ansys实例重点详解.doc

目 录 实验一 衍架的结构静力分析 3 一、问题描述 3 二、实训目的 3 三、结果演示 4 四、实训步骤 4 实验二 三维实体结构的分析 15 一、问题描述 15 二、实训目的 15 三、结果演示 16 四、实训步骤 16 实验三 变截面高速轴的最优化设计 24 一、问题描述 24 二、实训目的 26 三、实验步骤 27 实验四 压杆的最优化设计 29 一、问题描述 29 二、实训目的 30 三、实验步骤 30 实验五 悬臂梁的可靠度分析 32 一、问题描述 32 实验一 衍架的结构静力分析 结构静力分析是ANSYS软件中最简单，应用最广泛的一种功能，它主要用于分析结构在固定载荷（主要包括外部施加的作用力，稳态惯性力如重力和离心力，位移载荷和温度载荷等）作用下所引起的系统或部件的位移，应力，应变和力。一般情况下，结构静力分析适用于不考虑或惯性，阻尼以及动载荷等对结构响应的影响不大的场合，如温度，建筑规范中的等价静力风载和地震载荷等在结构中所引起的响应。 结构静力分析分为线性分析和非线性分析两类，由于非线性分析涉及大变形，塑性，蠕变和应力强化等内容，较为复杂，不适于作为入门教学。因此，本实训中只讨论ANSYS的线性结构静力分析。 一、问题描述 图1所示为由9个杆件组成的衍架结构，两端分别在1，4点用铰链支承，3点受到一个方向向下的力Fy ,衍架的尺寸已在图中标出，单位： m。试计算各杆件的受力。 其他已知参数如下: 弹性模量（也称扬式模量）E=206GPa；泊松比μ=0.3； 作用力Fy =-1000N；杆件的横截面积A=0.125m2. 显然，该问题属于典型的衍架静力分析问题，通过理论求解方法（如节点法或截面法）也可以很容易求出个杆件的受力，但这里为什么要用ANSYS软件对其分析呢？ 二、实训目的 本实训的目的有二：一是使学生熟悉ANSYS8.0软件的用户界面，了解有限元分析的一般过程；二是通过使用ANSYS软件分析的结果和理论计算结果进行比较，以建立起对利用ANSYS软件进行问题根系的信任度，为以后使用ANSYS软件进行更复杂的结构分析打基础。 三、结果演示 通过使用ANSYS8.0软件对该衍架结构进行静力分析，其分析结果与理论计算结果如表1所示。 表1 ANSYS分析结果与理论计算结果的比较 杆件序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ANSYS分析结果/N 333.33 333.33 666.67 -471.40 0 -666.67 471.40 666.67 -947.81 理论计算结果/N 333.333 333.333 666.667 -471.405 0 -666.667 471.405 666.667 -942.809 误差/% 0.3 0.3 0.3 0.5 0 0.3 0.5 0.3 0.1 比较结果表明，使用ANSYS分析的结果与理论计算结果的误差不超过0.5%，因此，利用ANSYS软件分析来替代理论计算是完全可行的。 四、实训步骤 （一） ANSYS8.0的启动与设置 1． 启动。点击：开始所有程序 ANSYS8.0 ANSYS，即可进入ANSYS图形用户主界面。如图2所示。其中，几个常用的部分有应用菜单，命令输入栏，主菜单，图形显示区和显示调整工具栏，分别如图2所示。 2． 功能设置。电击主菜单中的“Preference”菜单，弹出“参数设置”对话框，选中“Structural”复选框，点击“OK”按钮，关闭对话框，如图3所示。本步骤的目的是为了仅使用该软件的结构分析功能，以简化主菜单中各级子菜单的结构。 3． 系统单位设置。由于ANSYS软件系统默认的单位为英制，因此，在分析之前，应将其设置成国际公制单位。在命令输入栏中键入“/UNITS，SI”，然后回车即可。（注：SI表示国际公制单位） （二） 单元类型，几何特性及材料特性定义 1．定义单元类型。电击主菜单中的“Preference Element TypeAdd/Edit/Delete”，弹出对话框，点击对话框中的“Add…”按钮，又弹出一对话框（图4），选中该对话框中 的“Link”和“ 2D spar 1”选项，点击“OK”，关闭图4对话框，返回至上一级对话框，此时，对话框中出现刚才选中的单元类型：LINK1，如图5所示。点击“Close”，关闭图5所示对话框。注：LINK1属于二维平面杆单元，即我们常说的二力杆，只承受拉压，不考虑弯矩。 2．定义几何特性。在ANSYS中主要是实常数的定义：点击主菜单中的“PreprocessorRealContantsAdd/Edit/Delete”, 弹出对话框，点击“Add…”按钮，第二（1）步定义的LINK1单元出现于该对话框中，点击“OK”，弹出