ansys有限元建模与分析实例,详细步骤

《有限元法及其应用》课程作业

ANSYS应用分析

学号： 姓名： 专业： 建筑与土木工程

角托架的有限元建模与分析

一 、模型介绍

本模型是关于一个角托架的简单加载，线性静态结构分析问题，托架的具体形状和尺寸如图所示。托架左上方的销孔被焊接完全固定，其右下角的销孔受到锥形压力载荷，角托架材料为Q235A优质钢。角托架材料参数为：弹性模量E36e6psi；泊松比0.27

托架图（厚度：0.5）

二、问题分析

因为角托架在Z方向尺寸相对于其在X,Y方向的尺寸来说很小，并且压力荷载仅作用在X,Y平面上，因此可以认为这个分析为平面应力状态。

三、模型建立

3.1 指定工作文件名和分析标题

（1）选择菜单栏Utility Menu→File→Jobname 命令.系统将弹出Jobname(修改文件名)对话框,输入bracket

（2）定义分析标题

GUI：Utility Menu>Preprocess>Element Type>Add/Edit/Delete执行命令后，弹出对话框，输入stress in a bracket作为ANSYS图形显示时的标题。

3.2设置计算类型

Main Menu: Preferences… →select Structural → OK

3.3定义单元类型

PLANE82 GUI：Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete命令，系统将弹出Element Types对话框。单击Add 按钮，在对话框左边的下拉列表中单击Structural Solid→Quad 8node 82，选择8节点平面单元PLANE82。单击ok，Element Types对话框，单击Option，在Element behavior后面窗口中选取Plane strs w/thk后单击ok完成定义单元类型。

3.4定义单元实常数

GUI：Main Menu: Preprocessor →Real Constants→Add/Edit/Delete，弹出定义实常数对话框，单击Add，弹出要定义实常数单元对话框，选中PLANE82单元后，单击OK→定义单元厚度对话

框，在THK中输入0.5.

3.5定义材料特性

GUI：Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →输入EX=30e6, 泊松比v=0.27 → OK

3.6建立几何模型

（1）定义矩形

GUI：Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Area –Rectangle→by Dimensions →依次输入X1=0,X2=6,Y1=-1,Y2=1→Apply生成第一个矩形→输入X1=0,X2=6,Y1=-1,Y2=3单击OK生成第二个矩形。 （2）改变图形控制

GUI：Utility Menu→PlotCtrls→Numbering，将Area numbers设置为On→OK （3）绘制圆形

GUI：Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Area –Circle→Circle Solid，对话框输入X=0，Y=0，Radius=1→Apply→输入X=5，Y=-3，Radius=1 （4）布尔加运算

GUI：Main Menu: Preprocessor →Modeling →Operate→Booleans-Add→Areas，对话框中单击Pick All （5）创建倒角

GUI：Utility Menu→PlotCtrls→Numbering→Line number改为on

GUI：Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create→Lines—LineFillet→选中L21和L8两条线→OK→Filletradius输入0.4→OK

GUI：Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Area-Arbitrary→By Lines→选择L1，L4，L5→OK

GUI：Main Menu: Preprocessor →Modeling-Operate→Booleans-Add→Areas→Pick All (6)创建托架圆孔

GUI：Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Area –Circle→Circle Solid，对话框输入X=0，Y=0，Radius=0.4→Apply→输入X=5，Y=-3，Radius=0.4单击Ok

GUI：Main Menu: Preprocessor →Modeling-Operate→Booleans-Subtract→Areas选中托架为布尔减运算基体，单击Apply，选中两个小圆为被减部分然后单击OK生成两个圆孔。

3.7 网格划分生成有限单元

GUI： Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→(Size Controls) lines: Set →SIZE=0.5→OK返回MeshTool工具条单击Mesh→Pick All

四、加载求解

4.1选择分析选项

GUI：Main Menu:Solution→Analysis Type→New Analysis→选择Static→OK

4.2施加位移约束

GUI：Main Menu: Solution→Define Loads→Apply→Structrual→Displacement→On Lines→选中左圆孔处4根线（L4、L5、L6、L7）单击OK→在DOFs to be constrained中选择All DOF，在Displacement value中输入0→Ok

4.3施加压力荷载

GUI：Main Menu: Solution→Define Loads→Apply→Structrual-Pressure→On Lines→选中

托架右下角圆孔左下弧线L11单击OK→Value 50,500→Apply→选中托架右下角圆孔右下弧线L12单击OK→Value 500,50→OK

4.4求解

GUI：Main Menu: Solution→Solve →Current LS→OK(to close the solve Current Load Step window) →OK

五、 查看计算结果

5.1读入结果文件

GUI：Main Menu: General Postproc →Read Results →first set

5.2绘制变形图

GUI：Main Menu: General Postproc →Plot Results→Deformed Shape→选择 Def + Undeformed→OK

5.3画托架等效应力分布图

GUI：Main Menu: General Postproc →Plot Results→Contour Plot →Nodal Solu→ Stress →von mises stress→OK 结果图：

变形图

等效应力分布图 5.4 退出系统

GUI：Utility Menu: File→ Exit → Save Everything→OK

六、模型分析

（1）由模型受力图分析可得：横截面由内径向外径方向应力一次减小； （2）有应力图可看出有应力集中现象； （3）由应变图可知应力越大的区域应变越大。