“工程有限元法”本科生课程
有限元分析软件ANSYS
上 机 指 2008年9月
南
目 录
Project1 超静定桁架的有限元求解……………………………………………….1 Project2 平板的有限元建模与变形分析………………………………………….3 Project3 坝体的有限元建模与受力分析…………………………………………..5 Project4 受内压作用的球体的应力与变形分析 …………………………………..7
I
有限元分析软件ANSYS 上机指南
上机习题要求：
1）独立完成上机题，并完成一份分析报告。分析报告中要对所计算的问题和建模过程做简要分析，以图表形式分析计算结果。
Project1 超静定桁架的有限元建模与分析
一 试验目的
1, 加深有限元理论关于网格划分概念,划分原则等的理解. 2, 熟悉有限元建模,求解及结果分析步骤和方法.
3, 熟悉ANSYS软件菜单,窗口等环境,软件分析功能及解题步骤.
4, 能利用ANSYS软件对桁架结构问题进行分析.熟悉通用有限元软件ANSYS的基本操作过程 二 试验内容
1, 掌握ANSYS软件基本的几何形体构造方法,网格划分方法,边界条件施加方法及各种载荷施加方法.
2, 能利用ANSYS软件对超静定桁架结构进行静力有限元分析，熟悉平面问题的有限元计算
3，对计算结果进行分析讨论 三 基本要求:
1, 掌握ANSYS软件基本的几何形体构造方法,网格划分方法,边界条件施加方 法及各种载荷施加方法.
2, 能利用ANSYS软件对桁架结构进行静力有限元分析 四 计算分析模型如图所示, 习题文件名: truss。
1m 1m 1m 载荷：1.0e8 N
图1 超静定桁架的计算分析模型
5.1 进入ANSYS
程序 →ANSYSED 6.1 →Interactive →change the working directory into yours →input Initial jobname: truss→Run 5.2设置计算类型
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有限元分析软件ANSYS 上机指南
ANSYS Main Menu: Preferences（参数选择） →select Structural（结构的） → OK 5.3选择单元类型
ANSYS Main Menu: Preprocessor（预处理） →Element Type（元素类型）→Add/Edit/Delete →Add →select Link 2D spar 1 →OK (back to Element Types window) → Options… →select K3: Plane Strain（平面应变） →OK→Close (the Element Type window) 5.4定义材料参数
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear（线状的） →Elastic（弹性的） →Isotropic（各向同性的） →input EX:2.1e11, PRXY:0.3 → OK
5.5定义实常数
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants… →Add… →select Type 1→ OK→input AREA:0.25 →OK →Close (the Real Constants Window)
5.6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(1,1),2(2,1),3(3,1),4(2,0) →OK
生成桁架
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →Lines →Straight Line →依次连接四个特征点，1(1,1),2(2,1),3(3,1),4(2,0) →OK
5.7 网格划分
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→(Size Controls) lines: Set →依次拾取三根杆:OK→input NDIV: 1 →OK →(back to the mesh tool window)Mesh: lines →Mesh→ Pick All (in Picking Menu) →Close( the Mesh Tool window)
5.8 模型施加约束
分别给1,2,3三个特征点施加x和y方向的约束
ANSYS Main Menu: Solution →Define（定义） Loads →Apply →Structural →Displacement → On Keypoints →拾取1(1,1),2(2,1),3(3,1)三个特征点 →OK →select Lab2:UX, UY → OK
给4#特征点施加y方向载荷
ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Force/Moment →On Keypoints →拾取特征点4(2,0) →OK →Lab: FY, Value: -100e6 →OK
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有限元分析软件ANSYS 上机指南
5.9 分析计算
ANSYS Main Menu: Solution →Solve →Current LS →OK(to close the solve Current Load Step window) →OK
5.10 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 →OK 5.11 退出系统
ANSYS Utility Menu: File → Exit → Save Everything→OK
Project2 平板的有限元建模与变形分析
一 试验目的
1, 加深有限元理论关于网格划分概念,划分原则等的理解. 2, 熟悉有限元建模,求解及结果分析步骤和方法.
3, 熟悉ANSYS软件菜单,窗口等环境,软件分析功能及解题步骤.
4, 能利用ANSYS软件对平板桁架结构问题进行分析.熟悉通用有限元软件ANSYS的基本操作过程 二 试验内容
1, 掌握ANSYS软件基本的几何形体构造方法,网格划分方法,边界条件施加方法及各种载荷施加方法.
2, 能利用ANSYS软件对平板结构进行静力有限元分析，熟悉平面应力问题的有限元计算 3，对计算结果进行分析讨论 三 基本要求:
1, 掌握ANSYS软件基本的几何形体构造方法,网格划分方法,边界条件施加方 法及各种载荷施加方法.
2, 能利用ANSYS软件对平面应力问题进行静力有限元分析 四 计算分析模型如图2所示, 习题文件名: plane
0.5 m 板承受均布载荷：1.0e5 Pa 0.5 m
0.5 m 0.5 m
图2 受均布载荷作用的平板计算分析模型
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有限元分析软件ANSYS 上机指南
7.1 进入ANSYS
程序 →ANSYSED 6.1 →Interactive →change the working directory into yours →input Initial jobname: plane→Run 7.2设置计算类型
ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural → OK 7.3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 stress w/thk →OK→Close (the Element Type window)
7.4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 → OK
7.5定义实常数
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants… →Add… →select Type 1→ OK→input THK:1 →OK →Close (the Real Constants Window)
7.6生成几何模型 生成特征点
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →依次输入五个点的坐标：input:1(0,0),2(1,0), 3(1,1),4(0,1),5(0.5,0.5) →OK
生成平板
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Arbitrary（任意的） →Through KPS →连接特征点1,2,5 →Apply →连接特征点2,3,5 →Apply →连接特征点3,4,5 →Apply →连接特征点4,1,5 →OK 7.7 网格划分
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Tool → (Size Controls) lines: Set →Pick All(in Picking Menu) →input NDIV:1 →OK→(back to the mesh tool window)Mesh: Areas, Shape: Tri, Free →Mesh →Pick All (in Picking Menu) → Close( the Mesh Tool window)
7.8 模型施加约束
给模型施加x方向约束
ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement
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→ On Lines →拾取模型左部的竖直边：Lab2: UX →OK 施加y方向约束
ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement → On Keypoints →拾取4# 特征点：Lab2: UY →OK
7.9 分析计算
ANSYS Main Menu: Solution →Solve →Current LS →OK(to close the solve Current Load Step window) →OK
7.10 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, UX,UY, Def + Undeformed →OK
7.11 退出系统
ANSYS Utility Menu: File→ Exit →Save Everything→OK
Project3 坝体的有限元建模与应力应变分析
一 试验目的
1, 加深有限元理论关于网格划分概念,划分原则等的理解. 2, 熟悉有限元建模,求解及结果分析步骤和方法.
3, 熟悉ANSYS软件菜单,窗口等环境,软件分析功能及解题步骤.
4, 能利用ANSYS软件对平面应变问题进行分析.熟悉通用有限元软件ANSYS的基本操作过程 二 试验内容
1, 掌握ANSYS软件基本的几何形体构造方法,网格划分方法,边界条件施加方法及各种载荷施加方法.
2, 能利用ANSYS软件对平面结构进行静力有限元分析，熟悉平面应变问题的有限元计算 3，对计算结果进行分析讨论 三 基本要求:
1, 掌握ANSYS软件基本的几何形体构造方法,网格划分方法,边界条件施加方 法及各种载荷施加方法.
2, 能利用ANSYS软件对平面应变问题进行静力有限元分析 四 计算分析模型如图3 所示, 习题文件名: dam。
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0.55m 1m 5m
图3 坝体的计算分析模型
2.1 进入ANSYS
程序 →ANSYSED 6.1 →Interactive →change the working directory into yours →input Initial jobname: dam→Run 2.2设置计算类型
ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural → OK 2.3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
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX:2.1e11, PRXY:0.3 → OK 2.5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 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) →OK
2.6 网格划分
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→(Size Controls) lines: Set
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→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
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) File>Save(文件扩展名：func) →返回：Parameters →Functions →Read from file：将需要的.func文件打开，任给一个参数名，它表示随之将施加的载荷→OK →ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Pressure →On Lines →拾取斜边；OK →在下拉列表框中，选择：Existing table →OK →选择需要的载荷参数名→OK
2.8 分析计算
ANSYS Main Menu: Solution →Solve →Current LS →OK(to close the solve Current Load Step window) →OK
2.9 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, UX,UY, Def + Undeformed , Stress ,SX,SY,SZ, Def + Undeformed→OK 2.10 退出系统
ANSYS Utility Menu: File→ Exit…→ Save Everything→OK
Project4 受内压作用的球体的有限元建模与分析
一 试验目的
1, 加深有限元理论关于网格划分概念,划分原则等的理解. 2, 熟悉有限元建模,求解及结果分析步骤和方法.
3, 熟悉ANSYS软件菜单,窗口等环境,软件分析功能及解题步骤.
4, 能利用ANSYS软件对轴对称问题进行分析.熟悉通用有限元软件ANSYS的基本操作过程
二 试验内容
1, 掌握ANSYS软件基本的几何形体构造方法,网格划分方法,边界条件施加方法及各种载荷施加方法.
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有限元分析软件ANSYS 上机指南
2, 能利用ANSYS软件对受内压作用的球体进行静力有限元分析，熟悉轴对称问题的有限元计算
3，对计算结果进行分析讨论 三 基本要求:
1, 掌握ANSYS软件基本的几何形体构造方法,网格划分方法,边界条件施加方 法及各种载荷施加方法.
2, 能利用ANSYS软件对轴对称问题进行静力有限元分析 四 计算分析模型如图4 所示, 习题文件名: sphere。
承受内压：1.0e8 Pa R1=0.3 R2=0.5
图4 受均匀内压的球体计算分析模型（截面图）
3.1 进入ANSYS
程序 →ANSYSED 6.1 →Interactive →change the working directory into yours →input Initial jobname: sphere→Run 3.2设置计算类型
ANSYS Main Menu: Preferences… →select Structural → OK
3.3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: Axisymmetric →OK→Close (the Element Type window)
3.4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 → OK
3.5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(0.3,0),2(0.5,0),3(0,0.5),4(0,0.3) →OK 生成球体截面
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有限元分析软件ANSYS 上机指南
ANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global Spherical →ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →In Active Coord →依次连接1,2,3,4点→OK →Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Arbitrary →By Lines →依次拾取四条边→OK →ANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global Cartesian
3.6 网格划分
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→(Size Controls) lines: Set →拾取两条直边:OK→input NDIV: 10 →Apply→拾取两条曲边: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)
3.7 模型施加约束 给水平直边施加约束
ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement →On Lines →拾取水平边：Lab2: UY → OK，
给竖直边施加约束
ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement Symmetry B.C. →On Lines →拾取竖直边 →OK 给内弧施加径向的分布载荷
ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Pressure →On Lines →拾取小圆弧；OK →input VALUE:100e6 →OK
3.8 分析计算
ANSYS Main Menu: Solution →Solve →Current LS →OK(to close the solve Current Load Step window) →OK
3.9 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, UX,UY, Def + Undeformed , Stress ,SX,SY,SZ,Def + Undeformed→OK 3.10 退出系统
ANSYS Utility Menu: File→ Exit…→ Save Everything→OK
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