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1、第十七章 用ANSYS计算平面杆件结构,第十七章 用ANSYS计算平面杆件结构,本章简要介绍大型通用有限元仿真分析软件ANSYS的功能、界面、和分析问题的基本步骤，并利用ANSYS软件计算平面杆件结构。,17.1 ANSYS软件简介,17.2 用ANSYS软件计算举例,返回,第十七章 用ANSYS计算平面杆件结构,第十七章 用ANSYS计算平面杆件结构,返回,【学习要求】 1. 了解ANSYS软件的主要功能。 2. 掌握用ANSYS软件计算梁、刚架、桁架等平面杆件结构。,17.1 ANSYS软件简介,目录,第十七章 用ANSYS计算平面杆件结构ANSYS软件简介,ANSYS软件是由总部设在美国
2、宾夕法尼亚州匹兹堡的世界CAE行业最著名的ANSYS公司开发研究的大型CAE仿真分析软件，是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件，可广泛应用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水力、日用家电等一般工业及科学研究，是一个功能强大灵活的设计分析及优化软件包，可浮动运行于从PC机、NT工作站、UNIX工作站直至巨型机的各类计算机及操作系统中。,ANSYS具有丰富的单元库，提供了对各种物理场量的分析功能。ANSYS的主要分析功能有：结构分析、热分析、高度非线性瞬态动力分析、流体动力学分析、电磁场分析、
3、声学分析、压电分析、多场耦合分析等。,目录,第十七章 用ANSYS计算平面杆件结构ANSYS软件简介,在结构分析中，ANSYS可以进行线性及非线性结构静力分析、线性及非线性结构动力分析、线性及非线性屈曲分析、断裂力学分析、复合材料分析、疲劳分析及寿命估算、超弹性材料分析等，其中非线性包括几何非线性、材料非线性、接触非线性及单元非线性。,ANSYS软件具有强大的帮助功能，帮助系统包括所有的ANSYS命令解释、所有的图形用户界面（GUI）解释和ANSYS系统分析指南，还包括为多个分析领域提供完整的循序渐进的ANSYS分析步骤的ANSYS在线教学系统。用户可以通过在应用菜单中选取Help、在ANSY
4、S程序组中选取Help System和在任何对话框中选取Help三种方式进入ANSYS帮助系统。,目录,第十七章 用ANSYS计算平面杆件结构ANSYS软件简介,ANSYS分析包括三个阶段：前处理、求解和后处理。 前处理：前处理用于定义求解所需的数据。在前处理阶段用户可选择坐标系统和单元类型、定义实常数和材料类型、建立实体模型并对其进行网格剖分、控制结点和单元、以及定义耦合和约束方程。 求解：前处理阶段完成后，就可以进入求解阶段获得分析结果了，在求解阶段中用户可以定义分析类型、分析选项、荷载数据和荷载步选项，然后开始有限元求解。 后处理：完成前处理和求解过程之后，在后处理阶段通过友好的用户界面
5、可以很容易地获得求解过程的计算结果并对其进行运算。由于后处理阶段同前处理和求解阶段集成在一起，故求解结果已存于数据库且能立即查看。,目录,第十七章 用ANSYS计算平面杆件结构ANSYS软件计算举例,17.2 ANSYS软件计算举例,17.2 .1 ANSYS的用户界面,ANSYS安装完成后，会生成一个程序组，其中包含多个启动项，用户可用鼠标单击ANSYS程序组中的ANSYS Interactive 来运行ANSYS程序。在运行ANSYS程序之后，首先进入的是ANSYS设定窗口（如图），在该窗口中有以下几个选项需要设定：,目录,第十七章 用ANSYS计算平面杆件结构ANSYS软件计算举例,Pr
6、oduct selection： 选择ANSYS产品（ED版中此项不可选）。 Working directory: 选择ANSYS工作目录，ANSYS生成的所有文件都保存在此目录下。 Graphics device name： 如果配置了3D显示卡则选3D。 Intel jobname： 设定初始工作文件名。 for TotalWorkspace： 设定工作空间大小。 for Datebase: 设定数据库大小。,目录,第十七章 用ANSYS计算平面杆件结构ANSYS软件计算举例,然后单击RUN按钮运行ANSYS，进入ANSYS图形用户界面（如图）。,目录,第十七章 用ANSYS计算平面杆件结
7、构ANSYS软件计算举例,如果在开始菜单中选择的是ANSYS，将采用上一次的设置，跳过此窗口，直接运行ANSYS。 ANSYS程序功能虽然强大，但它友好的图形用户界面及优秀的程序结构使其方便使用，图形用户界面（GUI）由应用菜单、输入、工具条、主菜单、图形、输出六部分组成。 应用菜单（Utility Menu）：为下拉式结构，包含文件管理（File）、选择（Select）、显示（List）、绘图（Plot）、绘图控制（PlotCtrls）、工作平面设定（WorkPlane）、参数设置（Parameters）、宏管理（Macro）、菜单控制（MenuCtrls）、帮助（Help）菜单。 输入窗口
8、：显示提示信息，输入ANSYS命令，还可从Log文件、已输入过的命令和输出文件中剪切和粘贴命令。 工具条：为了方便使用将常用命令制成的工具条。,目录,第十七章 用ANSYS计算平面杆件结构ANSYS软件计算举例,主菜单：包含ANSYS主要功能，弹出式边菜单结构，分为前处理、求解、后处理等。 图形窗口：用来显示由ANSYS创建或传递到ANSYS的模型、分析结果等图形。 输出窗口（如图）：显示程序的文本输出。通常在其他窗口后面，需要查看时可提到前面。,【例 17.1】 试用ANSYS软件计算图示悬臂梁，已知悬臂梁长l 2000 mm，横截面为边长a 60 mm的正方形，荷载F 400 N，材料的弹
9、性模量E 2105 MPa。,目录,第十七章 用ANSYS计算平面杆件结构ANSYS软件计算举例,17.2 .2 计算举例,目录,第十七章 用ANSYS计算平面杆件结构ANSYS软件计算举例,【解】 1. 启动ANSYS，设定初始工作名为beam,2. 前处理 (1)设定分析模块 Main Menu：Preferences。 选择Structural。 单击OK按钮。 (2)创建基本模型：使用有两个关键点的直线模拟悬臂梁 Main Menu: PreprocessorModelineCreateKeypointsin Active CS。 输入关键点编号1，x、y、z坐标0，0，0。 单击Ap
10、ply，输入关键点编号2，x、y、z坐标2000，0，0。 单击OK。,目录,第十七章 用ANSYS计算平面杆件结构ANSYS软件计算举例, Main Menu: PreprocessorModelineCreateLinesLinesStraight Line 选取两个关键点，在两个关键点之间划出一条直线。 在拾取对话框中单击OK按钮。 在工具条上单击 SAVE_DB，存储ANSYS数据库。 （3）设定单元类型及相应选项 Main Menu: PreprocessorElement TypeAdd/Edit/delete。 单击Add按钮。 在左边单元库列表中选择Beam，在右边单元列表中选
11、择2D elastic（BEAM2D）。 单击OK按钮，接收单元类型并关闭该对话框。 单击Close按钮，关闭单元类型对话框。,目录,第十七章 用ANSYS计算平面杆件结构ANSYS软件计算举例,(4) 定义单元常数 Main Menu: PreprocessorReal ConstantsAdd/Edit/delete。 单击Add 按钮。 单击OK按钮，打开BEAM3的实常数对话框。 在AREA框中输入3600、IZZ框中输入1080000、HEIGHT框中输入60。 单击OK按钮，关闭对话框。 单击Close按钮，关闭实常数对话框。 (5) 定义材料属性 Main Menu: Prepr
12、ocessorMaterial Props-Constant-Isotropic。 单击OK按钮，定义材料1，打开材料属性对话框。 在EX框中输入2e5（弹性模量）。 单击OK按钮，关闭对话框。,目录,第十七章 用ANSYS计算平面杆件结构ANSYS软件计算举例,(6) 保存ANSYS数据库文件 Utility Menu：FileSave as 输入文件名beamgeom.db保存文件。 (7) 对模型划分网格 Main Menu: PreprocessorMeshTool 打开MeshTool对话框。 单击Mesh按钮，拾取图形窗口中的直线。 单击拾取对话框中OK按钮。 单击MeshTool
13、对话框中Close按钮。 (8) 保存ANSYS数据库文件 Utility Menu：FileSave as 输入文件名beammesh.db保存文件。,目录,第十七章 用ANSYS计算平面杆件结构ANSYS软件计算举例,3求解 (1) 施加荷载及约束 Main Menu: Solution-Loads-Apply-Structural-DisplacementOn Node 拾取最左边结点，单击拾取对话框中OK按钮。 选择All DOF，单击对话框中OK按钮。 Main Menu: Solution-Loads-Apply-Structural-Force/MomentON Nodes 拾取
14、最右边结点，单击拾取对话框中OK按钮，打开施加结点荷载对话框。 在施加结点荷载对话框中，选择FY，在VALUE框中输入400。 单击对话框中OK按钮。,目录,第十七章 用ANSYS计算平面杆件结构ANSYS软件计算举例,(2) 保存ANSYS数据库文件 Utility Menu：FileSave as 输入文件名beamload.db保存文件。 (3) 进行求解 Main Menu: Solution-Solv-Current LS。 查看窗口中的信息，然后选择FileClose。 单击OK按钮，开始计算，当出现“Solution is done！”提示后，单击OK按钮关闭窗口。 4后处理 (
15、1) 图形显示变形 Main Menu:General Postproc-Read Results-First Se t。 Main Menu:General PostprocPlot ResultsDeformed Shape 打开对话框，在此对话框中选择Def+undeformed，单击OK按钮。,目录,第十七章 用ANSYS计算平面杆件结构ANSYS软件计算举例,在图形窗口中可以看到悬臂梁变形后的图形（如图），在图形窗口右边可以看到标记为“DMX”的悬臂梁B点的挠度为yB 4.938（单位为：mm）。,目录,第十七章 用ANSYS计算平面杆件结构ANSYS软件计算举例,(2) 列出反作用
16、力 Main Menu:General PostprocList ResultsReaction Solu 打开对话框，在此对话框中选择All item，单击OK按钮，则出现一窗口显示约束反力（如图）。,目录,第十七章 用ANSYS计算平面杆件结构ANSYS软件计算举例,(3)列出各结点位移 Main Menu:General PostprocList ResultsNodal Solution 打开对话框，在此对话框中选择All DOFS，单击OK按钮，则出现一窗口显示各结点位移和最大位移值（如图）。在查看完计算结果后，选择FileClose，关闭窗口。,5退出ANSYS 单击工具条Quit按钮，选择QuitNo Save！单击OK按钮。,目录,第十七章 用A
