ansys货柜系统受力分析.doc

东 北 石 油 大 学 课 程 设 计 课 程 计算力学课程设计 题 目 货柜系统受力变形分析 院 系 机械科学与工程学院 专业班级 力学07-1 学生姓名 赵国峰 学生学号 070403240118 指导教师 罗敏 张强 2010年 7月 23 日  目 录 第1章 概述 1 1.1研究问题的目的意义 1 1.2研究的内容 1 第2章 ANSYS在板壳单元中的应用 2 2.1 ANSYS在板壳单元的应用 2 2.2壳单元的介绍 4 2.3 壳单元特性 6 第3章 计算实例分析 8 3.1 问题描述 8 3.2 GUI求解步骤 8 3.3 计算结果分析 12 结 论 15 参 考 文 献 16 附 录 17 第1章 概述 1.1研究问题的目的意义 （1）通过本次课程设计更加深入的了解ANSYS软件在工程实际中的应用 （2）通过本次课程设计了解ANSYS软件在货柜系统方面的应用方式 （3）通过本次课程设计学习边界条件的处理，力的加载方式 （4）通过本次课程设计学习ANSYS的前后处理方式 （5）了解壳单元在工程实际计算的优缺点 1.2研究的内容 （1）利用壳单元研究货柜系统在压力作用下的变形 （2）利用有限元分析软件ANSYS研究货柜受压时的应力分布 （3）了解ANSYS软件在货柜系统方面的应用 （4）根据ANSYS计算结果进行应力变形分析 第2章ANSYS在板壳单元中的应用 2.1 ANSYS在板壳单元的应用 当比较薄的构件承受横向力的作用时，它将发生弯曲变形，此时需要利用板壳理论来计算Ansys中板壳单元是同一种单元，最常用的是弹性壳体单元SHELL63，他可以模拟板，也可以模拟薄壳，或者厚壳，壳体单元上的载荷是通过surface force来定义压力的。 悬臂平板的静态分析 板壳结构的动力分析也是一类重要的工程问题，矩形板的形状非常完整，采用直接建模 模型节点和单元情况如图 ：如图2-1 图2-1 有限元模型 在板的下边缘固定，板的中部所有节点，设置为主自由度，如图2-2 图2-2施加载荷 面内弯曲振动，如图2-3： 图2-3模型弯曲图 板的二阶振型，如图2-4： 图2-4板的二阶振型 2.2壳单元的介绍 SHELL43适合模拟线性,弯曲及适当厚度的壳体结构,单元中每个节点具有六个自由度:沿x,y和z方向的平动自由度以及绕x,y和z轴的转动自由度。平面内两个方向内两个方向的形状必变都是线性的，对于平面外的运动，用张量组的混合内插法。 单元具有塑性，蠕变，应力钢化，大变形和大应变的特性，如果是薄壳或者塑性和蠕变不需考虑，弹性的四边形壳单元（SHELL63）就可以了 （2）输入数据 图43-1 给出了此单元的几何形状，节点位置和坐标系的设置，单元由4个节点，四个壳厚以及正交各向异性的材料特性确定。当把节点K和L定义为同一节点是就形成三角形单元。 正交各项异性材料的方向与单元的坐标系的方向一致。单元X轴可以从X轴向Y轴旋转一个角度THETA 单元需要有一个有效的厚度，随着在每个角节点出输入的厚度值的不同，假定厚度在单元面积上平滑变化，如果单元的厚度不变，只需输入TK（1）就可以了。如果厚度不是常数，必须分别输入四个节点的厚度值。 单元名义上绕z轴的平面内的转动刚度有KEYOPT（3）确定，令外一个真实的转动刚度相应在由KEYOPT（3）=2来定义，这样的话，实常数ZSTIF1和ZSTIF2就被用来控制ALLMAN转动理论中的两个伪零能量模态，ZSTIF1和ZSTIF2的默认值分别伪1.0e-6和10e-3。ADMSUA是每单位面积的质量。 （3）单元的输出数据 单元应力的方向和力的合成平等于单元坐标系，基本的单元结果输出位置在单元上表面I-J-K-L的中心，单元质心和单元下表面I-J-K-L的中心，对于三角形单元情况，表面中心和单元质心到平均值， （4）SHELL43单元的一些假定和限制 不允许出现零面积单元，当单元没有适当编号时很容易出现这种情况； 不允许出现零厚度单元或者在某个角点处单元逐渐变为零厚度； 在弯曲在和和变厚单元的情况下，会长生更差的结果，但是，在热荷作用下，当单元过度弯曲变形时，三角形单元会比四边形单元产生更加精确的结果； 在热荷作用下，四边形SHELL43单元会在过度弯曲变形处产生不准确的应力结果； 应用横向热梯度假定在厚度方向线性变化；此单元的平面外法向应力在厚度方向上线性变化。 2.3 壳单元特性