海洋工程設(shè)計(jì)制造軟件作業(yè)

1、海 洋 工 程 設(shè) 計(jì) 制 造 軟 件課程作業(yè) 班級(jí)：20100116 姓名：梁寧學(xué)號(hào)：2010011605第一題：利用ANSYS-APDL，求解均勻外壓P (Pa)作用下加筋板的應(yīng)力最大點(diǎn)位置和大小。已知：縱向筋截面為長(zhǎng)方形高100mm，寬30mm；橫向筋為T(mén)型材（翼板240mm，腹板為300mm，板厚為20mm；加筋板板長(zhǎng)和寬均為6m，板厚為20mm；載荷：壓力p為學(xué)號(hào)后6位，2010011605 011605T型材筋兩端點(diǎn)固定；1.菜單建模分析過(guò)程第一步，清除內(nèi)存準(zhǔn)備分析過(guò)程 (1)清除內(nèi)存：選擇菜單Utility Menu>File>Clear&Start New,

2、 單擊OK 按鈕。 (2)更換工作文件名：選擇菜單Utility Menu>File>Change Jobname，輸入SHELL-BEAM，單擊OK 按鈕。 (3)定義標(biāo)題：選擇菜單Utility Menu>File>Change Title,輸入文字“THE SHELL AND BEAM MODEL”。單擊OK按鈕。 第二步，創(chuàng)建有限元模型 （1）進(jìn)入前處理器：選擇菜單Main Menu>Preprocessor。 （2）定義單元類(lèi)型1（鋼板）與2（型鋼）：選擇菜單Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add

3、/Edit/Delete 彈出Element Type（單元類(lèi)型）對(duì)話框，單擊Add按鈕接著彈出Library of Element Types(單元庫(kù))對(duì)話框，選擇左側(cè)列表窗中的Structural Shell,再選擇右側(cè)列表窗中的4node181單元，在Element type reference number 項(xiàng)輸入1，單擊Apply 再次彈出Library of Element Types(單元庫(kù))對(duì)話框，選擇左側(cè)列表窗中的Structural Beam ,再選擇右側(cè)2node 188單元，在Element type reference number 項(xiàng)輸入2，單擊OK按鈕返回Elem

4、ent Type 對(duì)話框，單擊Close按鈕。 (3)定義單元實(shí)常數(shù)（板厚）：選擇菜單Main Menu>Preprocessor >Real Constants>Add/Edit/Delete,彈出Element Type對(duì)話框，單擊Add按鈕接著彈出Element Type for Real Constants對(duì)話框，選擇列表中的Type1 Shell181，單擊OK按鈕彈出Real Constant Set Number 1，for shell181對(duì)話框，在TK（I）項(xiàng)輸入0.02，單擊OK按鈕返回Real Constants對(duì)話框，再單擊Close按鈕。 （4）定義

5、型鋼截面1（矩形截面）和2（T形截面）：選擇菜單Main MenuPreprocessorSectionsBeam Common Sections 彈出Beam Tool對(duì)話框，首先定義1號(hào)截面，截面ID號(hào)輸入1,截面名稱Name輸入RE( 可以為空) ，選擇截面類(lèi)型設(shè)置為矩形，Offset to 選擇Location，Offset-Z輸入0.03，B,H依次輸入0.03，0.1，然后單擊Apply按鈕執(zhí)行定義；接著定義2號(hào)截面：截面ID號(hào)輸入2,截面名稱Name輸入T-sect( 可以為空) ，選擇截面類(lèi)型設(shè)置為T(mén)形，Offset to 選擇Location，Offset-Z輸入0.3，W1

6、，W2，t1，t2依次輸入0.24，0.3，0.02，0.02，然后單擊OK按鈕執(zhí)行定義。（5）定義材料1（鋼板）和2（型鋼）：首先定義1號(hào)材料，選擇菜單Main Menu >Preprocessor >Material Props > Material Models 彈出Define Material Model Behavior 對(duì)話框，選中左側(cè)窗口中的Material Model Number1，然后在右側(cè)窗口Material Models Available 中連續(xù)雙擊選擇Structural >linear>Elastic>Isotropic, 彈

7、出窗口linear Isotropic Properties for Materi, 在值域EX處輸入2.01e11,在值域PRXY處輸入0.3，單擊OK；接著定義2號(hào)材料：選擇Define Material Model Behavior 對(duì)話框的菜單MaterialNew Model，在Define Material ID處輸入2，單擊OK按鈕執(zhí)行操作，接著選中左側(cè)窗口中的Material Model Number2，然后在右側(cè)窗口Material Models Available 中連續(xù)雙擊選擇Structural >linear>Elastic>Isotropic, 彈

8、出窗口linear Isotropic Properties for Materi, 在值域EX處輸入2.01e11,在值域PRXY處輸入0.3，單擊OK；選擇Define Material Model Behavior 對(duì)話框的菜單Define Material Model Behavior >Material>Exit,關(guān)閉材料定義對(duì)話框。(6) 創(chuàng)建9個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：選擇菜單Main Menu>Preprocessor>Modeling>Creat>Keypoints>In Active CS, 彈出Creat Keypoints in Active

9、Coordinate System 對(duì)話框，在Keypoint項(xiàng)輸入1，X，Y，ZLocation in active CS 依次輸入2，0，0，單擊Apply按鈕再次彈出Creat Keypoints in Active Coordinate System 對(duì)話框，同理依次定義以下關(guān)鍵點(diǎn)，輸入數(shù)據(jù)如下：2(4,0,0) 3(2,6,0) 4(4,6,0) 5(0,2,0) 6(0,4,0) 7(6,2,0)8(6,4,0)9(2,2,-1000)10(4,4,-1000)Numbering Controls對(duì)話框，把選擇Keypoint numbers后面的Off使其顯示為On。點(diǎn)擊OK按鈕

10、執(zhí)行定義。選擇菜單Main Menu>Preprocessor>Modeling>Creat>Lines>Straight Line彈出Creat Straight Line 對(duì)話框，點(diǎn)擊點(diǎn)1和點(diǎn)3形成一條線，再依次點(diǎn)擊點(diǎn)2和點(diǎn)4，點(diǎn)5和點(diǎn)7，點(diǎn)6和點(diǎn)8。單擊OK按鈕執(zhí)行定義。選擇菜單Main Menu>Preprocessor>Modeling>Creat>Areas>Rectangle>By Dimensions,彈出Creat Rectangle by Dimensions對(duì)話框，依次輸入以下坐標(biāo)，單擊OK按鈕執(zhí)行定義。(

11、8)打開(kāi)線的編號(hào)：選擇菜單Utility Menu>PlotCtrls>Numbering ,彈出Plot Numbering Controls對(duì)話框，選中LINE line numbers 即設(shè)置為ON，將Numbering shown wih 設(shè)置為Colors&numbers,單擊OK按鈕；選擇菜單Utility Menu>Plot >Multi-plots,繪制所有圖形對(duì)象。（9）定義梁?jiǎn)卧獙傩裕哼x擇菜單Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool ,彈出Mesh Tool對(duì)話框，選擇Element A

12、tributes 下拉列表中的Lines，然后單擊其后的按鈕Set 彈出拾取線對(duì)話框，鼠標(biāo)拾取線1，2，單擊OK按鈕接著彈出Line Attributes對(duì)話框，將MAT,REAL,TYPE與SECT依次設(shè)置為2，1，2，1并選中Pick Orientation Keypoint(s) 即設(shè)置為Yes, 單擊OK按鈕彈出拾取方向關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)話框，輸入1000，單擊Apply按鈕這姓單元屬性分配；接著，再次彈出拾取線對(duì)話框，鼠標(biāo)拾取線3，4，單擊OK按鈕接著彈出Line Attributes對(duì)話框，將MAT,REAL,TYPE與SECT依次設(shè)置為2，1，2，2并選中Pick Orientation

13、Keypoint(s) 即設(shè)置為Yes, 單擊OK按鈕彈出拾取方向關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)話框，輸入1000，單擊OK按鈕這姓單元屬性分配；（10）定義面單元屬性：選擇菜單Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool ,彈出Mesh Tool對(duì)話框，選擇Element Atributes 下拉列表中的Areas，然后單擊其后的按鈕Set 彈出拾取線對(duì)話框，鼠標(biāo)拾取面，單擊OK按鈕，彈出Area Attributes對(duì)話框，按下圖輸入各參數(shù)，點(diǎn)擊OK按鈕執(zhí)行定義。（11）控制所有線的單元份數(shù)：首先選擇所有的關(guān)鍵點(diǎn)和線，選擇Utility Menu >Se

14、lect> Everything; 然后，單擊MeshTool對(duì)話框Size Control>Lines后的Set按鈕彈出拾取線對(duì)話框，單擊Pick All 按鈕彈出控制線單元尺寸對(duì)話框，將Size設(shè)置為0.1,單擊OK按鈕執(zhí)行操作。（12）打開(kāi)單元形狀開(kāi)關(guān)：選擇菜單Utility Menu>PloCtrls>Style>Size and Shape,將Display of element 設(shè)置為打開(kāi)狀態(tài)（On），將Replot upon OK/Apply 設(shè)置為Replot，單擊OK按鈕執(zhí)行操作，圖形窗口中顯示打開(kāi)截面形狀的模型。（13）劃分線單元網(wǎng)格：在Mes

15、hTool對(duì)話框中，選擇Mesh下拉列表中的Lines，單擊按鈕Mesh，彈出拾取線對(duì)話框，選擇線1，2，點(diǎn)擊Apply執(zhí)行操作。再選擇線3，4，點(diǎn)擊OK執(zhí)行操作。（14）劃分面單元網(wǎng)格：在MeshTool對(duì)話框中，選擇Mesh下拉列表中的Areas；然后，在MeshTool 對(duì)話框中的Shape項(xiàng)中選擇Quad按鈕，即要求劃分四邊形網(wǎng)格，單擊按鈕Mesh，執(zhí)行操作。（15）存儲(chǔ)有限元分析模型：?jiǎn)螕鬉NSYS Toolbar 窗口中的快捷鍵SAVE_DB。第三步：執(zhí)行靜力分析（1）進(jìn)入求解器，選擇靜力分析：選擇菜單Main Menu>Solution>Analysis Type-N

16、ew Analysis,選中Static，然后單擊OK按鈕。（2）在點(diǎn)5，6，7，8上施加邊界條件：選擇菜單Main Menu>Preprocessor>Define Loads>Apply>Structural>Displacement>On Keypoint, 彈出拾取線對(duì)話框，用鼠標(biāo)拾取點(diǎn)5，6，7，8，單擊OK按鈕彈出施加約束對(duì)話框，在DOFs to be constrained 列表中選擇ALL DOF 單擊OK執(zhí)行操作。（3）在面上施加壓力：選擇菜單Main MenuPreprocessorLoadsDefine LoadsApplyStruct

17、ural Pressure> OnAreas彈出拾取面對(duì)話框，選擇鋼板，在Value項(xiàng)輸入11605，然后單擊OK按鈕。（4）選擇所有模型執(zhí)行求解：首先，選擇菜單Utility MenuSelectEverything選擇所有模型；然后選擇菜單Main MenuSolutionSolve-Current LS,單擊OK按鈕執(zhí)行求解。（5）退出求解器：選擇菜單Main MenuFinish。第四步，執(zhí)行后處理：查看變形、應(yīng)力。（1）進(jìn)入后處理器：選擇菜單Main MenuGeneral Postproc（2）顯示有限元模型的變形：Main MenuGeneral PostprocPlot

18、ResultsDeformed Shapes彈出Plot Deformed Shape 對(duì)話框，單擊OK執(zhí)行操作。（3）顯示有限元模型的單元應(yīng)力：Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsContour Plot彈出Contour Element Solution Data對(duì)話框，選擇Element SolutionStressvon Mises stress單擊OK執(zhí)行操作。2.利用ANSYS-APDL，求解如下立管的位移最大點(diǎn)位置和大小。具體見(jiàn)圖2.已知：立管尺寸：外徑500mm，壁厚20mm材料參數(shù)：彈性模量2.1e11Pa，泊松比0.3環(huán)境參數(shù)水深50m

19、，海面以上高度10m波浪：線性波，有效波高8m，周期7s，相位角53度流速：均勻流0.8m/s井口壓載：100000N1.1設(shè)置工作環(huán)境/FILNAME，002/TITLE, Analysis of 002/PREP71.2定義單元類(lèi)型ET ,1,PIPE20ET,2,PIPE591.3 定義單元實(shí)常數(shù)R,1,0.5,0.02R,2,0.5,0.02,0.7,2.0,1030,01.4設(shè)置材料參數(shù)MP,EX,1,2.1E11MP,PRXY,1,0.3MP,DENS,1,78501.5設(shè)置水表TBDE，WAVE，1TB，WATE，1，0TBMODIF，1，1，2TBMODIF，1，2，0TBMO

20、DIF，1，3，50，TBMODIF，1，4，1030TBMODIF，1，5，0TBMODIF，2，1，-50TBMODIF，2，2，0.8TBMODIF，2，3，0TBMODIF，2，4，-25TBMODIF，2，5，0.8TBMODIF，2，6，0TBMODIF，3，1，0TBMODIF，3，2，0.8TBMODIF，3，3，0TBMODIF，14，1，8TBMODIF，14，2，7TBMODIF，14，3，531.6建立幾何模型K，1，0，0，10K，2，0，0，0K，3，0，0，-50LSTR，1，2LSTR，2，31.7有限元網(wǎng)格劃分LSEL，S,LINE，1,2,1，LATT，1,

21、2,2LESIZE，ALL，1，LESIZE，ALLALLSELSAVEFINISHI保存有限元模型并退出前處理1.8求解結(jié)果/SOLUANTYPE,0NSEL,S,LOC,Z,-50D,ALL,ALLNSEL,S,LOC,Z,10F,ALL,FZ,-10E4ALLSELACEL,0,0,9.81SLOVESAVEFINISHI1.9結(jié)果分析結(jié)構(gòu)變形在General Postproc_ListResualt_NodeSolution依次點(diǎn)擊至25號(hào)節(jié)點(diǎn) 0.37975 水下7.785m利用ANSYS-APDL建立水動(dòng)力模型，并用ANSYSTOAQWA命令轉(zhuǎn)化為AQWA文件。1/4模型和整個(gè)平臺(tái)

22、模型具體見(jiàn)圖3.已知：平臺(tái)模型為雙浮體、四立柱、箱形封閉式平臺(tái)。浮體 長(zhǎng)110.×寬18.00×高10.00m立柱 長(zhǎng)12×寬18.00×高40.00m橫箱 長(zhǎng)12×寬46.00×高10.00m平臺(tái)吃水為18m。1. 定義單元定義殼體SHELL63單元2. 建立幾何模型定義好原點(diǎn)、坐標(biāo)系；基面位置為Z=0米在在命令窗口中輸入如下命令：（或者Create->Keypoints->In Active CS,輸入各點(diǎn)坐標(biāo)和編號(hào)）由點(diǎn)生成面：Create->Areas->Through KPs,選擇對(duì)應(yīng)各點(diǎn)即可最后得到

23、1/4模型如下圖所示：得到1/4模型之后通過(guò)對(duì)稱得到全部的模型，操作為Modeling->Reflect->Areas->Pick all（選擇所有面）分別沿y-z和x-z面對(duì)稱。得到整個(gè)模型后將模型在水線面處切開(kāi)。操作為Modeling->Operate->Booleans->Divide->Area by Wrkplane（首先將工作面移至水線面相同位置）。3. 網(wǎng)格劃分設(shè)定單元尺寸為2m，畫(huà)網(wǎng)格。命令為esize,2MSHAPE,0,2D MSHKEY,1AMESH,ALL我們會(huì)發(fā)現(xiàn)有些單元顏色為綠色，有些為紫色；說(shuō)明其有的法向朝內(nèi)，要將法向方向

24、調(diào)整過(guò)來(lái)。調(diào)整面的法向的操作為Modeling->Move/Modify->Reference Normals->Areas選擇紫色的面。MainMenu>Preprocessor>NumberingCtrls>MergeItems4. 模型輸出選擇所有，模型文件另存為AQWA.db在命令行里輸入ANSTOAQWA，再輸入響應(yīng)的參數(shù)即可將模型輸出為AQWA輸入文件，5.修改生成的aqwa輸入文件OPTIONS REST GOON LDOP ENDRESTART 1 3將文件另存為alhatch.dat運(yùn)行AQWA-LINE程序，得到波浪力數(shù)據(jù)4.利用ANSY

25、S-APDL建立水動(dòng)力模型，并用ANSYSTOAQWA命令轉(zhuǎn)化為AQWA文件。1/4模型和整個(gè)平臺(tái)模型具體見(jiàn)圖3.已知：平臺(tái)模型為雙浮體、四立柱、箱形封閉式平臺(tái)。浮體 長(zhǎng)110.×寬18.00×高10.00m立柱 長(zhǎng)12×寬18.00×高40.00m橫箱 長(zhǎng)12×寬23.00×高10.00m平臺(tái)吃水為18m。1. 定義單元定義殼體SHELL63單元3. 建立幾何模型定義好原點(diǎn)、坐標(biāo)系；基面位置為Z=0米在在命令窗口中輸入如下命令：（或者Create->Keypoints->In Active CS,輸入各點(diǎn)坐標(biāo)和編號(hào)）由點(diǎn)

26、生成面：Create->Areas->Through KPs,選擇對(duì)應(yīng)各點(diǎn)即可最后得到1/4模型如下圖所示：得到1/4模型之后通過(guò)對(duì)稱得到全部的模型，操作為Modeling->Reflect->Areas->Pick all（選擇所有面）分別沿y-z和x-z面對(duì)稱。得到整個(gè)模型后將模型在水線面處切開(kāi)。操作為Modeling->Operate->Booleans->Divide->Area by Wrkplane（首先將工作面移至水線面相同位置）。3. 網(wǎng)格劃分設(shè)定單元尺寸為2m，畫(huà)網(wǎng)格。命令為esize,2MSHAPE,0,2D MSHKE

27、Y,1AMESH,ALL我們會(huì)發(fā)現(xiàn)有些單元顏色為綠色，有些為紫色；說(shuō)明其有的法向朝內(nèi)，要將法向方向調(diào)整過(guò)來(lái)。調(diào)整面的法向的操作為Modeling->Move/Modify->Reference Normals->Areas選擇紫色的面。MainMenu>Preprocessor>NumberingCtrls>MergeItems4. 模型輸出選擇所有，模型文件另存為AQWA.db在命令行里輸入ANSTOAQWA，再輸入響應(yīng)的參數(shù)即可將模型輸出為AQWA輸入文件，5.修改生成的aqwa輸入文件OPTIONS REST GOON LDOP ENDRESTART 1 3將文件另存為alhatch.dat使用AQWAGS打開(kāi)：5.平臺(tái)作業(yè)水深800m或1000m（二者任選其一），應(yīng)用AQWA-LINE對(duì)平臺(tái)在頻域內(nèi)進(jìn)行水動(dòng)力分析，得到平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)RAO，附加質(zhì)量、輻射阻尼。平臺(tái)作業(yè)水深取800在零度浪向下平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)