ANSYS作业

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1、2010-12-27桂林理工大学机控学院机械08-3 班2010 秋季期 ANSYS 作业题 12 计算分析报告学院： 班级： 姓名： 1 / 12ANSYS 作业试题 12 图示 4000mmX2000mmX1mm 薄板中对称布置两腰形孔，孔中心相距 2000mm，集度为 42MP 的均布力对称作用在上方 1800mm 范围内，支点对称在下方（任意间距） ，试算孔边应力，并多方案讨论：（1）当孔径一定时，孔的长轴方向如何布置使孔边应力最小；（2）当孔的方向一定时，那种形状的孔如何使孔边应力最小（孔形状可为不同长短轴比的椭圆孔，可为长宽比的腰形孔） 。解：一、解题思路：根据孔的方向的两个极限位

2、置和孔的形状可设计方案一、方案二、方案三、方案四四种典型方案，如图（1）所示，方案一和方案二中的孔为大小相等和形状相同的椭圆孔，方案三和方案四中的孔是大小相等形状相同的腰形孔，方案一和方案三孔方向铅垂布置，方案二和方案四孔方向水平布置；方案一和方案二中椭圆孔的长轴与方案三和方案四中的长相等，方案一和方案二中椭圆孔的短轴与方案三和方案四中的宽相等，即方案一、方案二中椭圆孔的长短轴之比与方案三、方案四中腰形孔的长宽比相等。故（1）当孔径一定时，通过对方案一和方案二的孔边应力进行计算比较、或对方案三和方案四的孔边应力进行计算比较，可得到使孔边应力最小时孔的长轴方向的布置方法；（2）当孔的方向一定时，

3、通过对方案一和方案三的孔边应力进行计算比较、或对方案二和方案四的孔边应力进行计算比较，可得到使孔边应力最小时的孔的形状。 2 / 12二、GUI 操作步骤1、定义工作文件名和工作标题（1）定义工作文件名：执行 Utility MenuFileChange Jobname 命令，在弹出 【Library of Element Type】对话框中输入“Fangan1” 。选择【New log and error files】复选框，单击 按钮。（2）定义工作标题：执行 Utility MenuFileChange Title 命令，在弹出的【Change Title】对话框中输入“Fangan1”

4、 ，单击 按钮。2、定义单元类型和材料属性（1）选择单元类型：执行 Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete命令，弹出【Element Type】对话框。单击 按钮，弹出 【Library of Element Type】对话框。选择“Structural Solid”和“Quad 8node 82”选项，单击 按钮，然后单击按钮。（2）设置材料属性：执行 Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models 命令， Material Models 命令，弹出【Define Material

5、 Models Behavior】窗口。双击【Material Model Available】列表框中的“StructuralLinearElasticisotropic”选项，弹出【Linear Isotropic Material Properties for Material Number 1】对话框。在【EX 】和方案一 铅垂分布椭圆孔 方案二 水平分布椭圆孔方案一 铅垂分布腰形孔 方案二 水平分布腰形孔图（1） 四种典型方案 3 / 12【PRXY】文本框中分别输入“2e11”及“0.3 ”。单击 按钮，然后执行 MaterialExit命令，完成材料属性设置。（3）保存数据：单击

6、 ANSYS TOOLBAR 中的 按钮。3、创建几何模型（1）生成矩形面:执行 Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasRectangleBy Dimensions 命令，弹出【Create Rectangle by Dimensions】对话框。输入“X1=-900，X2=900，Y1=-1000，Y2=1000 ”，单击 Apply 按钮。输入“X1=-2000 ，X2=-900，Y1=-1000 ，Y2=1000 ”，单击 Apply 按钮。输入“ X1=900，X2=2000，Y1=-1000，Y2=1000” ，单击 按钮。（2）执行面相加操

7、作 :执行 Main MenuPreprocessorModelingOperateBooleansAddAreas 命令，弹出【ADD Areas【拾取框，单击 Pick All 按钮，然后单击 按钮。（3）平移工作平面：执行 Utility MenuWorkPlaneAlign WP withXYZ Locations 命令，弹出一个拾取框。在坐标栏中输入“1000” ，单击 按钮。（4）将激活的坐标系设置为工作平面坐标系：执行 Utility MenuWorkPlaneChange Active CS toWorking Plane 命令。（5）生成两个孔面。生成两个椭圆孔面（方案一和方

8、案二方法）：a、生成两个点： 执行 Main MenuPreprocessorModelingCreateKey pointsIn Active cs 命令，弹出【Create Keypoints in Active Coordinate System】窗口，方案一输入“NPT=10，X=-300，Y=0，Z=0 ”（方案二输入“NPT=10，X=-450，Y=0，Z=0 ”） ，单击Apply 按钮。方案一输入“ NPT=11，X=300，Y=0， Z=0” （方案二输入“NPT=11，X=450 ，Y=0，Z=0 ”） ，单击 按钮。自动生成 10 和 11 两个点。b、生成一条直线：执行

9、 Main MenuPreprocessorModelingCreateLinesSplinesSpline thru Kps 命令，弹出【B-Splines 】选项框，依次选中 10 和 11 两点，单击 按钮，即生成一条直线。C、建立一个椭圆坐标系：执行 Utility MenuWork PlaneLocal Coordinate SystemsCreate Local CSAt WP Origin 命令，弹出【Create Local CS at WP Origin】对话框，方案一输入“KCN=11 ，KCS=Cylindrical 1，PAR1=1.5 ，PAR2=1” （方案二输入“

10、KCN=11，KCS=Cylindrical 1，PAR1=1，PAR2=1.5” ，单击 按钮。d、生成二分之一条椭圆线：执行 Main MenuPreprocessorModelingCreateLinesLinesIn Active Coord 命令，弹出【Lines in Active】选项框，依次选中点 10 和 11，单击 按钮。e、生成半椭圆面：执行 Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasArbitraryBy Lines 命令，弹出【Create Area by Lines】拾取框，分别拾取上一步生成的直线和二分之一椭圆线，单击 按钮，

11、即生成一个半椭圆面。 4 / 12f、镜像生成两个椭圆面：输入 CSYS,0 命令，按回车键确认。执行 Main MenuPreprocessorModelingReflectAreas 命令，弹出【Reflect Areas】拾取框，拾取半椭圆面，单击 Apply 按钮，弹出【Reflect Areas】对话框，选择“X-Z Plane”，单击按钮，镜像生成另一半椭圆面。同样执行 Main MenuPreprocessorModelingReflectAreas 命令，弹出【Reflect Areas】拾取框，拾取两个半椭圆面，单击 Apply 按钮，弹出【Reflect Areas】对话框

12、，选择“Y-Z Plane”，生成另一个椭圆面。g、执行面相加操作：执行 Main MenuPreprocessorModelingOperateBooleansAddAreas 命令，弹出【ADD Areas】拾取框，拾取右边两个半椭圆面，单击 按钮，生成右边椭圆面。再次拾取左边两个半椭圆面，然后单击 按钮，生成左边椭圆面。生成两个腰形面（方案三和方案四方法）：a、生成四个圆面： 执行 Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasCircleSolid Circle 命令，弹出【Solid circular Area】对话框，输入“WP X=0，WP Y=

13、150，Radius=300” ，单击 按钮，输入“WP X=0，WP Y=-150，Radius=300” ， 单击 按钮，输入“WP X=-0，WP Y=150，Radius=300” ，单击 按钮，输入“WP X=-0，WP Y=-150，Radius=300” ， 单击 按钮，即生成四个圆面。b、生成两个矩形面：执行 Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasRectangleBy Centr Cornr 命令，弹出【Rectang by ctr,】对话框，输入 “WP X=0，WP Y=0，Width=600,Height=300 ”，单击 按钮

14、，输入 “WP X=-0，WP Y=0，Width=600，Height=300” ，单击 按钮，即生成两个矩形面。c、执行面相加操作：执行 Main MenuPreprocessorModelingOperateBooleansAddAreas 命令，弹出【ADD Areas】拾取框，拾取右边两个圆面和一个矩形面，单击 按钮，生成一个腰形面。再次拾取左边两个圆面和一个矩形面，然后单击 按钮，生成左边的腰形面。（6）执行面相减操作：执行 Main MenuPreprocessorModelingOperateBooleanssubtractAreas 命令，弹出【Subtract Areas】

15、拾取框，拾取矩形面，单击 按钮，拾取两个椭圆面（方案一和方案二）或两个腰形面（方案三和方案四） ，单击 按钮。生成各方案的几何模型如图 2 所示。（7）保存几何模型：执行 Utility MenuFileSave as 命令，弹出【Save as】对话框，方案一模型命名为“Fangan1_model ”保存，方案二模型命名为 “Fangan2_mode”保存，方案三模型命名为“Fangan3_model ”保存，方案四模型命名为“Fangan4_model”保存。 5 / 124、生成有限元网格（1）设置网格的尺寸大小：执行 Main MenuPreprocessorMeshingSize C

16、ntrlsManual SizeGlobalSize 命令，弹出【Global Element Sizes】对话框。在【Element edge length】文本框中输入“50” ，单击 按钮。（2）采用自由风格划分单元：执行 Main MenuPreprocessorMeshingMeshAreasFree 命令，弹出一个拾取框。拾取所有平面，单击 按钮。生成各方案的网格图如图 3 所示。（3）保存结果：执行 Utility MenuFileSave as 命令，弹出【Save as】对话框，方案一网格命名为“Fangan1_mesh”保存，方案二网格命名为 “Fangan2_mesh”保存，方案三网格命名为“Fangan3_mesh”保存，方案四网格命名为 “Fangan4