ANSYS有限元分析报告

1、三维托架实体受力分析
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。

1.1、定义单元及材料
1、新建单元类型
运行主菜单Preproccssor—ElementType—Add／Edit／Delete命令，接着在对话框中单击“Add”按钮新建单元类型。

2、定义单元类型
先选择单元形式为Strucral Mass Solid，在右边的滚动框中单击“Brick 8node 185”，然后确定，完成单元类型选择。

3、设置材料属性
执行Main Menu/Preproccssor/Material/Props/ Material Models命令，将弹出Define MaterialModel Behavior的对话框。

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。

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2.9E7，泊松比为0.3，单击“OK”按钮，关闭对话框。

完成对材料模量的定义。

1.2、创建几何模型
1、生成托架
执行Main Menu/Preproccssor/Modeling/Create/Areas/Rectangle/By Dimensions创建剖面，在由面生成体，最后生成三角托架.
2、生成两个小圆孔
执行执行Main Menu/Preproccssor/Modeling/Create/Areas/Circle/Soild Circle命令，在弹出的对话框中填入圆心位置、半径、高度，确认生成。

3、执行面相减操作
执行Main Menu/Preproccssor/Modeling/Operate/Booleans/Subtract/Aeras命令，弹出拾取框。

拾取矩形面单击OK，然后拾取两个小圆面，单击OK生成。

4、执行体相加操作
执行Main Menu/Preproccssor/Modeling/Operate/Booleans/Add/........命令，全选确定。

生成所要几何模型：
图1.1：3D模型
1.3、生成有限元网格
1、设置网格尺寸大小
运行主菜单Preproccbsor/Meshing/McshTool(网格工具)命令，选择几何模型，输入网格尺寸。

2、采用自由网格划分单元
执行Main Menu/Preproccssor/Mesh命令中的Free。

完成选择后，系统将自动进行分格。

得有限元模型：
图1.2:有限元模型
3、保存结果。

1.4、施加约束、加载并求解
1、在固定面上施加对称约束
2、选择所有实体
3、显示单元
4、在顶面施加面载荷
执行Main Menu/Solution/Defme Loads/Apply/Structural/Pessure/On Areas命令，弹出一对话框，选取顶面，单击“OK”按钮，弹出一文本框，在Load PRES Value项输入“50”单击“OK”按钮完成施加载荷操作。

5、求解运算
执行Main Menu/Solution/Solve/Current LS命令，弹出提示框。

求解完成。

6、保存分析结果
1.5、浏览分析结果
1、显示变形形状
执行Main Menu/General Postproc/Plot Results/Deformed Shape命令，弹出一对话框，选择“Def+undeformed”单选按钮，单击OK确定，结果如图所示：
图1.3托架网格应变图
2、显示节点的Von Mises应力
执行Main Menu/General Postproc/Plot Results/Contourplot/Nodal Solu命令，弹出一对话框，分别选择“Vtress”和“Von MisesStress”选项，单击OK，生成结果如下：
图1.4：托架应力云图
图1.5：应变图云图
命令流：
/BATCH WPSTYLE,,,,,,,,0 /CWD,'C:\Users\Tony \Desktop\Tuojia' /TITLE,Analys of Tuojia /NOPR
/PMETH,OFF,0
KEYW,PR_SET,1
KEYW,PR_STRUC,1
KEYW,PR_THERM,0
KEYW,PR_FLUID,0
KEYW,PR_ELMAG,0
KEYW,MAGNOD,0
KEYW,MAGEDG,0
KEYW,MAGHFE,0
KEYW,MAGELC,0
KEYW,PR_MULTI,0
KEYW,PR_CFD,0
/GO
/PREP7
ET,1,SOLID186
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,2.9e7 MPDATA,PRXY,1,,0.3 BLOCK,0,2,0,3,0,1/8 ,
BLOCK,0,2,3,3+1/8,0 ,3,
FLST,2,2,6,ORDE,2 FITEM,2,1 FITEM,2,-2
FLST,2,2,6,ORDE,2 FITEM,2,1 FITEM,2,-2 VADD,P51X
LSTR, 5, 13
FLST,2,6,4 FITEM,2,9
FITEM,2,1
FITEM,2,25
FITEM,2,24
FITEM,2,13
FITEM,2,20
AL,P51X
VOFFST,4,1/8, ,
CYL4,1,1,0.25, , ,
,0.25
CYL4,1,2,0.25, , ,
,0.25
FLST,3,2,6,ORDE,2
FITEM,3,2
FITEM,3,4
VSBV, 3,P51X
SMRT,6
SMRT,5
SMRT,4
SMRT,3
SMRT,2
SMRT,1
MSHAPE,1,3D
MSHKEY,0
FLST,5,2,6,ORDE,2
FITEM,5,1
FITEM,5,5
CM,_Y,VOLU
VSEL, , , ,P51X
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'
CMSEL,S,_Y
VMESH,_Y1
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
FINISH
/SOL
FLST,2,4,5,ORDE,2
FITEM,2,28
FITEM,2,-31
/GO
DA,P51X,ALL,
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,14
/GO
SFA,P51X,1,PRES,-50
SOLVE
2、梁板结构分析
如图所示为一板梁结构，试计算在Y方向地震位移谱作用下的构件响应情况。

板梁结构相关参数见下表所示：
表2.1：板梁结构几何参数和材料参数
板厚度T/ mm
梁宽
度
B/m
m
梁高
度
H/m
m
梁截面
面积
S/mm2
梁惯性
矩
IZZ/m
m4
梁惯性
矩
IYY/m
m4
弹性模
量
E/GPa
泊
松比
密
度
Kg
/m3
2 3 4 12 16 9 220 0.3 78
00 表2.2：相应谱
频率0.5 1.0 2.4 3.8 17 18 20 32 位移 1.0 0.5 0.8 0.7 1.0 0.7 0.8 0.3
2.1、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，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对话框。

4．在Enter new title文本框中输入文字“response analysis of a beam-shell structure”，为本分析实例的标题名。

单击“OK”按钮，完成对标题名的指定。

2.2、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对话框。

单击对话框中的“ADD…”按钮，将弹出Library of Element Types对话框。

2．在左边的滚动框中单击“Structural Shell”，选择结构壳单元类型。

在右边的滚动框中单击“Elastic 4node 63”，使其高亮度显示，选择4 节点弹性壳单元。

在对话框中单击“APPLY”按钮，完成对这种单元的定义。

3．接着继续在Library of Element Types对话框的左边滚动框中单击“Structural Beam”，在右边的滚动框中单击“3D elastic 4”，使其高亮度显示，选择3 维弹性梁单元。

单击对话框中的“OK”按钮，完成单元定义并关闭Library of Element Types对话框。

单击Element Types 对话框中的“CLOSE“按钮，关闭对话框中。

2.3、定义单元实常数
1．选取菜单途径Main Menu / Preprocessor / Real Constants，将弹出Real Constants对话框。

单击对话框中的“ADD…”按钮，将弹出Element Type for Real Constants对话框。

2．在选择单元类型列表框中，单击“Type 1 SHELL63”使其高亮度显示，选择第一类单元SHELL63。

然后单击该对话框中的“OK”按钮，将弹出Real Constant Set Number1,for SHELL63对话框。

3．在对话框中的Shell thickness at node I TK(I)文本框中输入2E3，定义板壳的厚度为2E3 m。

4．其余参数保持缺省。

单击按钮，关闭Real Constants Set Number 1，for SHELL63对话框。

完成对单元SHELL63 实常数的定义。

5．重复步骤2 的过程，在弹出的Element Type for Real Constants对话框的列表框中单击“Type 2 BEAM4”，使其高亮度显示。

然后单击按钮，将弹出Real Constant Set Number 2,for BEAM4对话框。

6．在对话框中的文本框中分别输入下列数据：AREA 为1.2E-5，IZZ 和IYY 分别为16E-12，9E-12, TKZ和TKY分别为3E-3,4E-3。

7．单击“OK”按钮，关闭Real Constant Set Number 2,for BEAM4对话框。

单击“CLOSE”按钮，关闭对话框。

2.4、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．在图15.11 的EX文本框中输入2.2E11，PRXY文本框中输入0.3。

定义材料的弹性模量为2.2E11 N/m2，泊松比为0.3。

单击“OK”按钮，关闭对话框。

4．接着双击Density，弹出Density for Material Number 1对话框。

5．在DENS文本框中输入7.8E3，设定1号材料密度为7.8E3 Kg/m3。

单击“OK”按钮，完成密度定义。

6．单击ANSYS6.1 的ANSYS Toolbar上的“Save”按钮，保存数据库文件
2.5、建立梁有限元模型
1．选取路径路径Main Menu / Preprocessor /Modeling / Create /Keypoints /In Active CS，将弹出Create Keypoints in Active Coordinate System对话框。

2．在对话框中，输入Keypoint number为1，X,Y,Z 位置分别为0，0，0。

可用Tab 键在输入区之间移动单击按钮，完成关键点1 的定义。

3．对下面的关键点及X,Y,Z 位置重复这一过程：
关键点2：0，0，0.5
关键点3：0，0，1.0
关键点4：0，0，1.5
输入完最后一个关键点后，单击“OK”按钮。

4．选取菜单路径Utility Menu /PlotCtrls / Pan ZoomRotate，将会弹出ANSYS10.0 提供的Pan-Zoom-Rotate对话框。

5．单击对话框中的“BOT”按钮，改变图形输出窗口中的视图方向，以便看出建立的四个节点的位置。

6．选取菜单路径Main Menu / Preprocessor /Modeling / Create /Lines /Lines /Straightline，将弹出Create Straight Line拾取对话框。

7．在图形窗口中单击关键点1、2 创建直线L1。

然后依次单击关键点2、3 和关键点3、4，创建直线L2，L3。

8．选取菜单路径Utility Menu / PlotCtrls /Numbering，将弹出Plot Numbering Controls对话框。

9．在Plot Numbering Controls对话框中单击Keypoint numbers 关键点序号()、Line numbers和Area numbers所对应的复选框，使其变为“On”，然后单击对话框中的“OK”按钮关闭对话
框。

10．选取菜单路径Utility Menu / Plots/ Multi-Plots，对图形输出窗口中的所建几何模型根据前面的设置重新显示。

11．选取菜单路径Main Menu / Preprocessor / Meshing /MeshTool，将弹出Mesh Tool对话框。

12．单击对话框中的单元属性设置区中的下拉框中的Lines，选定设置对象为线。

然后单击右边的“SET”按钮，将弹出线属性设置拾取对话框，单击其中的“Pack All”按钮。

将会弹出Line Attributes对话框。

13．单击对话框中的Material number下拉框，Real constant set number和Element type number 下拉框，将其分别设置为：Material number 为1，Real constant set number 为2，Element type number 为2BEAM4。

单击对话框中的“OK”按钮关闭对话框，完成对线单元属性的设置。

14．在Mesh Tool对话框中的Size Controls区中，单击线单元的“SET”按钮，将弹出Element Sizes on Picked Lines 拾取对话框。

单击对话框中的“Pack All”按钮，将弹出Element Sizes on Picked Lines定义对话框。

15．在对话框中的No. of element divisions文本框中输入“6”，定义在选定的每条线上将划分6个单元。

单击“OK”按钮关闭对话框。

16．在网格划分工具对话框中，单击Mesh 下拉框中的Lines，选定分网对象是线。

然后，单击对话框中的“MESH”按钮，将会弹出Lines Mesh拾取对话框。

单击对话框中的“Pack All”按钮，选定所有创建的线进行分网。

17．选取菜单路径Main Menu / Preprocessor /Modeling / Copy / Lines ，将弹出CopyLines拾取对话框。

单击对话框中的“Pack All”按钮，选择所有的线。

将弹出Copy Lines对话框。

18．在线拷贝对话框中的Y-offset in active CS文本框中输入“0.5”，Items to be copied下拉框中选择Lines and Mesh，设置拷贝项目为线及其网格。

然后单击对话框的“OK”按钮关闭对话框。

19．重复操作步20，在弹出的线拷贝对话框中，删掉Y-offset in active CS文本框中的“0.5”，在X-offset in active CS 文本框中输入“0.5”。

然后单击对话框的“OK”按钮关闭对话框20．选择菜单路径Utility Menu / Select /Entities，将弹出Select Entities对话框。

21．在对话框中最上面下拉框中单击Lines 选项，指定选择对象为线。

在接下来的下拉框中单击By Location选项，指定选择方式为根据坐标位置。

单击“X coordinates”单选按钮，并在下面的Min,Max 文本框中输入“0.5”，指定选择对象位置为X 坐标值为“0.5”的所有对象。

单击“From Full”单选按钮，指定选取范围为全部。

然后单击“Sele ALL”按钮，再单击“OK”按钮关闭对话框，完成选择操作。

22．重复操作步20，在弹出的Copy Lines对话框中单击“OK”按钮，保持其弹出时的缺省值并关闭对话框，对选定的线按照设置的值进行拷贝。

23．选择菜单路径Utility Menu / Select / Everything，选择模型中的所有元素。

24．选择菜单路径Utility Menu / Plot /Replot，对建立好的所有单元进行显示。

2.6、建立板壳有限元模型
1．选取菜单路径Utility Menu / PlotCtrls / Numbering，在弹出的Plot Numbering Controls对话框中，单击Line numbers和Area numbers所对应的复选框，使其变为“Off”。

然后单击Elem/ Attrib numbering 下拉框中的No numbering选项，不显示任何单元序号。

仅保留Keypoint numbers的设置为“On”。

单击“OK”按钮关闭对话框。

2．选取菜单路径Utility Menu /PlotCtrls /Viewing Direction，将会弹出ANSYS10.0 提供的Viewing Direction对话框。

3．在对话框中的XV,YV,ZV Coords of view point文本框中分别输入：-0.5、-0.9、1，指定观察点的坐标。

在Coord axis orientation下拉框中单击“X-axis down”。

然后单击对话框中的按钮“OK”关闭对话框。

4．选取菜单路径Main Menu / Preprocessor / Modeling /Create /Arbitrary / Through KPs，将弹出Create Area thru KPs拾取对话框。

在图形窗口中依次单击关键点：2，6，14 和10，然后单击拾取对话框中的“OK”按钮关闭对话框。

ANSYS10.0 将会通过关键点2，6，14 和10 创建一个面。

5．选取菜单路径Main Menu | Preprocessor | Meshing |MeshTool，将弹出Mesh Tool对话框。

6．单击对话框中Element Attributes下拉框中的“Global”，然后单击下拉框右边的“SET”按钮，将弹出单元属性设置对话框。

7．单击对话框中的Element type number、Material number下拉框、Real constant set number 下拉框和Element coordinate sys，将其分别设置为：Element type number 为“1 SHELL63”，Material number 为“1”，Real constant set number 为“0”，Element coordinate sys 为“0”。

然后单击对话框中的“OK”按钮关闭对话框，完成对单元属性的设置。

8．选取菜单路径Utility Menu / Select /Everything Below /Selected Areas，对创建的面以及面上的线、点进行选择，作为显示和操作对象。

9．在Mesh Tool对话框中的Size Controls区中，单击线单元的“SET”按钮，将弹出Element Sizes on Picked Lines拾取对话框，单击对话框中的“PICK ALL”按钮。

将弹出Element Sizes on Picked Lines。

10．在对话框中的No. of element divisions文本框中输入“5”，然后单击“OK”按钮关闭对
话框。

11．在网格划分工具对话框中，单击Mesh 下拉框中的“Areas”，选定分网对象是面。

单击Shape 设置选项：Quad 单选按钮和Free 单选按钮。

然后，单击对话框中的“MESH”按钮，将会弹出Areas Mesh拾取对话框。

单击对话框中的“PICK ALL”按钮，选定所有创建的面进行分网。

单击“CLOSE”按钮，关闭对话框。

12．选取菜单路径Utility Menu / Select / Everything，选择所有创建的模型作为操作对象。

13．选取菜单路径Utility Menu / Plot /Replot，将所有建立的模型在图形窗口中重新显示。

14．选取菜单路径Main Menu / Preprocessor /Modeling / Copy / Areas ，将弹出CopyAreas拾取对话框。

单击对话框中的“PICK ALL”按钮，选择所有的面。

将弹出Copy Areas对话框。

15．在面拷贝对话框中的X-offset in active CS文本框中输“0.5”，Items to be copied下拉框中选择Areas and Mesh，设置拷贝项目为面及其网格。

然后单击对话框的“OK”按钮关闭对话框，对选定的面按照设置的值进行拷贝。

将完成的一层板壳有限元模型的建立。

16．重复操作步15，在弹出的面拷贝对话框中的Number of copies文本框中输入“3”。

删除X-offset in active CS文本框中的“0.5”，然后在Z-offset in active CS文本框中输入“0.5”。

单击对话框的“OK”按钮关闭对话框，对选定的面按照设置的值进行拷贝。

ANSYS10.0 将完成的二、三层板壳有限元模型的建立。

17．选取菜单路径Utility Menu / Plot / Multi-Plots，将建立的完整的梁-板壳有限元模型在图形窗口中进行显示。

18．合并重复节点，由于在模型建立时大量的运用了模型拷贝功能，因此在某些位置产生了重复节点等元素，需要将其合并。

选取菜单路径Main Menu / Preprocessor / NumberingCtrls /Merge Items，将弹出Merge Coincident or Equivalently Defined Items对话框。

19．单击对话框中Type of item to be merge下拉框中的“All”，指定合并所有的项目，保持其余设置缺省，单击“OK”按钮关闭对话框。

对所有重复的项目进行合并。

20．对项目编号进行压缩。

选取菜单路径Main Menu /Preprocessor /Numbering Ctrls /Compress Numbers，将弹出Compress Numbers对话框。

21．单击对话框中的Label Item to be compressed下拉框中的“All”，对所有项目编号进行压缩。

单击“OK”按钮关闭对话框。

通过输出窗口可以对合并和压缩的项目进行查看。

2.7、定义边条，加载并求解
2.7.1定义载荷和边界条件
1．选择菜单路径Utility Menu / Select /Entities，将弹出Select Entities对话框，在对话框中的选择项目下拉框中选取“Nodes”，选择方式下拉框中选取“By Location”。

单击“Z coordinates”
单选按钮，然后单击“SELE ALL”按钮。

再单击“OK”按钮关闭对话框，选定所有Z 坐标值为0 的节点。

2．选取菜单路径Main Menu / Preprocessor / Loads /Define Loads / Apply / Structural / Displacement /On Nodes，将会弹出拾取对话框。

单击对话框中的“PICK ALL”按钮，将弹出ApplyU, ROT on Nodes对话框。

3．在对话框中的DOFS to be constrained滚动框中，在所有自由度“All DOF”上单击一次使其高亮度显示。

单击对话框中的“OK”按钮，关闭对话框，完成对所选节点的约束。

4．选择菜单路径Utility Menu /Select /Everything。

再选取菜单路径Utility Menu / Plot /Replot。

图形窗口中将显示出本实例的有限元模型及其边条。

5．单击ANSYS 工具条上的“SEVE”按钮。

2.7.2进行模态求解
1．选取菜单路径Main Menu /Solution /Analysis Type /New Analysis，将弹出NewAnalysis对话框。

在对话框中单击Modal 单选按钮，指定分析类型为模态分析(Modal)。

然后，单击“OK”按钮完成分析类型的设置。

2．选取菜单路径Main Menu/ Solution/ Analysis Type/ Analysis Options，将弹出ModalAnalysis 选项对话框。

3．在对话框中，指定Mode extraction method为子空间迭代法(Subspace)，并指定No. of modes extract为“10”。

将Expand mode shapes单选框设置为“No”。

单击按钮，将会弹出Subspace Modal Method对话框。

4．单击“OK”按钮，接受ANSYS6.1 的缺省设置，完成对分析选项的设置。

5．选择菜单路径Main Menu /Solution /Solve /Current LS，将弹出/STATUS Command输出窗口和Solve Current Load Step对话框。

6．仔细检查求解命令状态输出窗口中列出的命令情况，如果符合分析要求进行下一步操作，并选取菜单路径Utility Menu/ File/ Close 关闭窗口。

如果有不符合要求的地方，则单击“CLOSE”放弃本次分析，回到相应菜单对其进行修改，然后再重新进行求解。

7．单击Solve Current Load Step对话框中的“OK”按钮，进行梁－板结构的模态分析求解。

2.7.3、获得谱解
2.7.
3.1指定分析选项
1．选取菜单路径Main Menu/Solution / Analysis Type /New Analysis，将弹出NewAnalysis对话框。

2．在对话框中单击Spectrum 单选按钮，指定分析类型为Spectrum。

然后，单击“OK”按钮。

3．选取菜单路径Main Menu/Solution/Analysis Type/Analysis Options，将弹出Spectrum Analysis对话框。

4．在对话框中，单击Single-pt-resp 单选按钮，指定谱分析类型为单点响应谱分析。

然后，在求解的模态阶数文本框中输入“10”。

单击Calculate elem stresses?单选框，将其设置为“Yes”。

5．单击对话框中的“OK”按钮，关闭对话框，完成分析类型的设置。

2.7.
3.2定义载荷步选项
1．选取菜单路径Main Menu/Solution/Load Step Opts/Spectrum/Single Point/Settings，将弹出Settings for Single-Point Response Spectrum对话框。

2．在对话框中的Type of response spctr下拉框中单击“Seismicdisplac”，指定分析类型为位移单点响应谱分析。

在Excitation directionSEDX,SEDY,SEDZ 文本框中分别输入0，1，0。

保持其余选项为缺省值，单击“OK”按钮，关闭对话框。

3．选取菜单路径Main Menu/Solution/Load Step Opts/Spectrum/Single Point/FreqTable将弹出
单点响应谱分析的Frequency Table对话框。

4．在对话框中的FREQ1、FREQ2、……和FREQ8 文本框中依次输入0.5、1.0、2.4、3.8、17、18、20 和32。

可以用“Tab”键在个输入框之间切换。

然后单击“OK”按钮，关闭对话框。

5．选取菜单路径Main Menu/Solution/Load Step Opts/Spectrum/Single Point/SpectrValues，弹出Spectrum Values – Damping Ration对话框。

单击“OK”按钮，接受其缺省值，即无阻尼。

同时，将弹出Spectrum Values对话框。

6．在对话框中的FREQ1、FREQ2…FREQ8 值对应的谱值SV1、SV2……SV8 文本框中依次输入：1.0e-3、0.5e-3、0.8e-3、0.7e-3、1.0e-3、0.75e-3、0.86e-3 和0.2e-3。

然后单击“OK”“OK”按钮关闭对话框，完成对谱值的定义
2.7.
3.3进行求解
1．选择菜单路径Main Menu/Solution/Solve/Current LS，将弹出/STATUS Command输出窗口和Solve Current Load Step对话框。

2．仔细检查求解命令状态输出窗口中列出的命令情况，看指定的分析类型、载荷步选项，结果输出选项等是否跟要求的一致。

如果符合分析要求，进行下一步操作。

如果有不符合要求的地方，则单击“CLOSE”按钮放弃本次分析。

回到相应菜单对其进行修改后再重新求解。

3．单击Solve Current Load Step对话框“OK”按钮，进行梁－板结构的单点响应谱分析求解。

4．根据求解问题所划分单元和节点的多少，ANSYS 将会花一定的时间对问题进行求解。

当求解完时，ANSYS 将弹出求解完成提示“Solution is done”对话框，单击“CLOSE”按钮，结束梁－板结构的功率谱密度分析。

2.7.4、模态扩展
1．选取菜单路径Main Menu/Solution/Analysis Type/New Analysis，将弹出NewAnalysis对话框。

2．在New Analysis对话框中，单击Modal 单选按钮，指定分析类型为模态分析。

然后，单击“OK”按钮完成分析类型的设置。

3．选取菜单路径Main Menu/Solution/Analysis Type/ExpansionPass，将弹出ExpansionPass 对话框。

单击对话框中的Expansion pass 单选框，将其设置为“On”，然后，单击“OK”按钮关闭对话框。

4．选取菜单路径Main Menu/Solution/Load Step Opts/ExpansionPass/Single Expand/Expand Mod 弹出Expand Modes es，将(扩展模态)对话框。

5．在对话框中，指定要扩展的阶数(No. of modes to expand)为“10”，在SignificantThreshold (有效阀值)文本框中输入“0.005”。

单击Calculate elem results单选框，使其变为“Yes”。

这样在进行模态扩展的同时将计算单元的应力值。

然后，单击“OK”按钮关闭对话框。

6．选择菜单路径Main Menu/Solution/Solve/Current LS，将弹出/STATUS Command输出窗口和Solve Current Load Step对话框。

7．仔细检查求解命令状态输出窗口中列出的命令情况，如果符合分析要求便进行下一步操作，并选取菜单路径Utility Menu/File/Close 关闭窗口。

如果有不符合要求的地方，则单击“CLOSE”按钮放弃本次分析。

并回到相应菜单对其进行修改，之后重新进行求解。

8．单击Solve Current Load Step (求解当前载荷步)对话框中的“OK”按钮，进行梁—板壳结构的扩展模态求解。

9．当求解完时，ANSYS 将弹出求解完成提示“Solution is done”对话框，单击“CLOSE”按钮，完成梁－板壳结构的扩展模态计算。

2.7.5模态合并
1．选取菜单路径Main Menu/Solution/Analysis Type/New Analysis，将弹出NewAnalysis对话框。

2．在New Analysis对话框中，单击Spectrum 单选按钮，指定分析类型为模态分析Spectrum。

然后，单击“OK”按钮完成分析类型的设置。

3．选取菜单路径Main Menu/Solution/Analysis Type/Analysis Options，将弹出Spectrum Analysis选项对话框，选择缺省时的谱分析类型Single - pt resp。

单击“OK”按钮关闭对话框。

4．选取菜单路径Main Menu/Solution/Load Step Opts/Spectrum/Single Point/Mode Combine，将弹出Mode Combination Mehtod对话框。

5．在对话框中单击Mode Combination Method下拉框中的“SRSS”，指定模态合并方法为“SRSS”，在Significent threshold文本框中输入“0.15”，指定Type of output为“Displacement”。

然后，单击“OK”按钮关闭对话框。

6．选择菜单路径Main Menu/Solution/Solve/Current LS，将弹出/STATUS Command输出窗口和Solve Current Load Step对话框。

7．仔细检查求解命令状态输出窗口中列出的命令情况，如果符合分析要求便进行下一步操作，并选取菜单路径Utility Menu/File/Close 关闭窗口。

如果有不符合要求的地方，则单击“CLOSE”按钮放弃本次分析。

并回到相应菜单对其进行修改，之后重新进行求解。

8．单击Solve Current Load Step对话框中的“OK”按钮，进行梁－板壳结构的模态合并求解。

9．当求解完时，ANSYS 将弹出求解完成提示对话框，单击“CLOSE”按钮，结束梁－板结构的模态合并求解。

10．选择菜单路径Main Menu/Finish，退出求解菜单。

2.7.6云图结果显示
1．选取菜单路径Main Menu/General Postproc/Read Results/First Set，选择梁－板壳
结构被扩展了的第一阶模态(实际上是梁－板壳结构模态分析求解得到的第2 阶模态)。

图2.1:第一阶模态
2．选取菜单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 对梁－板壳结构扩展后的第一阶模态彩色云图进行显示如图：
图2.2：彩色云图
3.选取菜单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对梁－板壳结构扩展后的第一阶模态彩色云图进行显示如图：
图2.3:结构扩展后的第一阶模态彩色云图
命令流：
/BATCH
/input,menust,tm p,'',,,,,,,,,,,,
,,,,1
WPSTYLE,,,,,,,,0
/FILNAME,banlian
g,0
/TITLE,homework
liang ban /PREP7
ET,1,SHELL63 ET,2,BEAM4 R,1,2E-3, , , , , , RMORE, , , , RMORE RMORE, ,
R,2,1.2E-5,16E-12,9E-12,3E-3,4E-3, ,
RMORE, , , , , , , MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,,2.2E11
MPDATA,PRXY,1,,0.3
MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,DENS,1,,7.8E3
K,1,0,0,0, K,2,0,0,0.5, K,3,0,0,1.0,
K,4,0,0,1.5, LSTR, 1, 2 LSTR, 2, 3 LSTR, 3, 4 GPLOT
FLST,5,3,4,ORDE,2
FITEM,5,1 FITEM,5,-3 CM,_Y,LINE
LSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,S,_Y
CMSEL,S,_Y1 LATT,1,2,2, , , , CMSEL,S,_Y CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 /UI,MESH,OFF FLST,5,3,4,ORDE,2
FITEM,5,1 FITEM,5,-3 CM,_Y,LINE
LSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,S,_Y LESIZE,_Y1,0, ,6
,0,4,0,0
CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 /UI,MESH,OFF FLST,2,3,4,ORDE,2
FITEM,2,1 FITEM,2,-3 LMESH,P51X FLST,3,3,4,ORDE,2
FITEM,3,1 FITEM,3,-3
LGEN,2,P51X, , , ,0.5, , ,0 /UI,MESH,OFF FLST,3,6,4,ORDE,2 FITEM,3,1 FITEM,3,-6 LGEN,2,P51X, , ,0.5, , , ,0 LSEL,ALL
LSEL,S,LOC,X,0.5 FLST,3,6,4,ORDE,2
FITEM,3,7 FITEM,3,-12 LGEN,2,P51X, , ,
0.5, , , ,0 ALLSEL,ALL FLST,2,4,3
FITEM,2,2 FITEM,2,6 FITEM,2,14 FITEM,2,10 A,P51X TYPE, 1 MAT, 1 REAL, 1 ESYS, 0 SECNUM, /UI,MESH,OFF ALLSEL,BELOW,ARE A
FLST,5,4,4,ORDE,2
FITEM,5,19 FITEM,5,-22 CM,_Y,LINE
LSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1, , ,5, , , , ,1 /UI,MESH,OFF MSHAPE,0,2D MSHKEY,0
CM,_Y,AREA ASEL, , , , 1
CM,_Y1,AREA CHKMSH,'AREA' CMSEL,S,_Y AMESH,_Y1 CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 CMDELE,_Y2 ALLSEL,ALL FLST,3,1,5,ORDE,1
FITEM,3,1 AGEN,2,P51X, , ,0.5, , , ,0 /UI,MESH,OFF FLST,3,2,5,ORDE,
2
FITEM,3,1 FITEM,3,-2 AGEN,3,P51X, , , , ,0.5, ,0 NUMMRG,ALL, , , ,LOW
NUMCMP,ALL NSEL,ALL
NSEL,S,LOC,Z, FLST,2,6,1,ORDE,6
FITEM,2,1 FITEM,2,20 FITEM,2,39 FITEM,2,58 FITEM,2,77 FITEM,2,96 /GO
D,P51X, , , , , ,ALL, , , , , ALLSEL,ALL FINISH /SOL
ANTYPE,2
MSAVE,0
MODOPT,SUBSP,10 EQSLV,FRONT LUMPM,0 PSTRES,0 MODOPT,SUBSP,10,0,0, ,OFF RIGID,
SUBOPT,8,4,14,0,0,ALL SOLVE FINISH GPLOT
/SOLUTION ANTYPE,8
SPOPT,SPRS,10,1 SVTYP,3,1, SED,0,1,0, ROCK,0,0,0,0,0,0
,
FREQ,0.5,1.0,2.4 ,3.8,17,18,20,32 ,0
SV,0,1.0e-3,0.5e -3,0.8e-3,0.7e-3 ,1.0e-3,0.75e-3, 0.86e-3,0.2e-3, SOLVE
FINISH
/SOLUTION
ANTYPE,2
EXPASS,1
MXPAND,10,0,0,1,
0.005,
SOLVE
FINISH
/SOLUTION
ANTYPE,8
SPOPT,SPRS,10,0
SRSS,0.15,DISP
SOLVE
FINISH
FINISH
FINISH
/POST1
SET,FIRST
SET,FIRST
SET,FIRST
SET,FIRST
3、铸造热分析
3.1、指定为热分析
运行主菜单中Preference(偏好设定)命令，然后在偏好设定对话框中，赋值分析模块为Themal(热分析)，单击“0K”按钮确定。

3.2、定义单元
1、新建单元类型
运行主菜单Preproces/ELemsntType/Add／Edt／DeEete(新建／编辑／删除单元类型)命令。

接着在对话框中单击“Add”按钮新建单元类型。

2、定义单元类型
先选择单元为solid，接着选择Quad 4node 55，然后单击“OK”按钮确定，完成单元类型选择。

关闭对话框。

3.3、定义材料特性
1、运行主菜单Preprocessor/MatenalProps/MaterlalModels(材料特性)命令，选择材料特性命今后，系统会显示材科特性设置对话框。

2、设置热传导系数、比热及密度
在材料特性设置对话框右侧依次选择两下Thermal/Conductivity/Isotropic设置热传导系数。

完成选择命令后，接着在对话框中Kxx热传导系数输入0.025，单击“OK”按钮完成。

在材料特性设置对话框右侧选择两下Specific Heat设置比热，完成选择命今后，接着在对话框个C(比热)输入0.28，单击“OK”按钮完成设置。

在材料特性设置对话柜右侧选择两下Density(设置密度)，如图6．139所示。

完成选择命令乐，接着在对话框中DENS(密度)输入0.054，单击“OK”按钮完成设置。

3、增加新的材料特性
运行下拉式菜单中Material/New Model增加新的材料特性。

接着在Define Material lD(定义材料身份)输入2，再单击“0K”按钮。

选择材料特性命令后，系统会显示新建的材料特性
设置对话框。

4、设置温度相应热传导系数
5、设置温度相应焓
3.4、建立几何图形
1、生成点
运行主菜单Preprocessor/Modeling/Create/Keypoints/InActive cs命令，生成位置点。

2、生成模型平面
运行主菜单Preprocessor/Modeling /Create/Areas/Arbitrary/Though KPs命令，选取点，完成砂模平面。

3、生成铸件物平面
3.5、网格划分
1、砂模平面分格
运行主菜单Preprocessor/Meshing/MeshTooI命令，接着打开Smart Size选项，将尺寸控制列调至4，再单击“Mesh”按钮，接着选择图形的平面，再单击对话框中“OK”按钮。

完成选择后，系统将自动进行分格。

2、铸件物分格
在Element Attributes单元附属栏内单击“Set”按钮设置。

接着在Material number的选项，选择2，再单击“Mesh”按钮。

接着选择图形的平面，再单击对话框中“OK”按钮，完成选择后，系统将自动进行分格。

3、显示两种不同的材料
运行下拉式菜单中PlotCtrls/Numbering命令、接着在Elem/Attrib numbering 的选项，选择Material numbers，在Numbering show with 的选项，选择Colors only，再单击“OK”确定。

3.6、施加热对流
1、显示线段
运行下拉式菜单中Plot/lines命令，系统将显示图形的线段特征
2、施加热对流在外部的线
运行主菜单Preprocessor/Loads/Define Load/Apply/Convction/On Lincs命令，接着在Film coefficient文本框中输入0.014，Bulk temperature文本框中输入80，再单击“OK”按钮完成施加热对流。

3.7、定义瞬时分析的初始条件
1、显示平面、选择平面像素、选择节点像素后，定义初始条件，运行主菜单Solution/Define
Loads/Apply/Inital Condit'n/Define命令。

接着单击对话框中“PickAll”按钮，此时系统将会选据全部的节点，接着选择TEMP，在(自由度的初始值)文本框中输入2875，再单击“OK”按钮完成设置。

3.8、设置参数
运行主菜单Solution/Time/frequencTimeStep命令，接着在Time at end of load step文本框中输入4，在Time step size文本框中输入0.01，选择stepped，在Minimum time step size9文本框中输入0.001，Maximum文本柜中输入0.25，再单击“OK”按钮确定。

3.9、求解
1、运行主菜单Solution/solve/Current LS命令，单击OK开始分析，完毕后点“Close”。

2、绘制温度相应时间图，如下：
3.10、动态结果
1、设置不均匀轮廓范围
运行下拉式菜单中PlotCtrls/Style/Contours/Non_uniform Contours命令，接着依次输入轮廓值V1=4643，V=24750，V3=3000，再单击“OK”按钮确定。

绘制温度相应时间图，如下：
2、显示等值数据曲线动态图,运行下拉式菜单中PlotCtrls/Animate/Over Time。

得到下图：。