Ansys受力分析(三维托架实体受力分析).doc

三维托架实体受力分析ANSYS软件是融结构、流体、电磁场、声场和耦合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公司开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如PRO/E、UG、I-DEAS、CADDS及AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。题目：1、三维托架实体受力分析：托架顶面承受50psi的均匀分布载荷。托架通过有孔的表面固定在墙上，托架是钢制的，弹性模量E=29×106psi，泊松比v=0.3.试通过ANSYS输出其变形图及其托架的von Mises应力分布。 题目1的分析。先进行建模，此建模的难点在对V3的构建（既图中的红色部分）。要想构建V3，首先应将A15做出来，然后执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Volumes命令，将所有的实体合并为一个整体。建模后，就对模型进行网格的划分，实行Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool,先对网格尺寸进行编辑，选0.1，然后点Meshing，Pick all进行网格划分，所得结果如图1。划分网格后，就可以对模型施加约束并进行加载求解了。施加约束时要注意，由于三维托架只是通过两个孔进行固定，故施加约束应该只是针对两孔的内表面，执行Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structrual>Displacement>Symmetry B.C>On Areas命令，然后拾取两孔的内表面，单击OK就行了。施加约束后，就可以对实体进行加载求解了，载荷是施加在三维托架的最顶上的表面的，加载后求解运算，托架的变形图如图2。图1、托架网格图图2输出的是原型托架和施加载荷后托架变形图的对比，虚线部分即为托架的原型，从图2可看出，由于载荷的作用，托架上面板明显变形了，变形最严重的就是红色部分，这是因为其离托板就远，没有任何物体与其分担载荷，故其较容易变形甚至折断。这是我们在应用托架的时候应当注意的。图2、托架位移变形图图3为托架的应力分布图，由图可看出主要在两孔处出现应力集中，也就是说这些地方所受的应力的最大的，比较容易出现裂痕。我们在应用托架的时候，应当注意采取一些设施，以便减缓其应力集中。特别是在施加载荷时，绝对不能够超过托架所能承受的极限，否则必将导致事故的发生。文后附上建模分析时所执行的命令流。图3、托架应力分布图1.指定分析标题1选取菜单路径Utility Menu | File | Change Jobname，将弹出Change Jobname (修改文件名)对话框。2在Enter new jobname (输入新文件名)文本框中输入文字“bracket”，为本分析实例的数据库文件名。单击对话框中的“OK”按钮，完成文件名的修改。3选取菜单路径Utility Menu | File | Change Title，将弹出Change Title (修改标题)对话框。4在Enter new title (输入新标题)文本框中输入文字“press analysis of bracket structure”，为本分析实例的标题名。单击对话框中的“OK”按钮，完成对标题名的指定。2.定义单元类型1选取菜单路径Main Menu | Preprocessor | Element Type | Add/Edit/Delete，将弹出Element Types (单元类型定义)对话框。单击对话框中的按钮，将弹出Library ofElement Types (单元类型库)对话框。2在左边的滚动框中单击“Structural Solid”，选择结构壳单元类型。在右边的滚动框中单击“Quad 4node 42”,在对话框中单击“OK”按钮，完成对这种单元的定义。3.指定材料特性1选取菜单路径Main Menu | Preprocessor | Material Props | Material Models，将弹出Define Material Model Behavior (材料模型定义)对话框。2依次双击Structural， Linear ，Elastic 和Isotropic，将弹出1 号材料的弹性模量EX 和泊松比PRXY 的定义对话框。3在EX文本框中输入2.9E7，PRXY文本框中输入0.3。定义材料的弹性模量为2.9E6 N/m2，泊松比为0.3。单击“OK”按钮，关闭对话框。4在Define Material Model Behavior (材料模型定义)对话框中，选取路径Material | Exit，完成对材料模型的定义。5单击ANSYS10.0 的ANSYS Toolbar (工具条)上的“SAVE”按钮，保存数据库文件4.建立托架的有限元模型1选取路径Main Menu | Preprocessor | Modeling | Create | Volume|Block|By Dimensions，将弹出Create Block by Dimensions(根据坐标创建体)对话框。在对话框输入：X1,X2 X-coordinates：-1,1Y1,Y2 Y-coordinates：-1.5，1.5Z1, Z2 Z-coordinates：0，1/8然后单击“APPLY”按钮，再次在对话框输入：X1,X2 X-coordinates：-1,1Y1,Y2 Y-coordinates：1.5，1.625Z1, Z2 Z-coordinates：0，32选取路径Main Menu | Preprocessor | Modeling | Operate |Booleans|Add|Volumes将弹出Add Volumes(体相加)对话框，在对话框单击“PICK ALL”按钮完成体相加操作。3在执行显示keypoint的操作之后，执行显示line的操作，选取路径Main Menu | Preprocessor | Modeling | Create |Lines|Lines|StrainghtLine将弹出Create Straight Line对话框，然后选择关键点5、13生成L13直线，单击“OK”按钮完成操作。4选取路径Main Menu | Preprocessor | Modeling | Create |Area|Arbitrary|By Lines将弹出对话框Create Area By Lines然后选择直线L1,L9,L13,L20,L24,L25，单击“OK”即可生成面A4。5选取路径Main Menu | Preprocessor | Modeling |Operate|Extrude|Areas|Along Normal弹出对话框Extrude Area by选择面A4单击“OK”按钮，将弹出另一个对话框，在Length extrusion项输入“-1/8”，单击“OK”按钮。然后再次如前做的将所有体相加的操作。6选取路径Main Menu | Preprocessor | Modeling |Create|Areas|Circle|Solid Circle将弹出Solid Circular Area对话框，在WP x,WPy,Radius项分别输入0，-0.5，0.25单击Apply,再次输入0，0.5，0.25然后单击“OK”按钮。然后选取路径Main Menu | Preprocessor | Modeling |Operate|Extrude|Areas|Along Normal弹出对话框Extrude Area by选择其中一个圆面单击“Apply”按钮，将弹出另一个对话框，在Length extrusion项输入“1”，单击“OK”按钮。对另一个圆面做相同操作。7选取路径Main Menu | Preprocessor | Modeling | Operate |Booleans|Subtract|Volumes将弹出Subtract Volumes(体相减)对话框，选择两个圆柱体所在的体，单击“Apply”按钮，然后选择两个圆柱体，单击“OK”按钮，完成体相减操作。5.网格划分1选取路径Main Menu | Preprocessor | Modeling|Meshing|MeshTool将弹出MeshTool对话框，单击“Mesh”按钮，弹出另一对话框，再次单击“PICK ALL”按钮完成网格划分。6.施加约束，载荷并求解1选取菜单路径Main Menu | Preprocessor | Loads | Define Loads | Apply | Structural |Displacement | On Areas，将会弹出拾取对话框,选择两圆孔，单击对话框中的“OK”按钮。完成施加约束操作。2选取菜单路径Main Menu | Solution | Define Loads | Apply | Structural |Pressure |On Areas将会弹出拾取对话框,选择面A10,A19单击“OK”按钮，弹出另一对话框，在Load PRES value项输入“50”单击“OK”完成施加载荷操作。3选取菜单路径Main Menu | Solution |Solve|Current LS弹出Solve Current Load Step对话框，单击“OK”开始求解，求解结束后，关闭相应对话框。4选取菜单路径Main Menu |General Postproc|Plot Results|Contour Plot|Nodal Solu将弹出Contour Nodal Solution Data对话框，选择Nodal Solution|DOF Solution|Displacement vector sum将得到如位移图(2)：5选取菜单路径Main Menu |General Postproc|Plot Results|Contour Plot|Nodal Solu将弹出Contour Nodal Solution Data对话框，选择Nodal Solution|Stress|von Mises Stress将得到如应力图(3)：命令代码7., 0 0 , , , , , , , , , , , , , , . , , 0. 0 , ., 0 , , -, , -, , , , , _ _ _ ' , , 0 ,0 . , , , , , - , , , 0, , ., 0 -, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,.0, ., ., , , , , 0 , , , , , , , , ,代) 应如将 | 择对 弹 | | | 菜)(移到 | 择话 弹 菜框对闭，解，求 单话对 | | 径菜作荷施”“单“输 在话出钮 单 面,取出将 | | 径作操约成按 框对单两,取出， | | 路菜求荷束加分分成按 “次，一另钮”“，框 出将 | | | 路划格作作成钮 击，个选，” 单在柱个，对) 弹 | | 取作同相个另按“单 输 ，话一将钮 单个其 话 | | | 路后钮 “单.，.0再 000入 在， | | | 取作操相有前再。”“单”“入 ，框另弹按 单面择 话弹 | | | 路 面生”“ , 0 , 择 话出 | 径作成钮 单线 、关后，对 弹 | | | | 路作 行执操 行作操成按 单对框对相( 出 | 路，0 - ： ,： 入框话再” “/，： .， ： - , -入输对话)建根 | | 模元架文据保按” )工 00 击义的模 | 取中话)模( 框对关”“击0比泊 .弹的定.输本 入中本框对的 松模弹的 弹 双框对定模 将 径菜特材义定种对完按击中对” “滚边。元构选， 单动的框对库元 弹按的对框对定类 弹， / | | 路取类单定的标完钮 的话单题例分” “入中文标( 框框标修 单取改修文，钮“框击名件的析本 文中本件新( 框对改( 将 | | 取标析布布托流令行时建后生的导必限受所过能对荷施是。力减，些取当应的应们痕出比大力应所这也中应处要看可布分架形移托的意候架用我。至变较其荷其体没就离因这色红严形形明上架作荷由可，原托分线的形架载施托出格网托 如变架算求加表顶最托加荷了加进以就后施就击面内取后令 >. > > ，的对是束加定行孔通只于意时加了载行并施模，后。如结，网 然.0编寸对先 > 实格进对后。个为合的将 > > > 执，做 将首建。部的既（ 点的，模进的。分 的其形其输 试 =泊，0 =性的制架上面孔通。布均 0受托析受架三一一 高计品是 、 ，和的现口接 数，开 的之件元的上由软元用型的分耦声场电构是软分受实受软电场型用的件 开 和 、 品一受受均布孔制=，试其的 分模 既。首执 > >将的。进 编然 ，。模行加只行束的 > 内就就加加最求变托格施形分，作上严这就没其。我的形分看应这大出的取减是施所必导后令托标 将 ( 件 本件框，修 标框 (中 例话 的单 | 对的弹 库框 选元“ 对按种材菜 将 定双 模 的入 输弹 0”对 模中 的击 按据架 根话输 - 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