有限单元法原理-算例.ppt
《有限单元法原理-算例.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《有限单元法原理-算例.ppt(114页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、1,3.7 ANSYS桁架结构计算示例,=1m;,=1m;材料为Q235;,(1)选择单元类型,运行PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete,在结点8上施加竖直向下的集中载荷F60000N,约束为结点1处约束X,Y方向自由度,结点5处约束Y方向自由度。,图3-15 桁架结构示意图 图3-16 桁架各单元横截面图,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,图3-17 单元类型对话框,2,图3-18 单元类型库对话框,(2)设置材料属性,运行PreprocessorMaterial PropsMaterial Models,图3-19选择材料属性对话框 图3-20
2、设置材料1属性对话,(3)设置单元截面形式,选择菜单PreprocessorSectionsBeamCommon Sections,图3-21梁截面设置对话框,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,3,(4)定义实常数,运行Real ConstantsAdd/Edit/Delete,图3-22 设置LINK1单元的实常数,(5)建立模型,首先生成结点,运行主菜单PreprocessorModeling Create Nodes In Active CS;再生成单元,运行主菜单 PreprocessorModelingCreateElementsAuto NumberedThru Nodes穿越
3、结点命令。,图3-23 创建结点对话框,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,4,图3-24通过结点建立单元,图3-25 桁架的有限元模型,(6)施加约束,运行主菜单SolutionDefine Loads ApplyStructuralDisplacementOn Nodes,图3-26 结点施加约束对话框,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,5,(7)施加载荷 运行主菜单SolutionDefine LoadsApplyStructuralForce/MomentOn Nodes。,图3-27 结点施加载荷对话框,(8)求解 运行主菜单 SolutionSolveCurrent LS,分
4、析当前的负载步骤命令,弹出如图3-28所示对话框,单击OK,开始运行分析。分析完毕后,在信息窗口中提示计算完成,单击Close将其关闭。,(9)后处理 运行主菜单 General PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu命令,运行DOF SolutionDisplacement vector sum,出现桁架位移云图。,图3-29 云图显示对话框,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,图3-28 求解对话框,6,图3-30 位移云图,选择Stressvon Mises stress,则出现桁架轴向应力云图,图3-31 云图显示对话框,图3-32 轴向
5、应力云图,桁架的位移云图可知,最大位移发生在桁架的中部,最大位移为 m。桁架的轴向应力云图可知,最大应力发生在2单元。最大应力45.9MPa。,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,7,3.8 ANSYS刚架结构计算示例,图3-33 刚架示意图,约束形式为:A、D点施加全约束。在BC梁中点处受到竖直向下集中载荷的作用F1=20000N,AB柱的中点处受水平向右的集中载荷 F2=10000N;AB2m,BC2m,材料为钢材,弹性模量E=2.11011Pa,泊松比=0.3。,(1)选择分析范畴,图3-34选择分析范畴对话框,在主菜单中单击Preferences菜单,弹出Preferences fo
6、r GUI Filtering窗口,选择Structural,然后单击OK按钮。,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,8,(2)选择单元类型 运行PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete,弹出Element Types对话框,选择BEAM188单元。,图3-35 单元类型对话框,图3-36 单元类型库对话框,(3)设置单元截面形式 运行PreprocessorSectionBeamCommon Sections,弹出 Beam Tool 对话框,W1选项栏中填写0.1,W2选项栏中填写0.2,t1t4中填写0.008。设置完毕单击OK按钮。,图3-37
7、梁截面设置对话框,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,9,(4)设置材料属性 运行PreprocessorMaterial Props Material Models,弹出Define Material Model Behavior对话框。双击Isotropic选项,弹出Linear Isotropic Properties for Material Number1对话框,在EX选项栏中设置数值2.1e11,在PRXY选项栏中设置数值0.3。设置完毕单击OK按钮。,图3-38 选择材料属性对话框,图3-39 设置材料属性对话框,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,10,(5)建立模型 设置
8、材料属性对话框运行PreprocessorModelingCreateKeypointsIn Active CS。创建关键点1,在NPT选项栏中设置数值1,表示设置的关键点号为1,在X,Y,Z栏中设置数值0,0,0,表示关键点1的坐标为:(0,0,0)。同理设置关键点2,3,4。坐标分别为(0,2,0),(2,2,0),(2,0,0)。运行PreprocessorModelingCreateLinesLinesStraight Line,弹出Create Straight Line 对话框。分别拾取点 1-2,3-4,2-3。并经过布尔运算将两直线相加。,图3-40 创建关键点对话框,图3-4
9、1 创建直线对话框,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,11,图3-42 刚架模型,(6)划分网格 选择刚架的单元属性,运行PreprocessorMeshingMesh AttributesPicked lines,弹出Line Attributes对话框。拾取刚架后弹出Meshing Attributes对话框,采取默认设置。点击OK。,图3-43 划分网格拾 取线对话框,图3-44设置网格单元属性,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,12,选择 PreprocessorMeshingSize Cntrls Manual Size LinesPicked Lines,选择刚架,弹出对话
10、框。在NDIV一栏中输入30,单击OK。最后在Mesh Tool中自由划分网格。,图3-45 定义单元尺寸拾取线对话框,图3-46 设置线上单元尺寸对话框,(7)施加约束 运行 Solutiondefine Loads ApplyStructure Displacement On Keypoints,选择关键点1,选择ALL DOF。同理对关键点4进行全约束。,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,13,图3-47 对关键点施加全约束,(8)施加载荷。将图形结点显示,运行PlotCtrlsNumbering,激活Node Numbers后面的选框,使它变成on形式。选择菜单SolutionDe
11、fine LoadsApplyStructureForce/MomentOn Nodes。拾取结点17,施加集中载荷Fy=-20000N。同理,在结点7上施加集中载荷Fx=10000N。,图3-48 编号显示设置对话框,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,14,图3-49 拾取点对话框 图3-50 施加约束、载荷后的刚架有限元模型,(9)求解 选择 SolutionSolveCurrent LS,弹出如右图所示对话框,单击OK按钮,开始计算。计算结束会弹出计算完毕对话框,单击Close关闭对话框,计算完毕。,图3-51 求解对话框,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,15,(10)后处理
12、显示位移云图:运行 General PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu。弹出如下图所示对话框,运行DOF SolutionDisplacement vector sum显示刚架位移云图。,图3-52 云图显示对话框 图3-53 刚架的位移云图,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,16,4.5 ANSYS平面结构计算示例,问题描述,如图4-7所示长方形板ABCD,板厚0.04m,孔半径r=0.2m,E=210GPa,泊松比=0.3,约束条件:在长方形底边AD约束全部自由度,BC边施加垂直向下均布载荷g=10000000N/m。,图4-7 长方形
13、板结构,4.5.2 ANSYS求解操作过程,打开Ansys软件,在Ansys环境下做如下操作。,第四章 平面结构问题的有限单元法,17,图4-8 单元类型对话框,(1)选择单元类型 运行PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete,弹出Element Types对话框,如图4-8所示。单击Add,弹出Library of Element Types窗口,如图4-9所示,依次选择Structural Solid,Quad 8 node 82,单击OK。,图4-9 单元类型库对话框,第四章 平面结构问题的有限单元法,18,在Element Types对话框中,如图
14、4-10所示,单击Options,弹出如图4-11所示对话框,设置K3选项栏为Plane strs w/thk,设置K5选项栏为Nodal stress,设置K6选项栏为No extra output。表示单元是应用于平面应力问题,且单元是有厚度的。,图4-10 单元类型对话框,图4-11 PLANE82 单元选项设置对话框,第四章 平面结构问题的有限单元法,19,(2)定义实常数 运行PreprocessorReal ConstantsAdd/Edit/Delete,弹出如图4-12所示对话框,点击Add,弹出如图4-13所示对话框,点击OK,弹出如图4-14所示对话框,在THK选项栏中设置
15、板厚度为0.04m。设置完毕单击OK按钮。,图4-12 实常数对话框,图4-13 选择要设置实常数的单元类型,图4-14 PLANE82实常数设置,第四章 平面结构问题的有限单元法,20,(3)设置材料属性 运行PreprocessorMaterial PropsMaterial Models,弹出如图4-15所示对话框,依次双击Structural,Linear,Elastic,Isotropic,弹出图4-16所示对话框,在EX选项栏中设置数值2.1e11,在PRXY选项栏中设置数值0.3。设置完毕单击OK按钮。,图4-15 选择材料属性对话框,图4-16 设置材料属性对话框,第四章 平面
16、结构问题的有限单元法,21,(4)建立模型 运行PreprocessorModelingCreateAreaRectangleBy 2 Corners,弹出如图4-17所示对话框,设置参数,WP X选项栏中填写0,WP Y选项栏中填写0,Width选项栏中填写1.5,Height选项栏中填写1,单击OK。继续运行PreprocessorModelingCreateAreaCircleSolid Circle,得到如图4-18所示对话框,在WP X选项栏中填写0.75,WP Y选项栏中填写0.5,在Radius选项栏中填写0.2,设置完毕点击OK按钮。,图4-17 建立矩形对话框,图4-18 创
17、建实 心圆对话框,第四章 平面结构问题的有限单元法,22,进行布尔运算:PreprocessorModelingOperateBooleansSubtractAreas,先选矩形面单击OK,再单击圆面,单击OK。得到如图4-19所示图形。,图4-19 长方形板模型,(5)划分网格 运行MeshingSize CntrlsManual SizeAreasAll Areas,弹出如图4-20所示对话框,在SIZE选项栏中填写0.05,点击OK按钮。,图4-20 设置网格尺寸对话框,第四章 平面结构问题的有限单元法,23,运行MeshMesh Tool,弹出如图4-21所示对话框,在Shape选项栏
18、后面,选择Tri和Free,单击Mesh.划分网格,网格划分如图4-22所示。,图4-21 网格划分对话框,图4-22 划分网格后的有限元模型,第四章 平面结构问题的有限单元法,24,图4-23 施加全约束,(6)施加约束 选择菜单SolutionDefine LoadsApplyStructure DisplacementOn Lines,选择长方形底边,弹出图4-23所示对话框,选择All DOF,单击OK。,(7)施加载荷 选择菜单SolutionDefine LoadsApplyStructure PressureOn Lines,弹出如图4-24所示对话框。拾取长方形上边,单击OK按
19、钮。弹出如图4-25所示对话框。在VALUE选项栏中填写10000000。设置完毕点击OK完成设置。,第四章 平面结构问题的有限单元法,25,图4-24 拾取要施加载荷的边,图4-25 施加载荷对话框,(8)求解 运行SolutionSolveCurrent LS,弹出如图4-26所示对话框。单击OK按钮,开始计算,计算结束会弹出计算完毕对话框,单击Close关闭对话框,计算完毕。,图4-26 求解当前步载荷对话框,第四章 平面结构问题的有限单元法,26,(9)后处理 运行 General PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu,弹出如图4-27所
20、示对话框,运行DOF SolutionDisplacement vector sum和Stressvon Mises stress,分别显示长方形面板的位移云图和应力云图。结果显示如图4-28和图4-29所示。,图4-27 云图显示对话框,第四章 平面结构问题的有限单元法,27,图4-28 位移变形云图,图4-29 等效应力云图,4.5.3 结论,从图4-28长方形面板的位移云图可知,最大位移发生在圆孔的上部,最大位移为0.75010-4m。从图4-29长方形面板的应力云图可知,最大应力发生在圆孔的两侧,最大应力为32.9MPa。,第四章 平面结构问题的有限单元法,28,5.4 ANSYS平面
21、结构计算示例,5.4.1 问题描述,一个长方形面板,如图5-3所示,其高AB=1m,宽BC=1.5m,板厚b=0.04,孔半径R0.2m,长方形面板的弹性模量E=210GPa,泊松比=0.3,约束条件:在长方形底边约束全部自由度。载荷:BC边施加垂直向下均布载荷F10000000N/m。,图5-3 长方形板结构,第五章 等参元,29,5.4.2 ANSYS求解操作过程,打开Ansys软件,在Ansys环境下做如下操作。(1)选择单元类型 运行PreprocessorElement Type Add/Edit/Delete,弹出Element Type对话框,如图5-4所示。单击Add,弹出Li
22、brary of Element Type窗口,如图5-5所示,选择PLANE82。,图5-4 单元类型对话框,图5-5单元类型库对话框,第五章 等参元,30,在Element Types对话框中单击Options对话框,弹出如图5-6所示对话框,设置K3选项栏为Plane strs w/thk,设置K5选项栏为Nodal stress,设置K6选项栏为No extra output。表示单元是应用于平面应力问题,且单元是有厚度的。,图5-6 PLANE82 单元类型选项对话框,运行PreprocessorReal Constants Add/Edit/Delete。弹出如图5-7所示对话框,
23、点击Add,弹出如图5-8所示对话框,点击OK,弹出如图5-9所示对话框。在THK选项栏中设置板厚度为0.04m。设置完毕单击OK按钮完成设置。,第五章 等参元,31,(2)设置材料属性 运行PreprocessorMaterial Props Material Models,弹出如图5-10所示对话框,双击Isotropic,弹出图5-11所示对话框,在EX选项栏中设置数值2.1e11,在PRXY选项栏中设置数值0.3。设置完毕单击OK按钮。,第五章 等参元,32,图5-10选择材料属性对话框 图5-11 设置材料属性对话框,(3)建立模型 选择Preprocessor Modeling C
24、reate Area RectangleBy 2 Corners;弹出如图5-12所示对话框,设置参数,WP X选项栏中填写0,WP Y选项栏中填写0,Width选项栏中填写1.5,Height选项栏中填写1,单击OK,设置完毕。,第五章 等参元,33,继续运行Preprocessor Modeling Create Area CircleSolid Circle;得到如图5-13所示对话框,在WP X选项栏中填写0.75,WP Y选项栏中填写0.5,在Radius选项栏中填写0.2,设置完毕点击OK按钮。得到如图5-14所示图形。,图5-14 长方形板模型,第五章 等参元,34,(4)划分网
25、格 运行MeshingSize Cntrls ManualSizeAreasAll Areas,弹出如图5-15所示对话框,在SIZE选项栏中填写0.05,点击OK按钮;运行MeshAreasFree划分网格,网格划分如图5-16所示。,图5-15 设置网格尺寸对话框,图5-16划分网格后板的有限元模型,(5)施加约束 选择菜单SolutionDefine LoadsApplyStructureDisplacementOn Lines,选择长方形底边,弹出图5-17所示对话框,选择All DOF,单击OK。,第五章 等参元,35,图5-17 对线施加全约束,(6)施加载荷 选择菜单Soluti
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 有限 单元 原理 算例
链接地址:https://www.31ppt.com/p-5769268.html