计算力学课程设计报告

计算力学课程设计说明书

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题目: ANSYS软件建模

指导者：

(姓名) (专业技术职务)

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评阅者：

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2015 年 9 月

题目1：

下图所示为一个支座类零件的结构示意图，要求用ANSYS软件建立相应的实体模型和有限元离散模型，说明所用单元的种类、单元数和节点总数。（单位：mm）

解题步骤：

１、定义工作文件名、标题，并更改工作目录

将文件名和标题均改为zuoye1，工作目录改为H:\ANSYS。

２、选择计算类型

选择Main Manu>preferences,勾选Structural。

３、定义单元类型

选择Main Manu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete命令，在弹出的对话框内选择Solid Brick 8node 185单元，点击OK。如下图。

４、自底向上创建几何模型

（1）绘制底座：选择Main Manu>Preprocessor>Modeling> Create>Volumes> Block>By Dimensions命令,输入相应的坐标参数，点击OK，生成底座。见下图。

（2）打圆孔：选择Main Manu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes> Cylinder>Solid Cylinder命令，输入相应参数，先后建立两个圆柱模型，然后选择Main Manu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Volumes 命令，减掉两个圆柱，从而打出两个圆孔。如下图。

（3）倒圆角：选择Main Manu> Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Area Fillet命令，选择需要倒角的两个面，输入圆角半径，创建出两个圆弧面，然后选择Main Manu> Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide>Volume By Area命令，切割出两个圆角，最后选择Main Manu>Preprocessor>Modeling> Delete>Volume and Below命令，删除圆角外的多余部分。如图所示。

（4）绘制底座凹槽：选择Main Manu> Preprocessor>Modeling>Create> Volumes>Block>By Dimensions命令，输入凹槽各点坐标，在凹槽位置创建出一个和底座重合的长方体块，然后选择Main Manu>Preprocessor>Modeling> Operate> Booleans>Subtract>Volumes命令，在底座中减去重合部分即可。如图所示。

（5）绘制支座背板：选择Main Manu> Preprocessor>Modeling> Create> Volumes> Block>By Dimensions命令,输入相应的坐标参数，点击OK，生成支座的背板。如下图。

（6）绘制空心圆柱：首先转换工作平面坐标系，选择WorkPlane>offset WP to>XYZ locations，输入坐标（200,172,240）后点击OK，并调整三轴的指向。然后选择Main Manu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes> Cylinder> Hollow Cylinder命令，输入空心圆柱的相关参数，创建空心圆柱体，最后删除掉多余部分。如下图。

（7）绘制顶孔：首先调整工作平面坐标系的各轴方向至合适位置，然后选择Main Manu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes> Cylinder> Hollow Cylinder命令，输入顶孔的相关参数，创建顶孔，最后删除掉多余部分。如下图。

（8）绘制中间竖板：首先将工作平面调整到原位置，然后选择Main Manu> Preprocessor>Modeling> Create> Volumes> Block>By Dimensions命令,输入相关参数，绘制模型中间的竖板，最后将多余部分删除。如下图。

（9）合并：选择Main Manu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans> Add>Volumes命令，框选所有实体，合并成为一个整体。

５、划分网格

选择Main Manu>Preprocessor>Meshing>Meshtool命令，对模型进行离散。离散结果如下图。

６、结论

本题离散模型所用的单元类型为Solid Brick 8 node 185单元，单元数为 39272，节点总数为8702。如下图。

题目２：

图示四边固定的圆盘形钢板，在中央处放置一正方体铝锭。铝锭的边为5cm ，上表面施加了100MPa 的外压；圆盘形钢板半径10cm ，厚2.5cm 。已知静摩擦因数2.0=f ；铝的材料参数GPa E 70=，33.0=μ，3/2700m kg =ρ；钢的材料参数GPa E 200=，27.0=μ，3

解题步骤：

１、定义工作文件名、标题，并更改工作目录

将文件名和标题均改为zuoye2，工作目录改为H:\ANSYS 。

２、选择计算类型

选择Main Manu>preferences,勾选Structural 。

３、定义单元类型

选择Main Manu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete命令，在弹出的对话框内选择Solid Brick 8node 185单元，点击OK。

４、定义材料属性

选择Main Manu>Preprocessor>Material Props>Material Models命令，分别输入铝（材料1）的材料参数E=70GPa，μ=0.33，ρ=2700kg/m3和钢（材料2）的材料参数E=200GPa，μ=0.27，ρ=7800kg/m3。

５、建模

自底向上建模，先选择Main Manu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes> Cylinder>Solid Cylinder命令，创建底部圆盘，然后选择Main Manu> Preprocessor>Modeling> Create> Volumes> Block>By Dimensions命令，创建上部正方体。如下图。

６、划分网格

因圆盘和正方体的材料不同，故需对两者分别进行划分。先划分正方体：选择Main Manu>Preprocessor>Meshing>MeshTool命令，点击Element中的set

按钮，将弹出对话框中的Material number选择为1，然后对模型上端的正方

体块进行划分；而后划分圆盘：选择Main Manu>Preprocessor>Meshing> MeshTool命令，点击Element中的set按钮，将弹出对话框中的Material number 选择为2，然后对模型下端的圆盘进行划分。如下图。