《ansys有限元作业(完成版)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ansys有限元作业(完成版)（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、武 汉 工 程 大 学（硕、博士）研究生试卷本（硕、博士）研究生试卷本考试课程名称 有限元方法及应用 考 试 考 查 学 科 专 业 化工过程机械 学 号 姓 名 题目序号12345678910总计 评卷老师各题分数1 1、三维支架的特点分析三维支架的特点分析本次研究的三维支架是使用于支撑空调的，在受力上属于相对对称的结构，空调的重量均匀分部在两侧对称支架上，因此只要对空调支架的一侧进行分析即可达到对整体空调支架的分析，同时也达到了简化空调支架分析的目的。本次作业将分三部分来完成：一，空调支架一侧的建模；二，利用 ANSYS 对建好的空调支架模型进行有限元分析；三，根据空调支架模型有限元分析的
2、结果对支架进行强度校核以及结构优化。2 2、三维支架的建模三维支架的建模空调支架的具体尺寸图如下图所示：考虑到空调支架模型结构简单，故在此没有利用三维软件建模而是直接在 ANSYS 软件中进行建模。建立模型包括设定分析作业名和标题，定义单元类型、定义材料属性、建立三维模型、划分有限元网格。2.12.1 设定分析作业名和标题设定分析作业名和标题打开 ANSYS 软件进入 ANSYS 操作界面，首先从主菜单中选择【Preferences】命令，勾选 Structural。然后从实用菜单中选择【Change Jobname】命令，将文件名修改为 Ktiao2，从实用菜单中选择【Change Titl
3、e】命令，将标题修改为 Ktiao2。如下图所示：2.22.2 定义单元类型定义单元类型在进行有限元分析时，首先应根据分析问题的几何结构、分析类型和所分析的问题精度要求等，选定适合具体分析的单元类型。本文中选用 8 节点六面体单元 Solid185。如下图所示：2.32.3 定义材料属性定义材料属性由于空调支架所用材料为 45#钢，故可查得 45#钢的弹性模量为210Gpa，泊松比为 0.3。从主菜单中选择 PreprocessorMaterial PropsMaterial Models 命令，打开定义材料模型属性窗口，对材料弹性模量和泊松比进行设置。2.42.4 建立空调支架的三维实体模型
4、建立空调支架的三维实体模型从主菜单中选择PreprocessorModelingCreateKeypointsIn Active CS 命令，创建四个关键点，坐标分别为（0.54，0） ， （0.54，0.16） ，（0，0.16） ， （0，0.11） 。接着从主菜单中选择PreprocessorModelingCreateAreasArbitraryThrough KPs 命令，分别拾取上一步创建的四个关键点生成平面。然后从主菜单中选择 PreprocessorModelingOperateExtrude AreasAlong Normal 命令，拾取上一步生成的面将其拉伸成一个实体。由于
5、340mm 长度区域才为空调重量的加载区间，因此对空调支架的加载面分三部分来创建。根据上述同样的方法创建关键点，生成面然后拉伸成实体。最后从主菜单中选择PreprocessorModelingOperate BooleansAddVolumes 命令，将四个实体进行布尔加运算，至此空调支架的三维实体模型创建完毕。如下图所示：2.52.5 实体模型网格划分实体模型网格划分从主菜单中选择 PreprocessorMeshingMesh Tool 命令，打开“Mesh Tool” （网格工具） ，勾选“Smart Size”滑标值默认设置为6， “Mesh”的对象选择“Volumes” ， “Sha
6、pe”选择“Tet” “Free” ，然后单击【Mesh】 ，打开实体选择对话框，单击【Pick All】按钮对空调支架模型进行网格划分。如下图所示：3 3、空调支架模型的有限元分析空调支架模型的有限元分析空调支架模型网格划分完之后，接下来将对其进行有限元分析，其内容包括定义载荷及边界条件、求解、查看结果等。3.13.1 定义载荷及边界条件并求解定义载荷及边界条件并求解由于在这只对空调支架的一侧进行分析，即一侧支架承受空调重量一半的载荷，因此就可以算出加载到长为 340mm 宽为 50mm 长方形面上的面载荷。即：Pa4 .1152905. 034. 028 . 940P）（根据空调支架的特点
7、，在这对支架的边界条件进行简化，将支架靠近墙壁一侧端面的自由度全部约束。下面为定义载荷及边界条件的具体操作：从主菜单中选择 PreprocessorLoadsDefine LoadsApplyStructuralPressureOn Areas 弹出拾取对话框，拾取所需加载面，输入上文计算出的压力值。接着对支架靠近墙壁一侧的端面进行约束，从主菜单中选择 PreprocessorLoadsDefine LoadsApplyStructural DisplacementOn Areas 弹出拾取对话框，拾取支架靠近墙壁一侧的端面对自由度全部约束。然后对其进行求解，从主菜单中选择 SolutionS
8、olveCurrent LS 命令，打开一个确认对话框和状态表，查看列表中的信息确认无误后，单击【OK】按钮，开始求解。求解完成后打开求解结束对话框，单击【Close】按钮，关闭提示求解结束对话框。如下图所示：3.23.2 查看结果查看结果1）查看总变形2）Y 方向上的应力3）第一主应力4 4、强度校核以及结构优化强度校核以及结构优化由于空调支架所用材料为 45#钢，根据机械设计课程设计手册可查得其抗拉强度为 600MPa。从上面的有限元分析结果可以b看到支架在 Y 方向上的最大应力为 1.58MPa，第一主应力最大值ymax为为 3.95MPa，两者均远小于其许可应力。因此空调支架满足支ma
9、x撑强度要求，无需对其进行结构优化。5 5、学习心得体会、学习心得体会通过此次数字化设计与制造作业的练习，让我初步了解和掌握了有限元分析的基本理论原理，了解了 ANSYA 的基本使用方法，并能够利用其进行简单问题的计算和分析。但是这还是远远不够的，从具体试验中，我发现 ANSYS 的功能是十分强大的，目前也仅仅是了解了很有限的几个基本功能，计算分析的也是最为简单的问题，在三维建模、划分网格以及对特定面的加载等还有待改善。另外，本次作业还也有一些不足，有限元的软件所计算结果的正确性也是需要验证的。在某些情况下，计算机所计算出的结果并不一定是正确的，应当在分析完后，对所做出的结果进行正确分析，和理论相比较，为自己所做的结果做强有力的支撑。
