ansys实例解析SOLID45例题 手把手教你学ansys

2.1 三维实体元SOLID45

2.1.1 单元简介

1．单元形状

SOLID45单元是三维实体单元，该单元在每个节点上有三个自由度（X、Y、Z方向的位移）。

SOLID45的几何形状

2．单元参数输入

对于SOLID45单元而言，其必须或可选的参数输入包括：

●节点：I、J、K、L、M、N、O、P

●自由度：UX, UY, UZ

●材料参数

⏹EX（弹性模量）、EY、EZ

⏹PRXY, PRYZ, PRXZ (or NUXY, NUYZ, NUXZ)（泊松比）

⏹ALPX, ALPY, ALPZ (or CTEX, CTEY, CTEZ or THSX, THSY,

THSZ)（热膨胀系数）

⏹DENS（密度）

⏹其它参数

3．结果的输出

SOLID45单元的结果输出

对于三维实体单元SOLID45而言，工程上主要关注其在荷载作用下的变形（挠度）及应力各分量等。对于实体结构的变形，可以直接通过ANSYS中的位移来获得，而应力各分量，包括S：X, Y, Z, XY, YZ, XZ，主应力分量S：1, 2, 3，等效应力S：EQV，都可以在后处理中绘制等值线图，便于观察。

2.1.2 实例分析

考虑一根10m高的混凝土柱，EX＝2e10Pa，Prxy=0.167；Dens=2400；截面尺寸为B*H=0.6m×0.8m，在自由端作用100KN的水平推力，分析其变形和内力。

ANSYS的分析过程：

●进入ANSYS工作界面；改变工作目录Utility Menu>Change Directory…

●进入前处理模块：Main Menu>Preprocessor

●定义单元类型；

点击Element Type > Add/Edit/Delete，在弹出的对话框中添加；

●定义材料；

Material Props>Material Models，在弹出的对话框内设置；

●创建八个关键点：1（0，0，0）、2（0.8，0，0）、3（0.8，0.6，0）、4

（0，0.6，0）、5（0，0，10）、6（0.8，0，10）、7（0.8，0.6，10）、8（0，0.6，10）；

这里介绍在命令行直接创建关键点的方法：

在命令行输入K,1,0,0，后回车；

在命令行输入K,2,0.8,0，后回车；

即可生成两个关键点。同样可生成其他关键点。

●连接关键点生成体；

同样，可以利用命令行生成体。

在命令行输入V,1,2,3,4,5,6,7,8，后回车；

也可用菜单执行：

用鼠标依次选择8个关键点，然后点击OK即可生成。

●指定体属性

这里要指定单元类型号和材料号，不需要指定实参。Meshing>Mesh Attributes>All Volumes…

●指定线划分密度

指定线划分为长为8份，宽为6份，高为50份；菜单命令为：

指定不同的线，设置对应的划分份数。

选择Apply时，可以连续将线的划分份数指定。

●划分网格；

可通过网格工具来划分，也可在命令行输入VMESH,1，后回车。

点击工具栏的SAVE_DB，保存文件。也可将文件另存为*_mesh.db，便于以后从该阶段恢复。

●进入求解器；Main Menu>Solution

由于是悬臂梁，我们现在对基础端节点的所有自由度进行约束。

Define Loads>Apply>Structual>Displacement>On Nodes

●施加重力加速度

Define Loads>Apply>Structual>Inertia>Gravity>Global，在Z方向加上9.8m/s2的重力加速度值。

●施加集中力

在梁顶端中间节点上施加水平向集中力100KN；Define Loads>Structual>Force/Moment>On Nodes

●求解

Solve>Current LS。

●进入后处理，查看结果

进入后处理程序Main Menu>General Postproc

●查看变形/挠度

General PostProc>Plot Results>Deformed Shape

General PostProc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu

从图中可以看出最大挠度为65.4mm。

查看位移矢量图

将每个结点的位移用矢量的形式表达出来，可同时表达多个位移量。

General PostProc>Plot Results>Vector Plot>Predefined，可设定绘制比例。

●生成截面应力云图

等值线云图。

查看底端处的

z

⏹绘制应力云图

Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu

⏹移动工作平面：Utility Menu>WorkPlane>Offset WP to>XYZ

Locations+，将工作平面略微提高一点，保证能切割到结构。

绘制工作平面处的截面云图

Utility Menu>PlotCtrls>Style>Hidden Line Options…，选择Section和Working plane，点击OK。调整视角，即可观察到截面处应力云图。