课程设计--通过ANSYS对讲桌的受力分析

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1、课程名称：有限元分析作业名称：通过ANSYS对讲桌的受力分析 课程年度：2014 年学 校：江 苏 大 学学 院：机 械 学 院班 级：农 机1101班学 号：姓 名：指导老师：一、前言：ANSYS软件是融结构、流体、电磁场、声场和耦合场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS公司开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如PRO/E、UG、I-DEAS、CADDS及AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。在ansys课程之初，李老师曾对我们提出这门课程的一个玩笑性质的要求：希望我们在最后能用有ansys的方法分析桌子

2、在粉笔盒下的作用产生的形变。在选择题目时我想到了这个例子，以下是我的用ansys的分析过程。二、问题简述经实地测量，桌面尺寸如图一所示，呈对称。此外，桌面厚度为32mm，桌面底下部分高910mm。粉笔盒底部为长86mm，宽53mm的长方形，质量为0.5kg，换算得到底部受到0.001075Mpa的压力。不同的木材有不同的弹性模量（E）和泊松比（）。本课桌材料为胶合板。经上网查询，http:/ 图一 桌面尺寸（单位为mm）三、ansys软件执行步骤1.修改文件名FileChange Jobname，修改文件名为desk3。2.设置元素种类Main MenuPreprocessorElement

3、TypeAdd/Edit/Delete，选取65号元素。SOLID65 is used for the 3-D modeling of solids with or without reinforcing bars (rebar). The solid is capable of cracking in tension and crushing in compression. In concrete applications, for example, the solid capability of the element may be used to model the concrete w

4、hile the rebar capability is available for modeling reinforcement behavior. Other cases for which the element is also applicable would be reinforced composites (such as fiberglass), and geological materials (such as rock). The element is defined by eight nodes having three degrees of freedom at each

5、 node: translations in the nodal x, y, and z directions. Up to three different rebar specifications may be defined. SOLID65可用于3D模型，混凝土以及其它复合材料，常用于各项异性的材料。因为胶合板具有各向异性的特性，所以选用SOLID65。3.设置实参Processorreal constantadd/edit/delete, 参数全设置为零。4.定义材料性质Main Menu PreprocessorMaterial PropsMaterial Models，将弹出Def

6、ine Material Model Behavior (材料模型定义)对话框。依次双击Structural， Linear ，Elastic 和Isotropic，将弹出1 号材料的弹性模量EX 和泊松比PRXY 的定义对话框。在EX文本框中输入5300，PRXY文本框中输入0.1 Main Menu PreprocessorMaterial PropsMaterial Models，点击density，设置密度参数6E-7（单位是kg/mm3）5.导入ug实体模型FileimportNX,选取路径导入对应的prt文件。图二为导入前后的对比。图二 左侧为ug实体，右侧为导入后的效果6.在an

7、sys中对实体进行处理首先，导入的实体不是整体，MaiMenuPreprocessorModelingOperateBooleansvolumes,选取对应的四个实体，使之相加成为一个整体。其次，在桌面构造一个86x53的小平面，方便施加压力（小平面随意放置，不必约束）。Step1.通过MaiMenuPreprocessorModelingCreaterectangleby two corners,构造这个小平面。Step2.MaiMenuPreprocessorModelingDeletearea only，使之剩下小平面的边界线。Step3.MaiMenuPreprocessorModel

8、ingOperateBooleansDividearea by line,使大平面与小平面分离，保证加载压力的准确性。7.网格化Main MenuPreprocessorModelingMeshingMeshTool将弹出MeshTool对话框，单击“Mesh”按钮，smart size打勾并调到1，开始网格化。过程中跳出如图三图四对话框，分别点yes，close。图三的意思是有56个mesh单元角度太小，mesh结果可能不尽如人意,通过meshtool对畸形mesh平面的的refine处理，使得mesh效果更完善以消除warning，效果图如图五所示。而图四提示检查结果。 图三 图四 图五

9、左侧为畸形平面，右侧为refine后效果8.自由度的约束接触地面部分收到六个自由度的约束，将其固定住作为分析的基面。Main MenuSolution Define LoadsApplyStructuralDisplacementOn Areas，将会弹出拾取对话框,选择底部，单击对话框中的“OK”按钮。完成施加约束操作。9.施加压力Main MenuSolution Define LoadsApplyStructuralstressOn Areas，选取小平面，在常量中输入0.001075。10.求解Main MenuSolutionSolveCurrent LS弹出Solve Curren

10、t Load Step对话框，如图六所示。单击“OK”开始求解。随后求解完成。Solution is done。 图六 11.结果分析在大变形状态开启下的变形效果图如图七 图七关闭大变形后效果图如图八，几乎没有任何变化。图八11.1形变效果图Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu将弹出Contour Nodal Solution Data对话框，选择Nodal SolutionDOF SolutionDisplacement vector sum将得到如应变图九。图九 图十分析：图九是施加压力后桌子的结合xyz三个

11、方向的综合变形图，从图久可看出，由于载荷的作用，桌面变形了，从下方的条带可以看出变形最严重的就是红色部分，为0.506x10-3mm这是因为其离四周的桌角最远，没有任何物体与其分担载荷，故其较容易变形甚至折断。这是我们在设计课桌的时候应当注意的。此外，图十为之前没有考虑桌子自身重力的效果图。对比两图可以看出，不管是否考略重力，形变规律大致相同，而考虑了自身重力后，形变的程度更大了。11.2应力效果图选取菜单路径Main MenuGeneraPostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu将弹出Contour Nodal Solution Data对话框，选择

12、Nodal SolutionStressvon Mises Stress将得到如应力图十一： 图十一分析：图十一为桌子的应力分布图，由图可看出主要在桌面放粉笔盒处和支撑梁后端附近以及一些联接处，其中支撑梁后端附近受到的应力最大。从图上可得最大应力在0.001972Mpa左右。如果桌面承载压力更大，桌面和支撑梁后端应力更大。桌面不断增大压力时，如果桌子因应力发生损坏必然先在这两个地方。我们在设计桌子的时候，应当注意采取一些设施，以便减缓其应力集中。比如提高支撑梁和后板的强度与厚度。四.总结 以上已经详细地说明了用ansys分析课桌受力的方法，虽然这个问题看起来很简单，但是和其它受力问题相比，也很考验ansys的操作。我在处理中遇到很多小问题，往往是细节上的。比如没有对实体进行整体化导致无法完成solution，在大平面上不能选取小平面施加压力，solution的结果出来后发现变形量特别大（和开启了大变形有关）。学习ansys除了课堂，课外资料和网络资源也特别重要。