有限元Ansys入门实验(精品)

现代设计理论与方法

有限元实验

实验平台（软件）：ANSYS

实验目的：了解并掌握有限元分析的基本思路，学会使用ANSYS 经典界面和ANSYS Workbehch 分析简单的问题

一、 ANSYS 经典界面下的有限元分析

（1）问题描述

厚度t =50.8mm ，长度l =1270mm ，截面高度线性变化的悬臂梁，截面高度从d 变化到3d (d =76.2mm)，在自由端的集中力F =17.793KN ，弹性模量207GPa ，泊松比为零。利用PLANE42（四节点平面单元）计算梁中部和固定端位置的最大弯曲应力。

（2）解析解结果

悬臂梁中部（x=l )

悬臂梁固定端处（x =1.5l )

（3）有限元模型分析1、分析类型

静力分析

2、问题描述

平面应力 3、初步分析

（1）上页梁理论应力值。上边受拉下边受压。 （2）最大位移发生在自由端。可计算。 4、ANSYS 单位

mm N MP 5、单元

PLANE182—４节点四边形（每个节点２个自由度） 6、材料

弹性模量和泊松比 7、实常数

厚度

177931270

11298600N mm 22Fl M ⨯===⋅()222

3

250.876.2196645mm 666z t d bh W ⨯====max 57.457MPa z M W σ==()223

3442450mm 66z t d bh W ===22597000N mm M Fl ==⋅max 51.073MPa z M W σ==

（4）设置工作目录

Start > Programs > ANSYS 12.0>ANSYS Product Laucher(工作目录以及分析文件名可以自由设定)

（5）分析步骤

1、菜单过滤

ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural → OK

2、实体建模

建4个关键点

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →依次输入4个点的坐标：input:1(635,0)→Apply →2(1905,0)→Apply →3(635,-76.2) →Apply →4(1905,-228.6) →OK

由4个关键点组成面

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Arbitrary →Through KPs →依次拾取4个点→OK

3、划分网格

1）定义单元类型

ANSYS Main Menu:

Preprocessor →Element T ype→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4node 182 →OK (back to Element T ypes window) →Options… →selelt K3: Plane Strs w/thk→Close (the Element T ype window)

2）定义实常数（厚度）

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants… →Add… →select T ype 1→ OK→inpu t THK:50.8 →OK →Close (the Real Constants Window)

3）定义材料（弹性模量，泊松比）

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX:2.07e5, PRXY:0 → OK

4）指定单元属性

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh T ool →Element Attributes

select Global→ Set →OK

5）网格密度设置

Mesh T ool →Size Controls → select Lines→ Set →拾取长边的两条线→OK →input NDIV:6 →Apply →拾取短边的两条线→OK →input NDIV:1 →OK

6）划分网格

Mesh T ool →Mesh :select Areas→ Shape:Quad→Free →Mesh → Pick All →Close( the Mesh T ool window)

7）显示单元与节点编号

Utility Menu(主界面顶菜单)：Plotctrls→Numbering →选项NODE Node numbers为On →在Elem/Attrib numbering选择Element numbers →OK

显示元素：Utility Menu：Plot→emements

4、求解

1）施加位移边界条件与加载

给节点2、8施加x和y方向的约束（即约束右边）

ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement → On Nodes →拾取节点2、8 →OK →select Lab2:ALL OFF → OK

给节点1施加y方向载荷

ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Force/Moment →On Nodes →拾取节点1→OK →Lab: FY, Value: -17793→OK