1、ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,問題說明:為一個(gè)截面寬度為10mm的內(nèi)六角扳手，在手柄的端部施加扭轉(zhuǎn)力100N，然后在相同的部位施加垂直向下的力20N，分析在這兩種載荷作用下扳手的應(yīng)力分布。在問題中使用的尺寸參數(shù)如下所示。截面寬度為10 mm、截面形狀為正六邊形、手柄長度：20cm、桿長：7.5cm、倒角半徑：1cm、彈性模量：2.071011Pa，泊松比為0.3。,圖4-57 六方孔螺釘頭用扳手簡圖,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Utility MenuFileChange Jobname ：“wrench” ，選擇【 New log and error files】復(fù)選框。

2、Utility MenuFileChange Title ：“Static Analysis of an Allen Wrench” 。 Utility MenuPlotReplot,1、定義工作文件名和工作標(biāo)題,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,輸入命令“/UNITS，SI”并回車。 Utility MenuParametersAngular Units，彈出設(shè)置角度單位的參數(shù)功能對(duì)話框。在下拉菜單中選擇“Degrees DEG”，如圖4-58所示。,2、設(shè)置系統(tǒng)單位制,圖4-58 【設(shè)置系統(tǒng)單位制】對(duì)話框,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Utility MenuParameter

3、sScalar Parameters,3、定義參數(shù)表,表4-2 參數(shù)名和參數(shù)值,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Main MenuPreprocessorElement Type Add/Edit/ Delete 在左側(cè)的滾動(dòng)框中選擇“Structural Solid”。在右側(cè)的滾動(dòng)框中選擇“Brick 8node 45”。 單擊“Apply” 。建立單元類型1。在右側(cè)的滾動(dòng)對(duì)話框中選擇“Quad 4node 42”。單擊“OK” 。建立單元類型2。,4、定義單元類型及材料屬性,Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models 在【Ma

4、terial Models Available】窗口中雙擊下面的路徑：StructuralLinearElasticIsotropic，打開另一對(duì)話框。在彈性模量EX一項(xiàng)中輸入“EXX”，PRXY一項(xiàng)中輸入0.3，關(guān)閉對(duì)話框。,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Main menuPreprocessorModelingCreateAreas Polygon By Side Length 打開通過邊長建立六變形的對(duì)話窗口如圖4-61。在邊的數(shù)目一欄中輸入“6”。在邊長一欄中輸入“W_FLAT”。,5、建立正六邊形作為橫截面,圖4-61 【建立六變形的對(duì)話】窗口,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分

5、析示例,Main MenuPreprocessorModelingCreate Keypoints In Active CS 在關(guān)鍵點(diǎn)號(hào)碼一欄中輸入“7”，單擊”Apply”，則默認(rèn)關(guān)鍵點(diǎn)的“X,Y,Z”坐標(biāo)值為“0,0,0”(圖4-63 )。繼續(xù)在關(guān)鍵點(diǎn)號(hào)碼一欄中輸入“8”，在“X,Y,Z”坐標(biāo)值一欄相應(yīng)地輸入“0，0，-L_SHANK”， 單擊”Apply”。繼續(xù)在關(guān)鍵點(diǎn)號(hào)碼一欄中輸入“9”，在“X,Y,Z”坐標(biāo)值一欄相應(yīng)地輸入“0，L_HANDLE,-L_SHANK”，并單擊”O(jiān)K”關(guān)閉對(duì)話窗口。,6、創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn),圖4-63 【Create Keypoints in Active Coo

6、rdinate System】窗口,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Utility enuPlotCtrls Window Controls Window Options，打開窗口如圖4-64所示。在圖形顯示下拉菜單中選擇“At top left”。 單擊”O(jiān)K”。,7、創(chuàng)建直線,圖4-64 【W(wǎng)indow option】窗口,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Utility MenuPlotCtrlsPan/Zoom/Rotate，打開【Pan-Zoom-Rotate】工具欄。單擊”ISO”，選擇視圖角度，并關(guān)閉此工具條。 選擇菜單路徑Utility MenuPlotCtrls V

7、iew Settings Angle of Rotation，打開【Angle of Rotation】對(duì)話框如圖4-65所示，進(jìn)行角度旋轉(zhuǎn)設(shè)置。在“angle in degrees”一欄中輸入“90”。在“Axis of rotation”下拉菜單中選擇“Global Cartes X”。單擊”O(jiān)K” 。,7、創(chuàng)建直線,圖4-65 【Angle of Rotation】對(duì)話窗口,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Utility MenuPlotCtrlsNumbering，進(jìn)入圖形編號(hào)對(duì)話框。選中關(guān)鍵點(diǎn)復(fù)選框使其處于“On”狀態(tài)。同樣，選中直線復(fù)選框使其處于“On”狀態(tài)。單擊”O(jiān)K”。

8、Main MenuPreprocessorModeling Create Lines LinesStraight Line，打開【Create Straight Line】對(duì)話窗口。在繪圖區(qū)域使用鼠標(biāo)選中關(guān)鍵點(diǎn)4和1，可在兩關(guān)鍵點(diǎn)之間建立一條直線。同樣，選中關(guān)鍵點(diǎn)7和8，可在關(guān)鍵點(diǎn)7和8之間建立一條直線。選中關(guān)鍵點(diǎn)8和9建立一條直線。,7、創(chuàng)建直線,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Main MenuPreprocessorModelingCreateLines Line Fillet，彈出圖4-66的【Line Fillet】拾取對(duì)話窗口。在繪圖區(qū)域選取線8和9。單擊”O(jiān)K”，彈出創(chuàng)建倒

9、角圓對(duì)話框。在“Fillet radius”一欄中輸入“BENDRAD”，單擊”O(jiān)K”關(guān)閉窗口。,8、創(chuàng)建倒角圓曲線,圖4-66 【Line Fillet】拾取對(duì)話窗口,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Utility MenuPlotCtrlsNumbering，將關(guān)鍵點(diǎn)的復(fù)選框設(shè)置為Off。 Utility MenuPlotAreas。 Main Menu PreprocessorModelingOperate Booleans DivideWith OptionsArea by Line。在繪圖區(qū)域選擇截面并單擊；選擇標(biāo)號(hào)為7的直線，單擊”O(jiān)K”，則出現(xiàn)圖4-67所示對(duì)話框，在“Su

10、btracted lines will be”下拉菜單中，選擇“Kept”，確定后關(guān)閉窗口。,9、創(chuàng)建扳手?jǐn)嗝?圖4-67 【Divide Area by Line】拾取對(duì)話框,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Utility MenuSelectComp/AssemblyCreate Component，打開創(chuàng)建構(gòu)件的對(duì)話窗口如圖4-68。在構(gòu)件名一欄中輸入“BOTAREA”。在“Component is made of”下拉菜單中選擇“Areas”選項(xiàng)。單擊”O(jiān)K”。,9、創(chuàng)建扳手?jǐn)嗝?圖4-68 【Create Component】對(duì)話框,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Men

11、uPreprocessorMeshingSize Cntrls ManualSize Lines Picked Lines.依次選取編號(hào)為1,2,6的線，然后單擊”O(jiān)K”。彈出【Element Sizes On Picked Lines】窗口如圖4-69。在單元的分段數(shù)“No. of element divisions”一欄中輸入“NO_D_HEX”，然后單擊“OK”。,10、設(shè)置網(wǎng)格密度,圖4-69 【Element Sizes On Picked Lines】窗口,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Main MenuPreprocessorModelingCreate Elements

12、 Elem Attributes，打開單元屬性窗口4-70。在單元類型號(hào)的下拉菜單中，選擇“2PLANE42”并單擊”O(jiān)K”。,11、設(shè)置網(wǎng)格密度,圖4-70 單元屬性窗口,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,MenuPreprocessorMeshingSize Cntrls ManualSize Lines Picked Lines.依次選取編號(hào)為1,2,6的線，然后單擊“ OK”。彈出【Element Sizes On Picked Lines】窗口如圖4-69。在單元的分段數(shù)“No. of element divisions”一欄中輸入“NO_D_HEX”，然后單擊“OK”。,11、

13、設(shè)置網(wǎng)格密度,圖4-69 【Element Sizes On Picked Lines】窗口,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Main MenuPreprocessorMeshingMesher Opts，打開【Mesher Options】 對(duì)話窗口如圖4-71所示。,11、設(shè)置網(wǎng)格密度,圖4-71 【Mesher Options】 對(duì)話窗口,在Mesher Type區(qū)域，選擇“Mapped”選項(xiàng)并單擊，彈出圖4-72所示的【Set Element Shape】對(duì)話框。選擇程序的默認(rèn)設(shè)置，并單擊,。,圖4-72 【Set Element Shape】對(duì)話框,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力

14、分析示例,Main MenuPreprocessorMeshingMeshAreas Mapped3 or 4 sided，彈出【Mesh Areas】拾取對(duì)話框,單擊“Pick All”選擇所有面進(jìn)行網(wǎng)格劃分。選擇菜單路徑Utility MenuPlotElements進(jìn)行顯示，如圖4-74所示。,12、進(jìn)行網(wǎng)格劃分,圖4-74 生成的二維網(wǎng)格,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Main MenuPreprocessorModelingCreate Elements Elem Attributes，設(shè)置單元屬性為“1 SOLID45” 。 Main MenuPreprocessorMes

15、hingSize CntrlsManualSize GlobalSize，彈出【Global Element Sizes】對(duì)話框圖4-75。在“element edge length”一欄中輸入“L_ELEM” 。,13、將二維網(wǎng)格拓展成三維單元,圖4-75 【Global Element Sizes】對(duì)話框,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Utility MenuPlotCtrlsNumbering。打開線編號(hào)功能開關(guān)為on。 Utility MenuPlotLines重新繪制圖形。 Main MenuPreprocessorModelingOperateExtrudeAreasAlo

16、ng Lines， 彈出【Sweep Areas along Lines】拾取對(duì)話框。單擊”Pick all”，彈出第二個(gè)對(duì)話框。按順序依次選擇線8，10和9。單擊”O(jiān)K”，則在ANSYS的繪圖窗口出現(xiàn)了一個(gè)三維模型。選擇 Utility MenuPlotElements對(duì)圖形進(jìn)行重新繪制。,13、將二維網(wǎng)格拓展成三維單元,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Utility MenuSelectComp/AssemblySelect Comp/Assembly，進(jìn)入構(gòu)件選取對(duì)話框如圖4-78，選取默認(rèn)的“BOTAREA”構(gòu)件，單擊”O(jiān)K”。 Main MenuPreprocessorMesh

17、ingClearAreas，彈出清除面上網(wǎng)格窗口，單擊”Pick All”。 Utility MenuSelectEverything。 Utility MenuPlotElements。,14、選擇所創(chuàng)構(gòu)件并刪除二維單元,圖4-78 【Select Component or Assembly】對(duì)話框,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Utility MenuSelectComp/AssemblySelect Comp/Assembly，進(jìn)入構(gòu)件選取對(duì)話框，選取默認(rèn)的“BOTAREA”構(gòu)件，單擊”O(jiān)K”。 Utility MenuSelectEntities，進(jìn)入實(shí)體選擇對(duì)話框。在上部下拉

18、菜單中選擇“Lines”。在第二個(gè)下拉菜單中選擇“Exterior”。單擊”Apply”。 繼續(xù)在第一個(gè)菜單中選擇“Nodes”。在第二個(gè)菜單中選擇“Attached to”。確定單選按鈕“Lines，all”被選中后關(guān)閉窗口。單擊”O(jiān)K”。,15、施加位移邊界條件,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,MenuSolutionDefine LoadsApplyStructural DisplacementOn Nodes，彈出節(jié)點(diǎn)選取對(duì)話窗口。單擊”Pick All”，彈出對(duì)話框如圖4-80所示。在自由約束的滾動(dòng)列表中選擇“ALL DOF”。單擊“OK”。 Utility MenuSelec

19、tEntities。在頂部下拉菜單中選擇“Lines”。選中“Sele All”單選按鈕，并單擊退出。,15、施加位移邊界條件,圖4-80 【Apply U，ROT on Nodes】對(duì)話框,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Utility MenuPlotCtrlsSymbols，進(jìn)入圖4-81。在邊界條件符號(hào)選項(xiàng)中選中“All Applied BCs”按鈕。在”Surface Load Symbols”下拉菜單中選擇“Pressures”。在“Show pres and convect”中選擇“Arrows”。單擊“OK”。,16、顯示邊界條件,圖4-81 【 Symbols】控制窗口

20、,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Utility MenuSelectEntities。在頂部菜單中選擇“Areas”。在第二個(gè)下拉菜單中選擇“By Location”。在中間的單選按鈕中選擇“Y coordinates”。在最大最小值選項(xiàng)輸入“BENDRAD，L_HANDLE”，單擊“Apply”。 繼續(xù)在中間的單選按鈕中選擇“X coordinates”。選擇“Reselect”。在最大最小值選項(xiàng)輸入“W_FLAT/2，W_FLAT”，單擊“ Apply” 。 在頂部菜單中選擇“Nodes”。 在第二個(gè)菜單中選擇“Attached to”。在單選按鈕中選擇“Areas，all”。選擇

21、“From Full”按鈕。單擊“Apply” 。 在第二個(gè)菜單中選擇“By Location”。在單選按鈕中選擇“Y coordinates”。選擇“Reselect”按鈕。在最大最小值選項(xiàng)輸入“L_HANDLE+TOL，L_HANDLE-(3.0*L_ELEM)-TOL”。單擊“OK”。,17、施加表面壓力,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,選擇菜單Utility MenuParametersGet Scalar Data，進(jìn)入標(biāo)量數(shù)據(jù)表對(duì)話框如圖4-82，在左部的滾動(dòng)框中選擇“Model Data”，在右部的滾動(dòng)框中選擇“For selected set”。單擊“OK”，彈出【Get

22、 Data for Selected Entity Set】對(duì)話框如圖4-83。,17、施加表面壓力,圖4-82 【Get Scalar Data】對(duì)話框,圖4-83 【Get Data for Selected Entity Set】對(duì)話框,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,在定義參數(shù)名一欄中輸入“minyval”，在左邊的滾動(dòng)框中選擇“Current node set”，在右邊的滾動(dòng)框中選擇“MinY coordinate”，單擊“Apply”。選擇默認(rèn)設(shè)置后單擊，彈出選擇實(shí)體設(shè)置數(shù)據(jù)表。在定義參數(shù)名一欄中輸入“maxyval”，在左邊的滾動(dòng)框中選擇“Current node set”

23、，在右邊的滾動(dòng)框中選擇“Max Y coordinate”，單擊“OK”。,17、施加表面壓力,圖4-83 【Get Data for Selected Entity Set】對(duì)話框,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,選擇菜單Utility MenuParametersScalar Parameters，進(jìn)入變量參數(shù)定義窗口。鍵入“PTORQ=100/(W_HEX*(MAXYVAL-MINYVAL)”，點(diǎn)擊 “ Accept”按鈕，單擊“OK”關(guān)閉窗口。,17、施加表面壓力,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Main MenuSolutionDefine LoadsApply Stru

24、ctural Pressure On Nodes，打開在節(jié)點(diǎn)上施加壓力的工具窗口，單擊“Pick All”，彈出【Apply PRES on nodes】對(duì)話框如圖4-84，在壓力值選項(xiàng)中輸入“PTORQ”，并單擊”O(jiān)K”。 Utility MenuSelectEverything。 Utility MenuPlotNodes。,17、施加表面壓力,圖4-84 【Apply PRES on nodes】對(duì)話框,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Main MenuSolutionLoad Step OptsWrite LS File，進(jìn)入編輯加載步文件窗口，即圖4-85 【W(wǎng)rite Loa

25、d Step File】對(duì)話框，在加載步文件號(hào)中輸入“1”，單擊“OK”。,18、寫入第一個(gè)加載步,圖4-85 【W(wǎng)rite Load Step File】對(duì)話框,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Utility MenuParametersScalar Parameters，進(jìn)入變量參數(shù)定義窗口，輸入“PDOWN=20/(W_FLAT*(MAXYVAL-MINYVAL)”并回車，點(diǎn)擊“Accept”按鈕，單擊“OK”。 Utility MenuSelectEntities，進(jìn)入實(shí)體選擇窗口，在頂部下拉菜單中選擇“Areas”，在第二個(gè)菜單中選擇“By Location”，在中間的單選按鈕

26、中選擇“Z coordinates”，選擇“From Full”，在最大最小值選項(xiàng)中輸入“-(L_SHANK+(W_HEX/2)”，單擊“Apply”。 繼續(xù)在頂部菜單中選擇“Nodes”，在第二個(gè)菜單中選擇“Attached to”，在單選按鈕中選擇“Areas,a1l”，單擊“Apply” 。,19、定義垂直向下的壓力,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,在第二個(gè)菜單中選擇“By Location”，在單選按鈕中選擇“Y coordinates”，選擇Reselect按鈕。在最大最小值選項(xiàng)輸入“L_HANDLE+TOL，L_HANDLE-(3.0*L_ELEM)-TOL”。單擊“OK”。

27、 Main MenuSolutionLoadsApplyStructural PressureOn Nodes，彈出選取節(jié)點(diǎn)對(duì)話框，單擊“Pick All”，進(jìn)入施加壓力設(shè)置窗口。在壓力大小一欄中輸入“PDOWN”，單擊“OK”。 Utility MenuSelectEverything。 Utility MenuPlotNodes。,19、定義垂直向下的壓力,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,選擇菜單路徑Main MenuSolutionLoad Step OptsWrite LS File，進(jìn)入編輯加載步文件窗口，加載步文件號(hào)中輸入“2”，單擊”O(jiān)K”。,20、寫入第二個(gè)載荷步,ANS

28、YS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Main MenuSolutionSolveFrom LS File，進(jìn)入求解載荷步文件窗口如圖4-86。在開始求解文件號(hào)中輸入“1”，在最終求解文件號(hào)中輸入“2”，單擊“OK”。 在求解結(jié)束后單擊“Close”。,21、從載荷步文件中進(jìn)行求解,圖4-86 【求解載荷步文件】窗口,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Main MenuGeneral PostprocRead ResultsFirst Set。選擇菜單Main MenuGeneral PostprocList ResultsReaction Solu，進(jìn)入作用結(jié)果列表窗口如圖4-87。使用程序的

29、默認(rèn)設(shè)置并單擊“OK”關(guān)閉窗口。在程序的狀態(tài)窗口中觀察計(jì)算結(jié)果信息，然后關(guān)閉窗口。,22、從第一個(gè)載荷步中讀出數(shù)據(jù)并觀察計(jì)算結(jié)果,圖4-87 作用結(jié)果列表,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Utility MenuPlotCtrlsSymbols進(jìn)行符號(hào)控制，將邊界條件符號(hào)顯示選項(xiàng)設(shè)置為“None”，然后單擊“OK”。 Utility MenuPlotCtrlsStyleEdge Options彈出【Edge Options】對(duì)話框如圖4-88，進(jìn)行邊界選項(xiàng)控制。在單元輪廓繪制選項(xiàng)中選擇“Edge only/All”。單擊“OK”。,22、從第一個(gè)載荷步中讀出數(shù)據(jù)并觀察計(jì)算結(jié)果,圖4-88

30、 【Edge Option】對(duì)話框,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsDeformed Shape，打開繪制變形形狀窗口。選擇“Def+undeformed”并單擊“ OK” 。 Utility MenuPlotCtrlsSave Plot Ctrls，打開保存繪圖控制窗口。在選擇框中選擇“pldisp.gsa”并單擊“ OK” 。 Utility MenuPlotCtrlsView SettingsAngle of Rotation進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度設(shè)置，在角度一欄中輸入“120”，在“Relative/absolute

31、”下拉菜單中，選擇“Relative angle”，在“Axis of rotation”下拉菜單中，選擇“Global Cartes Y”，單擊“ OK”。,22、從第一個(gè)載荷步中讀出數(shù)據(jù)并觀察計(jì)算結(jié)果,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu，彈出【Contour Nodal Solution】窗口如圖4-89。 在左側(cè)的滾動(dòng)菜單中，選擇“Stress”，在右側(cè)的滾動(dòng)菜單中選擇“Stress intensity”。單擊“OK”。,22、從第一個(gè)載荷步中讀出數(shù)據(jù)并觀察計(jì)算結(jié)果,圖4-89 【Contour Nodal Solution】窗口,選擇菜單Utility MenuPlotCtrlsSave PlotCtrls，在選擇框 中選擇“plns01.gsa”并單擊“ OK”。,ANSYS 入門結(jié)構(gòu)線性靜力分析示例,Main MenuGeneral PostprocRead