有限元分析实验指导书之基于ANSYS软件实验指导书.doc

有限元分析实验指导书之基于ANSYS软件实验指导书清华大学CAD教学中心2008年11月一、实验目的通过本次实验,了解Ansys软件的主要功能。通过下面三个实验,具体了解有限元建模中直接建模和间接建模方法;通过对模型受力分析,初步掌握Ansys 有限元分析软件用于解决工程实际问题方法。二、实验原理有限元分析的主要内容有限元分析是利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况进行模拟,将真实物理系统分割为简单而又相互作用的单元,从而用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统的一种方法。有限元方法能解决的问题在工程技术领域内,经常会遇到两类典型的问题:第一类问题,可以归结为有限个已知单元体的组合。例如,材料力学中的连续梁、建筑结构框架和桁架结构。把这类问题称为离散系统。第二类问题,通常可以建立它们应遵循的基本方程,即微分方程和相应的边界条件。例如弹性力学问题,热传导问题,电磁场问题等。由于建立基本方程所研究的对象通常是无限小的单元,这类问题称为连续系统。有限元方法的基本思路有限单元法的基本思想是将问题的求解域划分为一系列的单元,单元之间仅靠节点相连。单元内部的待求量可由单元节点量通过选定的函数关系插值得到。由于单元形状简单,易于平衡关系和能量关系建立节点量的方程式,然后将各单元方程集组成总体代数方程组,计入边界条件后可对方程求解。有限元的基本构成节点(Node:就是考虑工程系统中的一个点的坐标位置,构成有限元系统的基本对象。具有其物理意义的自由度,该自由度为结构系统受到外力后,系统的反应。元素(Element:元素是节点与节点相连而成,元素的组合由各节点相互连接。不同特性的工程统,可选用不同种类的元素。自由度(Degree Of Freedom,DOF:上面提到节点具有某种程度的自由度,以表示工程系统受到外力后的反应结果。 UXUZ结构 DOFs有限元法求解问题的基本步骤1.问题及求解域定义2.连续体离散化(网格划分3.单元分析4.整体分析5.求解结果分析ANSYS功能概览¾结构分析:用于确定结构的变形、应变、应力及反作用力等.¾热分析:计算物体的稳态或瞬态温度分布,以及热量的获取或损失、热梯度、热通量等.¾电磁分析:用于计算磁场.¾流体分析 (CFD:用于确定流体的流动及热行为.¾耦合场分析 - 多物理场考虑两个或多个物理场之间的相互作用。ANSYS架构及命令ANSYS构架分为两层,一是起始层(Begin Level,二是处理层(Processor Level。这两个层的关系主要是使用命令输入时,要通过起始层进入不同的处理器。处理器可视为解决问题步骤中的组合命令,它解决问题的基本流程叙述如下:1. 前置处理(General Preprocessor, PREP71 建立有限元模型所需输入的资料,如节点、坐标资料、元素内节点排列次序2 材料属性3 元素切割的产生2. 求解处理(Solution Processor, SOLU1 负载条件2 边界条件及求解3. 后置处理(General Postprocessor, POST1或Time Domain Postprocessor, POST26POST1用于静态结构分析、屈曲分析及模态分析,将解题部分所得的解答如:变位、应力、反力等资料,通过图形接口以各种不同表示方式把等位移图、等应力图等显示出来。POST26仅用于动态结构分析,用于与时间相关的时域处理。ANSYS分析过程 在Ansys V11以及Pro/Engineer Wirdfire 2.0环境下,完成对不同类型模型的有限元分析。四、实验内容及步骤实验包括三部分,任务一和任务二为必做任务,任务三根据进度选做,完成后编写实验报告,要求见实验要求任务一、人字形屋架静态受力分析 (一实验目的学习创建简单杆架的方法,掌握直接建模的方法及Ansys求解结构超静定的静力分析问题的基本流程(前处理->加载和求解->后处理。本练习作为Ansys软件上手练习,从Ansys打开关闭等最基本的操作讲起,详细介绍了建模求解等过程每一步的操作方法,要求同学们能熟练掌握。(二问题描述图1-1是人字形屋架的简易结构模型,其中:9各个点之间用杆件连接(只受轴向力,用二维杆单元Link1;9杆件的横截面积为0.01m2;9材料为A3钢(普通碳素钢甲类平炉3号沸腾钢,应用最广的结构钢;9弹性模量为2.07×1011pa;9节点1和节点5固定(所有位移约束为0;9在节点6,7,8各施加竖向力载荷为F=1000N,方向向下。重要参数横截面积(m2 杨氏模量(pa 载荷力F(N0.01 2.07×10111000(三求解全过程1 启动Ansyss从步骤1到步骤6统称为前处理,包括指定作业名称和分析标题,创建几何模型,定义单元类型,定义单元实常数,定义材料属性,以及对模型进行网格划分。1.1.建立工作目录,在D盘创建用户文件夹,建议使用学号命名。1.2.启动软件点击开始->所有程序->Ansys 11->Ansys,启动Ansys 11软件,Ansys界面如图1-2所示: 图1-21.3.设置工作目录单击Utility Menu->file,在下拉菜单中选择Change Directory(图1-3,选择刚才创建的文件夹作为Ansys工作目录。1.4.设置任务名称单击Utility Menu->file,在下拉菜单中选择Change Jobname,输入名称step1,单击OK确认。1.5.设置任务标题(Change Title单击Utility Menu->file,在下拉菜单中选择Change Title,在Enter newtitle的提示框中输入名称The analysis of a structure with a steel frame,单击OK确认。然后单击Utility Menu->plot->Replot(图1-4。 图1-3 图1-41.6.设置分析规则在界面左边的主菜单(ANSYS Main Menu中点击 Preferences(前处理器,在分析规则中选中Structural, 如图1-5所示,单击OK确认 图 1-5 分析规则设置2.创建人字形屋架的有限元分析模型2.1.首先创建屋架的关键点通过输入各个关键点的绝对坐标创建各个关键点。¾注意,需要给各个关键点分配不同的编号(KPT Number!选择菜单ANSYS Main Menu:Preprocessor->Modeling->Create->Keypoints->In Active CS 图1-6:创建关键点9在Keypoint Number中输入 1,在 X,Y,Z Location in active CS 中输入 0,0(本例中为平面结构,z方向可以不必输入,Ansys中不填任何数值即默认为0。然后单击 Apply 按钮;9在Keypoint Number 中输入2, 在X,Y,Z Location in active CS 中输入 2,0,然后再单击 Apply;9重复上面的步骤,完成绘制节点3-8,最后单击OK退出。 2.2.存盘单击Utility Menu>FileSave as,在弹出的对话框中填入保存文件名称step1.db,单击OK确认,如图1-7所示。 图 1-7 保存文件 图1-8:创建直线 注:与其它CAD软件不同,在Ansys中没有撤消操作一说。由于程序运行时产生大量的中间文件(大的计算量非常耗内存和硬盘,如果撤消一步操作的话,大量的中间过程都要重新加载,这很不现实,因此,软件设计时就干脆没有撤消命令,因此一定要注意多保存中间结果!2.3.创建关键点之间的连接(直线连接选择菜单ANSYS Main Menu:Preprocessor->Modeling->Create->Lines->Lines->Straight line弹出图1-8所示对话框。9选取点1和点2,这样就在点1和点2间绘出一条直线,点击OK或Apply完成一条线段创建。9重复上述步骤,建立如图1-9所示结构。 图1-9:人字形屋架几何模型2.4.存盘单击Utility Menu>FileSave as,在弹出的对话框中填入保存文件名称step2.db,单击OK确认。3.设定单元类型选择菜单ANSYS Main Menu:Preprocessor->Element Type->Add/Edit/Delete弹出如图1-10所示对话框。 图1-10:单元类型 图1-11:单元类型9单击 Add按钮,弹出图1-11所示对话框:9在Library of Element Types 中选择 Link,然后在最右边选择 2D spar 1,如图1-11。9然后单击OK按钮,返回Element Types对话框,在单击 CLOSE 按钮。4.定义实常数设定杆的横截面积选择菜单ANSYS Main Menu:Preprocessor->Real Constants->Add/Edit/Delete弹出如图1-12所示对话框: 图1-12:Real Constants对话框 图1-13:Element Type for RealConstants对话框9单击 Add按钮,进入下一级对话框,如图1-13所示:9在单击 OK 按钮,进入下一级对话框,如图1-14所示:9在 AREA中填写 0.01,并单击 OK 按钮,9返回上一级对话框,再单击CLOSE 按钮。 图1-14:Real Constants for LINK1对话框5.定义材料属性设定杆的弹性模量选择菜单ANSYS Main Menu:Preprocessor->Material Props->Material Models弹出如图1-15所示对话框 图1-15:Define Material Model Behavior对话框9进入Structural->Linear->Elastic->Isotropic,双击Isotropic,弹出如下对话框: 图1-16:Linear Isotropic Properties for Material Number1对话框9在图1-16 EX栏中输入2.07e11 (杨氏模量;9单击 OK;9在弹出的对话框中单击确定按钮。(默认PRXY为0,因为本结构为平面杆件结构,泊松比对系统没有影响; 9点击关闭窗口按钮,返回Ansys主界面。¾存盘。单击Utility Menu>FileSave as,在弹出的对话框中填入保存文件名称step3.db,单击OK确认。6.网格划分选择菜单ANSYS Main Menu:Preprocessor->Meshing->Size Cntrls->ManualSize->Lines->All Lines 弹出Element Sizes on All Selected Lines对话框,如图1-17所示。 图1-17:Element Sizes on All Selected Lines对话框9在NDIV文本框中输入1,单击OK确认。这样就使得每条直线网格划分成为一个单元。如图1-18 图1-18选择菜单ANSYS Main Menu:Preprocessor->Meshing->MeshTool弹出图1-17所示的MeshTool对话框。 图1-19 MeshTool对话框,Mesh Lines对话框9单击图1-19中Mesh按钮,弹出图1-19所示的Mesh Lines对话框。 9在图形窗口中拾取已经创建的13条直线,如图1-20左图所示。9单击Mesh Lines对话框中OK按钮确认。 图1-20:Mesh 选中后的模型¾ 存盘,单击Utility Menu>File->Save as ,在弹出的对话框中填入保存文件名称step4.db,单击OK 确认。至此,前处理部分(Preprocessor结束。7. 设定分析类型从步骤7到步骤10统称为加载和求解过程,包括定义分析类型和分析选项,施加载荷及约束,以及求解。选择菜单ANSYS Main Menu:Solution->Analysis Type->New Analysis9 单击static 选项,然后点击 OK按钮注:这一项默认设置即为static,在不需更改情况下此步可省略。 图1-21:New Analysis对话框8.添加约束选择菜单ANSYS Main Menu:Solution->Define Loads->Apply->Structural->Displacement->On Nodes 弹出如图1-22所示对话框: 图1-22:Apply U,ROT on Nodes对话框9用鼠标在平面上点击节点1,然后 在对话框中点击 Apply 按钮,弹出图1-23对话框: 图1-23:Apply U,ROT on Nodes对话框9在 Lab2 DOFs to be constrained 中点击 All DOF,再在VALUE中输入0,点击 OK按钮。9重复上述操作,将节点5的所有自由度也进行约束。结果如图1-24,红框内为所加约束。¾如果没有显示,可以右键弹出动态菜单,选择Replot,刷新显示 图1-249.添加负载选择菜单ANSYS Main Menu:Solution->Define Loads->Apply->Structural->Force/Moment->On Nodes 9用鼠标在平面内连续单击节点6,7,8后,在对话框中单击OK 按钮,弹出如下对话框: 图1-25:新的Apply F/M on Nodes对话框 9在 Direction of force/mom中选择FY,9在 VALUE Force/Moment value中输入-1000。9单击OK按钮。这样就在6,7,8三点各施加了1000牛向下的力。¾存盘。单击Utility Menu>File->Save as,在弹出的对话框中填入保存文件名称step5.db,单击OK确认。10.开始求解,选择菜单ANSYS Main Menu:Solution->solve->Current LS 图1-25:Solve Current Load Step 9单击OK按钮开始计算 图1-26:Note提示框9单击 Close 完成了整个求解过程。 图1-27:STATUS Command状态窗口 9关闭STATUS Command状态窗口,Solution结束。11.查看结果(也称为后处理后处理主要包括从计算结果中读取数据,对计算结果进行各种图形化显示、列表显示,进行各种后续分析等。注意将结果按照要求进行保存,作为实验报告提交。11.1.首先查看杆件的变形情况。选择菜单ANSYS Main Menu:General Postpro->Plot Result->Deform shape 图1-28:Plot Deform shape对话框9选中 Def+undeformed 选项,单击OK. 图1-29a:人字形屋架的简易结构模型变形前后图形 显示杆件编号。Utility Menu->PlotCtrls->Numbering.弹出的对话框中选择Elem/Attrib numbering: Element numbers,这样即可显示杆的编号。同样节点NODE编号同样在这里设置是否显示。 图1-29b:编号显示设置 图1-29c:编号显示结果¾在 Ansys Untility Menu 中的PlotCtls下拉菜单中选择 Capture Image然后在 Image1 的File 下拉菜单中选择 Save As,将图1-29c 保存,作为实验报告的附件提交。11.2.查看节点位移选择菜单ANSYS Main Menu:General Postpro->List Result->Node Solution弹出对话框。 图1-30:List Nodal Solution对话框9选择Nodal Solution->DOF Solution->Displacement vector sum。 9单击OK按钮;得到如下结果文件。¾点击File->Save As将其保存,然后关闭图1-31窗口。结果作为实验报告附件提交。 图1-31:各节点位移11.3.查看杆单元的轴向力,轴向应力,轴向应变选择菜单ANSYS Main Menu:General Postpro->Element table->Define table9在弹出的Element Table Data对话框中单击Add,然后弹出对话框: 图1-32:Define Additional Element Table Items对话框9在 Lab User label for item中填入名称MFORX,然后再在 左下选项栏中选择 By sequence num,再在 右栏中选择 SMISC, 1(轴向力, 单击Apply;9重复上面步骤,在Lab User label for item中输入SAXL,然后在选择By Sequence Num和 LS,1(轴向应力。单击Apply;9重复上面步骤,在Lab User label for item中输入EPELAXL,选择By Sequence Num和 LEPEL,1(轴向应变。单击OK。选择菜单ANSYS Main Menu:General Postpro->List Result->Elem Table Data弹出对话框。 图1-33:List Element Table Data对话框9在对话框中选择MFORX,SAXL,EPELAXL,单击OK。9弹出PRETAB Command状态窗口。 图1-34:杆单元的轴向力,轴向应力,轴向应变¾点击File->Save As将其保存,作为实验报告附件提交。然后关闭图1-34窗口¾注意:在创建链接时,于创建顺序不同,造成杆件编号不同,引起上面表格中的数据位置和编号不同,但整体结果应该相同!11.4.绘制轴向力图选择菜单ANSYS Main Menu:General Postpro->Element table->Plot Elem table 图1-36:Contour Plot of Element Table Data对话框9在Item to be Plotted中选择MFORX。单击 OK按钮¾利用步骤11.1的方法将图片结果保存起来。作为实验报告附件提交 图1-37:轴向力图11.5.列出支座反力选择菜单ANSYS Main Menu:General Postpro->List Result->Reaction Solu弹出图1-38所示对话框。 图1-38:List Reaction Solution对话框 在图1-38对话框中选择All Struc force F,单击OK。弹出图1.39所示文件。¾点击File->Save As将其保存,作为实验报告附件提交。 图1-39:支座反力存盘。单击Utility Menu> File->Save as,在弹出的对话框中填入保存文件名称step6.db,单击OK确认。12.退出Ansys选择File->Exit弹出对话框,单击OK退出。 图1-40:Exit from ANSYS对话框附:在ansys中虽然没有提供undo快捷工具,我们还是可以通过Session Editor 来实现。具体的实现过程:选择菜单ANSYS Main Menu: Session Editor进入Session Editor窗口后,只需要改变操作对应记录的参数,如果要实现UNDO只要删除对应操作记录即可。在修改Session Editor的记录后,单击OK即可实现UNDO或修改的目的。但是这样做会重新生成所有步骤,如果有一步错误删除的话,将无法重新生成!任务二、Ansys与其它CAD软件的接口应用(一实验目的学习利用CAD软件进行建模,然后将模型导入Ansys进行分析。此过程利用其它CAD软件建模,导入Ansys软件进行网格划分,实现间接建模。本练习用Pro/Engineer软件建立模型。(二问题描述: 图3-1 轴承座受力示意图如图2-1所示,轴通过轴瓦给轴承座施加一向下的作用力和一轴向的作用力,轴承座通过四个安装孔约束径向自由度,同时约束旋转自由度,底面约束竖直方向自由度 (UY=0。轴承座具体尺寸见图2-2。其它参数:¾轴承座为实体,各项同性材料,杨氏模量为30e6。¾单元类型可设置为10节点四面体实体结构单元solid92。¾轴承座所受外力如图1-2所示,(注:1 Psi(磅力/英寸2=0.006895MPa。 图2-2 轴承座尺寸对Ansys中单位制的一点说明:Ansys是无量纲系统,Ansys中的所有数值单位都是由用户自己来定,在计算时没有单位概念。在输入数据时,你输入的数值的大小就按你自己确定的单位来确定。一般我们都使用国际单位制(SI,单位为m,kg,pa,s等。所以在输入物理量之前,最好先将所有的物理量转换为国际单位制。但有些情况模型很小,需要采用其它单位制,这时要注意计算所得结果的单位要小心推导!(三Ansys与其它CAD软件的接口简介:随着结构工程和计算机技术的发展,有限元法(FEM已成为分析各种结构问题的强有力工具,由美国Ansys公司开发的大型通用有限元分析程序Ansys具有与计算机结合紧密,功能丰富强大,用户界面友好,前后处理和图形功能完备等优点。它拥有完善的单元库、材料模型库和求解器,能够高效地求解各类结构的静力、动力、振动、线性和非线性问题,并能有效地求解温度场问题、散热场以及多场耦合问题。但是,在应用Ansys进行有限元分析中,有限元建模耗费了工程技术人员大量的时间与精力,比如在练习2中,建立一个并不复杂的轴承座模型就耗费了大部分时间。Ansys自带建模功能十分有限,只能处理一些相对简单的模型,而实际的工程模型大都比较复杂,如果把每个工程零件都在Ansys中重新画一遍的话,也十分浪费物力人力。Ansys考虑到这些问题,开发了与大多数CAD软件进行数据共享和交换的接口,Ansys自带的接口能使用IGES、Pro/E、CATIA、UG、ParaSolid等CAD软件的标准文件。对于不在列表里的CAD软件,可以在CAD中将建好的模型使用“另存为”或者“导出”命令,保存为Ansys能识别的类型文件,在ANSYS中使用File Import导入模型,然后进行模型拓扑结构修改。对于CATIA和Pro/E等CAD软件,Ansys能够直接识别他们的文件,不需要另存为其它格式。(四ANSYS和Pro/E的无缝连接CAD/CAE一体化Pro/E拥有强大的实体和曲面造型功能,所以利用CAD/CAE一体化技术将Pro/E中生成的模型完整无损地导入ANSYS中,实现准确建模。通常人们是将Pro/E中建立的几何模型通过IGES文件导入ANSYS中,在转化过程中结构的细节部分在转换过程中有损失。本练习用无缝接口方法将ANSYS直接集成在Pro/E 中,过程如下:1.设置ANSYS与Pro/E的接口。在安装Ansys过程中,会提示用户会选择安装软件的接口程序,并完成相关设置工作,如果在安装时没有选择相应接口程序,这时需要使用Ansys安装光盘重新安装相应接口程序。因为中心计算机已经安装好了相应接口程序,这里就不再讨论安装和配置问题。2.在Pro/E中完成建模。打开Pro/E,在菜单管理器中这时多出了一个菜单选项“ANSYS 11.0”,这表明已经将ANSYS集成在Pro/E之中了,如图2-3所示。 图2-3:Pro/E菜单管理器设置Pro/E工作目录为D盘文件夹exercise3,在Pro/E中完成建模(本例中模型已经建好,同学们直接在Pro/E中打开exercise3.prt文件即可。注意:Pro/E建模时,尺寸采取1:1比例,导入Ansys后尺寸只代表数字,没有单位。3.启动Ansys完成建模后,点击菜单Ansys 11.0->ANSYSGeom,如图2-4所示。系统会自动将ANSYS打开,将当前模型导入到ANSYS中去。 图2-4:Pro/E菜单管理器Ansys启动时会弹出如图2-5所示的对话框,中单击OK,就可以继续启动Ansys。 图2-5:Ansys 11.0 Notice对话框打开Ansys界面后,如果看不见模型,可以单击Utility Menu>Plot->Volumes重新绘制Volumes,就可以看见模型,如图2-6所示。注意:由于Pro/E建模过程中坐标可能与Ansys中默认坐标方向不一致,所以需要调整视图方向,以达到需要的显示效果。 图2-6:导入模型成功¾存盘。Step1.db。由于此方法是将ANSYS直接集成在Pro/E中,所以模型的整个转换过程可以在不脱离Pro/E和ANSYS这两个软件的情况下进行,从而实现了无缝连接,真正做到了CAD/CAE一体化。注意:被打开的*. prt 文件必须在Pro/E的工作目录中,否则会出现找不到*.anf文件的错误,启动Ansys后Ansys工作目录自动与Pro/E工作目录相同。4.修改轴承座模型由于须对轴孔下半部曲面施加载荷,而由Pro/E导入的模型的轴孔面为两半平圆面,所以需要对轴孔面进行分割,分割为4部分。4.1.偏移工作平面偏移到轴孔圆心Utility Menu->WorkPlane->Offset WP by Increments在弹出对话框的X,Y,Z Offsets栏中输入0,2.25,2.75(注:3个数之间用逗号隔开,点击OK。如图2-7所示。¾注意:由于Pro/E中坐标可能与Ansys中方向不一致,所以需要调整坐标数值,以达到需要的效果。 图2-7:偏移工作平面4.2.分割轴孔曲面选择菜单ANSYS Main Menu:Preprocessor->Modeling->Operate->Booleans->Divide->Area by Wrkplane 弹出对话框,如图2-8所示,9选择轴孔曲面,9单击OK。¾此项操作会使用上步生成的工作坐标系的WXOWY平面切开选中的曲面,如果WXOWY平面位置和方向不合适,需要返回上步进行调整。 图2-8:分割轴孔面¾存盘。Step2.db。5.设定单元类型选择菜单ANSYS Main Menu:Preprocessor->Element Type->Add/Edit/Delete弹出如图2-9所示对话框。9单击Add按钮,弹出图2-9所示对话框:9在Library of Element Types 中选择Structural Solid,9然后在右边栏里选择Tet 10node 92,9然后单击OK按钮,返回Element Types对话框,在单击 CLOSE 按钮。 图2-9 选择单元类型6.定义材料属性Solid92类型单元类型不需要定义实常数,所以直接设定材料属性。选择菜单ANSYS Main Menu:Preprocessor->Material Props->Material Models9进入 Structural>Linear->Elastic->Isotropic,弹出如图2-10所示对话框,9在图2-10 EX栏中输入30e6 (杨氏模量,9单击OK,再在弹出的对话框中单击“确定”按钮。 ¾存盘。Step3.db。7.网格划分选择菜单ANSYS Main Menu:Preprocessor->Meshing->MeshTool弹出图1-17所示的MeshTool对话框。9将智能网格划分器( Smart Sizing 设定为 “on”9将滑动码设置为 “6”。9单击MESH,选择实体;9单击OK。MESH成功,关闭 MeshTool。Utility Menu:PlotCtrls->Style->Size and Shape选择 2 facets/element edge,单击OK。 图2-11:网格划分后的模型¾存盘,step4.db。8.设定分析类型选择菜单ANSYS Main Menu:Solution->Analysis Type->New Analysis在New Analysis对话框单击 static 选项,然后点击 OK按钮9.添加约束9.1.约束四个安装孔选择菜单ANSYS Main Menu:Solution->Define Loads->Apply->Structural->Displacement->Symmetry B.C->On Areas9绘出 Areas (Utility Menu: Plot-> Areas9拾取四个安装孔的8个柱面,每个孔两个半圆柱面。9单击OK。 说明:在拾取时,按住鼠标的左键便有实体增亮显示,拖动鼠标时显示的实体随之改变,当需要的实体增亮后,此时松开左键即选中此实体。9.2.在整个基座的底部施加位移约束 (UZ=0选择菜单ANSYS Main Menu:Solution->Define Loads->Apply->Structural->Displacement->on Lines 9拾取基座底部的所有线,在picking menu 中的 “count” 应等于 4。9单击OK。9选择 UZ 作为约束自由度;9单击OK。¾注意:由于Pro/E中坐标可能与Ansys中方向不一致,所以施加约束时要视具体情况判断约束方向。 10.添加负载10.1.在轴承孔圆周上施加轴向推力选择菜单ANSYS Main Menu:Solution->Define Loads->Apply->Structural->Pressure->On Areas 9拾取宽度为 0.1875的所有面,如图2-8左图所示。9单击OK。9输入面上的压力值“1000 ”单击OK 。 图2-8:施加约束和载荷Utility Menu:PlotCtrls->Symbols 9用箭头显示压力值,(“Show pres and convect as”9单击OK如图2-9 10.2.在轴承孔的下半部分施加径向压力载荷选择菜单ANSYS Main Menu:Solution->Define Loads->Apply->Structural->Pressure->On Areas9拾取宽度为0.85 的柱面的下半部分,如图2-8右图所示。9单击OK。9输入压力值 5000。9单击OK。¾存盘。Step5.db。11.开始 求解,选择菜单ANSYS Main Menu:Solution->solve->Current LS单击 OK按钮,开始求解,关闭由于单元形状检查而出现的警告信息。 12.查看结果12.1.绘等效应力 (von Mises 图.选择菜单ANSYS Main Menu:General Postproc->Plot Results->Contour Plot->Nodal Solu9选择Nodal Solution->stress->von Mises stress9单击OK¾将图形 图2-10:等效应力图¾在 Ansys Untility Menu 中的PlotCtls下拉菜单中选择 CaptureImage然后在 Image1 的File 下拉菜单中选择 Save As,将图2-10保存,作为实验报告的附件提交。¾存盘。Step6.db。13.退出Ansys选择File Exit弹出对话框,单击OK退出。(选做内容:没时间可以不做任务三、轴承座的建模、网格划分、加载、求解及后处理(一实验目的本练习重点在于练习使用Ansys软件进行复杂实体模型的创建方法,工作平面的平移及旋转,布尔运算(相减、粘接、搭接,模型体素的合并,完成零件建模。进一步熟悉基本网格划分,基本加载、求解及后处理。(二问题描述: 图3-1 轴承座受力示意图如图3-1所示,轴通过轴瓦给轴承座施加一向下的作用力和一轴向的作用力,轴承座通过四个安装孔约束径向自由度,同时约束旋转自由度,底面约束竖直方向自由度 (UY=0。轴承座具体尺寸见图3-2。其它参数:¾轴承座为实体,各项同性材料,杨氏模量为30e6。¾单元类型可设置为10节点四面体实体结构单元solid92。¾轴承座所受外力如图3-1所示,(注:1 Psi(磅力/英寸2=0.006895MPa。对Ansys中单位制的一点说明:Ansys是无量纲系统,Ansys中的所有数值单位都是由用户自己来定,在计算时没有单位概念。在输入数据时,你输入的数值的大小就按你自己确定的单位来确定。一般我们都使用国际单位制(SI,单位为m,kg,pa,s等。所以在输入物理量之前,最好先将所有的物理量转换为国际单位制。但有些情况模型很小,需要采用其它单位制,这时要注意计算所得结果的单位要小心推导! 图3-2 轴承座尺寸(三求解全过程1.启动Ansys1.1 建立工作目录1.2 启动Ansys 11软件1.3 设置分析规则在界面左边的ANSYS Main Menu中点击 Preferences(前处理器,在分析规则中选中Structural, 单击OK确认。2.创建轴承座模型2.1.创建机座模型2.1.1.生成底面长方体选择菜单ANSYS Main Menu:Preprocessor->Modeling->Create->Volume->Block->By Dimensions9按照如下数值输入 9单击OK,生成长方体。按住CTRL+MB3,旋转长方体;CTRL+MB1平移长方体;向前滚动中键,缩小视图;向后滚动中键,放大视图2.1.2.平移并旋转工作平面Utility Menu->WorkPlane->Offset WP by Increments9在弹出的对话框的X,Y,