有限元分析与应用上机实验指导书

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1、“有限元分析与应用”课程ANSYS软件上机指南洛阳理工学院机电工程系2012年9月目录实验一Ansys软件环境及典型实例分析………………….…………………………………….3实验二坝体的有限元建模与应力应变分析…………………………………………………….8实验三平面结构静力有限元分析……………………..………….……………………..……...11实验四旋转磁盘应力分析………………..……………………………………………………..1517实验一ANSYS软件环境及典型实例分析一、实验目的:熟悉ANSYS软件菜单、窗口等环境、软件分析功能及解题步骤。二、实验设备:微机,ANSYS软件

2、(教学版)。三、实验内容:17ANSYS软件功能、菜单、窗口及解题步骤介绍。四、实验步骤:1、ANSYS界面介绍ANSYS软件功能非常强大,应用范围很广,并具有友好的图形用户界面(GUI)和优秀和程序架构。基于Motif标注的GUI主要由主窗口和输出窗口组成。随着版本的不断升级,ANSYS界面不断改进,不同版本间的界面存在着较大差别。下面介绍ANSYS10.0的用户界面。(1)主窗口ANSYS10.0的主窗口主要由以下5个部分组成。①Utility菜单这些菜单主要通过ANSYS的相关功能组件起作用,比如文件控制、参数选择、图像参数控制及参数输入等。②InputLine(In

3、putWindow命令输入窗口)命令输入窗口(也称为命令栏)用于显示程序的提示信息并允许用户直接输入命令,简化分析过程。③工具栏(Toolbar)工具栏主要由按钮组成,这些按钮都是ANSYS中的常用命令。用户可以根据工作类型定义自己的工具栏以提高分析效率。④主菜单(MainMenu)主菜单包括了ANSYS最主要的功能,分为前处理器(Preprocessor)、求解器(Solution)、通用后处理器(GeneralPostprocessor)、设计优化器(DesignOptimizer)。展开主菜单可以看到非常多的树状建模命令,这也是ANSYS10.0版本和以前版本的一个显

4、著差别。虽然菜单的外观改变了,但是菜单结构没有变化,这对ANSYS用户平滑升级非常有利。⑤图形窗口(GraphicWindows)图形窗口用于显示分析过程的图形,实现图形的选取。在这里可以看到实体建模各个过程的图形并可查看随后分析的结果。(2)输出窗口(OutputWindows)输出窗口用于显示程序的文本信息,即以简单表格形式显示过程数据等信息。通常,输出窗口被主窗口遮盖,当然,如果需要随时可以将输出窗口拖到前面。注意:应该在ANSYS分析的各个步骤中随时查看输出窗口中的信息,检验分析过程是否正确,以便及时调整。通过GUI可以方便地交互式访问程序的各种功能、命令、用户手册

5、和参考材料,一步步地完成整个分析,很好地体现出ANSYS的易用性。同时,ANSYS软件也提供了完整的在线说明和帮助文件,以协助有经验的用户进行高级应用。在用户界面中,ANSYS软件提供了4种通用的命令输入方式:菜单、对话框、工具栏和直接输入命令。2、ANSYS分析过程一个典型的ANSYS分析过程包含3个主要步骤,每个主要步骤及其子步骤如下:(1)建立有限元模型在ANSYS中建立有限元模型的过程大致可分为以下3个主要步骤:①建立或导入几何模型17①定义材料属性②划分网格建立有限元模型(2)施加载荷并求解在ANSYS中施加载荷及求解的过程大致可以分为以下3个主要步骤:①定义约束

6、②施加载荷③设置分析选项并求解(3)查看分析结果在ANSYS中查看分析结果的过程大致可以分为以下2个主要步骤:①查看分析结果②检验分析结果(验证结果是否正确)五、ANSYS典型实例分析:如图所示,使用ANSYS分析平面带孔平板,分析在均布载荷作用下板内的应力分布。已知条件:F=20N/mm,L=200mm,b=100mm,圆孔半径r=20,圆心坐标为(100,50),E=200Gpa。板的左端固定。图1-1带孔平板模型1.问题描述实例类型:ANSYS结构分析。分析类型:线性静力分析。单元类型:PLANE82ANSYS功能示例:实体建模包括基本的建模操作,布尔运算和网格细化;

7、施加均布载荷;显示变形后形状和应力等值线图、单元信息列表;基本的结果验证技巧。2.建立有限元模型(1)建立工作目录并添加标题以Interactive方式进入ANSYS,File菜单中设置工作文件名为Plane、标题为plane。(2)创建实体模型1)创建矩形通过定义原点、板宽和板高定义矩形,其操作如下:GUI:PreProcessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>By2Corners弹出Rectangleby2corners对话框(如图1-2所示),如图填写。WPX和WPY表示左

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