第三章ANSYS分析基本过程析

第三章 ANSYS分析基本过程

3.3 完成第一个分析任务

ANSYS是一个博大精深的通用有限元软件，要全面掌握并应用它是非常困难的。事实上，也没有必要全面掌握它。最重要的是，要学会如何在所研究的学科中应用ANSYS，如何让ANSYS为分析和设计服务，如何在需要的时候了解到需要的信息。而不是学习了一大堆ANSYS知识，却不懂应用。

所以，首先要做的是熟悉ANSYS必须的操作步骤，然后，就可以试着进行自己的分析了。本节通过一个例子帮助用户完成这一步。

3.3.1 问题的描述

本例非常简单，但有实用价值。

本例将指导用户对简支梁在跨中集中载荷作用下进行静力分析求解，使用户能够对ANSYS的求解有一个直观的了解。并将ANSYS求解结果与理论值比较，获得数值解的精度。

图3-1 求简支梁的挠度和支座反力

1．初始条件

求解在跨中集中载荷作用下悬臂梁中点的挠度（此处梁的挠度最大）和支座反力，如图3-1所示。简支梁的界面为焊接工字钢，各种初始条件为：

跨度：L=8m

截面高度：H=0.42m

截面面积：A=0.0072m2

惯性矩：I=0.0002108m4（可根据工字钢截面几何参数，用公式或查表的方法获得）

弹性模量：2.06E11N/m2（即2.06×1011 N/m2）

泊松比：0.3

集中力：P=120kN

2、理论值

根据材料力学知识：

支反力：R A=60 kN；R B=60 kN。

梁中点挠度：

333

2

114

120108

2.947610

4848 2.0610 2.10810

PL

f m

EI

-

-

⨯⨯

=-=-=-⨯

⨯⨯⨯⨯

下面使用ANSYS对该问题求解，作为第一个例子，本节将详细叙述操作步骤，并在步骤加一些说明，以便用户养成良好的分析习惯。

3.3.2 选取学科

1、启动ANSYS并设置工作目录和工作文件名称

在windows系统下，运行【开始】>【程序】>ANSYS11.0>ANSYS Product Launcher命令，弹出交互式启动对话框，设置好工作目录和工程名。这里，建议工作目录设置为D:\ansys\working（该目录必须已经存在，只有通过资源管理器创建工作目录之后，才可以使用该目录，ANSYS自己并不能创建工作目录），工程名为设置为beam，如图3-2所示。然后单击对话框下面的Run按钮，进入到图形用户交互界面。

图3-2 设置工作目录和工作文件名称对话框

2、选取学科

选择Main Menu> Preferences命令，弹出“Preferences for GUI Filtering”对话框，选中“Structure”复选框（因为我们分析的学科只涉及到了结构），如图3-3所示，然后单击“OK”按钮，表示只进行结构分析。

这个步骤并不是必须的，但它可以对通用菜单及相应的图形界面进行过滤，为后续选择带来方便。所以推荐使用。

图3-3 选择结构分析类型

3.3.3 创建几何模型

简支梁几何结构是简单而规则的，所以，在ANSYS中创建很简单。

（1）创建关键点：本例题将利用带有两个关键点的线来模拟简支梁，梁的截面高度、横街面积等初始条件将在实常数中设置。

选择菜单路径：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In Active CS，单击弹出“Create Keypoints in Active Coordinate System”对话框，如图3-4所示。也就是说，提示在当前坐标系下（默认笛卡尔坐标系）创建关键点。在“Keypoint number”后面的输入栏输入“1”，表示创建的是1号关键点。在“Loacation in active CS”后面的三个输入栏分别输入“0、0、0”，表示创建的1号关键点的坐标系(x, y ,z)=(0,0,0)。单击“Apply”按钮，继续输入。

图3-4 创建关键点对话框

在“Keypoint number”后面的输入栏输入“2”。在“Loacation in active CS”后面的三个输入栏分别输入“4、0、0”。单击“Apply”按钮，继续输入。

在“Keypoint number”后面的输入栏输入“3”。在“Loacation in active CS”后面的三个输入栏分别输入“8、0、0”。单击“OK”按钮，完成三个关键点的创建，此时图形窗口出现三个关键点。

校验输入的关键点是否正确：Utility Menu>List>Keypoints>Coordinates only，单击弹出一个信息窗口显示所以关键点及其坐标，如图3-5所示。确认无误后，关闭信息窗口。

3-5 显示关键点坐标

（2）创建直线：在关键点创建完成以后，就可以在关键点之间创建直线了。

Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>In Active Coord，单击弹出“Lines in Active…”拾取框，如图3-6所示。在图形窗口分别拾取1、2号与2、3号关键点，单击“OK”按钮，创建1号直线与2号直线。也可以在拾取框的输入栏中输入1后按回车键，再输入2后按回车键，同样也能创建一条直线，这个功能在复杂图形中拾取点非常有用。复杂图形在同一处往往有很多点，这样在图形窗口很难准确拾取到所需的点，这时，可以采用在拾取框中直接输入点号的方法拾取点，早期的ANSYS版本没有这种功能，只能在图形窗口拾取点。此时，图形窗口如图3-7所示。

图3-6点拾取框图3-7创建的梁几何模量