1、 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 Pro/Engineer, 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,L/B=10,a= 0.2B , b= (0.5-2)a,比较 b 的变化对最大应力 x 的影响;
2、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。yLBxbaab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:preprocessormodelingcreateareasrectangle)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
3、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:createkeypointson active CS依次输入椭圆上各点坐标位置reflectcreatesplines through keypointscreatlines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:createarea
4、s by linesreflect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:preprocessormodelingcreateBooleanssubstractareas.) 。5.定义单元类型和材料属性(preprocessorelement typeadd选solid Quad 4nodes 42,material propsmaterial modelsstructurallinerElasticisotropicE=200GPa,=0.3) 。5.长板左端施加位移约束,右端施加载荷约束(preprocessorloadsd
5、efine loadsapplystructuraldisplacement(左边),pressure(右边))。6.用 meshing 命令划分单元( meshingmeshtool 选 meshpick all生成单元) 。7在 solution 命令下,选好求解方式后求解(Analysis typenew analysisstatic soln controlspre-condition CG) 。8.在后处理中读取结果(General postproc read resultsfirst set) 。9.选择 plot 菜单,显示变形图和应力图。在 plotctrl-style-cou
6、nter-uniform 菜单下,可以细分并显示出应力较大的区段(plotresultsdeformed shape 看变形, contour plot 看应力,选 stress,x 方向)。对于每个 b 值下的椭圆模型,都可按照上述过程进行求解。b依次取 0.5a,0.75a,1.0a,1.25a,1.50a,1.75a,2.00a.五、结果分析:1. b=0.5a:(1)变形图:(2)X 方向应力图(整体):(3)应力的局部放大图:2.b=0.75a(1)变形图 :(2)X 方向应力图(整体):(3)应力的局部放大图:3.b=a:(1)变形图:(2)X 方向应力图(整体):(3)应力的局部
7、放大图:4.b=1.25a(1)变形图:(2)X 方向应力图(整体):(3)应力的局部放大图:5.b=1.5a(1)变形图:(2)X 方向应力图(整体):(3)应力的局部放大图:6.b=1.75a(1)变形图:(2)X 方向应力图(整体):(3)应力的局部放大图:7.b=2a(1)变形图:(2)X 方向应力图(整体):(3)应力的局部放大图:根据所得结果,用描点法作出(b/a)- xmax图像。用 Matlab 编程如下:x(1:7)=0.5 0.75 1.0 1.25 1.5 1.75 2.0;y(1:7)=191.573 242.693 281.89 334.452 390.606 536
8、.279 648.126 ;plot(x,y)程序运行结果如下:分析以上结果可得:(1) x的最大值分布在椭圆在 y 轴上的顶点处,即出现应力集中现象;(2) xmax随着(b/a)的增大而增大。出现以上结果的原因:LBb xya(1) 本题施加的是均匀载荷,静态分析,应力 =F/A,由此可得,在 x=0 处横截面积 A 最小,应力 最大,于结果(1)一致;(2) 当(b/a)增大时,x=0 处的曲率增大,截面积 A 进一步减小, xmax增大,与结果(2)一致。六、与第(5)组结果对比:1.第五组研究的题目是:L/B=10,a= 0.2B , b= (0.5-2)a比较 b 的变化对最大应力
9、x 的影响;并与(6)比较。2.题目分析:我们组和第五组的研究课题性质一样,区别在于,他们是在平板中心截取椭圆,而我们组是在平板两侧。可以预想,x 方向最大应力也出现在 x=0 处,而且随着曲率的增大, xmax随之增大。3.用第(5)组的数据进行分析:编程如下:x(1:7)=0.5 0.75 1.0 1.25 1.5 1.75 2.0;y(1:7)=2190000 2680000 3690000 4420000 5620000 7880000 11000000 ;plot(x,y)所得图像如下:结果分析:第(5)组的结果和我们预想的结果相一致:最大应力分布在曲率最大处,并且随着曲率的增大而增
10、大。七、心得体会:1. 本次 ANSYS 研究性课题,让我们熟悉了 ANSYS 软件的基本操作,对有限元分析的思想方法也有了初步的理解。我们在试验过程中遇到的问题有:(1)在施加载荷和位移约束之前,必须先定义单元,平板左边的位移约束应该施加双向(x 和 y 方向)约束才能保证后面的求解顺利,同时载荷约束应该施加 pressure,数值是-100;(2)划分单元之后需选择正确的求解方式,求解结束之后需进行相关后处理。(3)可以对最大范围的主应力进行详细划分,然后显示图形。即为应力的局部放大图。2. 本次试验中运用了材料力学的理论知识对实际问题进行分析,加强了我们对课本知识的掌握。3. 本次 ANSYS 试验我们组及时向老师答疑解惑,得到了老师的及时解惑;小组二人配合默契,有问题相互讨论,在共同努力下问题得以解决。在讨论过程中,感觉从对方身上学到了很多东西,同时看到自身的不足。对于我们,以后的学习还应多多加强交流,取长补短,相互借鉴。