《10-2 ANSYS分析实例》.doc

§10-2 ANSYS分析实例 在上面介绍了ANSYS分析的基本过程以后，本节通过一些简单的实例来介绍ANSYS的具体应用。除了这里介绍的计算实例，初学者也可在ANSYS程序内通过help→ANSYS tutorials调用ANSYS内部实例教程的方法来对ANSYS的使用进行初步的认识。 平面应力问题有限元分析 问题描述 如图10-18所示片状拉伸式样，受载条件如图10-19所示，求拉伸式样的应力应变情况，设式样材料为45#钢。 图10-18 片状拉伸式样的几何尺寸 图10-19 片状拉伸式样的载荷条件 模型建立 模型规划 首先，由于片状拉伸式样的应力应变状态符合平面应力（厚度方向没有应力）问题的条件，因此仿真分析时可用平面模型来进行简化。 另外由于片状拉伸式样在结构及载荷上均存在明显的对称特征，因此仿真分析可根据对称规律进行1/4简化。 几何模型 几何模型的建立如图10-20所示，详细过程如下。 建立关键点 ANSYS main menu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→In Active CS→在跳出的对话框中分别填入1/4简化模型各关键点坐标值：（0,0,0）、（0.05,0,0）、（0.05,0.01,0）、（0.04,0.01,0）、（0.04,0.005,0）、（0,0.005,0）。 连线 ANSYS main menu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Lines→Straight Line→两点一组依次点击相临的关键点形成连线。 建立圆角 ANSYS main menu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Line Fillet→选择要建立圆角位置的两相临线，以0.005为圆角半径建立圆角。 建立平面 ANSYS main menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→By Lines→在窗口内用鼠标选择所有的线建立面。 图10-20 片状拉伸式样仿真分析几何模型的建立过程 材料模型 ANSYS main menu→Preprocessor→Material Props→Material Models→Structural→Linear→Elastic→Isotropic→杨氏模量（EX）输入2.1e11，波松比（PRXY）输入0.3。 有限元模型 选择单元类型 选择42号二维平面四面形单元：ANSYS main menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete→Add→Solid→QUAD 4node 42→Ok。 将单元的特性定义为二维平面应力：ANSYS main menu→Preprocessor→Element Type→Options→K3选择Plane stress→Ok。 网格划分 ANSYS main menu→Preprocessor→Meshing→Meshtool→弹出划分网格工具条。 在Smart Size选项前打√→将滚动条等级调整为4→点击mesh→窗口内选择平面→OK。可得模型网格如图10-21所示。 存盘（SAVE_DB）。 图10-21 片状拉伸式样仿真分析模型网格 加载和求解 施加位移边界条件 本分析中，位移边界条件仅仅包括两条对称线上的对称位移边界条件。 ANSYS main menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→Symmetry B.C. →On Lines→窗口内选择两条中心线→Ok。 施加载荷边界条件 在平面应力应变分析中，模型厚度为单位厚度，所以在施加集中力或均布力载荷时，载荷大小首先必须换算成单位厚度时的载荷大小。 本分析中，式样端部力的大小为1kN，均匀作用于式样端部。计算时可按均布力来施加载荷。均布力大小为： （Pa） ANSYS main menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Pressure→On Lines→窗口内选择端线→Ok→在VALUE Load PRES Value后面的方框内填入-5e7（press代表压力，负压力即为拉力）→OK。 如果这时用显示线的方法（下拉菜单Plot→Lines）来显示模型，则施加边界条件以后模型如图10-22所示。 图10-22 片状拉伸式样仿真分析模型载荷及边界条件 求解 ANSYS main menu→Solution→Solve→Current LS→OK。 查看分析结果 ANSYS main menu→General Postproc→Plot Results→Cont