ANSYS实验报告

一、实验目的：

综合训练和培养学生利用有限元技术进行机械系统分析和设计的能力，独立解决本专业方向实际问题的能力；进一步提高学生创新设计、动手操作能力，为将来所从事的机械设计打下坚实的基础。

二、实验环境

1.硬件：联想计算机1台

2.软件：CAE软件ANSYS

三、实验内容

任务：主要训练学生对机械结构问题分析规划的能力，能正确利用有限元分析软件ANSYS建立结构的有限元模型，合理定义单元、分析系统约束环境，正确加载求解，能够提取系统分析结果。通过实验分析使学生了解和掌握有限元技术辅助机械系统设计和分析的特点，推动学生进行创新设计。

本组数据：

要求：本实验要求学生以高度的责任感，严肃认真、一丝不苟的态度进行设计，充分发挥主观能动性，树立正确的设计思想和良好的工作作风，严禁抄袭和投机取巧。同时，按以下要求进行设计：

1、按照国家标淮和设计规范进行设计：塔式起重机设计规范GB/T 13752-92；起重机设计规范GB/T3811-2008；钢结构设计规范GB 50017-2003；塔式起重机安全规程GB 5144-2006。

2、进行塔式起重机起重臂的设计，额定起重力矩为630 kN⋅m、800 kN⋅m、1000 kN⋅m、1250

kN m分别进行最大幅度为40m、45m、50m、55m、60m的起重臂的设计、计算。（800kN.m 30m）

3、综合运用学过的力学知识和有限元理论，设计起重臂的结构及主肢和腹杆的参数，构造起重臂的有限元模型，选择合适的单元，施加合适的载荷和边界条件，对结构进行静力分析，提取结果，进行强度和刚度校核，撰写实验报告并总结。

四、实验步骤：

（一）问题分析

设计起重臂的结构及主肢和腹杆的参数，构造起重臂的有限元模型，选择合适的单元，施加合适的载荷和边界条件，对结构进行静力分析，提取结果，进行强度和刚度校核模型简化

起重臂根部通过销轴与塔机回转节相连，在臂架起升平面可视为铰接

(二)实验过程：

1、准备工作

双击ansys图标，打开软件进入工作环境，选择存储路径Utility Menu-File-Change Directery-桌面；Utility Menu-File-change Jobname点击使复选框处于yes状态-OK

设置优选项Menu –preferences选择Structrure复选框OK。

2、单元分析（说明单元选择依据）、材料分析

根据塔式起重机选择Q345钢，弹性模量为2e11，泊松比0.3，密度7800kg/m³，臂架BEAM188，拉杆LINK10.下弦杆方钢140*140*16，上弦圆钢R=50mm，缀条R=35mm.拉杆LINK10选择截面3846e-6。根据起重臂的总长30m,分为10m一个单元。

（1）拾取菜单Main Menu –Preprocessor--Element Type --Add/Edit/Delete。弹出所示的对话框，单击“Add”按钮；弹出对话框，，选择beam188，apply选择则LINK10 （2）拾取菜单 Main Menu—Preprocessor--Material Props--Material Models。弹出的对话框，在右侧列表中依次双击“Structural”、“Linear”、“Elastic”、“Isotropic”,弹出对话框，在“EX”和“PRXY”文本框中输入弹性模量2e11和泊松比0.3，单击“OK”按钮，选择density添加密度7800kg/m³，单击“Close”按钮

3、建模

（1）创建关键点

拾取菜单Main Menu-Preprocessor-Create-Keypoints-In Active CS，依次创建如下关键点1（0,0,0,），2（2.5,0,0），3（5,0,0），4（7.5,0,0），5（10,0,0），6（10,0,2），7（7.5,0,2），8（5,0,2），9（2.5,0,2），10（0,0,2），11（1.25,2,1），12（3.75,2,1），13(6.25,2,1),

14(8.75,2,1), 15(10,2,1), 16（0,2,1），点击OK.

(2) 创建直线

Main Menu-Preprocessor-Create-line-straight line依次连接每两点,点击OK，效果如下图：

（3）复制

拾取菜单Main Menu-Preprocessor-copy-lines，选择pick all 在弹出的对话框中个数输2，

距离10，点击OK

复制完成后效果如下

（4）创建拉杆

拾取菜单Main Menu-Preprocessor-Create-Keypoints-In Active CS，创建点1000（-1,8,1），点击OK; Main Menu-Preprocessor-Create -line-straight line连接点1000和点33,点击OK

(5)合并点

拾取菜单Main Menu-Preprocessor-Numbering ctrls-merge items, 在弹出的对话框选择

ＡＬＬ，点击OK。拾取compress numbers, 在弹出的对话框选择ＡＬＬ，点击OK。

(6) 定义界面与属性

拾取菜单Main Menu-Preprocessor-sections-beam-common sections。依次定义1实心圆

钢R=0.05，确认apply；2回型钢W1=0.14，W2=0.14，t1=t2=t3=t4=0.016，确认apply；3

实心圆钢R=0.035，确认apply。

（7）定义实常数

Menu-Preprocessor-Real Constants-Add/Eddit/Delete-Add,点击link10，OK，AREA=0.03846，OK-CLOSE。

（8）设置单元数

Main Menu-Preprocessor-meshing-Size Cntrls-Manualsize-Lines-All lines，设置单元数为1，如下，OK

（9）划分网格

菜单Main Menu-Preprocessor-meshing-mesh tool，将Element attribute改为line点击set，依次选中上弦杆，点击OK，在弹出的对话框中选择如下，点击OK；

再次点击set，依次选中下弦杆，点击OK，在弹出的对话框中选择BEAM188，SECT2，点击OK；

依照上述方法，点击set，依次选中斜腹杆和水平腹杆，点击OK，在弹出的对话框中选择BEAM188，SECT2，点击OK。

Set选择拉杆-OK，在弹出的对话框中选择LINK10，SECT1，点击OK。