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文檔簡介
1、目錄桁架的靜力分析1梁的靜力分析5.板的靜力分析1.0孔板的靜力分析14三維靜力分析1.8熱分析22焊接接頭穩(wěn)態(tài)傳熱過程分析27桁架的靜力分析問題如圖所示,水平放置的桿長為12m,傾斜放置的桿長為10m,截面積為0.5m2的桁架結(jié)構(gòu),右端節(jié)點(diǎn)5周定,節(jié)點(diǎn)2在Y方向固定,在左端節(jié)點(diǎn)3施加一個Y方向的一2000N的力,在中間節(jié)點(diǎn)4施加一個Y方向的一1000N的力,試以靜力來進(jìn)行分析,寫出節(jié)點(diǎn)3和節(jié)點(diǎn)4的位移。條件E=36X106pa泊松比0.3分析步驟:一、偏好設(shè)定1、指定為結(jié)構(gòu)分析菜單路徑:MainMenuPreferences,選Structural,然后OK.o二、定義單元類型、實(shí)例常數(shù)及材
2、料屬性1、新建單元類型菜單路徑:MainMenuPreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete.就會彈出單元類型對話框。點(diǎn)擊Add.就會彈出單元類型庫對話框。2、定義單元類型先選擇單元為StructuralLink,接著右邊選擇2Dspar1,然后單擊OK按鈕確定,完成單元類型的選擇。3、關(guān)閉單元類型對話框。4、定義實(shí)例常數(shù)MainMenuPreprocessorRealConstantsAdd/Edit/Delete。接著在對話框中單擊Add按鈕新建實(shí)例常量。接著選擇定義單元LINK1的實(shí)例常量,然后選擇單擊OK按鈕。然后輸入該單元的截面積AREA為0.5,輸入
3、后單擊OK按鈕。5、關(guān)閉實(shí)例常量對話框。6、設(shè)置材料屬性1)菜單路徑:MainMenuPreprocessorMaterialPropsMaterialModels.彈出一個對話框。2)在DefineMaterialModelsBehavior”的對話框的右邊,雙擊Structural,Linear,Elastic,Isotropic;就會彈出個對話框。3)在EX中輸入36e6(彈性模量)。4)在PRXY輸入0.3(泊松比),并點(diǎn)擊OK。5)關(guān)掉對話框。建立桁架幾何圖形1、 生成節(jié)點(diǎn)菜單路徑:MainMenuPreprocessorModeling,CreateNodes,InActiveCS
4、,在輸入框里輸入節(jié)點(diǎn)號和坐標(biāo)如下所示:NodeNumberXLocationYLocationZLocationClickThisButtontoAcceptValues1600Apply21800Apply3080Apply41280Apply52480OK2、 生成單元菜單路徑:MainMenuPreprocessor,Modeling,CreateElementsAutoNumbered,ThruNodes.依次選節(jié)點(diǎn)1、節(jié)點(diǎn)2,完成輸入后單擊Apply按鈕。依次選擇節(jié)點(diǎn)1、節(jié)點(diǎn)4,完成輸入后單擊Apply按鈕??梢勒丈鲜霾襟E完成單元的生成。3、 顯示節(jié)點(diǎn)與單元編號運(yùn)行下拉式菜單中Plo
5、tctrlsNumbering編號顯示命令,接著在編號控制對話框中將選擇打開Nodenumbers,并選擇Elementnumbers顯示單元編號,完成后單擊OK按鈕。施加負(fù)載及約束(邊界條件)1 、約束設(shè)置MainMenuSolutionDefineLoadsApplyStructuralDisplacementOnNodes施加位移在節(jié)點(diǎn)上命令。接著選擇節(jié)點(diǎn)2,完成選擇后單擊對話框中OK按鈕。然后選擇UY的自由度,在Displacementvalue輸入數(shù)值0,完成輸入后選擇Apply按鈕。接著繼續(xù)選擇節(jié)點(diǎn)5,完成選擇后單擊對話框中OK按鈕,然后選擇ALLDOF(全部的自由度),在Disp
6、lacementvalue輸入數(shù)值0,完成輸入后選擇OK按鈕。2 、施加集中力菜單路徑:MainMenuSolutionDefineLoadsApplyStructuralForce/MomentOnNodes.接著選擇節(jié)點(diǎn)3,完成選擇后單擊對話框中OK按鈕。然后選擇FY方向的集中力,在Force/momentvalue輸入數(shù)值-2000,選擇完后選擇APPLY5鈕。接著選擇節(jié)點(diǎn)4,完成選擇后單擊對話框中0儂鈕。然后選擇FY方向的集中力,在Force/momentvalue輸入數(shù)值-1000,選擇完成后單擊OK鈕。5、 分析(求解)1、菜單路徑:MainMenuSolutionSolveCur
7、rentLS.接著單擊OK按鈕開始運(yùn)行分析。2、當(dāng)出現(xiàn)SolutionisDone!窗口時,點(diǎn)擊Close關(guān)掉它。統(tǒng)計窗口可將其關(guān)閉。6、 結(jié)果(后處理)1、 顯示變形圖MainMenuGeneralPostprocPlotResultsDeformedShape接著選擇顯示Def+undef變形與未變形圖,然后單擊OK按鈕,此時系統(tǒng)將會顯示桁架未受集中力與受集中力后的變形顯示。2、列表節(jié)點(diǎn)解MainMenuGeneralPostprocListResultsNodalSolu接著選擇列表形式為DOFsolution的Displacementvectorsum所有的位移解,然后單擊OK按鈕完成
8、設(shè)置。練習(xí):如圖所示,水平放置的底端桿長為6m,其他水平放置的桿長為3m,豎直放置的桿長為3m,截面積為0.35m2的桁架結(jié)構(gòu),底部左端節(jié)點(diǎn)固定,底部右端節(jié)點(diǎn)在Y方向固定,在頂端節(jié)點(diǎn)施加一個X方向的5000N的力,試以靜力來進(jìn)行分析。E=36父106pa泊松比0.3梁的靜力分析一個梁結(jié)構(gòu)如圖所示,L=0.3m,h=0.005m,b=0.02m,求梁結(jié)構(gòu)受力后的變形、剪力及彎矩圖。E=2父1011N/m2,R=0.3,q=600N/m。試分析梁的彎矩和剪力圖、定義單元類型和橫截面信息1 .菜單路徑:MainMenuPreferences,選“Structural”,然后OK.2 .菜單路徑:Ma
9、inMenuPreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete.就會彈出單元類型對話框.3 .點(diǎn)擊Add.就會彈出單元類型庫對話框.4 .在左側(cè)的滾動塊上,點(diǎn)擊StructuralBeam.5 .在右側(cè)的滾動塊上,點(diǎn)擊2Delastic3,選擇BEAM3.6 .點(diǎn)擊OK然后關(guān)掉單元類型數(shù)據(jù)框.、定義實(shí)例常數(shù)1、新建實(shí)例常量MainMenuPreprocessorRealConstantsAdd/Edit/Delete。接著在對話框中單擊Add按鈕新建實(shí)例常量。2、輸入實(shí)例常量在橫截面積(AREA)t入框中輸入0.0001,在慣性轉(zhuǎn)矩IZZ輸入框中輸入2.08e-10(
10、慣性轉(zhuǎn)矩公式IZZ=bh3/12),在高度HEIGHT俞入框中輸入0.005,點(diǎn)擊OK確定。3、關(guān)閉材料屬性設(shè)置對話框三、定義材料屬性1 .菜單路徑:MainMenuPreprocessorMaterialPropsMaterialModels.彈出一個對話框。2 .在DefineMaterialModelsBehavior”的對話框的右邊,雙擊Structural,Linear,Elastic,Isotropic,就會彈出一個對話框。3 .在EX中輸入2e11(彈性模量).(由已知E=2M1011N/m2)4 .在PRXY輸入0.3(泊松比),并點(diǎn)擊OK5 .關(guān)掉對話框.四、建立幾何圖形1
11、.定義關(guān)鍵點(diǎn).菜單路徑:MainMenuPreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS,在輸入框里輸入關(guān)鍵點(diǎn)號和坐標(biāo)如下所示:KeypointNumberXLocationYLocationZLocationClickThisButtontoAcceptValues1000Apply20.300OK2 .創(chuàng)建直線。MainMenuPreprocessorModelingCreateLinesLinesStraightLine.會彈出創(chuàng)建直線拾取框。在圖形窗口選擇關(guān)鍵點(diǎn)1和2,然后OK。五、劃分網(wǎng)格1. 設(shè)置單元尺寸大小。MainMenuPreproc
12、essorMeshingSizeCntrlsManualSizeLinesAllLines.在No.ofElementDivisions窗口輸入6并點(diǎn)擊OK。2. 劃分網(wǎng)格。MainMenuPreprocessorMeshingMeshTool.在MeshTool中點(diǎn)擊MESH則會出現(xiàn)一個拾取框。在圖形窗口中選擇線,然后在拾取框中點(diǎn)擊OK.在MeshTool中點(diǎn)擊Close關(guān)掉它。3. 顯示劃分網(wǎng)格。PlotctrlsNumbering,在出現(xiàn)的對話框中,點(diǎn)擊第一個下拉菜單,并選擇Elementnumbers顯示單元編號,完成后單擊OK5鈕。六、定義邊界條件1. 對固定端定義邊界條件.Main
13、MenuSolutionDefineLoadsApplyStructuralDisplacementOnKeypoints.則出現(xiàn)TheApplyU,ROTonKPs拾取框.2. 把關(guān)鍵點(diǎn)1定義為固定端。在拾取框的文本輸入框中輸入1, 按Enter鍵,然后點(diǎn)擊OK,則出現(xiàn)TheApplyU,ROTonKPs對話框.3. 點(diǎn)擊AllDOF選中它,并點(diǎn)擊OK.在圖形窗口中關(guān)鍵點(diǎn)1會出現(xiàn)邊界條件信息。4. 在梁上施加表面壓力負(fù)載。菜單路徑:MainMenuSolutionDefineLoadsApplyStructuralPressureOnBeams.則會出現(xiàn)TheApplyPRESonBeams
14、拾取框.將鼠標(biāo)移到圖形窗口,選中單元1,再點(diǎn)擊拾取框中的Apply按鈕,則會出現(xiàn)TheApplyPRESonBeams對話框.在第二個文本框(VALI)中輸入0,第三個文本框(VALJ中輸入100,然后點(diǎn)擊Apply按鈕,再選中單元2,在第二個文本框中輸入100,第三個文本框中輸入200,然后點(diǎn)擊Apply按鈕,然后按照上述方法,對單元3至6施加壓力載荷。七、求解1. 菜單路徑:MainMenuSolutionSolveCurrentLS.接著單擊OK按鈕開始運(yùn)行分析。2. 當(dāng)出現(xiàn)SolutionisDone!窗口時,點(diǎn)擊Close關(guān)掉它。3. 再將統(tǒng)計窗口關(guān)閉。八、結(jié)果后處理1、顯示變形圖M
15、ainMenuGeneralPostprocPlotResultsDeformedShape,接著選擇顯示Def+undef變形與未變形圖,然后單擊OK按鈕,此時系統(tǒng)將會顯示桁架未受集中力與受集中力后的變形顯示。2、顯示剪力彎矩圖1) 建立元素結(jié)果表GeneralPostprocElementTableDefineTable,就會彈出一個對話框.點(diǎn)擊Add.就會彈出DefineAdditionalElementTableItems對話框.在Lab文本框中輸入IMOMENTt對話框的左邊選擇Bysequencenum,右邊選擇SMISC,下面的輸入框中在”SMISC,”后面輸入6,點(diǎn)擊Apply
16、按鈕確定。然后在Lab文本框中輸入JMOMEN在對話框的左邊選擇Bysequencenum,右邊選擇SMISC,下面的輸入框中在”SMISC,”后面輸入12,點(diǎn)擊Apply按鈕確定。在Lab文本框中輸入ISHEAR,在對話框的左邊選擇Bysequencenum,右邊選擇SMISC,下面的輸入框中,在”SMISC,”后面輸入2,點(diǎn)擊Apply按鈕確定。在Lab交本框中輸入JSHEAR在對話框的左邊選擇Bysequencenum右邊選擇SMISC下面的輸入框中在“SMISC,”后面輸入8,點(diǎn)擊OKR鈕確定。2)畫出剪力彎矩圖GeneralPostprocPlotResultsContourPlot
17、LineElemRes,就會彈出一個對話框,在對話框的第一個下拉列表中選擇IMOMENT!二個下拉列表中選JMOMEN并點(diǎn)擊Apply按鈕確定。這樣在圖形窗口中就會顯示出彎矩圖。在對話框的第一個下拉列表中選擇ISHEAR,第二個下拉列表中選JSHEAR點(diǎn)擊OK按鈕確定。這樣在圖形窗口中就會顯示出剪力圖。練習(xí):有一個梁結(jié)構(gòu)如圖所示,L=8m,h=0.1m,b=0.2m,求梁結(jié)構(gòu)受力后的變形、剪力及彎矩圖。E=2父1011N/m2,N=0.3,q=1000N/m。有一個梁結(jié)構(gòu)如圖所示,L=8m,h=0.1m,b=0.3m,求梁結(jié)構(gòu)受力后的變形、剪力及彎矩圖。E=2父1011N/m2卅=0.3,q=
18、400N/m。板的靜力分析例題:一長方形板,在底端約束固定,于頂端右側(cè)的節(jié)點(diǎn)上施以Fz=-100N的集中力,其中,Lx=10m,Ly=20m,Lz=1m試以分析a、b兩點(diǎn)的;應(yīng)力及位移E=2.0xe11N/m20=0.3O、100N、確定單元及截面1、新建單元類型菜單路徑:MainMenuPreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete.就會彈出單元類型對話框.點(diǎn)擊Add.就會彈出單元類型庫對話框.3、定義單元類型先選擇單元為Shell,接著選擇Elastic4node63彈性4個節(jié)點(diǎn)單元),然后單擊OK按鈕確定,完成單元類型的選擇。4、關(guān)閉單元類型對話框。5、定義
19、實(shí)例常數(shù)MainMenuPreprocessorRealConstantsAdd/Edit/Delete。接著在對話框中單擊Add按鈕新建實(shí)例常量。接著選擇定義單元SHELL63的實(shí)例常量,然后選擇單擊OK按鈕。然后在Shellthickness下第一欄輸入殼厚度為1(已知給出Lz=1m),輸入后單擊OK按鈕。6、關(guān)閉實(shí)例常量對話框。7、設(shè)置材料屬性1)菜單路徑:MainMenuPreprocessorMaterialPropsMaterialModels.彈出一個對話框。2)在DefineMaterialModelsBehavior”的對話框的右邊,雙擊Structural,Linear,E
20、lastic,Isotropic;就會彈出個對話框。3)在EX中輸入2e11(彈性模量E=2.0xe11N/m2)。4)在PRXY輸入0.3(泊松比),并點(diǎn)擊OK。5)關(guān)掉對話框。二、建立幾何圖形運(yùn)行主菜單MainMenuPreprocessorModelingCreateAreasRectangleBy2Corners由對角兩點(diǎn)定義矩形)命令繪制矩形。其中,在width中輸入10,在highth中輸入20。三、劃分網(wǎng)格1、定義網(wǎng)格劃分MainMenuPreprocessorMeshingSizeCntrlsManualSizeGlobalSize(總體的單元尺寸)命令。在NO.ofeleme
21、ntdivisions*元等分框輸入2,單擊OK按鈕完成設(shè)置。2、進(jìn)行網(wǎng)格劃分MainMenuPreprocessorMeshingMeshAreasFree(區(qū)域自由化分網(wǎng)格)命令。接著在對話框中單擊PickAll選擇全部按鈕。&等角視圖顯示運(yùn)行下拉式菜單中PlotctrlsPanzoomrotate,在出現(xiàn)的對話框中,單擊Iso等角視圖顯示按鈕,完成后單擊Close按鈕關(guān)閉對話框。4、顯示節(jié)點(diǎn)及單元編號運(yùn)行下拉式菜單中PlotctrlsNumbering編號顯示命令,接著在編號控制對話框中將選擇打開Nodenumbers并選擇Elementnumbers顯示單元編號,完成后單擊OK按鈕。四
22、、負(fù)載及約束1、板底端約束MainMenuSolutionDefineLoadsApplyStructuralDisplacementOnLinesft線上定義位移命令。接著選擇板底端的線,在對話框中單擊OK按鈕繼續(xù),選擇AllDOF所有自由度,在Displacementvalue若不輸入任何數(shù)值,則默認(rèn)為零,故選擇完后可直接選擇”O(jiān)K”按鈕完成設(shè)置。2、頂端右側(cè)節(jié)點(diǎn)負(fù)載菜單路徑:MainMenuSolutionDefineLoadsApplyStructuralForce/MomentOnNodes接著選擇頂端右側(cè)節(jié)點(diǎn),完成選擇后單擊對話框中OK按鈕。然后選擇FZ方向的集中力,在Force/
23、momentvalue輸入數(shù)值-100,選擇完后單擊OK按鈕。五、分析1、菜單路徑:MainMenuSolutionSolveCurrentLS.接著單擊OK按鈕開始運(yùn)行分析。2、出現(xiàn)SolutionisDone!窗口時,點(diǎn)擊Close關(guān)掉它。統(tǒng)計窗口可將其關(guān)閉。3、再將統(tǒng)計窗口關(guān)閉。六、結(jié)果1、顯示節(jié)點(diǎn)總合應(yīng)力MainMenuGeneralPostprocPlotResultsContourPlotNodalSolu列表顯示結(jié)果命令。接著選擇Stress應(yīng)力的vonMises(SEQV)總合應(yīng)力,在單擊OK按鈕完成總合應(yīng)力圖。2、列表顯示節(jié)點(diǎn)主應(yīng)力值GeneralPostprocListRe
24、sultsNodalSolu列表顯示節(jié)點(diǎn)結(jié)果命令。接著選擇Stress應(yīng)力的PrincipalsSPRIN主應(yīng)力,再單擊OK按鈕完成列表顯示。3、質(zhì)詢節(jié)點(diǎn)總合應(yīng)力值運(yùn)行主菜單GeneralPostprocQueryResultsSubgridSolu質(zhì)詢節(jié)點(diǎn)結(jié)果命令。接著選擇Stress應(yīng)力的vonMises(SEQV)總合應(yīng)力,再單擊OK按鈕確定。然后用鼠標(biāo)點(diǎn)擊圖形上的任一節(jié)點(diǎn),則可顯示出該點(diǎn)的總合應(yīng)力值。4、列表顯示節(jié)點(diǎn)自由度GeneralPostprocListResultsNodalSoluFU表顯示節(jié)點(diǎn)結(jié)果命令。在DOFSolution自由度解的選項中,選才?AllDOF所有自由度,
25、再單擊OK按鈕完成列表顯示設(shè)置。習(xí)題:一梯形板,在底端約束固定,于頂端右側(cè)的節(jié)點(diǎn)上施以Fz=-50N的集中力,于頂端左側(cè)的節(jié)點(diǎn)施以Fz=50N的集中力,其中下底邊長為1米,頂端邊長為0.5米,高為1米,板厚為1厘米,試靜力分析a、b應(yīng)力及位移。E=2.0xe11N/m2口=0.3孔板的靜力分析如圖所示為一個承受雙向拉伸的板,在其中心位置有一個圓孔,其邊長為20米,孔的直徑為10米,板的厚度為0.2米,材料屬性為:彈性模量E=2xi011Pa,泊松比v=0.3,拉伸載荷為q=1000Pa。分析步驟:一、偏好設(shè)定1、指定為結(jié)構(gòu)分析菜單路徑:MainMenuPreferences,選“Structu
26、ral”,然后OK二、定義單元類型、材料屬性1、新建單元類型菜單路徑:MainMenuPreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete.就會彈出單元類型對話框,點(diǎn)擊Add.就會彈出單元類型庫對話框.2、定義單元類型先選擇單元為Solid,接著選擇quad8node82(PLANE82),然后單擊OK按鈕確定,完成單元類型的選擇。接著單擊Option”按鈕進(jìn)入單元設(shè)置選項。在第一欄中更改選項為Planestrsw/thk(平板應(yīng)力),再單擊OK按鈕完成設(shè)置。3、關(guān)閉單元類型對話框4、設(shè)置材料屬性菜單路徑:MainMenuPreprocessorMaterialProp
27、sMaterialModels.彈出一個對話框。5、設(shè)置揚(yáng)氏彈性模量與泊松比在”DefineMaterialModelsBehavior”的對話框的右邊,雙擊Structural,Linear,Elastic,Isotropic,就會彈出一個對話框。在EX中輸入2e11(彈性模量),在PRXY輸入0.3(泊松比),并點(diǎn)擊OK。6、關(guān)閉材料屬性設(shè)置對話框三、定義實(shí)例常量1、 新建實(shí)例常量MainMenuPreprocessorRealConstantsAdd/Edit/Delete。接著在對話框中單擊Add按鈕新建實(shí)例常量。2、 輸入實(shí)例常量單擊OK繼續(xù),輸入厚度0.2,按“OK”完成設(shè)置。3、
28、 關(guān)閉實(shí)例常量對話框四、建立幾何圖形1、生成長方形運(yùn)行主菜單MainMenuPreprocessorModelingCreateAreasRectangleByDimension(s定義長方形尺寸)命令。接著依次輸入X1=0,X2=10,Y1=0,Y2=10(只輸入數(shù)字),完成后單擊”O(jiān)K”按鈕,系統(tǒng)將顯示長方形。2、生成實(shí)例圓MainMenuPreprocessorModelingCreateAreasCircleSolidCircle依次輸入圓心坐標(biāo)WPX=0,WPY=0,半徑radius=5,再單擊OK按鈕完成實(shí)例圓。3、 生成孔MainMenuPreprocessorModelingO
29、perateBooleansSubtractAreas接著選擇矩形,再單擊對話框中的”Apply”按鈕應(yīng)用,然后選擇圓,再單擊對話框中”O(jiān)K按鈕確定。五、網(wǎng)格化MainMenuPreprocessorMeshingMeshTool接著單擊sizecontrols一項的Global的”Set”按鈕,接著在Elementedgelength單元邊界長度選項中輸入0.5,再單擊OK按鈕確定,選擇Mesh按鈕進(jìn)行網(wǎng)格劃分,再單擊對話框中PickAll按鈕,系統(tǒng)將會自動進(jìn)行網(wǎng)格劃分,再單擊Close按鈕關(guān)閉對話框。六、施加負(fù)載及約束(邊界條件)MainMenuSolutionDefineLoadsApp
30、lyStructuralDisplacementOnLines接著選擇ea線段,在其上加UX的約束,點(diǎn)擊對話框中的apply按鈕,選擇bc線段,在其上加UY的約束,再單擊對話框中OK按鈕確定。MainMenuSolutionDefineLoadsApplyStructuralPressureOnLines接著選擇ed線段和dc線段(見14頁圖),再單擊對話框中OK按鈕確定。接著在VALUEloadPRESvalue中輸入-1000,再按OK按鈕完成施加壓力。七、分析(求解)1、菜單路徑:MainMenuSolutionSolveCurrentLS.接著單擊OK按鈕開始運(yùn)行分析。2、出現(xiàn)Solu
31、tionisDone!窗口時,點(diǎn)擊Close關(guān)掉它。3、再將統(tǒng)計窗口關(guān)閉。八、結(jié)果(后處理)1、顯示變形圖MainMenuGeneralPostprocPlotResultsDeformedShape接著選擇顯示Def+undef變形與未變形圖,然后單擊OK按鈕,此時系統(tǒng)將會顯示桁架未受集中力與受集中力后的變形顯示。2、動畫顯示變形UtilityMenuPlotCtrlsAnimateDeformedShape接著選擇Def+undeformed選項,再單擊OK按鈕完成動畫顯示變形圖,再單擊對話框中Close按鈕關(guān)閉動畫圖。3、顯示節(jié)點(diǎn)解運(yùn)行主菜單MainMenuGeneralPostproc
32、PlotResultsContourPlotNodalSolu命令。接著選擇Stress力的vonMises(SEQV)總合應(yīng)力,單擊OK按鈕完成顯示節(jié)點(diǎn)總合應(yīng)力解。4、動態(tài)顯示結(jié)果UtilityMenuPlotCtrlsAnimateDeformedResults接著選擇Stress力的vonMises(SEQV)總合應(yīng)力,單擊OK按鈕完成動態(tài)顯示節(jié)點(diǎn)總合應(yīng)力結(jié)果。練習(xí):如圖所示的一塊板,其內(nèi)部有一個圓孔,ab端固定,ac=ab=bd=20米,圓孔的直徑為10米,材料屬性為:彈性模量E=2Ml011Pa,泊松比v=0.3,均布載荷為q=1000Pa。c三維靜力分析例題:如圖所示,一立方體,在
33、底面施加固定約束,在頂端右側(cè)的節(jié)點(diǎn)上施以Fx=1000N,Fy=1000N,Fz=-1000N的集中力,試以靜力分析其撓度。Lx=l0m,Ly=20m,Lz=10m,E定義單元類型、材料屬性1、創(chuàng)建單元類型菜單路徑:MainMenuPreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete.就會彈出單元類型對話框.點(diǎn)擊Add.就會彈出單元類型庫對話框.2、定義單元類型先選擇單元為Solid,接著選擇Brick8node45然后單擊OK按鈕確定,完成單元類型的選擇。3、閉單元類型對話框4、 設(shè)置材料屬性菜單路徑:MainMenuPreprocessorMaterialProps
34、MaterialModels.彈出一個對話框。5、 設(shè)置揚(yáng)氏彈性模量與泊松比在DefineMaterialModelsBehavior”的對話框的右邊,雙擊Structural,Linear,Elastic,Isotropic;就會彈出個對話框。在EX中輸入2e11(彈性模量)。在PRXY中輸入0.3(泊松比),并點(diǎn)擊OK.6、關(guān)閉材料屬性設(shè)置對話框建立幾何圖形1、生成立方體運(yùn)行主菜單MainMenuPreprocessorModelingCreateVolumesBlockByDimensions(定義長方體尺寸)命令。2、等角視圖顯示在前視圖中無法精確觀察立方體,所以將其轉(zhuǎn)成等角視圖顯示,
35、在視角平移、縮放及旋轉(zhuǎn)對話框中,先單擊Iso,再單擊Fit。網(wǎng)格化1、網(wǎng)格設(shè)置MainMenuPreprocessorMeshingMeshTool接著單擊sizecontrols一項的Global的”Set”按鈕,接著在Elementedgelength單元邊界長度選項中輸入10,再單擊OK按鈕確定。2、進(jìn)行網(wǎng)格劃分首先選擇網(wǎng)格化分類型為Volumes再設(shè)置Shape形狀為Hex,并以Mapped的方式,然后單擊Mesh按鈕,接著單擊對話框中PickAll按鈕,系統(tǒng)將自動進(jìn)行網(wǎng)格劃分。3、關(guān)閉網(wǎng)格工具對話框。4、顯示節(jié)點(diǎn)及單元編號運(yùn)行下拉式菜單中PlotctrlsNumbering編號顯示命
36、令,接著在編號控制對話框中將選擇打開Nodenumbers,并選擇Elementnumbers顯示單元編號,完成后單擊OK按鈕確定。四、施加負(fù)載及約束(邊界條件)1、立方體底面約束MainMenuSolutionDefineLoadsApplyStructuralDisplacementOnAreas捕捉立方體底面,單擊對話框中OK按鈕確定。在彈出的對話框中,選擇AllDOF所有自由度,再單擊對話框中OK按鈕確定。2、頂端右側(cè)節(jié)點(diǎn)X方向負(fù)載MainMenuSolutionDefineLoadsApplyStructuralForce/MomentOnNodes.接著選擇頂端右側(cè)節(jié)點(diǎn),完成選擇后
37、單擊對話框中OK按鈕。然后選擇FX方向的集中力,在Force/momentvalue輸入數(shù)值1000,選擇完后選擇Apply按鈕。3、頂端右側(cè)節(jié)點(diǎn)Y方向負(fù)載選擇頂端右側(cè)節(jié)點(diǎn),完成選擇后單擊對話框中OK按鈕。然后選擇FY方向的集中力,在Force/momentvalue輸入數(shù)值1000,選擇完后選擇Apply按鈕。4、頂端右側(cè)節(jié)點(diǎn)Z方向負(fù)載選擇頂端右側(cè)節(jié)點(diǎn),完成選擇后單擊對話框中OK按鈕。然后選擇FZ方向的集中力,在Force/momentvalue輸入數(shù)值-1000,選擇完后選擇OK按鈕。五、分析(求解)1、菜單路徑:MainMenuSolutionSolveCurrentLS.接著單擊OK按
38、鈕開始運(yùn)行分析。2、出現(xiàn)SolutionisDone!窗口時,點(diǎn)擊Close關(guān)掉它。統(tǒng)計窗口可將其關(guān)閉。3、再將統(tǒng)計窗口關(guān)閉。六、結(jié)果1、顯示節(jié)點(diǎn)解運(yùn)行主菜單MainMenuGeneralPostprocPlotResultsContourPlotNodalSolu命令。接著選擇Stress力的vonMises(SEQV)總合應(yīng)力,單擊OK按鈕完成顯示節(jié)點(diǎn)總合應(yīng)力解。2、列表顯示節(jié)點(diǎn)主應(yīng)力值GeneralPostprocListResultsNodalSolu列表顯示節(jié)點(diǎn)結(jié)果命令。接著選擇Stress應(yīng)力的PrincipalsSPRIN主應(yīng)力,再單擊OK按鈕完成列表顯示。3、顯示變形圖Main
39、MenuGeneralPostprocPlotResultsDeformedShape接著選擇顯示Def+undef變形與未變形圖,然后單擊OK按鈕,此時系統(tǒng)將會顯示立方體未受集中力與受集中力后的變形顯示。4、列表顯示節(jié)點(diǎn)自由度GeneralPostprocListResultsNodalSol例表顯示節(jié)點(diǎn)結(jié)果命令o在DOFSolution自由度解的選項中,選才?AllDOF所有自由度,再單擊OK按鈕完成列表顯示設(shè)置。練習(xí):如圖,一個厚壁圓筒壓力容器,內(nèi)部壓力為1MPa,內(nèi)徑為5米,外徑11米,試以靜力分析其撓度。E=2.0Me11N/m2,-1-0.3I(有限元模型)提示:由于是軸對稱結(jié)構(gòu),
40、可簡化模型,建立右圖的有限元模型。練習(xí):一個厚壁圓筒,底部固定,內(nèi)徑為0.5米,外徑1米,內(nèi)部壓力為0.5MPa,圖為1米,頂部右側(cè)受一集中力Fx=1000N,試以靜力分析其撓度。熱分析T=50*C/ /L/ / / / /I5cm)(;相h= 150W/ m3.KTfin浦=25 CP目 nl例題:有一雙層板(層1和層2),其幾何形狀與邊界條件如圖所示。板的上側(cè)流過流體介質(zhì)。其中層1中間有一半徑為1cm的圓孔。求穩(wěn)態(tài)條件下,雙層板內(nèi)的溫度分布。一、偏好設(shè)定指定為熱分析菜單路徑:MainMenuPreferences,選Thermal”,然后OK.二、定義單元類型、材料屬性1、新建單元類型菜單
41、路徑:MainMenuPreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete.就會彈出單元類型對話框.點(diǎn)擊Add.就會彈出單元類型庫對話框.2、定義單元類型先選擇單元為ThermalSolid,接著選擇quad4node55(PLANE55),然后單擊OK按鈕確定,完成單元類型的選擇。3、關(guān)閉單元類型對話框4、設(shè)置材料屬性需設(shè)置雙層板中對應(yīng)的兩種材料,其熱傳導(dǎo)率分別為20W/m.K,50W/m.K先設(shè)置左側(cè)板的材料屬性,點(diǎn)擊PreprocessorMaterialProps,將出現(xiàn)MaterialProps菜單,點(diǎn)擊MaterialModels,就會彈出一個對話框,雙擊T
42、hermalConductivityIsotropic,在KXX中輸入20,點(diǎn)擊OK確認(rèn)。點(diǎn)擊對話框上邊的Material,下拉菜單中選擇NewModel,彈出菜單,輸入框的材料號為2,點(diǎn)擊OK確認(rèn)。材料2的屬性設(shè)置同上(在KXX中輸入50)。建立幾何圖形1、 生成長方形運(yùn)行主菜單MainMenuPreprocessorModelingCreateAreasRectangleByDimension(s定義長方形尺寸)命令。接著依次輸入X1=0,X2=0.05,Y1=0,Y2=0.05,完成后單擊”O(jiān)K”按鈕,圖形窗口將顯示出正方形。按照同樣的辦法創(chuàng)建右側(cè)板的幾何圖形,輸入的參數(shù)值為X1=0.0
43、5,X2=0.15,Y1=0,Y2=0.05。2、3、 生成實(shí)例圓MainMenuPreprocessorModelingCreateAreasCircleSolidCircle依次輸入圓心坐標(biāo)WPX=0.025,WPY=0.025,半徑radius=0.01,再單擊OK按鈕完成實(shí)例圓。4、 生成孔MainMenuPreprocessorModelingOperateBooleansSubtractAreas用鼠標(biāo)點(diǎn)擊矩形1的中心,將出現(xiàn)對話框詢問究竟選擇哪個圖元,這是因?yàn)榫匦?與圓的幾何中心重合在了一起。因?yàn)橐獔?zhí)行A1-A3,故應(yīng)先選中矩形1,再單擊對話框中的”Apply”按鈕應(yīng)用,然后選擇
44、圓,再單擊對話框中”O(jiān)K”按鈕確定。由于A4與A2之間并非簡單的接觸關(guān)系,故應(yīng)將兩者通過布爾運(yùn)算粘著在一起。MainMenuPreprocessorModelingOperateBooleansGlueAreas套彈出的對tS框中點(diǎn)擊PickAll按鈕完成操作。五、網(wǎng)格化MainMenuPreprocessorMeshingMeshTool選中SmartSize復(fù)選框,指定劃分單元的大小,滑動滾動條,使其值為4。選擇自由網(wǎng)格劃分,選擇Mesh按鈕進(jìn)行網(wǎng)格劃分,再單擊對話框中PickAll按鈕,系統(tǒng)將會自動進(jìn)行網(wǎng)格劃分,再單擊Close按鈕關(guān)閉對話框完成。6、 指定材料屬性點(diǎn)擊工具菜單中的Sel
45、ectEntities,將出現(xiàn)實(shí)體選擇對話框。從最上面的下拉列表中選擇Areas,第二個下拉列表中保留原來的設(shè)置ByNum/Pick,然后點(diǎn)擊Apply按鈕,將出現(xiàn)面積選擇框,移動鼠標(biāo)選定A1,并點(diǎn)擊OK按鈕,將完成面積A1的選擇.接著,從第一個下拉列表中選擇Elements,并從第二個下拉列表中選擇Attachedto,選擇Areas單選按鈕,表示所要選擇的單元為已選定面積中的單元.點(diǎn)擊OK按鈕即選定了A1中的所有單元.點(diǎn)擊PlotReplot,將只顯示已選定的單元和面積.點(diǎn)擊MainMenuPreprocessorMaterialPropsChangeMatNum,NewMaterialN
46、umber文本框中輸入”1”,在第二個文本框中輸入”All”表示所選定的所有單元對應(yīng)的材料類型均為1.之后點(diǎn)擊OK按鈕。點(diǎn)擊SelectEverything,恢復(fù)對所有圖元的選擇。點(diǎn)擊PlotReplot,將顯示所有圖元。可按類似的方法將右側(cè)矩形中的單元材料屬性設(shè)置為2,完成后再次點(diǎn)擊SelectEverything。完成以上步驟后,點(diǎn)擊PlotCtrlsnumbering,在第一個下拉列表中,選擇Materialnumbers,并點(diǎn)擊OK按鈕,圖中將顯示出所有單元及其對應(yīng)的材料類型。7、 添加邊界條件1、溫度邊界條件MainMenuSolutionDefineLoadsApplyTemper
47、atureOnNodes,將出現(xiàn)對話框,選中Box單選按鈕,并將鼠標(biāo)移至左側(cè)矩形的左上側(cè),按住鼠標(biāo)左鍵并移動鼠標(biāo)將左側(cè)矩形的左邊界框選住,隨后點(diǎn)擊OK按鈕,將出現(xiàn)對話框,要求輸入所選各節(jié)點(diǎn)的溫度值。將Lab2DOFstobeconstrained這一項中的TEMP選中,根據(jù)最初給定的條件,左邊一側(cè)溫度為200,故在對應(yīng)的文本框中輸入200,并點(diǎn)擊OK按鈕進(jìn)行確認(rèn)??砂搭愃频姆椒ǎ瑸橛疫呉粋?cè)各節(jié)點(diǎn)添加溫度值為50。2、對流邊界條件MainMenuSolutionDefineLoadsApplyConvectionOnLines,在出現(xiàn)的對話框中,選中Box單這按鈕,并移動鼠標(biāo)將頂邊一側(cè)邊界框選住
48、,隨后點(diǎn)擊0儂鈕,將出現(xiàn)對話框,在第一個文本框中輸入150,表明對流換熱系數(shù)為150W/m2.K,在第二個文本框中輸入25,表明流體介質(zhì)溫度為25。然后點(diǎn)擊OK按鈕確認(rèn)。3、熱流量MainMenuSolutionDefineLoadsApplyHeatFluxOnLines,在出現(xiàn)的對話框中,選住組成圓孔邊界的四條弧線,點(diǎn)擊OK鈕,將出現(xiàn)一個對話框,在第一個文本框中輸入100,2表示圓孔對應(yīng)的熱流量為100W/m。8、 求解菜單路徑:1、 MainMenuSolutionSolveCurrentLS.接著單擊OK按鈕開始運(yùn)行分析。2、出現(xiàn)SolutionisDone!窗口時,點(diǎn)擊Close關(guān)掉
49、它。統(tǒng)計窗口可將其關(guān)閉。九、進(jìn)行后處理MainMenuGeneralPostprocPlotResultsContourPlotNodalSolu,將出現(xiàn)一個又t話框,選擇DOFsolution對應(yīng)的TemperatureTEMP,并點(diǎn)擊OK按鈕后,即可看到溫度場分布。習(xí)題:一無限長的截面形狀和尺寸如圖所示的厚壁雙層圓管,a=5.5mm,b=10.8mm,c=15.6mm其內(nèi)層溫度為20C,熱傳導(dǎo)率為內(nèi)層0.0234W/(mm.C),外層0.152W/(mm.C)。外層的對流換熱系數(shù)為1.5e8W/(mm.C),流體介質(zhì)溫度為80C。求解圓管沿徑向的溫度分布情況。提示:可建立軸對稱幾何模型,選
50、擇單元時,Elementbehavior應(yīng)為Axisymmetric.焊接接頭穩(wěn)態(tài)傳熱過程分析如圖1所示,圓形的冷凝管通過法蘭接頭進(jìn)行對接。接頭的制作方法如下:先把法蘭移動到圓管接頭位置,然后沿圓周焊接兩道次,把法蘭連接到圓管上.用螺栓把兩個法蘭接頭拉緊,法蘭之間壓上一塊墊片.圓管內(nèi)的液體溫度為0C,蒸汽冷凝在圓管的外表面上,蒸汽溫度為100C.。圓管內(nèi)表面換熱系數(shù)為5000W/m2K,外表面換熱系數(shù)為20000W/m2K。圓管和法蘭材料的導(dǎo)熱系數(shù)為20W/mK,彈性模量為2X105MPa,泊松比為0.3,線膨脹系數(shù)為1.2X10-5/K.分析在圓管和法蘭內(nèi)的穩(wěn)態(tài)溫度分布及熱應(yīng)力分布。.刊檢平
51、面密封雪片事在兒 中心幽里甘道塞由一球加我時 時廳仲鑄 3碼瓦力力聽圖1一個典型的焊接接頭解答:以下為基于ANSYS圖形界面(GUI)的菜單操作流程;注意:符號一表示針對菜單中選項的鼠標(biāo)點(diǎn)擊操作.基于圖形界面的交互式操作(stepbystep)(1)設(shè)置計算類型MainMenu:PreferencesselectThermal,steady-OK(2)選擇單元類型MainMenu:PreprocessorfElementType-Add/Edit/Delete一Add一ThermalSolid,Quad8node77一OK一Option一K3:Axisymmetric一Close(3)定義材料
52、參數(shù)MainMenu:Preprocessor-MaterialProps一MaterialModelsfMaterialModelsAvailableThermal(雙擊打開子菜單)一Conductivity(雙擊)一Isotropic(雙擊)-KXX:0.02(導(dǎo)熱系數(shù))一OK一關(guān)閉材料定義菜單圖2有限元模型關(guān)鍵點(diǎn)號圖3有限元模型線號(4)生成幾何模型MainMenu:PreprocessorModelingCreate一KeypointsInActiveCANPTKeypointnumber:1,XYZLocationinactiveCS:(77,0,0)一Appy樣輸入其余7個關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo),分別為2(156,0,0),3(156,39,0),4(102,39,0),5(102,48,0),6(84,66,0),7(84,156,0),8(77,156,0)一OK一A
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