标面时则称为对称接触，
因为任何一边都可以渗透到另一边。
?在缺省情况下，DS对组合体定义的是对称接触。对于
ANSYS Professional licenses 以及结构模块，用户需要根
据上述介绍将其改变成非对称接触。
ANSYS License Availability
DesignSpace Entra
DesignSpace/
Professional x
…装配体–实体接触
?四种接触类型可供选择：
Contact Type Iterations Normal Behavior (Separation)Tangential Behavior (Sliding) Bonded1Closed Closed
No Separation1Closed Open
Frictionless Multiple Open Open
Rough Multiple Open Closed
–绑定的和不分离的接触是最基础的线性行为，仅仅
需要一次迭代
–无摩擦以及粗糙接触是非线性行为，需要多次迭代。
但是，需要注意的是仍然利用了小变形理论的假设。
?当需要利用这些选项时，可以在相应的菜单下设定
“Actual Geometry (and Specified Offset)”或
“Adjusted to Touch”，其中允许用户调整ANSYS
模型的间隙到‘刚刚接触’的位置
ANSYS License Availability
DesignSpace Entra
DesignSpace x
Professional x
…装配体–实体接触
?对于高级用户，接触的另外一些选项可以进行修改
–方程式可以从“Pure Penalty”修改到
“Augmented Lagrange”，“MPC”或
“Normal Lagrange”.
?“MPC”仅仅适用于绑定的接触
?“Augmented Lagrange”应用于规则的
ANSYS模型中
–在绑定的接触中，纯粹的罚函数法可以想象为在接触面间施加了十分大的刚度系数
来阻止相对滑动。这个结果是在接触面间
的相对滑动可以忽略的情况下得到的。
–MPC 方程当中对接触面间的相对运动定义了约束方程，因此没有相互的滑动。这
个方程经常作为罚函数法的最好的替代。ANSYS License Availability
DesignSpace Entra
DesignSpace
Professional x
…装配体–实体接触
?高级选项（续）:
–如第三章所述，pinball region可以
自己定义和显示出来
?pinball region定义了近距离开放式接
触的位置。而超出pinball region 范围
之外的为远距离开放式接触。
?最初，pinball region 作为十分有效的
接触探测器使用，但是它也用于其它
方面，例如绑定接触等。
?对于绑定或者不分离的接触，假如间
隙或者渗透小于pinball region，则间
隙/渗透自动被删除。
?其它的高级选项将在以后的章节中讨
论。
ANSYS License Availability DesignSpace Entra
DesignSpace
Professional x In this case, the gap between the two parts is bigger than the pinball region, so no automatic gap closure will be performed.
…装配体—面与实体接触
?ANSYS Professional1licenses 及其以上版本支持壳和实体的混合装配体
–允许十分复杂的组合体，在应用中利用了壳的优点
–更多的接触选项可供用户选择
–可以进行接触的后处理操作（后面有介绍）
ANSYS License Availability
DesignSpace Entra
DesignSpace
Professional x1
Structural x
…装配体—面与实体接触
?边缘接触是生成接触的一个子集–包括壳面或者实体边的接触，只有定
义绑定或不分离的接触类型。
–对于包括壳边缘的接触，只能定义
MPC 形式的绑定行为。
?对于以MPC为基础的绑定接触，用户可
以将搜索器设定为目标法向或是pinball
region（这种方法需要给定多点的约
束）。
?假如存在间隙（这在壳的组合体中经常出
现），pinball region 可以用来作为探测
越过间隙的接触探测器。
ANSYS License Availability
DesignSpace Entra
DesignSpace
Professional x1
…装配体–接触总结
?DS 中接触类型及其可供的选项总结如下表所示：
–这个表在DS 的在线帮助当中也有。利用这个张表将有助于用户决定哪些选项可供选择。
ANSYS License Availability
DesignSpace Entra DesignSpace /Professional x Contact Geometry Solid Body Face Solid Body Edge
Surface Body Face Surface Body Edge All types
Bonded, No Separation Bonded, No Separation Bonded only All formulations
All formulations All formulations
MPC formulation Symmetry respected
Asymmetric only
Symmetry respected Asymmetric only Bonded, No Separation Bonded, No Separation Bonded only All formulations All formulations MPC formulation Asymmetric only
Asymmetric only
Asymmetric only Bonded, No Separation Bonded only All formulations
MPC formulation Symmetry respected
Asymmetric only Bonded only MPC formulation Asymmetric only
Solid Body Face
Solid Body Edge
Surface Body Face
Surface Body Edge
…装配体–焊点
?焊点提供了一种在不连续位置处连接壳组合体的方式。
–ANSYS DesignSpace licenses不支持壳接触，因此焊点就是唯一定义一个壳组合的方法。
–焊点是在CAD软件中进行定义的。目前DS只认在DM和UG当中所定义的焊点。
–焊点也可以在DS中生成，但是只能在不连续的顶点处生成。
ANSYS License Availability
DesignSpace Entra
DesignSpace Structural x
DesignSpace x
Professional x
Structural x
Mechanical/Multiphysics x
DesignModeler x
Pro/ENGINEER
Unigraphics x
SolidW orks
Inventor
Solid Edge
Mechanical Desktop
CATIA V4
CATIA V5
ACIS (SAT)
C. 载荷及支撑
?这里有四种结构载荷的类型可供选择：
–惯性载荷
?这些载荷作用在整个系统中
?需要用到质量的时候密度是必须的
?Point Masses只受这些载荷的作用
–结构载荷
?这种载荷是作用在系统部分结构上的力或者力矩–结构支撑
?这些是利用约束来防止部分范围内的移动
–热载荷
?从结构上讲，热载荷会导致温度区域生成并且在整个模型
上引起热扩散。
ANSYS License Availability
DesignSpace Entra x
DesignSpace x
Professional x
. . . 时间类型
?在特定license 下有时间类型选项.
?载荷的默认时间类型选项为“静力（static）”
?“顺序加载（Sequence）”and “谐响应（harmonic）”是另外两种时间类型选项
?顺序加载定义一系列静态时步然后一次求解?可以分步查看顺序加载的计算结果
ANSYS License Availability
DesignSpace Entra
DesignSpace
Professional x
ANSYS分析报告
ANSYS建模分析 报 告 书 课题名称ANSYS建模分析姓名 学号 院系 专业 指导老师
问题描述 在ANSYS中建立如图一所示的支承图，假定平面支架沿厚度方向受力均匀，支承架厚度为3mm。支承架由钢制成，钢的弹性模量为200Gpa，泊松比为0.3。支承架左侧边被固定，沿支承架顶面施加均匀载荷，载荷与支架共平面，载荷大小为2000N/m。要求：绘制变形图，节点位移，分析支架的主应力与等效应力。 图1 GUI操作步骤 1、定义工作文件名和工作标题 （1）定义工作文件名：执行Utility Menu> Jobname命令，在弹出【Change Jobname】对话框中输入“xuhao144139240174”。选择【New log and error files】复选框，单击OK按钮。 （2）定义工作标题：执行Utility Menu> Title命令，在弹出【Change Title】对话框中输入“This is analysis made by “xh144139240174”，单击OK按钮。 （3）重新显示：执行Utility Menu>Plot>Replot命令。 （4）关闭三角坐标符号：执行Utility Menu>PlotCtrls>Window Options命令，弹出【Window Options】对话框。在【Location of triad】下拉列表框中选择“Not Shown”选项，单击OK按钮。 2、定义单元类型和材料属性
（1）选择单元类型：执行Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete命令，弹出【Element Type】对话框。单击Add...按钮，弹出【Library of Element Types】对话框。选择“Structural Solid”和“Quad 8node 82”选项，单击OK按钮，然后单击Close按钮。 （2）设置材料属性：执行Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models命令，弹出【Define Material Models Behavior】窗口。双击【Material Model Available】列表框中的“Structural\Linear\Elastic\Isotropic”选项，弹出【Linear Isotropic Material Properties for Material Number1】对话框。在【EX】和【PRXY】文本框中分别输入“2e11”及“0.3”。单击OK按钮，然后执行Material>Exit命令，完成材料属性的设置。 3、创建几何模型 （1）生成两个矩形面：执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>By Dimensions命令，弹出【Create Rectangle by Dimensions】对话框。输入第一个矩形的坐标数值：“X1=0,X2=-0.25,Y1=0.025,Y2=-0.025”,单击Apply按钮。输入第二个矩形的坐标数值：“X1=-0.2,X2=-0.25,Y1=0.025,Y2=-0.225”，单击OK按钮关闭该对话框。 （2）生成两个半圆：执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>Solid Circle
有限元ansys静力分析的一个小例子
有限元 学院：机电学院 专业： 姓名： 学号：
一、问题描述 如图所示的平面，板厚为0.01m，左端固定，右端作用50kg的均布载荷，对其进行静力分析。弹性模量为210GPa，泊松比为0.25. 二、分析步骤 1．启动ansys，进入ansys界面。 2．定义工作文件名 进入ANSYS/Multiphsics的的程序界面后，单击Utility Menu菜单下File中Change Jobname的按钮，会弹出Change Jobname对话框，输入gangban为工作文件名，点击ok。 3．定义分析标题 选择菜单File-Change Title在弹出的对话框中，输入Plane Model作为分析标题，单击ok。 4．重新显示 选择菜单Plot-Replot单击该按钮后，所命令的分析标题工作文件名出现在ANSYS 中。 5．选择分析类型 在弹出的对话框中，选择分析类型，由于此例属于结构分析，选择菜单Main Menu：Preferences，故选择Structural这一项，单击ok。 6．定义单元类型 选择菜单Main Menu-Preprocessor-Element Type-Add/Edit/Delete单击弹出对话框中的Add按钮，弹出单元库对话框，在材料的单元库中选Plane82单元。即在左侧的窗口中选取Solid单元，在右侧选择8节点的82单元。然后单击ok。 7．选择分析类型 定义完单元类型后，Element Type对话框中的Option按钮被激活，单击后弹出一个对话框，在Elenment behavior中选择Plane strs w/ thk，在Extra Element output 中，选择Nodal stress，单击close，关闭单元类型对话框。 8．定义实常数 选择菜单Main Menu-Preprocessor-Real Constants Add/Edit/Delete执行该命令后，在弹出Real Constants对话框中单击Add按钮，确认单元无误后，单击ok，弹出Real Constants Set Number 1，for Plane 82对话框，在thickness后面输入板的厚度0.01单击ok，单击close。 9．定义力学参数 选择菜单Main Menu-Preprocessor-Material Props-Material Model 在弹出的对
ANSYS分析报告
《大型结构分析软件的应用及开发》 学习报告 学院：建筑工程学院 专业班级：工程力学141 姓名：付贤凯 指导老师：姚激 学号：201411012111
1．模型介绍 如下图所示的一桁架结构，受一集中力大小为800N的作用，杆件的弹性模量为200GPa，泊松比为0.3。杆件的截面为正方形达长为1m，横截面面积为1m2。现求它的变形图与轴力图。 图1 桁架模型与受力简图（单位：mm） 2．建模与划分网格 利用大型有限元软件ANSYS，采用Link，2Dspar 1的单元进行模拟，通过网格的划分得到如图2所示的有限元模型。 图2 有限元模型
结合有限元模型中的约束条件为左侧在X与Y方向铰支固定，荷载条件为最右侧处施加向下的集中力P=800N。施加约束与荷载后的几何模型如图4所示。 图3 施加荷载与约束的几何模型 3．位移与轴力图 因在Y方向受力，所以主要做Y方向的位移图，又因为杆件在轴线方向有变形，故在X 方向仍有一定的位移。则图5为变形前后的板件形状。图6为模型沿Y方向的位移图，图7为模型沿X方向的位移图，图8为模型的总位移图。 图4 桁架变形前后形状图
图5 Y方向位移图 图6 X方向位移图
图7总位移图 分析所有的位移图可以看出从以看出左端变形最小，为零，右端变形最大。从总位移图可以看出最大的位移在左下点处，大小为0.164×10?5m。从X方向位移图可以看出，左下点处在X方向位移最大为0.36×10?6。从Y方向位移图可以看出最大位移在左下点处为0.164×10?5。都符合实际情况，图9为模型的轴力图。 图8 轴力图
ANSYS动力学分析报告
第5章动力学分析 结构动力学研究的是结构在随时间变化载荷下的响应问题，它与静力分析的主要区别是动力分析需要考虑惯性力以及运动阻力的影响。动力分析主要包括以下5个部分：模态分析：用于计算结构的固有频率和模态。 谐波分析（谐响应分析）：用于确定结构在随时间正弦变化的载荷作用下的响应。 瞬态动力分析：用于计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的响应，并且可涉及上述提到的静力分析中所有的非线性性质。 谱分析：是模态分析的应用拓广，用于计算由于响应谱或PSD输入（随机振动）引起的应力和应变。 显式动力分析：ANSYS/LS-DYNA可用于计算高度非线性动力学和复杂的接触问题。 本章重点介绍前三种。 【本章重点】 ?区分各种动力学问题； ?各种动力学问题ANSYS分析步骤与特点。 5.1 动力学分析的过程与步骤 模态分析与谐波分析两者密切相关，求解简谐力作用下的响应时要用到结构的模态和振
型。瞬态动力分析可以通过施加载荷步模拟各种何载，进而求解结构响应。三者具体分析过程与步骤有明显区别。 5.1.1 模态分析 1.模态分析应用 用模态分析可以确定一个结构的固有频率利振型，固有频率和振型是承受动态载荷结构设计中的重要参数。如果要进行模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析，固有频率和振型也是必要的。可以对有预应力的结构进行模态分析，例如旋转的涡轮叶片。另一个有用的分析功能是循环对称结构模态分析，该功能允许通过仅对循环对称结构的一部分进行建模，而分析产生整个结构的振型。 ANSYS产品家族的模态分析是线性分析，任何非线性特性，如塑性和接触(间隙)单元，即使定义也将被忽略。可选的模态提取方法有6种，即Block Lanczos(默认)、Subspace、Power Dynamics、Reduced、Unsymmetric、Damped及QR Damped，后两种方法允许结构中包含阻尼。 2.模态分析的步骤 模态分析过程由4个主要步骤组成，即建模、加载和求解、扩展模态，以及查看结果和后处理。 (1)建模。指定项目名和分析标题，然后用前处理器PREP7定义单元类型、单元实常数、材料性质及几何模型。必须指定杨氏模量EX(或某种形式的刚度)和密度DENS(或某种形式的质量)，材料性质可以是线性或非线性、各向同性或正交各向异性，以及恒定或与温
ANSYS分析报告分析
有限元与CAE分析报告 专业： 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 2016年 1 月 2 日
简支梁的静力分析 一、问题提出 长3m的工字型梁两端铰接中间1.5m位置处受到6KN的载荷作用，材料弹性模量E=200e9，泊松比0.28，密度7850kg/㎡ 二、建立模型 1.定义单元类型 依次单击Main Menu→Preprocessor→Elementtype→Add/Edit/Delete，出现对话框如图，单击“Add”，出现一个“Library of Element Type”对话框，在“Library of Element Type”左面的列表栏中选择“Structural Beam”，在右面的列表栏中选择3 node 189,单击“OK”。
2设置材料属性 依次单击Main Menu→Preprocessor→MaterialProps>Material Modes，出现“Define Material ModelBehavior”对话框，在“Material Model Available”下面的对话框中，双击打开“Structural→Linear→Elastic→Isotropic”,出现对话框，输入弹性模量EX=2E+011,PRXY=0.28，单击“OK”。 依次单击Main Menu→Preprocessor→MaterialProps>Material Modes，出现“Define Material ModelBehavior”对话框，在“Material Model Available”下面的对话框中，双击打开“Structural→Density”弹出对话框，输入DENS为7850 3.创建几何模型 1)设定梁的截面尺寸
ANSYS模拟报告 支座类零件及结构静力模拟分析
《材料成形过程数值模拟》报告：ANSYS模拟报告 支座零件建模及结构静力模拟 分析报告 1、问题描述 上图为需要建立的模型的3D示意图，底座为150×400的矩形，有通孔的一边两个角有半径为7的倒角，底座上的通孔半径为40，主体为两块交叉的肋板和被支撑圆柱，主肋板为长300厚30的板块，副肋板宽120厚30，空心圆柱体内径为80外径为140。圆柱体上有内径20外径40的小型瞳孔。使用材料为Q235钢材，弹性模量为206000Mpa，泊松比0.3，密度为7840kg/M3,屈服强度为235Mpa。固定底面和通孔不动，对大圆柱内表面施加30Mpa起扩张作用的载荷。 2、问题分析 选用自顶向下建模的方式。 先做一个矩形块为底板，然后再建立一个板块，用矩形块减去板块。然后对底板的两个角进行倒角操作，然后在底板上建立两个圆柱体，用底板减去圆柱通孔。建立一个支撑肋板，再建立一块肋板。变换坐标系，建立大空心圆柱体，利用平面划分将圆柱与肋板分开，然后进行减操作。然后再建立一个半径为20的小圆柱体，用大空心圆柱体减去半径小的圆柱体达到打孔的目的。将小块肋板延长，然后进行修整肋板操作。最后将全部模型进行合并操作。建模完成后划分有限单元格并设置单元尺寸，输入钢材的参数，确定约束条件，对模型大空心圆柱内表面施加30Mpa起扩张作用的载荷，通过软件对受力情况进行分析模拟并保存示意图。
3、模拟计算过程 1.定义工作文件名和工作标题 1）定义工作文件名：File | Change Jobname ，输入文件名称，OK 。 2）定义工作工作标题：File | Change Title ，输入工作标题,OK 。 3）重新显示：Plot | Replot 2.显示工作平面 1）显示工作平面：WorkPlane | Display Working Plane 2）关闭三角坐标符号：PlotCtrls | Window controls | Window Options | Location of triad | Not shown 3）显示工作平面移动和旋转工具栏：WorkPlane | Offset WP by Increments,把角度degrees 调整到90°，然后通过旋转X,Y ,Z 轴来建立，X 轴在前，Y 轴在右，Z 轴在上的右手坐标系。 3.生成支座底板 1）生成矩形块：Preprocessor | Modeling | Create | V olumes | Block | By Dimensions,然后分别输入0，150；0，400；0，40。 2）生成矩形块：Preprocessor | Modeling | Create | V olumes | Block | By Dimensions,然后分别输入0，150；85，315；0，10。 20160522 JUN 7 2019 20:48:21
ANSYS静力分析的简单步骤
第一步，启动工作台软件，然后选择与启动DS模块弹出得界面。 第二步，导入三维模型。根据操作步骤进行。首先，单击“几何体”，选择“文件”，然后选择弹出窗口中的3D模型文件，如果当时catia文件格式不符，可以把三维图先转换为“.stp”的格式，即可导入。 第三步，选择零件材料：文件导入软件后，在这个时候，依次选择“几何”下的“零件”，并且在左下角的“Details of ‘Part’”中以调整零件材料属性，本次钟形壳的材料是刚。 第四步，划分网格：选择“Project”树中的“Mesh”，右键选择“Generate Mesh”即可在这一点上，你可以在左下角的“网格”对话框的细节调整网格的大小（体积元）。 第五步，添加类型分析：第一选择顶部工具栏上的“分析”按钮，添加需要的类型分析，因为我们需要做的是在这种情况下的静态分析。所以选择结构静力。 第六步，添加固定约束：首先选择“Project”树中的“Static Structural”按钮，右键点击支持插入固定树。这时候在左下角的“Details of ‘Fixed Support’”对话框中“Geometry”会被选中，会要求输入固定的支撑面。在这种情况下，固定支架的类型是表面支持，确定六凹面（此时也可点击“Edge”来确定“边”）。然后一直的按住“CTRL”键，连续选择其它几个弧面为支撑面，在点击“Apply”进行确认， 第七步，添加载荷：选择“Project”树中的“结构静力”，右键选择“Insert”中的“Force”，然后在选择载荷的作用面，再次点击“Apply”按钮进行确定。 第八步，添加变形：右键点击选择“Project”树中的“Solution”，随后依次选择插入，变形，Total”，添加变形。 第九步，添加等效应变：右键单击“项目”的树，“>插入应变->解决方案->添加等效，等效应变。 第十步，添加等效应力：首先右键点击“Project”树中的“Solution—>Insert —> Stress—>Equivalent”，添加等效应力。 第十一步，求解：右键点击选择“Project”树中的“Solution”，随后选择“Solve”求解
ANSYS静力学分析APDL建模实例-应力集中
计算分析模型如图所示, 习题文件名: scf 材料参数：E=205GPa, v = 0.3 力载：4500N 注意单位的一致性：使用N, mm, MPa单位制 建模教程 在ANSYS工作文件夹内新建“stress concentration factor”目录，以存放模型文件。 注意定期保存文件，注意不可误操作，一旦误操作，不可撤销。 1.1 进入ANSYS 开始→程序→ANSYS 14.5→Mechanical APDL Product Launcher14.5→然后在弹出的启动界面输入相应的working directory及文件名scf 如通过Mechanical APDL 14.5进入，则进入预设的working directory working directory必须设置在电脑最后一个分区（因为教学用电脑只有最后一个分区不受系统保护） 至此ANSYS静力学分析模块启动，ANSYS在“stress concentration factor”目录下自动创建了.log、.err等必要的文件。 2.2设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences →select Struc tural → OK 2.3选择单元类型 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4 node 182 →OK (back to Element Types window)→ Options… →select K3: Plane Strs w/thk →OK→Close (the Element Type window)
ANSYS 圆管模态分析实验报告
圆管模态分析实验报告 一、问题描述 图1为一薄壁圆管，壁厚为0.216m，直径为6m，高度为10m。圆管的材料密度为7800kg/m^3，弹性模量为210Gpa，泊松比为0.3。圆管底部固定，试分析此薄壁圆管的模态。 图1 薄壁圆管模型 二、问题分析 1、什么是模态及本题的模态阶数选取 模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。通过模态分析可以得出物体在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态 的特性，就可以预知结构在此频段内，在外部或内部各种振源作用下实际振动反应。 因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。 一个物体有很多固有振动频率（理论上是无穷多个），按照从小到大的顺序，第一个就叫一阶固有频率，以此类推。模态的阶数对应固有频率阶数。一般，低阶 模态刚度相对比较弱，在同样量级的激励作用下，响应会相对所占的权值大一些， 所以工程上低阶模态比较受关注，理论上低阶模态理论也相对成熟。且用有限元进 行模态分析计算，阶数越高，误差越大。 此题中分析对象比较简单，所以选取前5模态进行分析已经满足工程需要。 2、网格单元的选取 此薄壁圆管由于壁厚远远小于直径，均匀壁厚，材料结构简单，所以单元类型可以选用shell 93—八节点结构壳单元。 3、网格划分类型的选取 有限元分析的精度和效率与单元的密度和几何形状有密切关系，按照相应的误差准则和网格疏密程度，应该避免网格的畸形，因此，划分网格时，应尽量采用映 射网格模式划分。本题中，圆管形状规则，采取映射网格进行划分。 三、解题步骤 1、建立工作文件名及工作标题 选择Utility→File→Change Jobname 命令，出现Change Jobname对话框。在Enter new jobname栏输入工作文件名：Tube。选择Utility→File→Change Title命令，
ANSYS-结构稳态(静力)分析之经典实例-命令流格式
ANSYS 结构稳态(静力)分析之经典实例-命令流格式.txt两人之间的感情就像织毛衣，建立 的时候一针一线，小心而漫长，拆除的时候只要轻轻一拉。。。。/FILNAME,Allen-wrench,1 ! Jobname to use for all subsequent files /TITLE,Static analysis of an Allen wrench /UNITS,SI ! Reminder that the SI system of units is used /SHOW ! Specify graphics driver for interactive run; for batch ! run plots are written to pm02.grph ! Define parameters for future use EXX=2.07E11 ! Young's modulus (2.07E11 Pa = 30E6 psi) W_HEX=.01 ! Width of hex across flats (.01m=.39in) *AFUN,DEG ! Units for angular parametric functions定义弧度单位 W_FLAT=W_HEX*TAN(30) ! Width of flat L_SHANK=.075 ! Length of shank (short end) (.075m=3.0in) L_HANDLE=.2 ! Length of handle (long end) (.2m=7.9 in) BENDRAD=.01 ! Bend radius of Allen wrench (.01m=.39 in) L_ELEM=.0075 ! Element length (.0075 m = .30 in) NO_D_HEX=2 ! Number of divisions on hex flat TOL=25E-6 ! Tolerance for selecting nodes (25e-6 m = .001 in) /PREP7 ET,1,SOLID45 ! 3维实体结构单元；Eight-node brick element ET,2,PLANE42 ! 2维平面结构；Four-node quadrilateral (for area mesh) MP,EX,1,EXX ! Young's modulus for material 1；杨氏模量 MP,PRXY,1,0.3 ! Poisson's ratio for material 1；泊松比 RPOLY,6,W_FLAT ! Hexagonal area创建规则的多边形 K,7 ! Keypoint at (0,0,0) K,8,,,-L_SHANK ! Keypoint at shank-handle intersection K,9,,L_HANDLE,-L_SHANK ! Keypoint at end of handle L,4,1 ! Line through middle of hex shape L,7,8 ! Line along middle of shank L,8,9 ! Line along handle LFILLT,8,9,BENDRAD ! Line along bend radius between shank and handle! 产生 一个倒角圆，并生成三个点 /VIEW,,1,1,1 ! Isometric view in window 1 /ANGLE,,90,XM ! Rotates model 90 degrees about X! 不用累积的旋转 /TRIAD,ltop /PNUM,LINE,1 ! Line numbers turned on LPLOT
ANSYS分析报告
ANＳYS建模分析 报 告 书 课题名称ＡNSYS建模分析 姓 名 学 号 院系 专 业 指导老师
问题描述 在ＡNSYS中建立如图一所示得支承图,假定平面支架沿厚度方向受力均匀,支承架厚度为3mm。支承架由钢制成,钢得弹性模量为２0０Gpa,泊松比为０。 3、支承架左侧边被固定,沿支承架顶面施加均匀载荷,载荷与支架共平面,载荷大小为20０0N/ｍ、要求:绘制变形图,节点位移,分析支架得主应力与等效应力。 图１ ＧUI操作步骤 1、定义工作文件名与工作标题 （1）定义工作文件名:执行Utility Menu〉 Jobname命令,在弹出【Chaｎge Jobname】对话框中输入“ｘuhao1441３９240１74"。选择【New log ａｎd e ｒror files】复选框,单击OＫ按钮、 （2）定义工作标题:执行Uｔiliｔy Meｎｕ〉 Titｌe命令,在弹出【ChａngｅTｉｔle】对话框中输入“This iｓanalyｓｉs maｄe ｂy “xh１441３9２4017４”,单击OK按钮。 （3）重新显示:执行Utｉlity Ｍenｕ＞Pｌｏｔ＞Reｐlｏt命令。 （4）关闭三角坐标符号:执行Utility Ｍenu＞ＰlotCtrｌｓ>Winｄow Opｔions命令,弹出【Window Oｐtioｎｓ】对话框。在【Ｌｏｃaｔｉoｎ oｆ tｒｉad】下拉列表框中选择“Not Ｓhowｎ”选项,单击OＫ按钮、 2、定义单元类型与材料属性 （1）选择单元类型:执行MaiｎMenu〉Ｐreprocessｏr〉ElemeｎｔＴyｐｅ>Add/Edit/Ｄeleｔｅ命令,弹出【Element Ｔyｐe】对话框。单击Add、、、按钮,弹出【Ｌibraｒy of ElemｅnｔＴyｐｅｓ】对话框。选择“Structural Soｌid”与“Qｕad 8node 82"选项,单击ＯK按钮,然后单击Ｃｌose按钮。 （2）设置材料属性:执行Main Ｍｅnｕ〉Prepｒocessoｒ>Material Ｐｒops>Material Modeｌs命令,弹出【Deｆine Material Mｏdels Behavio ｒ】窗口。双击【Materｉal ModeｌAvaｉlable】列表框中得“Sｔrｕｃtｕｒaｌ\Ｌinear\Elaｓtic\Ｉｓｏtrｏpiｃ”选项,弹出【Ｌｉnｅar Iｓotｒop ｉｃMａtｅriａｌＰｒｏpertｉes ｆｏr Materiaｌ Nuｍｂeｒ1】对话框。在【EX】与【PRXY】文本框中分别输入“2e11"及“0、3"。单击OK按钮,然后执行Matｅrｉaｌ＞Eｘit命令,完成材料属性得设置。
ANSYS分析报告基本步骤
第一章 ANSYS 分析基本步骤 （黑小2） 本章目标（黑小3） 学习完本章后，学员应该能够初步掌握ANSYS 分析问题的基本操 作步骤.（揩小4） Lesson A. 分析过程 2-1. ANSYS 分析过程中的三个主要步骤. 2-2. ANSYS 分析步骤在GUI 中的体现. Lesson B. 文件管理 2-3. ANSYS 文件系统: a. ANSYS 在分析过程中怎样使用文件. b. ANSYS 使用的文件名称的格式. c. 确定 ANSYS 默认的文件名. 2-4. ANSYS 的数据库: a. ANSYS 数据库中存储的数据. b. 数据库的存储操作. c. 数据库的恢复操作. d. 怎样通过存储及恢复数据库文件修改错误. Lesson C. ANSYS 分析基本步骤训练 2-5. ANSYS 分析过程实例演练. Lesson A. 分析过程 ANSYS 分析采用的是有限元分析技术。在分析时，必须将实际问题的模型转化为有限元模型。有限元分析(FEA) 是对物理现象（几何及载荷工况）的模拟，是对真实情况的数值近似。通过划分单元，求解有限个数值来近似模拟真实环境的无限个未知量。 Objective Lesson Objectives
1. 创建有限元模型 –创建或读入几何模型. –定义材料属性. –划分单元 (节点及单元). 2. 施加载荷进行求解 –施加载荷及载荷选项 . –求解. 3. 查看结果 –查看分析结果. –检验结果. (分析是否正确) 分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现。主菜单中各部分的顺序基本上是按着常规问题分析顺序设置的。 1.建立有限元模型 2.施加载荷求解 3.查看结果 主菜单 2-2. ANSYS分析步骤在GUI中的体现. 1-1. ANSYS分析过程中的三个主要步骤. Procedure
有限元分析及应用报告-利用ANSYS软件分析带孔悬臂梁
有限元分析及应用报告 题目：利用ANSY软件分析带孔悬臂梁 姓名：xxx 学号：xxx 班级：机械xxx 学院: 机械学院 指导老师：xxx 二零一五年一月
问题概述 图示为一隧道断面，其内受均布水压力q,外受土壤均 布压力p；试采用不同单元计算断面内的位移及应力，并分别分析q=0或p=0时的位移和应力分布情况。（材料为钢，隧道几何尺寸和压力大小自行确定） 本例假定内圆半径为1m，外圆半径为2m，外受均布 压力p=10000pa ，内受均布压力为q=20000pa 。 问题分析 由题目可知，隧道的的长度尺寸远远大于截面尺寸，并且压力在长度方向上均匀分布，因此本问题可以看作为平面应变问题。由于在一个截面内，压力沿截面四周均匀分布，且截面是对称的圆环，所以可以只取截面1/4进行有限元建模分析，这样不仅简化了建模分析过程，也能保证得到精确的结果。由以上分析，可以选取单元类型plane42进行有限元分析，在option中选择K3 为plane strain。
三.有限元建模 1.设置计算类型 由问题分析可知本问题属于平面静应力问题，所以选择preferences 为structure 。 2.单元类型选定 选取平面四节点常应变单元plane42,来计算分析隧道截面的位移和应力。由于此问题为平面应变问题，在设置element type的K3时将其设置为plane strain。 3.材料参数 隧道的材料为钢，则其材料参数：弹性模量E=2.1e11，泊松比(T =0.3 4.几何建模 按照题目所给尺寸利用ansys的modeling依次建立keypoint : 1(0,0),2(1,0),3(2,0),4(0,2),5(0,1) , create LINES 依次连接keypoint 2、3和4、5即可创建两条直线，使用create article 的By cent & radius 创建两条圆弧。create AREAS依次选择四条线即建立了所需的1/4截面。 5.网格划分
ANSYS实验分析报告
ANSYS实验分析报告 姓名：聂文明 学号： 2013200304 专业：机械工程 班级：研13-5班
ANSYS实验分析报告 （聂文明机械工程研13-5班） 实验名称：瞬态动力学分析----钟摆摆动分析 一.问题描述 如图1-0所示为一钟摆装置，初始位置位于θ0处，求钟摆的位移时间变化关系。 几何参数：摆杆长度=5m；摆杆横截面积S=6×10-5m2；初始位置θ0=53.135o。 材料参数：摆锤的质量m=2kg；弹性模量E=200GPa；泊松比Pxy=0.2；载荷g=9.8m/s2。 图1-0钟摆结构示意图 二.问题分析 该问题属于瞬态动力学分析问题，设置初始加载时间为0.01s，将重力加速度施加在摆锤上；之后分4个时间段分析摆锤从A运动到B的过程。 三.实验内容 1．定义工作文件名和工作标题 文件名定义为file1，工作标题定义为zhongbai。 2．定义单元类型 1）定义两种单元类型：A：Structral Link， spar 8 B：Structral Mass，3D mass 21。如图1-1，1-2所示。 图1-1
图1-2 2)在B单元类型的option选项中的K3下拉列表中选择3-D w/o rot iner。如图1-3所示。 图1-3 3）定义实常数。点击添加命令，在A单元的添加列表中添加数据，如图1-4、1-5所示。 图1-4
图1-5 3．定义材料性能参数 弹性模量EX=2e11，泊松比PRXY=0.2。如图1-6所示。 图1-6 4．创建有限元模型 1）分别定义两个点（0，0，0）、（3，-4，0）。如图1-7、1-8所示。 图1-7 图1-8
实验四-五：结构静力分析与ANSYS模态分析
注：3月20号，周二课程内容主要是完成下面实验四 特别注意：本周六没课，本五周23号，8:00--12:00有课------------------------------------------------------------------------------------- 实验四MEMS薄膜压力传感器静力学分析 一、实验目的 1、掌握静力学分析 2、验证理论分析结果 3、对不同形状膜的分析结果进行对比 二、实验器材 能够安装ANSYS软件，内存在512MHz以上，硬盘有5G空间的计算机 三、实验说明 （一）基本思路 1、建模与网格化 2、静力学分析 3、对结果进行分析和比较 （二）问题描述： 由于许多压力传感器的工作原理是将受压力作用而变形的薄膜硅片中的应变转换成所需形式的电输出信号，所以我们要研究比较一下用什么样形状的膜来作为压力传感器的受力面比较好。我们比较的膜形状有三种，分别是圆形. 正方形. 长方形。在比较的过程中，三种形状膜的面积.，厚度和承受的压力是都是相等的。设置参数具体为：F=0.1MPa, EX=1.9e11,PRXY=0.3,DENS=2.33e3.单元尺寸为5e-006。为了选择合适的网格化类型，首先我们拿圆的结构进行一下比较，最后选择比较接近理论计算的网格化类型，通
过比较，我们知道映射网格化类型比较优越，所以后面的两种类型膜结构选择了映射网格化。 四、实验内容和步骤 圆形薄膜1 1.先建立一个圆形薄膜：Main Menu>Preprocessor>modeling>Create>volumes>solid cylinder.弹出以个对话 框如图，输入数据如图4-1，单击OK. 图4-1 2.设置单元类型：Main Menu>Preprocessor>element type>add/edit/delete,弹出一个对话框，点击add,显示library of element type对话框如图：在library of element type下拉列表框中选择structural solide 项，在其右侧下拉表框中选择brick 8node 45选项，单击OK. 在点击close.如图4-2. 图4-2 3.设置材料属性：Main Menu>Preprocessor>material props> material models,弹出一个对话框，在material
ansys有限元分析实验报告
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) ANSYS有限元分 试验报告
ANSYS试验报告 一、ANSYS简介: ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如ProEngineer, NASTRAN, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。 本实验我们用的是ANSYS12.1软件。 二、试验题目： 我们组做的是第六组题目，具体题目如下： （6）如图所示，LB=10，a= 0.2B , b= (0.5-2)a，比较b 的变化对 最大应力 x的影响；并与（5） 比较。 三、题目分析： 该问题是平板受力后的应力分析问题。我们通过使用ANSYS软件求解，首先要建立上图所示的平面模型，然后在平板一段施加位移约束，另一端施加载荷，最后求解模型，用图形显示，即可得到实验结果。 四、ANSYS求解： 求解过程以b=0.5a=0.02为例：
1.建立工作平面，X-Y平面内画长方形， L=1,B=0.1,a=0.02,b=0.5a=0.01;（操作流程：preprocessor→modeling →create→areas→rectangle） 2.根据椭圆方程，利用描点法画椭圆曲线，为了方便的获得更多的椭圆上的点，我们利用C++程序进行编程。程序语句如下： 运行结果如下：
本问题（b=0.5a=0.01）中，x在[0,0.02]上每隔0.002取一个点，y 值对应于第一行结果。由点坐标可以画出这11个点，用reflect命令关于y轴对称，然后一次光滑连接这21个点，再用直线连接两个端点，便得到封闭的半椭圆曲线。（操作流程：create→keypoints→on active CS→依次输入椭圆上各点坐标位置→reflect→create→splines through keypoints→creat→lines→得到封闭曲线）。 3.由所得半椭圆曲线，生成半椭圆面。用reflect命令关于x轴对称（操作流程：create→areas by lines→reflect→得到两个对称的半椭圆面）。 4.用substract命令，将两个半椭圆面从长方形板上剪去（操作流程：preprocessor→modeling→create→Booleans→substract→areas.）。
ANSYS WORKBENCH 11.0静力结构分析
ANSYS WORKBENCH 11.0培训教程（DS）
第四章 静力结构分析
序言 ?在DS中关于线性静力结构分析的内容包括以下几个方面: –几何模型和单元 –接触以及装配类型 –环境（包括载荷及其支撑） –求解类型 –结果和后处理 ?本章当中所讲到的功能同样适用与ANSYS DesignSpace Entra及其以上版本. –本章当中的一些选项可能需要高级的licenses，但是这些都没有提到。 –模态，瞬态和非线性静力结构分析在这里没有讨论，但是在相关的章节当中将会有所阐述。
线性静力分析基础 ?在线性静力结构分析当中，位移矢量{x} 通过下面的矩阵方程得到: 在分析当中涉及到以下假设条件: –[K] 必须是连续的 ?假设为线弹性材料?小变形理论 ?可以包括部分非线性边界条件–{F} 为静力载荷 ?不考虑随时间变化的载荷 ?不考虑惯性（如质量，阻尼等等）影响 ?在线性静力分析中，记住这些假设是很重要的。非线性分析和动力学分析将在随后的章节中给予讨论。 []{}{} F x K =
A. 几何结构 ?在结构分析当中，可以使用所有DS 支持的几何结构类型. ?对于壳体，在几何菜单下厚度选项是必须要指定的。 ?梁的截面形状和方向在DM已经指定并且可以自动的传到DS模型当中。 –对于线性体，仅仅可以得到位移结果. ANSYS License Availability DesignSpace Entra x DesignSpace x Professional x Structural x Mechanical/Multiphysics x
Ansys静力分析
Ansys静力分析实例： 1 问题描述： 如图所示支架简图，支架材料为结构钢，厚度10mm，支架左侧的两个通孔为固定孔，顶面的开槽处受均布载荷，载荷大小为500N/mm。 2 启动Ansys Workbench，在界面中选择Simulation启动DS模块。
3 导入三维模型，操作步骤按下图进行，单击“Geometry”，选择“From File”。 从弹出窗口中选择三维模型文件，如果文件格式不符，可以把三维图转换为“.stp”格式文件，即可导入，如下图所示。 4 选择零件材料：文件导入后界面如下图所示，这时，选择“Geometry”下的“Part”，在左下角的“Details of ‘Part’”中可以调整零件材料属性。
5 划分网格：如下图，选择“Project”树中的“Mesh”，右键选择“Generate Mesh”即可。【此时也可以在左下角的“Details of ‘Mesh’”对话框中调整划分网格的大小（“Element size”项）】。
生成网格后的图形如下图所示：
6 添加分析类型：选择上方工具条中的“New Analysis”，添加所需做的分析类型，此例中要做的是静力分析，因此选择“Static Structural”，如下图所示。 7 添加固定约束：如下图所示，选择“Project”树中的“Static Structural”，右键选择“Insert”中的“Fixed Support”。
这时左下角的“Details of ‘Fixed Support’”对话框中“Geometry”被选中，提示输入固定支撑面。本例中固定支撑类型是面支撑，因此要确定图示6位置为“Face”，【此处也可选择“Edge”来选择“边”】 然后按住“CTRL”键，连续选择两个孔面为支撑面，按“Apply”确认，如下图所示。
基于有限元ANSYS压力容器应力分析报告
压力容器分析报告
目录 1 设计分析依据 (1) 1.1 设计参数 (1) 1.2 计算及评定条件 (1) 1.3 材料性能参数 (1) 2 结构有限元分析 (2) 2.1 理论基础 (2) 2.2 有限元模型 (2) 2.3 划分网格 (3) 2.4 边界条件 (5) 3 应力分析及评定 (5) 3.1 应力分析 (5) 3.2 应力强度校核 (6) 4 分析结论 (8) 4.1 上封头接头外侧 (9) 4.2 上封头接头内侧 (11) 4.3 上封头壁厚 (13) 4.4 筒体上 (15) 4.5 筒体左 (17) 4.6 下封头接着外侧 (19) 4.7 下封头壁厚 (21)
1 设计分析依据 （1）压力容器安全技术监察规程 （2）JB4732-1995 《钢制压力容器-分析设计标准》-2005确认版 1.1 设计参数 表1 设备基本设计参数 正常设计压力MPa 7.2 最高工作压力MPa 6.3 设计温度℃0~55 工作温度℃5~55 工作介质压缩空气46#汽轮机油 焊接系数φ 1.0 腐蚀裕度mm 2.0 容积㎡ 4.0 容积类别第二类 计算厚度mm 筒体29.36 封头29.03 1.2 计算及评定条件 （1）静强度计算条件 表2 设备载荷参数 设计载荷工况工作载荷工况 设计压力7.2MPa 工作压力6.3MPa 设计温度55℃工作温度5~55℃ 注：在计算包括二次应力强度的组合应力强度时，应选用工作载荷进行计算，本报告中分别选用设计载荷进行计算，故采用设计载荷进行强度分析结果是偏安全的。 1.3 材料性能参数 材料性能参数见表3，其中弹性模型取自JB4732-95表G-5，泊松比根据JB4732-95的公式（5-1）计算得到，设计应力强度分别根据JB4732-95的表6-2、表6-4、表6-6确定。 表3 材料性能参数性能