ANSYS课程设计报告.doc

辽宁工程技术大学课 程 设 计课 程大型工程分析软件及应用题 目单边缺口混凝土梁损伤数值分析院 系力学与工程学院专业班级工力09-2班学生姓名范俊海 冯建强 陈金辉 丛芮高帅举 何殿宗学生学号1-62012年 6月 22 日 力学与工程学院课程设计任务书课程 大型工程分析软件及应用课程设计题目 单边缺口混凝土梁损伤数值分析专业 工程力学 姓名 范俊海 陈金辉 冯建强 丛芮 高帅举 何殿宗设计报告目录第1章 概 述- 3-1.1课程设计的意义、目的- 3 -1.2课程设计研究的内容- 3 -第2章 ANSYS详细设计步骤- 3 - 2.1问题分析- 3-2.2 基于ANSYS分析的简要步骤- 4-第3章 设计结果及分析- 16 -3.1汇总实验模型分布图.- 16 -3.2模型实验结果分析- 17 -结论- 18 -参考文献- 19 -设计报告第1章概述1.1 课程设计的意义、目的1）ANSYS模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型），即结构的固有频率和振型，他们是承受动态载荷的重要参数，也可作为其他动力学分析的起点，是进行谱分析或模态叠加法普响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。模态分析在动力学分析过程中必不可少的一个步骤，在谱响应分析、瞬态动力学分析的分析过程中均要求先进行模态分析才能进行其他步骤。2）根据课堂讲授内容，学生做相应的自主练习，消化课堂所讲解的内容；通过调试典型例题或习题积累调试ANSYS程序的经验；通过完成课程设计中中的编程题，逐渐培养学生的编程能力、用ANSYS解决实际问题的能力。1.2课程设计研究的内容求解外载荷引起单边缺口混凝土梁的系统或局部的位移、应变、应力。静力分析很求解单边缺口混凝土梁损伤问题。第2章 ANSYS详细设计步骤2.1问题分析混凝土强度等级为C35，水泥型号为425 普通硅酸盐水泥，质量比为：水泥砂石水= 1.001.492.770.49，粗骨料最大粒径D max =20 mm。1. 弹性常数及密度E/Pa混凝土（试件）2.72e+100.182400低碳钢(金属垫片及横梁）2.0e+110.378002.塑性常数扩容角,塑性势的偏心比，双向压缩和单项压缩屈服强度比，拉伸子午线上第二应力不变量与当任给的最大主应力为负值时的压缩子午线上第二应力不变量之间的比值实验过程试件 约束方式 试件的破裂方式计算模型本次计算采用位移加载方式，加载点位于横梁上的A点，如图示。2.2基于ANSYS分析的简要步骤(1)启动ANSYS，进入ANSYS界面。(2)定义工作文件名GUI : Utility Menu > File > Change Jobname单击Utility Menu菜单下File中的Change 问题示意图Jobname按钮，会弹出Change Jobname对话框，输入fan作为工作文件名，单击Ok。(3)定义分析标题 GUI:Utility Menu > File > Change Title在弹出的对话框中，输入fan作为分析标题，单击OK。(4)重新显示GUI: Utility Menu>Plot>Replot单击该按钮后，所命名的分析标题和工作文件名会出现在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，故选择Structural这一项，单击OK。(6)定义单元类型GUI: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择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 Types对话框中的Option按钮被激活，单击后弹出一个对话框，在Element behavior中选择Plane strs w/thk，在Extra element output中，选择Nodalstress。单击OK，最后单击Close，关闭单元类型对话框。(8)定义实常数GUI : 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 Constant Set Numbed, for Plane82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GUI:Main Menu > Preprocessor > Material Props > Material Models在弹出的对话框中右边一栏依次双击Structural, Linear, Elastic, Isotropic，弹出定义材料属性对话框，在EX后输入弹性模量227e10，在PRXY后面输入泊松比0.18。单击OK，然后关闭定义材料属性对话框。(10)存盘GUI : ANSYS Toolbar > SAVE_ DB(11)定义关键点GUI:Main Menu > Preprocessor > Modeling > Creat > Keypoint > In Active CS 分别定义关键点1(0，0, 0)，关键点2(0.44，0,0)，关键点3(0.44，0.1,0)，关键点4(0，0.1, 0)。 4 3 1 2 创建关键点和线(12)建立直线 GUI:Main Menu > Preprocessor > Modeling > Creat > Lines > Lines > Straight Lines在关键点1和2, 2和3, 3和4,4和1 之间建立直线。生成结果。(13)建立平面GUI : Main Menu > Preprocessor > Modeling > Creat > Areas > Arbitrary > By Lines执行该命令后，弹出一拾取对话框，分别拾取生成的四条直线。单击OK。在绘图区域生成一个平面。创建平面(14)显示工作平面GUI:Utility>WorkPlane>Display Working Plane工作平面坐标显示在绘图区域中。(15)移动工作平面GUI:Utility>WorkPlane>Offset WP by Increments执行该命令后，弹出Offset WP对话框，在X, Y, Z Offsets中输入0, 0, 0，单击OK,工作平面坐标移动到(0,0,0)位置。(16)创建矩形 GUI:Main Menu > Preprocessor > Modeling > Creat > Areas > rectgle > By Dimensions在弹出的对话框中输入WP X1=0.2175,X2 = 0.2225, WP Y1=0.08，Y2 = 0.,1，单击OK(17)布尔操作 GUI:Main Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Booleans > Subtract > Areas 执行该命令后，在图形区域用鼠标选中平板基体，单击OK，然后选择绘制的实体矩形，单击OK，得到的图形。实体模型(18)存盘 GUI:ANSYS Toolbar > SAVE_ DB (19)划分网格 GUI : Main Menu > Preprocessor > Meshing > MeshTool 执行该命令后，在弹出的对话框中单击Globe后面的Set，弹出Globe Element Size对话框，将Element edge length设置为0.01，单击OK回到Mesh Tool对话框中，然后单击Mesh，弹出一个拾取对话框，单击Pick All。划分网格后的结果如图所示。 生成有限单元网格 (20)存盘GUI : ANSYS Toolbar > SAVE DB(21)施加载荷 GUI : MainMenu > Solution > DefineLoads > Apply > Structural > Displacement > On Nodes 执行该命令后会弹出一个选取对话框，在绘图区域选取点（0.02，0,0），单击Apply，在弹出的对话框中选择All DOF，限制所有的自由度。单击Apply,继续选取点（0.224,0,0），单击OK，在弹出的对话框中选择All DOF，限制所有的自由度。单击OK。GUI:MainMenu > Solution > DefineLoads > Apply > Structural > Force > On Nodes执行该命令后会弹出一个选取对话框，在绘图区域选取点（0.22，0.1,0），单击Apply，在弹出的对话框中,在集中力方向栏中选择FY,值中输入-100，单击Apply,继续选取点（0.42,0.1,0），单击OK,在弹出的对话框中,在集中力方向栏中选择FY,值中输入-100，单击OK。生成结果如图所示 加载后的结果显示(22)求解运算 GUI : Main Menu > Solution > Solve > Current LS 在弹出的对话框中单击OK, ANSYS程序开始进行计算，当计算完成后，程序会弹出一条信息框，提示求解已经完成。单击Close，关闭该窗口。(23)显示梁变形图 GUI : Main Menu > General Postproc > Plot Results > Deformed Shape在弹出的窗口中选择Def十undeformed，单击OK。加载变形后的效果图和未加载前的效果图显示在绘图区域，如图所示。变形结果图(24)显示应力云图GUI : Main Menu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solu执行该命令后，弹出Contour Nodal Solution Data对话框，在其中点选Sress，选择 von Mises SEQV，单击OK。生成结果如图所示。此外，用户还可以查看各个方向的应变，各个方向的应力，以及三个主应力。如图所示： X-Componentof stress Y-Componentof stressZ-Componentof stress 1stPrincipal stess 2stPrincipal stess 3stPrincipal stess应力分布彩色云图(25)存盘，退出ANSYS程序。第3章 设计结果及分析3.1汇总实验模型的应力应变分布应力云图变形后对比图 3.2模型实验结果分析PRINT ITERATION SUMMARY * POST1 ITERATION SUMMARY * LOAD STEP 1 SUBSTEP 1 CUMULATIVE ITERATION 1 TIME = 1.00000 TIME INCREMENT = 1.00000 NUMBER OF EQUILIBRIUM ITERATIONS = 1 CONVERGENCE INDICATOR = 0 MAXIMUM DEGREE OF FREEDOM VALUE = -0.E-04 RESPONSE FREQUENCY FOR 2ND ORDER SYSTEMS = 0.00000 DESCENT PARAMETER = 0.00000 FORCE CONVERGENCE VALUE = 0.00000 MOMENT CONVERGENCE VALUE = 0.00000 DISPLACEMENT CONVERGENCE VALUE = 0.00000 ROTATION CONVERGENCE VALUE = 0.00000 NUMBER OF WARNING MESSAGES ENCOUNTERED= 0 NUMBER OF ERROR MESSAGES ENCOUNTERED= 0PRINT REACTION SOLUTIONS PER NODE * POST1 TOTAL REACTION SOLUTION LISTING * LOAD STEP= 0 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0 THE FOLLOWING X,Y,Z SOLUTIONS ARE IN THE GLOBAL COORDINATE SYSTEM NODE FX FY 7 -86.937 -61.866 50 86.937 261.87 TOTAL VALUES VALUE 0.14381E-10 200.00 结论: ANSYS将有限元分析、计算机图形学和优化技术相组合，是我们解决实际工程问题不可缺少的工具、他的功能、性能、易用、可靠性以及对运行环境的适应性，满足了我们当前需要，ANSYS软件可以与CAD软件很好的结合，他的优点由：1）有限元不需要适用于整个物体的插值阐述，而是对每个单元各自插值，故此可以很容易地模拟具有不规则复杂形状的结构2）整个系统离散为有限个单元，并将整个系统的方程转换成一组线性联立方程。从而可以用不同方法对其求解3）可以毫无困难的处理一般的载荷4）边界条件不进入单个有限单元的方程，而是在得到整体方程后再加入边界条件，这样，内部和边界单元都能采用相同的场变量模型。而且当边界条件改变时，内部常变量模型不需要改变5）因为单元方程是单个建立的，所以可以模拟有几种不同材料构成的物体，处理非线性问题，求解非均匀介质6）可处理动态问题7）单元的尺寸大小可以变化，而且改变有限元模型也比较容易8）处理大变形和非线性材料带来的非线性问题ANSYS综合应用菜单、对话框、工具条、命令行输入、图形化输出等多种方式为我们提供了很多方便。ANSYS是功能很多的，经济使用的力学软件。参考文献1结构仿真分析-ANSYS应用 苏荣华/梁冰 编著 东北大学出版社2 ANSYS 11.0有限元分析入门与提高/胡国良, 任继文编著 北京:国防工业出版社,20093 ANSYS有限元原理与工程应用实例大全/盛和太, 喻海良, 范训益编著 北京:清华大学出版社,20064 ANSYS高级工程应用实例分析与二次开发/阚前华 . 等 编著 北京:电子工业出版社,20065 ANSYS在土木工程中的应用/李权编著 北京:人民邮电出版社,20056 ANSYS结构有限元高级分析方法与范例应用/尚晓江 . 等 编著 北京:中国水利水电出版社,2006 7 ANSYS有限元分析实用教程/李黎明编著 北京:清华大学出版社,20058 ANSYS工程计算应用教程/李皓月, 周田朋, 刘相新编著 北京:中国铁道出版社,20039 ANSYS 7.0高级分析/陈晓霞主编 北京:机械工业出版社,200410 ANSYS工程应用/李兵, 陈雪峰, 卓颉编著 北京:清华大学出版社,201011 ANSYS工程应用实例解析,龚曙光编,感觉还不错,例子不少.12 ANSYS7.0实例分析与应用 郝文化编 另<ansys8.0工程结构实例分析>赵海峰13使用ANSYS6.0进行有限元分析谭建国主编14精通ANSYS 7.0,清华大学出版社,宋勇编的,15有限单元法基本原理和数值方法，王瑁成编16ANSYS结构有限元高级分析方法与范例应用中国水利水电出版社出版17ansys10.0结构分析从入门到精通 段进 倪栋 王国业编著18ANSYS11.0基础及典型应用范例电子工业出版社19ANYSY机械工程应用25例高耀东、电子工业出版、20ANSYS结构分析及实例解析张朝晖、机械工业出版力学与工程学院课程设计成绩评价表课程名称大型工程分析软件及应用题目名称单边缺口混凝土梁损伤数值分析序号学生姓名完成具体工作总分满分评分 1（组长）范俊海分析编辑152陈金辉咨询工作153冯建强审核工作154丛芮收集资料155高帅举收集资料156何殿宗收集资料157序号集体评价项目指 标151工作量、工作态度和出勤率按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。202课程设计质量课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。503创新工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。15评语：