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1、,ANSYS,2,ANSYS求解平面问题实例,厚度t=50.8mm，长度l=1270mm，截面高度线性变化的悬臂梁，截面高度从d变化到3d(d=76.2mm)，在自由端的集中力F=17.793KN，弹性模量207GPa，泊松比为零。分别利用PLANE42和PLANE82计算梁中部和固定端位置的最大弯曲应力。,3,悬臂梁中部（x=l),悬臂梁固定端处（x=1.5l),4,1、分析类型,静力分析,2、问题描述,平面应力,3、初步分析,1)上页梁理论应力值。上边受拉下边受压。,2)最大位移发生在自由端。可计算。,4、ANSYS单位,mm N MPa,5、单元,PLANE42：节点四边形（每个节点个自
2、由度）,PLANE82：8节点四边形（每个节点个自由度）,6、材料,弹性模量和泊松比,7、实常数,厚度,5,Start Programs ANSYS 9.0ANSYS Product Laucher,6,ANSYS Main Menu: Preferences select Structural OK,、过滤菜单,7,ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 依次输入4个点的坐标：input:1(635,0)Apply 2(1905,0)Apply 3(635,-76.2) Apply 4(1905
3、,-228.6) OK,2、实体建模,建4个关键点,8,ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary Through KPs 依次拾取4个点OK,2、实体建模,由4个关键点组成面,9,3、划分网格,1）定义单元类型,ANSYS Main Menu: Preprocessor Element TypeAdd/Edit/Delete Add select Solid Quad 4node 42 OK (back to Element Types window) Options selelt K3: Plane Strsw
4、/thk Close (the Element Type window),10,3、划分网格,1）定义单元类型,11,3、划分网格,2）定义实常数（厚度）,ANSYS Main Menu: Preprocessor Real Constants Add select Type 1 OKinput THK:50.8 OK Close (the Real Constants Window),12,3、划分网格,3）定义材料（弹性模量，泊松比）,ANSYS Main Menu: Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear
5、 Elastic Isotropic input EX:2.07e5, PRXY:0 OK,13,3、划分网格,4）指定单元属性,ANSYS Main Menu: Preprocessor Meshing Mesh Tool Element Attributes select Global Set OK,14,3、划分网格,5）网格密度设置,Mesh Tool Size Controls select Lines Set 拾取长边的两条线OK input NDIV:6 Apply 拾取短边的两条线OK input NDIV:1 OK,15,3、划分网格,6）划分网格,Mesh Tool Mes
6、h : select Areas Shape:QuadFree Mesh Pick All Close( the Mesh Tool window),16,3、划分网格,7）显示单元与节点编号,Utility Menu：PlotctrlsNumbering 选项NODE Node numbers为On 在Elem/Attrib numbering选择Element numbers OK 显示元素： Utility Menu：Plotemements,17,3、划分网格,7）显示单元与节点编号,18,4、求解,1）施加位移边界条件与加载,给节点2、8施加x和y方向的约束（即约束右边） ANSYS
7、 Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Nodes 拾取节点2、8 OK select Lab2:ALL OFF OK 给节点1施加y方向载荷 ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Force/Moment On Nodes 拾取节点1OK Lab: FY, Value: -17793OK,19,20,21,4、求解,2） 定义分析类型并求解,Preprocessor Solution Analysis Type New Ana
8、lysis,22,ANSYS Main Menu: Solution Solve Current LS OK(to close the solve Current Load Step window) OK,23,ANSYS Main Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shape select Def + Undeformed OK,5、后处理,1） 结构的变形图,24,5、后处理,2） 图示X方向的应力,ANSYS Main Menu: General Postproc Plot Results Contour Plot Nodal So
9、lution 选择Stress X-Component of stress OK,25,5、后处理,3） 查询中部最大应力和固定端最大应力,ANSYS Main Menu: General Postproc Query Results Subgrid Solu 选择Stress X-Component of stress OK 拾取节点2和节点5 OK,26,27,PLANE42（4节点）最大位移为2.48mm,PLANE82（8节点）最大位移为2.534mm,PLANE42（4节点）精度没有PLANE82（8节点）高,28,平面问题的静力分析,29,1、本作业属于哪类问题 2、本文采用如何的
10、单位制。 3、单元类型：对单元描述；材料；实常数 4、划分网格。网格划分设置。单元数，节点 数。 5、加载描述。 6、后处理：A点MISIS应力和位移的大小。最大MISIS应力和最大位移的位置和大小。绘制结构的应力和变形图。2张图 7、研究网格密度对A点MISIS应力和变形的影响；最大MISIS应力和最大位移的影响，并给出结论。（需指出不同的网格密度所对应的单元数和节点数）绘制结构的应力和变形图。4-6张图 8、A处不同圆角半径对A处MISIS应力的影响，给出相应的结论。绘制结构的应力和变形图。4-6张图 9、总体结论。附上上机收获和感想.,平面问题的静力分析(要求),上机报告要求白底; 要求
11、作业名为自己的名字; 要求图清晰，排版清楚。,30,、定义作业名,ANSYS Utility Menu： File Change Title,31,、如何查有限元模型的单元数和节点数,ANSYS Utility Menu： Utility Menu List Picked Entities+,32,、如何查看某点的应力和位移,注意：查询只能在图形界面下才能进行。,General Postproc Query Results Subgrid Sohu ,33,、如何改变网格密度,）改变智能网格划分等级,、）改变总体尺寸和份数,建议用改变总体尺寸,34,、抓图,Utility Menu Plotc
12、trls Hard Copy To file 选择JPEG格式,35,5、如何加载,第种方法,ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Force/Moment On Nodes 利用ox拾取右边节点OK Lab: FX, Value: 1000/31OK,36,5、如何加载,显示节点Utility Menu：Plot Nodes,ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Lines 拾取右边线OK 如下图输入OK,37,应力奇异,
13、应力奇异理论上应力无限大,作用在梁上的横向力：有限位移和有限应力。 作用在板上的横向力：有限位移和无限应力 作用在2D和3D的实体：无限位移和无限应力。,ANSYS中产生应力奇异 1、点荷载，如集中力或集中力矩作用处。 2、孤立的约束点。 3、尖角（零倒角半径）处,38,特征 1、在应力奇异点处网格越细化，应力值也随之增加且不收敛 2、位移值准确、其他位置处应力准确。奇异点处应力不准确。,39,如何处理应力奇异?,1、将集中载荷替换成等效分布载荷或使用倒角。,2、对奇异点应力不关心的话，可忽略它的影响。,40,SMAX (23,854),41,当在力附近的节点和单元不被选中时，SMAX (12,755) 就会移到底部角点处，这是由于在该角点处约束引起的另一处应力奇异。,42,通过不选底部角点附近的节点和单元，您就可以在上孔附近得到预期的应力 SMAX (8,098)。,43,前沿知识,结构设计中，在过渡区域设置圆角对结构疲劳强度方面会造成负面影响。,44,利用基于有限元法的数值模拟技术对生物体的生长进行仿真，使其“自适应生长”出的轮廓并处于均匀应力状态分布,45,
