清华大学ANSYS培训内部教材.doc

有限元分析及应用”本科生课程 有限元分析软件有限元分析软件 ANSYS6.1ed 上上 机机 指指 南南清华大学机械工程系清华大学机械工程系2002 年年 9 月月I说 明本《有限元分析软件 ANSYS6.1ed:上机指南》由清华大学机械工程系石伟老师组织编写，由助教博士生孔劲执笔, 于2002 年 9 月完成，基本操作指南中的所有算例都在相应的软件系统中进行了实际调试和通过本上机指南的版权归清华大学机械工程系所有，未经同意，任何单位和个人不得翻印联系人：石 伟北京市清华大学机械工程系（邮编 100084）Tel: (010) 62788117 Fax: (010) 62770190II目 录Project1 简支梁的变形分析……………………………………………………….1Project2 坝体的有限元建模与受力分析………………………………………….3Project3 受内压作用的球体的应力与变形分析…………………………………..5Project4 受热载荷作用的厚壁圆筒的有限元建模与温度场求解………………..7Project5 超静定桁架的有限元求解………………………………………………..9Project6 超静定梁的有限元求解………………………………………………….11Project7 平板的有限元建模与变形分析………………………………………… 13有限元分析软件 ANSYS6.1ed 上机指南 机械工程系 材料加工技术研究所 石伟 孔劲－－1Project1 梁的有限元建模与变形分析梁的有限元建模与变形分析计算分析模型如图 1-1 所示, 习题文件名: beam。

NOTE:要求选择不同形状的截面分别进行计算要求选择不同形状的截面分别进行计算10m 梁承受均布载荷：1.0e5 Pa 图 1-1 梁的计算分析模型 梁截面分别采用以下三种截面（单位：m）：矩形截面： 圆截面： 工字形截面： B=0.1, H=0.15 R=0.1 w1=0.1，w2=0.1，w3=0.2, t1=0.0114，t2=0.0114，t3=0.00 71.1 进入进入 ANSYS程序程序 →→ANSYSED 6.1 →→Interactive →→change the working directory into yours →→input Initial jobname: beam→→Run1.2 设置计算类型设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences →→select Structural →→ OK1.3 选择单元类型选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor →→Element Type→→Add/Edit/Delete… →→Add… →→select Beam 2 node 188 →→OK (back to Element Types window) →→Close (the Element Type window)1.4 定义材料参数定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor →→Material Props →→Material Models →→Structural →→Linear →→Elastic →→Isotropic →→input EX:2.1e11, PRXY:0.3 →→ OK1.5 定义截面定义截面ANSYS Main Menu: Preprocessor →→Sections →→Beam →→Common Sectns →→分别定义矩 形截面、圆截面和工字形截面：矩形截面:ID=1,B=0.1，H=0.15 →Apply →圆截面：ID=2,R=0.1 →Apply →工字形截面： ID=3,w1=0.1，w2=0.1，w3=0.2，t1=0.0114，t2=0.0114，t3=0.007 →→OK 有限元分析软件 ANSYS6.1ed 上机指南 机械工程系 材料加工技术研究所 石伟 孔劲－－21.6 生成几何模型生成几何模型 生成特征点ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS → 依次输入三个点的坐标：input:1(0,0),2(10,0),3(5,1) →→OK 生成梁ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →→lines →→Straight lines →→连接两个特征点，1(0,0),2(10,0) →→OK1.7 网格划分网格划分ANSYS Main Menu: Preprocessor →→Meshing →→Mesh Attributes →→Picked lines →→OK →→选择: SECT:1（根据所计算的梁的截面选择编号） ；Pick Orientation Keypoint(s):YES→→拾 取：3#特征点(5,1) →→OK→→Mesh Tool →→Size Controls) lines: Set →→Pick All(in Picking Menu) →input NDIV:5 →→OK (back to Mesh Tool window) →→ Mesh →→Pick All (in Picking Menu) →→ Close (the Mesh Tool window)1.8 模型施加约束模型施加约束 最左端节点加约束ANSYS Main Menu: Solution →→Define Loads →→Apply →→Structural →→Displacement →→ On Nodes →→pick the node at (0,0) →→ OK →→ select UX, UY,UZ,ROTX →→ OK 最右端节点加约束ANSYS Main Menu: Solution →→Define Loads →→Apply →→Structural →→Displacement →→ On Nodes →→pick the node at (10,0) →→ OK →→ select UY,UZ,ROTX →→ OK 施加 y 方向的载荷ANSYS Main Menu: Solution →→Define Loads →→Apply →→Structural →→Pressure →→ On Beams →→Pick All →→VALI:100000 →→ OK1.9 分析计算分析计算ANSYS Main Menu: Solution →→Solve →→Current LS →→OK(to close the solve Current Load Step window) →→OK1.10 结果显示结果显示ANSYS Main Menu: General Postproc →→Plot Results →→Deformed Shape… →→ select Def + Undeformed →→OK (back to Plot Results window) →→Contour Plot →→Nodal Solu →→select: DOF solution, UY, Def + Undeformed , Rotation, ROTZ ,Def + Undeformed→→OK1.11 退出系统退出系统 有限元分析软件 ANSYS6.1ed 上机指南 机械工程系 材料加工技术研究所 石伟 孔劲－－3ANSYS Utility Menu: File→→ Exit →→Save Everything→→OKProject2 坝体的有限元建模与应力应变分析坝体的有限元建模与应力应变分析计算分析模型如图 2-1 所示, 习题文件名: dam。

1m 5m 0.55m 图 2－1 坝体的计算分析模型2.1 进入进入 ANSYS程序程序 →→ANSYSED 6.1 →→Interactive →→change the working directory into yours →→input Initial jobname: dam→→Run2.2 设置计算类型设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences →→select Structural →→ OK2.3 选择单元类型选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor →→Element Type→→Add/Edit/Delete →→Add →→select Solid Quad 4node 42 →→OK (back to Element Types window) →→ Options… →→select K3: Plane Strain →→OK→→Close (the Element Type window)2.4 定义材料参数定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor →→Material Props →→Material Models →→Structural →→Linear →→Elastic →→Isotropic →→input EX:2.1e11, PRXY:0.3 →→ OK2.5 生成几何模型生成几何模型 生成特征点ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS → 依次输入四个点的坐标：input:1(0,0),2(10,0),3(1,5),4(0.45,5) →→OK有限元分析软件 ANSYS6.1ed 上机指南 机械工程系 材料加工技术研究所 石伟 孔劲－－4 生成坝体截面ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Areas →→Arbitrary →→Through KPS →→依次连接四个特征点，1(0,0),2(10,0),3(1,5),4(0.45,5) →→OK2.6 网格划分网格划分ANSYS Main Menu: Preprocessor →→Meshing →→Mesh Tool→→(Size Controls) lines: Set →→依次拾取两条横边:OK→→input NDIV: 15 →→Apply→→依次拾取两条纵边:OK →→input NDIV: 20 →→OK →→(back to the mesh tool window)Mesh: Areas, Shape: Quad, Mapped →→Mesh →→Pick All (in Picking Menu) →→ Close( the Mesh Tool window)2.7 模型施加约束模型施加约束 分别给下底边和竖直的纵边施加 x 和 y 方向的约束ANSYS Main Menu: Solution →→Define Loads →→Apply →→Structural →→Displacement →→ On lines →→pick the lines →→OK →→select Lab2:UX, UY →→ OK 给斜边施加 x 方向的分布载荷ANSYS 命令菜单栏: Parameters →→Functions →→Define/Edit →→1) 在下方的下拉列表 框内选择 x ,作为设置的变量；2) 在 Result 窗口中出现{X},写入所施加的载荷函数： 1000*{X}； 3) Fil。