基于ANSYS的ITER重力支撑结构有限元模态分析
ansys有限元分析案例
ansys有限元分析案例ANSYS有限元分析案例。
在工程设计和分析领域,有限元分析是一种常用的数值模拟方法,它可以有效地预测结构在受力作用下的变形和应力分布。
而ANSYS作为目前应用最为广泛的有限元分析软件之一,具有强大的建模和仿真功能,被广泛用于航空航天、汽车、船舶、建筑等领域。
本文将通过一个实际案例,介绍如何使用ANSYS进行有限元分析。
案例背景:某工程结构在实际使用过程中出现了裂纹现象,为了找出裂纹的成因并进行有效的修复措施,我们决定利用ANSYS进行有限元分析。
首先,我们需要建立结构的有限元模型,然后施加相应的载荷和边界条件,最终得出结构的应力分布和变形情况,从而找出裂纹的位置和原因。
建立有限元模型:首先,我们需要将结构进行几何建模,并进行网格划分,将结构划分为有限元单元。
在建立模型的过程中,需要考虑到结构的几何形状、材料属性以及实际工况下的载荷和边界条件。
在ANSYS中,可以通过几何建模模块进行结构建模,然后选择合适的单元类型和网格划分方法,对结构进行离散化处理。
施加载荷和边界条件:在建立完有限元模型之后,我们需要定义结构的加载情况,包括静载荷、动载荷、温度载荷等。
同时,还需要定义结构的边界条件,如约束条件、支撑条件等。
这些载荷和边界条件的设置需要符合实际工况,并且需要考虑到结构的非线性、材料的非均质性等因素。
进行仿真分析:一切准备就绪后,我们可以进行仿真分析,通过ANSYS求解器对结构进行有限元分析。
在仿真分析过程中,ANSYS会根据定义的载荷和边界条件,对结构进行求解,并得出结构的应力分布、位移和变形情况。
通过对仿真结果的分析,可以找出结构中的弱点和故障部位,为后续的修复工作提供参考依据。
结果分析与修复措施:最后,我们需要对仿真结果进行深入分析,找出裂纹的具体位置和成因。
根据分析结果,可以制定针对性的修复措施,如增加加强筋、更换材料、改变结构设计等。
通过对仿真结果的分析,可以有效地指导后续的结构修复工作,并提高结构的安全性和可靠性。
ansys有限元建模与分析实例,详细步骤
《有限元法及其应用》课程作业ANSYS应用分析学号:姓名:专业:建筑与土木工程角托架的有限元建模与分析一 、模型介绍本模型是关于一个角托架的简单加载,线性静态结构分析问题,托架的具体形状和尺寸如图所示。
托架左上方的销孔被焊接完全固定,其右下角的销孔受到锥形压力载荷,角托架材料为Q235A 优质钢。
角托架材料参数为:弹性模量366E e psi =;泊松比0.27ν=托架图(厚度:0.5)二、问题分析因为角托架在Z 方向尺寸相对于其在X,Y 方向的尺寸来说很小,并且压力荷载仅作用在X,Y 平面上,因此可以认为这个分析为平面应力状态。
三、模型建立3.1 指定工作文件名和分析标题(1)选择菜单栏Utility Menu →File →Jobname 命令.系统将弹出Jobname(修改文件名)对话框,输入bracket(2)定义分析标题GUI :Utility Menu>Preprocess>Element Type>Add/Edit/Delete 执行命令后,弹出对话框,输入stress in a bracket 作为ANSYS 图形显示时的标题。
3.2设置计算类型Main Menu: Preferences … →select Structural → OK3.3定义单元类型PLANE82 GUI :Main Menu →Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete 命令,系统将弹出Element Types 对话框。
单击Add 按钮,在对话框左边的下拉列表中单击Structural Solid →Quad 8node 82,选择8节点平面单元PLANE82。
单击ok ,Element Types 对话框,单击Option ,在Element behavior 后面窗口中选取Plane strs w/thk 后单击ok 完成定义单元类型。
应用ANSYS软件进行混凝土重力坝的有限元静力和模态分析
应用ANSYS软件进行混凝土重力坝的有限元静力和模态分析丰梦梦等【摘要】采用ANSYS结构分析软件,通过对某小型混凝土重力坝工程进行有限元静力和模态分析,研究探讨了坝体在满库工况下的变形和应力分布,以了解坝体在工况下的工作形态。
同时,进行高阶模态分析,了解坝体的自振频率和振型并进行简单分析,最后做总结【关键词】ANSYS软件静力分析模态分析混凝土重力坝1 前言我国土地辽阔,水资源丰富,可以开发的水电容量约为3.78亿KW,据世界第一位。
目前我们已经修建了如三峡、小浪底等大型水利水电工程,而这些工程也在我国经济建设中发挥了巨大的作用。
建国以来,随着技术的提高,各种各样型式的重力坝在坝工设计中占了很大的比重。
重力坝是一种主要依靠坝体自重产生的抗滑力来维持自身稳定的坝型。
近年来,混凝土重力坝在重力坝中所占的比重越来越大。
混凝土重力坝以具有安全可靠,耐久性好,抵抗渗漏、设计和施工技术简单,易于机械化施工、对不同的地形和地质条件适应性强等优点而被广泛应用[1]。
但由于许多坝都是建立在地震多发和高烈度地区,一旦遭到破坏将会带来难以估计的经济和损失,因此对大坝做模态分析,计算分析它的固有频率和振型,为重力坝的抗震稳定性分析奠定基础。
2 有限元模型建立某工程非溢流混凝土重力坝,高17米,宽24米,顶宽5米。
上游面坡度为1:0,下游面坡度为1:0.8[2]。
假设大坝的基础是嵌入到基岩中,地基是刚性的。
大坝采用的材料参数为:弹性模量E=3.5GPa,泊松比ν=0.2,容重γ=25KN/m3。
水的质量密度1000kg/m3。
模型见图一2.1静力分析SOLID186是一个高阶3维20节点固体结构单元,SOLID186具有二次位移模式可以更好的模拟不规则的网。
本文使用SOLID186单元进行数值模拟分析。
按照满库状态施加荷载,基础是刚性,底面施加约束,对整个重力坝施加重力荷载,然后求解分析。
分析结果见图二、图三、图四、图五。
基于ANSYS软件的支架强度有限元分析报告
基于ANSYS软件的支架强度有限元分析报告一、概述本次大作业主要利用ANSYS软件对支架的应力和应变进行分析,计算出支架的最大应力和应变。
然后与实际情况进行比较,证明分析的正确性,从而为支架的优化分析提供了充分的理论依据,并且通过对ANSYS软件的实际操作深刻体会有限元分析方法的基本思想,对有限元分析方法的实际应用有一个大致的认识。
二、问题分析如图1所示的支架由3mm钢板折弯而成。
该支架的h2一侧为固定支撑,顶部平面承受书本重物载荷,重物重量为500N。
材料的杨氏模量为2E11Pa,泊松比为0.3,密度7850kg/m3。
图1 支架a b h1 h2 w数据80 40 15 40 15三、有限元建模支架由钢板折弯而成,厚度尺寸相对长度和宽度尺寸来说很小,所以在ansys中采用面体单元进行模拟,在Workbench中的单元设置为shell181,材料即为结构钢材料,其弹性模量为2.1e11Pa,泊松比为0.3,密度为7850kg/m^3图2 材料属性双击Geometry进入几何模型建立模块,首先设置单位为mm。
以XY平面为为基准建立如下草绘面。
图3 草绘面1再以此草绘面生成面体,通过概念建模的方式实现。
图4 生成面体对上面面体的长边进行拉伸,拉伸方向为垂直向外,拉伸15mm图5 拉伸成面体对相交区域进行倒角,倒角半径为3图6 最终几何模型双击model进行分析界面进行网格划分,首先定义面体厚度为1mm图7 面体厚度随后进行网格划分,设置网格尺寸为5mm,采用全四边形网格划分方法,同时在倒角位置采用Mapped Face sizing功能映射网格,保证网格过度平滑。
图8 有限元网格模型检查网格质量,Workbench中网格质量柱状分布图如下所示,最差的都大于0.6,网格质量平均值为0.84,可见网格质量很好,满足计算精度图9 网格质量检查添加载荷,如10所示支架h2一侧为固定支撑,采用Fix Support固定方式实现,顶部平面承受500N的均布力,采用Force实现,如下图所示图10 载荷加载四、有限元计算结果(1)位移变化,如图12所示,结果最大变形为0.17mm,发生在左侧边角区域,刚好为载荷加载边缘处,也为结构刚度最为薄弱区域图12 位移云图(2)等效应力计算结果,如图3所示,最大等效应力为213MPa,发生在右侧倒角区域,该处为约束边缘处,由于约束会引起较大的应力集中,所以在实际情况下应该加大此处的倒角过度,减缓应力集中现象。
毕业论文参考-基于ANSYS的连杆应力有限元分析及结构优化
XXXXX毕业设计(论文)摘要众所周知,发动机是汽车一切非简单部件中最重要的部件之一。
而曲轴连杆作为发动机转换能源的重要零部件,承担着将燃料化学能转换为机械能的重点工作。
其主要作用是将来自于活塞的力传递给曲轴,使活塞的往返运动转化为曲轴的旋转运动。
在发动机运行时,连杆承受着复杂的载荷,其受力主要包含来自于活塞的压力、活塞及其自身往复运动的惯性力,而且对于这些力的大小和方向,其特征都是周期性变化的。
所以,这就要求强度及刚度对连杆都要满足。
故而需要对发动机连杆进行强度分析及结构优化。
由于计算机的快速发展,采用计算机辅助分析的方法来研究机械结构在工程领域中已广泛使用。
ANSYS是一款通用性很强且功用非常强大的有限元分析软件,故本文以ANSYS14.0为核心对发动机连杆进行了有限元应力分析。
本论文主要做了如下工作:(1)使用UG10.0软件建立了连杆的三维模型,导入ANSYS14.0软件划分网格,得到有限元分析模型。
(2)对发动机连杆进行静力学分析,得到了连杆拉压工况的的应力云图和位移云图。
(3)结合连杆受力情况,对连杆进行了结构优化设计,使其在满足相同强度条件的情况下减少重量,以达到减小惯性力及材料的目标。
本文借助于大型有限元分析软件ANSYS14.0对发动机连杆进行有限元应力分析,验证了连杆的性能及研究了连杆强度计算和优化设计方法,从静力学方面判断出连杆工作的可靠性。
关键词:曲轴连杆,有限元,强度分析,优化IXXXXX毕业设计(论文)ABSTRACTAs we all know, engine is one of the most important parts of all the complex parts of automobile. Crankshaft connecting rod, as an important part of engine power conversion, undertakes the core task of converting fuel chemical energy into mechanical energy.Its main function is to transfer the force from the piston to the crankshaft, so that the reciprocating motion of the piston can be transformed into the rotating motion of the crankshaft. When the engine works, the connecting rod bears harsh working conditions and complex loads. The force mainly comes from the gas force of the piston, the inertia force of the piston and its reciprocating motion, and the magnitude and direction of these forces show periodic changes. Therefore, it requires the connecting rod to have enough strength and stiffness. Therefore, it is necessary to analyze the strength and optimize the structure of the engine connecting rod.Because of the rapid development of computer, the method of computer aided analysis has been widely used in the field of engineering. ANSYS is a very versatile and powerful finite element analysis software, so this paper takes ANSYS14.0 as the core to carry out finite element stress analysis of engine connecting rod.The main work of this paper is as follows:(1) The three-dimensional model of the connecting rod is established by UG10.0 software, and meshed by ANSYS14.0 software, the finite element analysis model is obtained.(2) Static analysis of engine connecting rod is carried out to check the correctness of finite element model and boundary conditions, and stress nephogram which is in accordance with actual working conditions is obtained.(3) Optimized design of the connecting rod in combination with the force of the connecting rod, so that the weight of the connecting rod can be reduced under theIIXXXXX毕业设计(论文)same strength condition, in order to achieve the purpose of reducing inertial force and material.In this paper, the finite element stress analysis of engine connecting rod is carried out by means of the large-scale finite element analysis software ANSYS14.0. The performance of the connecting rod is verified, the strength calculation and the optimization design method of the connecting rod are studied, and the reliability of the connecting rod is judged from the static aspect.KEY WORDS:crankshaft connecting rod, finite element, strength analysis, optimizationIIIXXXXX毕业设计(论文)目录摘要 (I)ABSTRACT ......................................................................................................................I I 目录 . (IV)第一章绪论 (1)1.1论文研究背景和意义 (1)1.2有限元法研究现状 (1)1.3发动机连杆有限元分析研究现状 (2)1.4本章小结 (3)第二章有限元分析基础 (4)2.1有限元法介绍 (4)2.1.1有限元法发展历史 (4)2.1.2有限元法基本理论 (5)2.1.3有限元法分析步骤 (7)2.2ANSYS软件介绍 (9)2.3本章小结 (9)第三章连杆的受力分析 (10)3.1连杆受载情况及参数 (10)3.1.1连杆受力分析 (10)3.1.2已知参数 (11)3.2燃气压力计算 (11)3.3惯性力计算 (12)IVXXXXX毕业设计(论文)3.5连杆最大压应力工况受力分析 (15)3.6本章小结 (16)第四章连杆应力有限元分析与结构优化 (17)4.1连杆三维模型的建立 (17)4.1.1 UG10.0软件介绍 (17)4.1.2建立连杆三维模型 (18)4.1.3三维模型的简化 (19)4.2有限元模型前处理 (22)4.2.1三维模型的导入 (22)4.2.2材料参数的设定 (24)4.2.2单元类型的选择及网格划分 (25)4.3连杆载荷施加及边界条件 (28)4.3.1连杆载荷处理与分布 (28)4.3.1.1载荷处理 (28)4.3.1.2连杆大小端拉应力加载 (29)4.3.1.3连杆大小端压应力加载 (31)4.3.2连杆位移边界条件的确定 (34)4.4运算及结果分析 (35)4.5连杆结构优化分析 (37)4.6.1连杆优化概述 (37)4.6.2连杆优化分析 (38)4.6本章小结 (40)第五章总结与展望 (41)5.1工作总结 (41)5.2工作展望 (42)参考文献 (44)VXXXXX毕业设计(论文)致谢 (46)毕业设计小结 (47)VIXXXXX毕业设计(论文)第一章绪论1.1论文研究背景和意义以往对发动机的主要组成部件的受力分析,只能靠传统力学计算方法,大致反映这些零件受力状态,因为这些零件受力复杂且形状不规则,比如活塞、连杆、气缸、曲轴等。
(完整版)基于ANSYS的重力坝三维静动态结构分析
基于ANSYS的重力坝三维静动态结构分析目录1 引言 (1)2 工程概况 (1)3 基本资料 (1)3.1 反应谱 (1)3.2 材料参数 (2)3.3 规范要求 (2)4 分析简介 (4)4.1 分析模型 (4)4.2 边界条件 (6)4.3 荷载工况 (6)5 计算成果 (7)5.1 工况一 (7)5.2 工况二 (8)5.3 工况三 (10)5.4 工况四 (11)5.5 工况五 (12)5.6 工况六 (14)5.7 结果总结及分析 (15)6 结论及建议 (17)7 分析命令流 (17)1 引言重力坝是我国高坝中的主要坝型,在防洪、发电、灌溉、城镇供水、航运、养殖和旅游等方面发挥了巨大的作用,取得了显著的经济效益和社会效益。
众所周知,重力坝主要依靠其自身的重力来维持稳定,其坝体体积大,稳定性好。
但由于各种原因,仍有可能失事。
因此,重力坝的应力应变状态和坝基稳定性一直都是设计和施工十分重视的问题。
此外,大坝多建于地震频发的地区,因而对重力坝进行地震荷载作用下的安全评估也十分必要。
本次作业采用有限元方法,运用大型通用有限元分析软件ANSYS,对简化的三维重力坝的线弹性模型在静动力工况下进行有限元计算,并对结果加以分析,最后给出安全评价结论及建议。
2 工程概况某水电站是以发电为主,兼有防洪,航运等综合效益的水电枢纽工程。
该工程枢纽总体布置采用砼重力坝挡水,大坝基本坝剖面为上游坝坡铅直,下游坝坡为1:0.75。
坝顶总长270m,坝高180m,坝顶宽18m,坝底宽139.5m,正常蓄水位170m。
重力坝坝低至坝高100m之间使用坝体混凝土Ⅱ,坝高100m至坝顶之间使用坝体混凝土Ⅰ。
上游正常蓄水位为170m,下游无水。
3 基本资料3.1 反应谱谱分析是一种将模态分析的结果与一个已知的谱联系起来计算结构的位移和应力的分析技术。
在土木工程动力响应分析中,谱分析代替时间-历程分析,特别是抗震分析,主要用来确定结构对随机荷载或随时间变化荷载的动力响应。
ITER磁体重力支撑系统的应力强度分析
实际计算中主要根据上述温度分布情况对各 部件进行强度评定。 2.4 重力支撑系统各部件材料性能
C 级:不太可能的载荷条件,对应工况 DW+SL_1+DIS-II 、 DW-SL_1+DIS-II 、 DW+EOB +SL_1+VDE-II、DW+EOB-SL_1+VDE-II。
D 级:极端不可能的载荷条件,对应工况 DW+DIS-III、DW+SL_2+DIS-I 和 DW-SL_2+DIS-I。
SS304 300 206 274 309 371
4.2 支撑结构极限应力的级别 A 级:正常的载荷条件,对应工况 DW、PC、
TFO、EOB、DIS-I、SL_2、DW+PC、DW+CD、 DW+TFO、DW+EOB、DW+DIS-I。
B 级:可能的载荷条件,对应工况 DW+DIS-II、 DW+EOB+VDE-II 、 DW+SL_1+DIS-I 、 DW-SL_1 +DIS-I。
4
207
0.28
SS316LN
300
193
0.291
4
211
0.295
Inconel-718
300
200
0.298
SS304L
300
195
0.29
SS304
300
用ANSYSY命令流方式有限元结构分析实例L1
利用ANSYS 软件进行结构分析的实例1. 用ANSYS 软件命令流方式求解桁架结构应用实例一题目:用ANSYS 求解如图所示三杆平面桁架的问题xP 1附录图1已知:各杆的面积为A 1=32.30e-4m 2, A 2=38.70e-4m 2, A 3=25.80e-4m 2,各杆的弹性模量为E 1=6.9E10N/m 2, E 2=E 3=20.7e10N/m 2 , 横杆与竖杆的长度a=2.54m ,桁架结构所受的载荷为 P1x=111000N, P2x=22200N用ANSYS 求解的命令流:/UNITS,SI !国际单位制/TITLE,EXP1-2A:TRUSS STRUCTURAL ANASYS/PREP7 !进入前处理器ET,1, LINK1R,1, 32.3E-4 ! A 1=32.30e-4m 2R,2, 38.7E-4 ! A 2=38.70e-4m 2R,3, 25.8E-4 ! A 3=25.80e-4m 2MP,EX,1, 6.9E10 ! E 1=6.9E10N/m 2MP,EX,2, 20.7E10 ! E 2=E 3=20.7e10N/m 2N,1, 2.54, 2.54 ! 节点坐标N,2, 2.54, 0N,3, 0, 0TYPE,1 $ REAL,1 $ MAT,1 !单元信息E, 2, 3TYPE,1 $ REAL,2 $ MAT,2E, 1, 2TYPE,1 $ REAL,3 $ MAT,2E, 1, 3FINISH/SOLU !进入求解处理器ANTYE, STATIC!静力分析OUTPR,BASIC,ALLD, 3, ALL, 0 !进行边界处理D, 2, UY, 0F,1, FX, 111000 !加入节点载荷F,1, FY, 22200ALLSELSOLVEFINISH/POST1!进入后处理器PRDISP !显示数据列表(列出变形资料)PLDISP !显示图形列表(检查变形图)FINISH注:用命令流运行的具体方法是:1.用记事本编辑完命令流,存盘时以*.log为后缀名。
基于ANSYS的ITER重力支撑系统的热应力分析
目前,国际热核实验反应堆(International
Thermonuclear Experimental Reactor,ITER)
计划还处于探索阶段,ITER重力支撑系统是 1个大型且复杂的组合结构,其核安全级别为 安全1级。ITER重R重力支撑系统进行热应 力分析,有助于该系统的设计或改进,因而具有 重要的实际意义。
收稿日期:2007—1卜23;修回日期:2008—03—10 基金项目:核工业西南物理研究院ITER计划资助项目 作者简介:粱尚明(1961一),男,四川隆昌人,教授,博士,机械设计及理论专业
万方数据
第3期 粱尚明等:基于ANSYS的ITER重力支撑系统的热应力分析
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the gravity support system was analyzed.The results of thermal stress analysis lay the solid foundation for design and improvement for gravity supports system for ITER. Key words:International Thermonuclear Experimental Reactor gravity support system; finite element;cyclic symmetry;thermal analysis;coupling analysis
能力又具有薄膜力,可承受平面内荷载和法向 荷载。对于支撑系统中的剪切键,在进行稳态 热分析和热一结构耦合分析时分别用SHELL57 单元和ANSYS提供的专用剪切单元 SHELL28进行映射网格划分。上述网格划分 方法与自由网格划分相比可得到较规则的网格 和较合适的单元数,使计算量大为减小,而计算 结果的误差甚小。经过以上操作,得到如图2 所示的有限元模型网格划分图。
基于ANSYS的ITER重力支撑系统特征值屈曲分析
基于ANSYS 的ITER 重力支撑系统特征值屈曲分析黄宇锋1梁尚明1闫喜江1王贤宙2侯炳林3李鹏远3简广德3刘德权3周才品3(1四川大学制造科学与工程学院,成都610065)(2南京电子技术研究所,南京210013)(3核工业西南物理研究院,成都610041)Eigenvalue buckling analysis of gravity support system of ITER based on ANSYSHUANG Yu-feng 1,LIANG Shang-ming 1,YAN Xi-jiang 1,WANG Xian-zhou 2,HOU Bing-lin 3,LI Peng-yuan 3,JIAN Guang-de 3,LIU De-quan 3,ZHOU Cai-pin 3(1School of Manufacturing Sci.and Eng.,Sichuan Univ.,Chengdu 610065,China )(2Nanjing Research Institute of Electronics Technology ,Nanjing 210013,China )(3Southwestern Institute of Physics ,Chengdu 610041,China )文章编号:1001-3997(2009)01-0074-03【摘要】针对ITER 重力支撑系统的结构特点,应用有限元软件ANSYS ,建立了ITER 重力支撑系统的有限元模型。
采用Block Lanczos 方法对ITER 重力支撑系统在静载荷与地震载荷同时作用下的稳定性进行了特征值屈曲分析,求出了ITER 重力支撑系统的前3阶屈曲特征值和特征值屈曲模态。
结果表明ITER 重力支撑系统不会发生屈曲,韧性板是整个支撑系统中最易发生屈曲的零件。
屈曲分析的结果对ITER 装置的设计与改进具有一定的指导意义。
ITER重力支撑系统的有限元静应力分析
1 重 力支撑 系统 的有 限元模 型
如 图 1 示 ,重 力 支撑 系统 主要 由 T 所 F线 圈 腿 、韧 性 板
( 2 个韧性薄板组成 ) 南 1 、支撑环 、 支撑圆柱 、 恒温器 中间 板和 卜 下法 兰等薄板组成 , 在建立有限元模 型中采用 了壳元 素 ( HE L 3) S L 6 ;在支撑 厕柱 上端连接螺栓和支撑圆柱下端
本文q x T R 重力 支撑 系统具有周期对称 的结构 特 -, E ]I 点, 应用有 限元分析软件建立了 IE T R重力支撑结构环 向 2 0 度 的 3维有限元分析模 型。 在有 限元模型 中, 假定环向场线 圈 ( F) T 系统是 刚体 的。 我们计算分析 了下列几种情况 : 1) ( 静态净载荷 ( 磁体 系统重量 D :1 0 W 0 MN) 2) ;( 净载荷 + 热载荷 ( 线圈冷却过 程中 ,径 向的热收缩位移是 : 一3 l mm ) ( 净载荷 +垂直 与水平地震载荷 ; 4) ; 3) ( 净载荷 +热 载荷 +垂直 与水平地震载荷 。
3 2 01 0
J Ho eT a . E tu t r l n l sso v rl g a i u p r A m e m F M s cu a ay i fo e al rv t s p o t r a y s
A S E b i r n r s u ev s e o e S c l- M o l d p e s r e s l d . e llNF ea c A S E b ie n r s u ev s e o e S c l— M o lr d p e s r e s l d . e IlNF, Ap e d x F a c p n i-
生 的热 收缩 力和 电磁力 负载以及非 正常运行时的应力 负载
第2章ANSYS有限元分析基本步骤
第2章ANSYS有限元分析基本步骤ANSYS有限元分析是一种常用的工程分析方法,可以用于解决各种结构力学问题。
本文将对ANSYS有限元分析的基本步骤进行详细介绍。
1.确定分析目标:在进行有限元分析之前,首先需要明确分析的目标和要求。
包括确定所要分析的结构或零件的几何形状、材料特性、受力情况等。
2.建立有限元模型:建立有限元模型是有限元分析的关键步骤之一、在ANSYS软件中,可以通过几何建模功能来定义结构的几何形状和尺寸。
然后,根据要分析的问题类型,选择适当的单元类型,并使用网格划分功能将结构分割成适当大小的单元。
3.定义材料特性:在进行有限元分析之前,需要定义结构的材料特性。
包括弹性模量、泊松比、密度等。
可以根据实际情况输入已知的材料特性值,也可以通过实验或理论计算来获得。
4.定义边界条件:边界条件是有限元分析中的重要概念,它用于描述结构在系统中的限制条件。
在ANSYS中,可以通过节点约束和节点载荷来定义边界条件。
常见的边界条件包括固定边界条件、力载荷和位移约束。
5.生成网格:当有限元模型、材料特性和边界条件都定义好之后,可以使用ANSYS软件中的划分工具生成有限元网格。
生成网格的目的是将结构分割成适当大小和形状的单元,以便进行数值计算。
6.设置分析类型:在进行有限元分析之前,需要选择适当的分析类型。
根据具体问题的要求,可以选择其中的静态分析、动态分析、热分析等多种分析类型。
7.执行分析计算:当有限元模型、材料特性、边界条件和网格都设置好之后,可以执行分析计算。
ANSYS软件会根据设置的分析类型和边界条件进行数值计算,并给出相应的结果。
8.结果分析与后处理:分析计算完成后,可以进行结果的分析和后处理。
ANSYS软件提供了丰富的后处理功能,可以对应力、位移、变形、应变等结果进行可视化和分析。
9.结果验证和优化设计:完成有限元分析后,需要对结果进行验证和评估。
与实际情况进行对比,确定结果的可靠性和准确性。
ansys有限元分析案例
ansys有限元分析案例ANSYS有限元分析案例。
ANSYS是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件,它可以对结构、流体、热传导、电磁场等多个领域进行仿真分析。
在工程设计和研发过程中,有限元分析可以帮助工程师们更好地理解和预测产品的性能,从而指导优化设计方案和减少试验次数,降低产品开发成本。
本文将通过一个实际案例,介绍ANSYS有限元分析的基本流程和方法。
案例描述:假设我们需要设计一个汽车座椅支架,在使用过程中需要承受乘客的重量和车辆行驶时的振动载荷。
为了确保座椅支架的安全性能,我们需要进行有限元分析,验证其在不同载荷下的受力情况和变形情况。
1. 几何建模,首先,我们需要在ANSYS中建立汽车座椅支架的三维几何模型。
可以通过ANSYS的几何建模工具,绘制支架的外形和内部结构,包括连接件和加强筋等。
在建模过程中,需要考虑到实际生产工艺和材料特性,确保模型的真实性和可靠性。
2. 材料属性,在进行有限元分析之前,需要为支架材料定义材料属性,包括杨氏模量、泊松比、密度等。
这些参数将直接影响支架在受力时的应力分布和变形情况。
根据实际材料的力学性能数据,可以在ANSYS中设置相应的材料模型。
3. 网格划分,有限元分析的核心是将实际结构划分为有限个小单元,然后在每个单元内进行力学方程的求解。
在ANSYS中,可以通过网格划分工具对支架模型进行网格划分,确保每个单元的尺寸和形状合理,并且能够准确地反映支架的几何特征。
4. 载荷和约束,在进行有限元分析之前,需要定义支架的载荷和约束条件。
对于汽车座椅支架来说,载荷包括乘客的重量和车辆行驶时的振动载荷,约束条件包括支架的固定支撑点和连接点。
在ANSYS中,可以通过载荷和约束工具对支架模型进行加载和约束设置。
5. 求解分析,一旦模型的几何、材料、网格、载荷和约束都设置完毕,就可以进行有限元分析的求解计算。
在ANSYS中,可以选择合适的求解器进行计算,根据模型的复杂程度和计算资源的限制,选择合适的求解策略和参数,进行力学方程的求解和数值计算。
静载荷与地震载荷作用下ITER重力支撑系统有限元静力分析
F EM t tc a a y i o h TER r vt u p r y tm n e h o b n d sa i n l ss f r t e I g a i s p o ts se u d r t e c m i e y a to f t e d we g ta d s im i o d c i n o he d a i h n e s c l a s
网格 划 分 方 法 , 行 网 格 划 分 。在 Vou 之 间 的界 面 上 定 义 接 触 单 元 。得 到 了 支 撑 系 统 有 限 元 模 型 。 进 lme 对 同 时 受 静 载 荷 与地 震 载 荷 作 用 的 I E T R重 力 支 撑 系 统进 行 了有 限元 静 力 分 析 。 获 得 了 支 撑 系 统 各 零
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JAN a g d I Gu n — e .LI Deq a 。 U — u n .ZHOU ipn Ca— i。
基于ANSYSWorkbench的支架的有限元分析
基于ANSYSWorkbench的⽀架的有限元分析江苏⼤学《⼯程有限元分析》⼤作业基于ANSYS Workbench的⽀架的有限元分析姓名:学号:专业:机械设计及理论班级:农⼯院11级2012年3⽉31⽇基于ANSYS Workbench的⽀架的有限元分析摘要:为进⼀步改进⽀架的结构设计, 实现⽀架的CAE标准化⽣产, 本⽂采⽤⼤型有限元分析软件ANSYS 对发动机⽀架的应⼒分布进⾏了计算和仿真分析,得出了该构件的应⼒和应变分布云图, 从⽽为⽀架的强度分析研究提供了⽐较实⽤的有限元分析⽅法。
关键词:⽀架,ANSYS,仿真分析Abstract:In order to further improve the structural design and realize the CAE standardization of the support, we adopt finite element software ANSYS to calculate and simulate the stress distribution, and draw out the stress and strain distribution maps in the paper. It has offered the finite element analysis methods for the strength analysis of the support.Key words: support,ANSYS,simulation analysis1 问题描述与分析⽀架是现代化机械⼯程中进⾏⾼效⽣产和安全⽣产最为关键的构件之⼀。
由于⽀架重量过⼤会给运输、安装、搬家带来很多困难, 且材料消耗费⽤也是⽀架成本的主要构成部分, 所以选择其重量以及强度分析具有很实际的意义。
已知某⽀架,在两孔内做约束,在顶⾯上施加1000KN/m2的压强,然后,对⽀架进⾏强度校核,并分析⽀架的最⼤变形以及⽀架的等效应⼒。
基于ANSYS软件的有限元分析
基于ANSYS软件的有限元分析作者:朱旭,霍龙,景延会,张扬来源:《科技创新与生产力》 2018年第7期摘要:ANSYS软件是大型通用有限元分析程序,操作简单方便,功能强大。
对ANSYS软件的发展历程和功能进行了说明,对基于ANSYS软件的有限元分析流程进行了详细介绍,并通过平面悬臂桁架结构实例详细介绍了ANSYS软件在有限元分析中的应用。
结果表明,ANSYS软件是有限元分析强有力的工具,能够完成各种工程问题的有限元数值模拟。
关键词:数值模拟方法;有限元分析;ANSYS软件中图分类号:TP391.7 文献标志码:A DOI:10.3969/j.issn.1674-9146.2018.07.097目前在工程领域中常用的数值模拟方法有有限单元法、边界元法、有限差分法等,其中以有限单元法的应用和影响最广。
有限单元法是一种连续结构离散化数值计算方法,通过对连续体划分单元,用单元和节点组成有限未知量的近似离散系统去逼近无限未知量的真实连续系统[1]。
有限单元法具有适应性强、计算精度高、计算格式规范统一等诸多优点,已经广泛应用到土木工程、机械工程、航空航天、核工程、海洋工程、生物医学等诸多领域中。
早在18世纪末,欧拉就用与现代有限元相似的方法求解了轴力杆的平衡问题。
随着计算机技术的快速发展,有限元数值模拟技术日益成熟。
ANSYS软件是美国ANSYS公司出品的集结构、流体、电场、磁场、声场等多领域分析于一体的大型通用有限元分析软件,能与多数计算机辅助设计软件(如Pro/Engineer,CATIA,AutoCAD等)接口,实现数据的共享和交换[2]。
基于ANSYS软件的有限元分析,将有限元分析和计算机图形学结合在一起,不仅能够为各种工程问题提供可靠的有限元分析结果,而且可以显示构件的变形图和应力云图等可视化结果,还可以观察到试验中无法观察到的发生在结构内部的一些物理现象,例如弹体在不均匀介质侵彻过程中的受力与偏转等。
ITER重力支撑结构的有限元分析的开题报告
ITER重力支撑结构的有限元分析的开题报告
根据ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor,国际热核聚变实验堆)设计要求,ITER拥有超过一百万个零部件组成的巨型机械设备。
其主要目的是将聚变反应炉的高温等离子体进行稳定维持和控制,从而释放出能量。
然而,由于聚变反应
炉需要承受极高的压力和温度,为了确保其结构的稳定性和安全性,需要进行大量的
分析和计算。
本文将以ITER的重力支撑结构为例,来进行有限元分析的开题报告。
目标及研究方法
本项目的目标是对ITER重力支撑结构进行有限元分析,以确定其受力情况和变形情况,为后续设计和制造提供支持。
在分析过程中,将使用ANSYS软件对重力支撑结构进行建模,对其进行静态分析,并对结果进行分析和比较,从而得到更准确和实用的数据。
研究内容和意义
ITER的重力支撑结构是为了支撑聚变反应炉的重量和防止结构变形而设计的。
由于其结构复杂,需要进行大量的有限元分析,以确定其在不同工况下的受力和变形情况。
该研究的意义在于为ITER的结构设计和优化提供参考,并为后续的制造和安装提供数据支持。
此外,本项目还可以为其他大型机械设备的设计和分析提供借鉴和启示。
预期成果和进展计划
本项目预计可以通过ANSYS软件进行ITER重力支撑结构的有限元建模和分析,并优
化设计,得到结构的受力和变形数据,并对其进行分析和比较,以得出结论。
计划在
完成建模和分析后,对结果进行优化和完善,并进行初步的数据处理和图表制作。
预
计项目将在4个月内完成。
有限元分析软件Ansys在模态分析中的应用
有限元分析软件Ansys在模态分析中的应用王宇;张俊伟;林永龙【期刊名称】《起重运输机械》【年(卷),期】2013(000)011【摘要】作为动力学分析的基础,模态分析可以用来确定机械机构自身的振动特性,文章简要阐述了模态分析的基本原理以及在Ansys环境下进行模态分析的步骤,并以一高速旋转圆盘锯片为分析对象,进行带有预应力的模态分析,以此说明在Ansys软件中进行模态分析的方法,并为类似的工程计算问题提供参考。
%As the basis of dynamic analysis,modal analysis is performed to determine the vibration features of the me-chanical structure.The paper describes basic principles of the modal analysis and its steps in Ansys.With the high-speed rotating disc saw blade as an analysis object,the modal analysis with pre-stress is performed,to show related methods of modal analysis,which provides reference for similar engineering calculating problems.【总页数】3页(P83-84,85)【作者】王宇;张俊伟;林永龙【作者单位】吉林电子信息职业技术学院吉林 132021;一汽吉林汽车有限公司吉林 132013;一汽吉林汽车有限公司吉林 132013【正文语种】中文【中图分类】TB123【相关文献】1.ANSYS有限元分析软件在除尘管道改造中的应用2.有限元分析软件在机床床身模态分析中的应用3.ANSYS有限元分析软件在皮带机架选型及设计中的应用4.单位制在有限元分析软件模态分析中的应用5.ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
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第39卷第6期四川大学学报(工程科学版)V o.l39No.6 2007年11月J O URNAL OF S I CHUAN UNI VERS I TY(ENGI NEER I NG SC I ENCE ED I TI ON)Nov.2007 文章编号:1009 3087(2007)06 0158 05基于ANSYS的ITER重力支撑结构有限元模态分析梁尚明,王贤宙,闫喜江(四川大学制造科学与工程学院,四川成都610065)摘 要:为了分析I TER装置重力支撑结构的动态特性针对I TER重力支撑系统具有周期对称性的结构特点,应用有限元分析软件AN S Y S建立了I T ER重力支撑结构环向20度三维有限元分析模型,同时采用了精度比较高,而且规模又可以接受的单元网格划分方法,得到了网格划分图。
在法兰之间的界面上定义接触单元。
采用B lock L anc zos方法对I T ER重力支撑系统进行有限元模态分析,求出了I TER重力支撑系统的前10阶固有频率和振型。
模态分析的结果对ITER装置的设计与改进具有一定的指导意义。
关键词:ITER;有限元;模态分析;周期对称性中图分类号:TH132文献标识码:AFinite E lem entM odal Anal ysis of G ravity Supports ofITER Based on AN S YSLI ANG Shang m ing,WANG X ian zhou,Y AN X i jiang(School ofM anu fact u ri ng Sc.i and Eng.,S ichuan Un i v.,Chengdu610065,C h i na)Abst ract:To ana l y ze the dyna m ic characteristics o f the grav ity support syste m of I T ER,accord i n g to the character istics o f cyclic sy mm e try o f the grav ity support syste m of I TER,t h e3-D FE M m ode lw ith20degree sector of the grav ity support syste m w as bu ilt by using ANSYS.M eanti m e,a m esh d i v i d i n g m ethod,w hich has high prec i s ion and an acceptab le ca lculating scale,w as used.A fter t h e m esh of the m odel had been div i d ed,the con tact e l e m en ts w ere defi n ed on the i n terfaces bet w een flanges.The m oda l analysis of the grav ity support syste m w as m ade and the first ten natural frequencies and vibration m odes of the grav ity support syste m w ere solved by using B lock Lanczos m ethod.The results o f the m odal ana lysis can be used to the desi g n and i m prove m ent of t h e grav ity support syste m of I T ER.K ey w ords:I TER;fi n ite e le m en;t m odal analysis;cyclic sy mm etry国际热核实验反应堆(The I n ter national Ther m onuc lear Experi m enta lR eactor,缩写为I T ER)被称作 人造太阳热核试验装置。
它将集成当今国际受控磁约束核聚变研究的主要科学和技术成果,第一次在地球上实现能与未来实用聚变堆规模相比拟的受控热核聚变实验堆,解决通向聚变电站的关键收稿日期:2006-09-20基金项目:核工业西南物理研究院I TER计划资助项目作者简介:梁尚明(1965-),男,教授.研究方向:机械工程.问题。
I TER重力支撑结构是一个大型复杂组合结构,除了承受整个纵向场磁体系统和极向场系统重量以及部分电磁力和热收缩力外,还可能受到强风、地震等多种动载荷的作用,在工作时支撑结构部件之间相互接触,产生振动激励,辐射出噪声,其情况非常复杂,因此,有必要对I TER支撑结构进行动态特性分析。
目前,I TER计划还处于初级阶段,把动态特性分析的结果与I T ER结构的设计和改进相结合以提高结构的工作性能,具有重要的实际意义[1-2]。
在进行结构动力学分析时,通常采用的方法是将连续系统离散化为只有有限个自由度的系统,由此求解出连续系统的近似解。
这些离散化的方法有集中质量法、假设模态法、模态综合法和有限元法。
集中质量法虽然做法简单,但如何选择各个集中点以及如何配置各点的质量才能使所得结果比较接近于实际情况,这都需要大量的经验和试验,缺乏一般的理论指导。
假设模态法和模态综合法的精度在很大程度取决于所选择的结构或子结构的假设模态,对于复杂结构没有通用性。
而有限元法是对每个单元取假设模态,由于单元的数目通常都比较大,假设模态就可以取得非常简单;而且它以节点位移作为系统的广义坐标,可以降低系统微分方程的耦合程度,给用计算机求解带来方便,所以有限元法已成为分析复杂结构的有效方法和手段[3]。
作者采用有限元法,以商业化有限元软件AN SYS为平台,利用ANSYS自带的强大的实体建模功能,建立I T ER重力支撑结构1/18动力学有限元模型,定义周期对称条件,对I T ER重力支撑系统进行模态分析,求解了结构的固有频率和振型。
关于这些问题的研究还未见有文报道。
1 I T ER重力支撑结构有限元模型的建立1.1 实体模型的建立由于I T ER支撑系统中含有键槽、垫片以及各种螺栓联接孔等各种局部小结构,这些局部小结构对模态分析结果影响甚微,故在建立有限元模型时,应依据等效原理对其进行规划,即对结构体上与分析目标关系不大的部分进行简化,以缩小模型求解规模。
考虑到起主导作用的因素,在建立I T ER重力支系统有限元模态分析模型时,进行了以下简化:1)磁体系统(主要包括纵向场磁体系统TF Co ils,极向场磁体系统PF Co ils)在径向和周向有很大的机械刚度,并且相邻的纵向场线圈之间通过内线圈间结构在周向彼此连接。
在有限元模型中,磁体系统被等效为一个刚性整体;2)由焊接形成的组合板零件,焊接处可以认为材料连续分布;3)法兰之间视为弹性联接;4)法兰之间的螺栓联接为受拉螺栓联接,螺栓只受轴向拉应力作用,不受剪切应力作用。
螺栓联接刚度K为EA/L。
其中E为螺栓弹性模量;A螺栓截面积;L为螺栓有效长度;5)忽略垫片、倒角等局部小结构对模态分析的影响。
ANSYS软件提供了与其他CAD软件(如PRO/ E、UG等)的接口,可以把其他C AD软件中建立的模型通过一定的文件格式输入到ANSYS中。
可是计算实例发现,对于大型而复杂的CAD模型,AN SYS提供的图形接口在导入的过程中通常会遇到一些意想不到的困难,一般需要大量的修补工作,而效果也不一定很理想,因此本文选择直接在ANSYS中建模。
如果结构绕其轴旋转一个角度 ,结构(包括材料属性)与其旋转前完全相同,这种结构称为周期对称结构,符合这一条件的最小转角 称为对称周期,从结构中任意取出夹角为 的部分都可以称为结构的基本扇区。
由基本扇区绕其轴旋转并复制N (N=2 / ,N为整数)份,则可得到整个完整的结构[4]。
本文利用I T ER支撑结构具有周期对称性特点,在建立模型和求解时只对一个基本扇区(20度)建模和分析,在后处理中再进行扩展,可得到完整结构的结果。
这样可以极大地降低分析规模,缩小求解代价,大大提高计算效率。
1.2 各零部件材料属性的确定在有限元模态分析中,必须定义材料的弹性模量、泊松比和密度。
各零部件材料基本参数见表1。
表1 各零部件的材料属性Tab.1 M ater i a l characteristics of parts零部件名称弹性模量/M Pa泊松比密度/(kg!m-3) TF腿,韧性板及其法兰1.93∀1050.2918030剪切键、联接螺栓2∀1050.2988190环形支座、恒温器中间板、支撑柱1.95∀1050.297900环向等效壳2∀1070.319890 1.3 确定单元属性进行网格划分除支撑圆柱选用三维实体单元so li d73外,I TER 支撑结构主要为三维壳模型组成,如图1。
故首先确定所选单元为三维壳体单元,又由于支撑结构各部件均具有较规则的轴对称形状,故可考虑用S H ELL63弹性壳单元模拟。
SHELL63单元每个节点具有6个自由度:沿节点坐标系X、Y、Z方向的平动和绕节点坐标系X、Y、Z轴的转动,它既具有弯曲能力又具有薄膜力,可以承受平面内荷载和法向荷载;由于前面已假设了联接螺栓为受拉螺栓,主要受拉应力作用,在此可用弹簧-阻尼单元COMB I N14模拟其联接作用;用S HELL28单元模拟上下法兰剪159第6期梁尚明,等:基于AN S Y S的I TER重力支撑结构有限元模态分析切键之间剪切力的传递;对于TF腿法兰和韧性板上法兰之间、韧性板下法兰和支撑环上表面之间、支撑环下表面和支撑柱上表面之间的连接,本文在充分考虑它们接触面特性的基础上,在接触界面上定义接触单元建立了法兰连接件动力学有限元模型,用TARGE170和TARGE173单元定义接触对;再利用ANSYS提供的专用预紧单元PRETS179考虑每个螺栓预紧力的作用。
图1 ITER支撑结构有限元模型(9扇区)F i g.1 F i n ite e le m en t model of gravity support syste mof ITER(9sectors)该模型具有3375个SHELL63单元;776个SOLI D73单元;80个SHELL28单元;152个COMB I N14单元;各接触副共有469个TARGE170单元,740个C ONTA173单元;76个PRETS179单元。