Ansys零件分析实例1

Ansys零件分析实例1
⼀ ANSYS轴承座实体建模实例--------------------- 2⼆复杂形状实体的创建实例—螺栓----------------- 7三⼆维静⼒分析实例--------------------------- 16 四三维托架实体受⼒分析----------------------- 27 五谐响应分析实例 ---------------------------- 34 六瞬态分析实例------------------------------ 37 七⾼速旋转轮盘模态分析----------------------- 43 ⼋优化分析实例------------------------------ 56 九⾮线性分析实例 ---------------------------- 59
轴承座轴⽡轴四个安装孔径向约束 (对称) 轴承座底部约束 (UY=0) 沉孔上的推⼒ (1000 psi.) 向下作⽤⼒ (5000 psi.)
⼀ ANSYS 轴承座实体建模实例
例：实体建模、⽹格划分、加载、求解及后处理
练习⽬的：创建实体的⽅法，⼯作平⾯的平移及旋转，布尔运算（相减、粘接、搭接，模型体素的合并，基本⽹格划分。

基本加载、求解及后处理。

问题描述：
具体步骤：⾸先进⼊前处理(/PREP7)
1.
创建基座模型
⽣成长⽅体
Main Menu ：Preprocessor>Create>Block>By Dimensions
输⼊x1=0,x2=3,y1=0,y2=1,z1=0,z2=3
平移并旋转⼯作平⾯
Utility Menu>WorkPlane>Offset WP by Increments
X,Y ,Z Offsets 输⼊2.25,1.25,0.75 点击Apply
载荷
XY，YZ，ZX Angles输⼊0，－90，0点击OK。

创建圆柱体
Main Menu：Preprocessor>Create>Cylinder> Solid Cylinder
Radius输⼊0.75/2, Depth输⼊－1.5,点击OK
拷贝⽣成另⼀个圆柱体
Main Menu：Preprocessor>Copy>V olume拾取圆柱体,点击Apply, DZ输⼊1.5然后点击OK
从长⽅体中减去两个圆柱体
Main Menu：Preprocessor>Operate>Subtract V olumes⾸先拾取被减的长⽅体，点击Apply,然后拾取减去的两个圆柱体，点击OK。

使⼯作平⾯与总体笛卡尔坐标系⼀致
Utility Menu>WorkPlane>Align WP with> Global Cartesian
2. 创建⽀撑部分Utility Menu: WorkPlane -> Display Working Plane (toggle on) Main Menu: Preprocessor -> -Modeling-Create -> -V olumes-Block -> By 2 corners & Z
在创建实体块的参数表中输⼊下列数值:
WP Y = 1
Width = 1.5
Height = 1.75
Depth = 0.75
OK
Toolbar: SAVE_DB
3. 偏移⼯作平⾯到轴⽡⽀架的前表⾯
Utility Menu: WorkPlane -> Offset WP to -> Keypoints +
1. 在刚刚创建的实体块的左上⾓拾取关键点
2. OK
T oolbar: SAVE_DB
4．创建轴⽡⽀架的上部
Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Create -> Volumes-Cylinder -> Partial Cylinder +
1). 在创建圆柱的参数表中输⼊下列参数:
WP X = 0
WP Y = 0
Rad-1 = 0
Theta-1 = 0
Rad-2 = 1.5
Theta-2 = 90
Depth = -0.75
5. 在轴承孔的位置创建圆柱体为布尔操作⽣成轴孔做准备
Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Create -> V olume-Cylinder -> Solid Cylinder + 1.) 输⼊下列参数:
WP X = 0
WP Y = 0
Radius = 1
Depth = -0.1875
2.) 拾取Apply
3.) 输⼊下列参数:
WP X = 0
Radius = 0.85
Depth = -2
4.)拾取OK
6．从轴⽡⽀架“减”去圆柱体形成轴孔.Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Operate -> Subtract -> V olumes +
1. 拾取构成轴⽡⽀架的两个体，作为布尔“减”操作的母体。

单击Apply
2. 拾取⼤圆柱作为“减”去的对象。

单击Apply
3. 拾取步1中的两个体，单击Apply
4. 拾取⼩圆柱体，单击OK
Toolbar: SAVE_DB
合并重合的关键点：
–Main Menu > Preprocessor > Numbering Ctrls > Merge Items ?
将Label 设置为“Keypoints”, 单击[OK]
7. 创建⼀个关键点
在底座的上部前⾯边缘线的中点建⽴⼀个关键点:
–Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > Keypoints > KP between KPs + ?拾取如图的两个关键点,单击[OK] RATI = 0.5,单击[OK]
8.创建⼀个三⾓⾯并形成三棱柱–Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Areas- Arbitrary > Through KPs +
1. 拾取轴承孔座与整个基座的交点。

2. 拾取轴承孔上下两个体的交点
3. 拾取基座上上步建⽴的关键点，单击OK完成了三⾓形侧⾯的建模。

4．沿⾯的法向拖拉三⾓⾯形成⼀个三棱柱。

–Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Operate > Extrude > -Areas- Along Normal +
拾取三⾓⾯, 单击[OK]
5. 输⼊DIST = -0.15，厚度的⽅向是向轴承孔中⼼, 单击[OK]
9.关闭working plane display.
Utility Menu: WorkPlane -> Display Working Plane (toggle off)
10．沿坐标平⾯镜射⽣成整个模型.Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Reflect -> V olumes +
1. 拾取All
2. 拾取“Y-Z plane，单击OK
⼆复杂形状实体的创建实例—螺栓
[本例提⽰]在使⽤ANSYS软件进⾏结构分析时，建⽴实体模型是最复杂最难以掌握的⼀个过程。

因此，有必要熟练掌握实体模型的创建。

本例使⽤ANSYS 软件提供的各种建模⼯具，对复杂形状实体的创建进⾏了练习。

查螺纹标准，M16 的螺距P=2 mm。

创建步骤
1 激活圆柱坐标系
拾取菜单Utility Menu→WorkPlane→Change Active CS to→Global Cylindrical。

2 创建关键点
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→In Active CS。

弹出图的对话框，在“NPT”⽂本框中输⼊1，在“X,Y,Z”⽂本框中分别输⼊0.008,0,-0.002，单击“Apply”按钮；在“NPT”⽂本框中输⼊2，在“X,Y,Z”⽂本框中分别输⼊
0.008,90,-0.0015，单击“Apply”按钮；在“NPT”⽂本框中输⼊3，在“X,Y,Z”⽂本框中分别输⼊0.008,180,-0.001，单击“Apply”按钮；在“NPT”⽂本框中输⼊4，在“X,Y,Z”⽂本框中分别输⼊0.008,270,-0.0005，单击“Apply”按钮；在“NPT”⽂本框中输⼊5，
在“X,Y,Z”⽂本框中分别输⼊0.008,0,0，单击“Ok”按钮。

3 改变视点
拾取菜单Utility Menu→PlotCtrls→Pan Zoom Rotate。

在弹出的的对话框中，单击“Iso”按钮。

或者，单击图形窗⼝右侧显⽰控制⼯具条上的按钮。

4 创建螺旋线
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Lines→In Active Coord。

弹出拾取窗⼝，分别在关键点1和2、2和3、3和4、4和5之间创建螺旋线，单击“Ok”按钮。

5 复制螺旋线
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Copy→Lines。

弹出拾取窗⼝，拾取其“Pick All”按钮，弹出对话框，
在“ITIME”⽂本框中输⼊7，在“DZ”⽂本框中输⼊0.002，单击“Ok”按钮。

第4步创建了⼀个螺距的螺旋线，通过复制，⼜得到6个螺距长度为12 mm 的螺旋线。

6 合并关键点
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Numbering Ctrls→Merge Items。

在弹出的对话框中，选择“Label”为“Keypoints”，单
击“Ok”按钮。

对线作布尔加运算时，相邻线必须有公共关键点。

合并关键点，为布尔加运算作准备。

7 作布尔加运算
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Add→Lines。

弹出拾取对话框，拾取其“Pick All”按钮。

单击“Add Lines”对话框的“Ok”按钮。

对所有螺旋线求和，得到⼀条新的螺旋线。

8 创建关键点
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→In Active CS。

弹出图3-2所⽰的对话框，在“NPT”⽂本框中输⼊80，在“X,Y,Z”⽂本框中分别输⼊0.008+0.0015/4,90,0.012+0.002/4，单击“Apply”按钮；在“NPT”⽂本框中输⼊81，在“X,Y,Z”⽂本框中分别输⼊0.008+2*0.0015/4,180,0.012+2*0.002/4，单击“Apply”按钮；在“NPT”⽂本框中输⼊82，
在“X,Y,Z”⽂本框中分别输⼊0.008+3*0.0015/4,270,0.012+3*0.002/4，
单击“Apply”按钮；在“NPT”⽂本框中输⼊83，在“X,Y,Z”⽂本框中分别输⼊0.008+4*0.0015/4,0,0.012+4*0.002/4，单击“Ok”按钮。

9 创建螺纹收尾曲线
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Lines→In Active Coord。

弹出拾取窗⼝，分别在关键点35和80、80和81、81和82、82和83之间创建螺纹收尾曲线，单击“Ok”按钮。

10 激活直⾓坐标系
拾取菜单Utility Menu→WorkPlane→Change Active CS to→Global Cartesian。

11 创建关键点
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→In Active CS。

弹出图3-2所⽰的对话框，在“NPT”⽂本框中输⼊90，在“X,Y,Z”⽂本框中分别输⼊0.008,0 , -0.00025，单击“Apply”；在“NPT”⽂本框中输⼊91，在“X,Y,Z”⽂本框中分别输⼊0.006918,0, -0.002，单击“Apply”；在“NPT”⽂本框中输⼊92，在“X,Y,Z”⽂本框中分别输⼊0.006918,0,0，单击“Ok”。

12 显⽰关键点、线号
拾取菜单Utility Menu→PlotCtrls→Numbering。

将关键点号和线号打开，单击“Ok”按钮。

13 显⽰点和线
拾取菜单Utility Menu→Plot→Multi- Plots。

14 创建直线
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Lines→Straight Line。

弹出拾取窗⼝，分别在关键点1和90、91和92之间创建直线，单击“Ok”按钮。

15 创建直线
分别过关键点1、90作直线，所作直线与直线7夹⾓为60°。

拾取菜单Main Menu →Preprocessor →Modeling →Create →Lines →Lines →At angle to line 。

弹出拾取窗⼝，拾取直线7，单击“Ok ” 按钮；再次弹出拾取窗⼝，拾取关键点90，单击“Ok ”按钮；弹出的图3-6所
⽰的对话框，在“LANG ”⽂本框
中输⼊60，单击“Ok ” 按钮。

于
是过关键点90作出了⼀条与直线
3夹⾓为60°的直线，⽤同样的⽅
法过关键点1作与直线7夹⾓为
120°的直线。

（注意：如果在图形
窗⼝中不能分辨出所需要的关键
点，可以⽤“Pan Zoom Rotate ”对话框进⾏视图放⼤、缩⼩。

）
16 创建⾯
创建由直线6、9、10、11所围成的等腰梯形⾯。

拾取菜单Main Menu →Preprocessor →Modeling →Create →Areas
→Arbitrary →By Lines 。

弹出拾取窗⼝，拾取直线6、9、10、11，单击“Ok ” 按钮。

17 由⾯挤出体
拾取菜单Main Menu →Preprocessor →Modeling →Operate →Extrude →Areas →Along Lines 。

弹出拾取窗⼝，拾取等腰梯形⾯，单击“Ok ”按钮；再次弹出拾取窗⼝，依次拾取螺旋线、螺纹收尾曲线，单击“Ok ”按钮。

于是，得到了⼀组与螺纹沟槽相对应的体。

（挤出时，需花费较长的运算时间）
图 3-6 ⾓度对话框
18 打开⾯、体号，关闭关键点、线号
拾取菜单Utility Menu→PlotCtrls→Numbering。

将关键点号和线号关闭，将⾯、体号打开。

使图形窗⼝整洁。

19 创建圆柱体
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→V olumes→Cylinder →By Dimension。

弹出图的对话框中，
在“RAD1”⽂本框中输⼊0.0079，在“Z2”⽂本框中输⼊0.04，单击“Ok”按钮。

20 作布尔减运算
形成螺纹沟槽。

拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→V olumes。

弹出拾取对话框，拾取圆柱体，单击“Ok”按钮；再次弹出拾取对话框，拾取螺纹沟槽相对应的体，单击“Ok”按钮。

（减运算时，可能花费较长的运算时间）
21 重画图形
拾取菜单Utility Menu→Plot→Replot。

22 创建关键点
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→In Active CS。

弹出图3-2所⽰的对话框，在“NPT”⽂本框中输⼊93，在“X,Y,Z”⽂本框中分别输⼊0.0065,0,0，单击“Apply”；在“NPT”⽂本框中输⼊94，在“X,Y,Z”⽂本框中分别输⼊0.0095,0,0.003，单击“Apply”；在“NPT”⽂本框中输⼊95，在“X,Y,Z”⽂本框中分别输⼊0,0,0，单击“Apply”；在“NPT”⽂本框中输⼊96，在“X,Y,Z”⽂本框中分别输⼊0,0,0.03，单击“Ok”。

23 创建直线
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Lines→Straight Line。

弹出拾取窗⼝，在关键点93和94之间创建直线，单击“Ok”按钮。

24 由线挤出⾯
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Extrude→Lines→About Axis。

弹出拾取窗⼝，拾取在关键点93和94之间创建的直线，单击“Ok”按钮；再次弹出拾取对话框，拾取关键点95和96，单击“Ok”按钮；弹出“Sweep Lines About Axis”对话框，单击“Ok”按钮。

25 ⽤⾯划分体
在螺纹端部形成倒⾓。

拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Divide→V olume by Area。

弹出拾取窗⼝，拾取带螺纹的圆柱体，单击“Ok”按钮；再次弹出拾取对话框，拾取由线挤出形成的四个⾯，单击“Ok”按钮。

26 删除体
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Delete→V olumes and Below。

弹出拾取对话框，拾取倒⾓被切去的体，单击“Ok”按钮。

27 创建棱柱体
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→V olumes→Prism→By Circumscr Rad。

弹出对话框，在“Z1,Z2”⽂本框中分别输⼊0.04,0.05，在“NSIDES”⽂本框中输⼊6，在“MAJRAD”⽂本框中输⼊0.0131，单击“Ok”按钮。

28 创建圆锥体
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→V olumes→Cone→By Dimension。

弹出的对话框，在“RBOT”⽂本框中输⼊0.03477，在“RTOP”⽂本框中分别输⼊0.00549，在“Z1,Z2”⽂本框中分别输⼊0.03,0.055，单击“Ok”。

29 对棱锥体和圆锥体进⾏交运算，形成倒⾓
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Intersect→Common→V olumes。

弹出拾取窗⼝，拾取棱柱体和圆锥体，单击“Ok”按钮。

三⼆维静⼒分析实例
1.问题描述：
这是⼀个关于⾓⽀架的单载荷步的结构静⼒分析。

如图所⽰，左上⾓的销孔由于焊接⽽被固定死。

右下⾓的销孔上作⽤⼀分布⼒。

本问题的⽬标是熟悉ANSYS 分析的基本过程。

使⽤的是美国的单位体系。

材料的杨⽒模量为30E6 psi，泊松⽐0.27。

2.⼏何建模：
第⼀步：定义矩形
1.Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Areas> Rectangle> By
Dimensions
2.Enter the following:
X1 = 0 ,X2 = 6,Y1 = -1,Y2 = 1
3.Apply to create the first rectangle.
4.Enter the following:
X1 = 4,X2 = 6,Y1 = -1,Y2 = -3
5.OK to create the second rectangle and close the dialog box.
第⼆步：更改绘图属性和重绘。

1.Utility Menu> Plot Ctrls> Numbering
2.Turn on area numbers.
3.OK to change controls, close the dialog box, and replot.
4.Toolbar: SAVE_DB.
第三步：更改⼯作平⾯为极坐标系并创建第⼀个圆
1.Utility Menu> WorkPlane> Display Working Plane (toggle on)
2.Utility Menu> WorkPlane> WP Settings
3.Click on Polar.
4.Click on Grid and Triad.
5.Enter 0.1 for snap increment.
6.OK to define settings and close the dialog box.
7.Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Areas> Circle> Solid Circle
8.Pick center point at:WP X = 0，WP Y = 0
9.Move mouse to radius of 1 and click left button to create circle.
10.OK to close picking menu.
11.Toolbar: SAVE_DB.
第四步：移动⼯作平⾯并创建第⼆个圆
1.Utility Menu> WorkPlane> Offset WP to> Keypoints
2.Pick keypoint at lower left corner of rectangle.
3.Pick keypoint at lower right of rectangle.
4.OK to close picking menu.
5.Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Areas> Circle> Solid Circle
6.Pick center point at:WP X = 0，WP Y = 0
7.Move mouse to radius of 1 and click left button to create circle.
8.OK to close picking menu.
9.Toolbar: SAVE_DB.
第五步：增加⾯
1.Main Menu> Preprocessor> Modeling> Operate> Booleans> Add> Areas。