基于ANSYS的齿轮应力有限元分析

本科毕业设计

论文题目：基于ansys的齿轮应力有限元分析

学生姓名：

所在院系：机电学院

所学专业：机电技术教育

导师姓名：

完成时间：

摘要

本文主要分析了在ansys中齿轮参数化建模的过程。通过修改参数文件中的齿轮相关参数，利用APDL语言在ANSYＳ软件中自动建立齿轮的渐开线。再利用图形界面操作模式，通过一系列的镜像、旋转等命令，生成两个相互啮合的大小齿轮。运用有限元分析软件ANSYS对齿轮齿根应力和齿轮接触应力进行分析计算,得出两个大小齿轮的接触应力分布云图。通过与理论分析结果的比较,验证了ANSYS在齿轮计算中的有效性和准确性。

关键词 :ANSYS,APDL，有限元分析,渐开线，接触应力。

Modeling and Finite Element Analysis of Involute

Spur Gear Based on ANSYS

Abstract

We have mainly analyzed spur gear parametrization modelling process in the ansys software. using the APDL language through revises the gear related parameter in the parameter document,we establishes gear's involute automatically in the ANSYS software.Then, using the graphical interface operator schema, through a series of orders ,mirror images, revolving and so on, we produce the big and small gear which two mesh mutually. Carring on the stress analysis of the gear by using the finite element analysis software-- ANSYS, we obtain two big and small gear's contact stress distribution cloud charts. through with the theoretical analysis result's comparison,we explain ANSYS in the gear computation validity and the accuracy.

Keywords: ANSYS; APDL;finite element analysis;involute line;contact stress

1绪论 (5)

2齿轮仿真分析方法 (6)

3齿轮实体模型的建立方法 (6)

3.1直齿轮建模要求描述 (7)

3.2渐开线的生成原理 (7)

3.3创建渐开线曲线 (7)

3.4齿根过渡曲线生成原理 (9)

3.5创建齿廓特征 (10)

4齿轮接触应力分析 (12)

4.1模型网格划分 (12)

4.2创建接触对 (14)

4.3施加边界条件和载荷 (15)

4.4求解 (16)

4.5计算结果分析 (17)

4.5．1仿真计算分析 (17)

4.5.2理论分析 (17)

5齿根弯曲应力分析 (17)

5.1建立齿轮模型 (17)

5.2划分网格 (18)

5.3施加载荷和约束 (18)

5.4求解 (18)

5.5仿真分析与理论结果对比 (19)

6结论 (19)

参考文献 (21)

附录 (22)

[1]大齿轮渐开线生成的命令流 (22)

[2]大小齿轮的基本参数表 (23)

谢辞 (24)

1绪论

齿轮是机械中广泛应用的传动零件之一，形式很多，应用广泛。齿轮传动具有传动功率范围大、传动效率高、结构紧凑、传动比准确、使用寿命长、工作可靠性好等优点。因此齿轮传动技术成为机械工程技术的重要组成部分，在一定程度上标志着机械工程技术的水平。由于齿轮传动在机械行业乃至整个国民经济中的地位和作用，齿轮被公认为工业和工业化的象征。

但从零件的失效情况来看，齿轮也是最容易出故障的零件之一。齿轮传动在运行工况中常常会发生轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形等很多问题。导致传动性能失效，进而引发严重的生产事故。据统计，在各类机械故障中齿轮失效就占总数的60%以上，其中齿面损坏和齿根断裂均为齿轮失效的主要原因。因而有必要对齿轮接触状态的强度性能进行合理的评估并校核其结构的可靠性。

为此人们对齿轮的齿面接触应力进行了大量的研究与分析。然而，传动齿轮复杂的应力分布情况和变形机理成为了齿轮设计困难的主要原因，而有限元理论和各种有限元分析软件的出现，让普通设计人员无需对齿轮做大量的分析研究，就可以基本掌握齿轮的受力和变形情况，并可以利用有限元计算结果，找出设计中的薄弱环节，进而达到齿轮进行设计的目的。由美国ANSYS公司开发的计算机模拟工程结构有限元分析软件ANSYS现已成为世界顶端的有限元分析软件。它融结构、传热学、流体、电磁、声学、爆破分析于一体，具有功能极为强大的前后处理及计算分析能力。目前广泛应用于土木、水利水电、汽车、机械、采矿、核工业、船舶、日用家电等领域、ANSYS软件作为一款通用有限元分析软件，其强大的建模、网格划分和分析功能极大的方便了用户对产品进行分析。本文以ANSYS软件为平台，以直齿圆柱齿轮为实例，研究了在ANSYS环境下实现齿轮精确建模、齿根应力分析、接触应力分析的方法。

随着计算机技术的日益普及和FEA技术的蓬勃发展，人们已经广泛采用计算机有限元仿真分析来作为齿轮强度校核的方法。而齿轮传动向重载、高速、低噪、高可靠性方向发展，现代齿轮设计对齿轮传动系统的静、动态特性提出了更高的要求。齿轮设计的主要内容之一是轮齿。因此，建立比较精确的分析模型，准确的掌握轮齿应力的分布特点和变化规律具有重要的意义。

本文采用采用APDL语言在ANSYS中完成齿轮精确建模，这种在ANSYS 中建立的模型与其他诸如UG、PROE等CAD软件中建立模型,然后导入到ANAYS中进行分析相比，既省时省力，又克服了模型转换过程中容易出现的一些问题。根据有限元分析结果，与赫兹公式计算结果进行对比，验证了分析结果

的可靠性，在保证结构安全可靠运行的条件下，提高设计制造的效率，降低设计研制成本。

2齿轮仿真分析方法

见右图表所示：

依照图示的此种方法对齿轮的接触

应力和齿轮的齿根应力进行仿真分析。

在分析齿轮的接触应力是需要注意的是

右图在划分网格类型和定义边界条件中

间所应夹一接触对的建立的方框，对于

齿根的应力仿真分析大致与右图的分析

方法一致。

3齿轮实体模型的建立方法

Ansys是一个融结构、热、流体、电、

磁、声学于一体的大型通用有限元软件，

作为目前最流行的有限元软件之一，它

具备功能强大、兼容性好、使用方便、

计算速度快等优点，成为工程师们开发

设计的首选，广泛应用于一般工业及科

学研究领域，而在机械结构系统中，主

要在于分析机械结构系统收到附在后产

生的反应，如位移、应力、变形等，根

据该反应判断是否符合设计要求。

对于实体建模,ANSYS提供了两种基本方法,即“自顶向下的建模法”和“自底向上的建模法”。“自顶向下的建模法”就是在确定的坐标系下直接定义实体体素结构,然后对这些实体体素求“交”、“并”、“差”等布尔运算生成所需的几何体。“自底向上的建模法”就是在确定的坐标系下,依次定义点、线、面,最后由面生成体的一个完整的建模过程。对于其中的一些具体定义操作,ANSYS还提供了直接定义、拉伸、扫描、旋转、复制等操作特征以供选用。在ANSYS环境下,圆柱齿轮实体建模可用以下3种方法之一实现。

(1) 在工作坐标系内,根据齿轮的已知参数生成齿坯,以齿坯端面及其中心为基准定义新的坐标系,在新定义坐标系内生成齿槽轮廓切割实体,再根据齿槽的圆

周阵列特征旋转阵列齿槽轮廓切割实体,然后运用布尔减法(……>>Booleans >>subtract)操作生成所有齿槽。

(2) 根据已知参数生成一个完整的轮齿端面(平面)实体和轮毂实体,再拉伸生成一个轮齿实体,然后经过旋转复制、实体融合(merge)或者布尔(Booleans)运算操作生成一个齿轮实体。

(3) 根据已知参数生成包含一个完整的轮齿(含齿廓、齿槽)和轮毂的扇形实体,再经过旋转复制、实体融合等系列操作完成。

3.1直齿轮建模要求描述

问题描述：两齿轮材料均为45号钢，弹性模量为2.06×105N.mm2，泊松比为3.0

=，给定齿轮的基本参数见下表。

齿根圆，基圆，齿顶圆，分度圆等的基本参数。为了使论文看起来更有层次，这些基本参数请参阅附录[2]

3.2渐开线的生成原理

在ANSYS中进行几何建模,首先需要定义坐标系。ANSYS提供了直角坐标、极坐标、球坐标3种坐标系可供选用。鉴于渐开线在极坐标中具有最简单的方程形式—便于几何建模,故在ANSYS中,首先定义局部极坐标系为工作坐标系,

直齿轮的齿廓曲面是渐开线曲面，所以建模的关键在于如何确定精确地渐开线，建立如图1所示坐标系渐开线的曲线方程为:

ρcos

=（1）

θ-

=tan

式中：

α--渐开线上各点压力角(弧度)

Rb--渐开线的基圆半径

θ--渐开线上个各点的展角

3.3创建渐开线曲线

在生成齿轮模型的过程中，齿廓曲线（主要指轮齿渐

开线及齿根过渡曲线）的生成是最困难的，但又是最重

要的环节---特别在有限元分析的时侯，轮齿曲线的准确度直接影响到有限元分析的正确性和可信度。

ANSYS没有提供直接生成曲线的功能，但各种公式曲线都可以用ANSYS的样条曲线（B-Splines）功能和其自带的APDL语言（ANSYS Parametric Language

ANSYS 二次开发工具之一）建立参数交换界面以实现有关参数的交互操作，进而最终实现对齿轮的渐开线曲面进行建模。

作为ANSYS的初学者，在老师的帮助和知道下本人大胆尝试采用APDL参数化语言编写了齿轮渐开线生成的命令流。

生成小齿轮的命令流如下所示：

/finish ！结束指令

/clear,start ！清除命令

M=4 ！齿轮模数

Z2=45 ！小齿轮齿数

Pi=acos(-1) ！定义π

Alfa2=20/180*pi ！定义小齿轮的压力角Ha=1 ！定义齿顶高系数

C=0.25 ！定义顶隙系数

D2=m*z2 ！定义分度圆直径

*afun,rad ！角度转化为弧度

Db2=m*z2*cos(alfa2) ！定义基圆直径

Rb2=db2/2 ！定义基圆半径

Df2=d2-2*(ha+c)*m ！定义齿根圆直径

Rf2=df2/2 ！定义齿根圆半径

Da2=d2+2*ha*m ！定义齿顶圆直径

Ra2=da2/2 ！定义齿顶圆半径

Alfa_f2=acos(db2/df2) ！定义齿根处的压力角Alfa_a2=acos(db2/da2) ！定义齿顶处的压力角*dim,alfa_12,array,46,1 ！定义46?1数组alfa_12 *dim,sita2,array,45,1 ！定义45?1数组sita2 *dim,r2,array,45,1 ！定义45?1数组r2 Csys,1 ！改变当前坐标系为柱坐标系Alfa_12(1,1)=0

/prep7 ！进入前处理器K,1000,rb2,0 ！生成关键点*do,j,1,45,1 ！进入循环生成其他关键点Alfa_12(j+1,1)=alfa_12(j,1)+0.01 ！定义压力角Sita2(j,1)=(tan(alfa_12(j,1))-alfa_12(j,1))*180/pi ！定义展角R2(j,1)=rb2/cos(alfa_12(j,1))

/prep7

K,j+1000,r2(j,1),sita2(j,1) ！生成关键点Bsplin,j+1000,j-1+1000 ！生成样条曲线*enddo

Sita_a2=(tan(alfa_a2)-alfa_a2)*180/pi

K,1046,ra2,sita_a2 ！生成最后一个关键点Bsplin,1045,1046 ！生成样条曲线渐开线的生成采用APDL命令流，直接生成多条样条曲线。

单击/preprocessor/modeling/operate/booleans/add/lines，弹出一个对话框单击pick all按钮，直接将生成的所有样条曲线融合为一条曲线，这就是小齿轮的渐开线（如图3所示）。

图2渐开线的关键点图3渐开线

3.4齿根过渡曲线生成原理

齿根过渡曲线方程远比渐开线方程复杂，在确定其方程时，不仅需要知道齿轮的工作参数，还需要知道加工刀具齿顶形状等系列参数，作为ANSYS的初学者，考虑到编写命令流的困难，对于齿根过度圆弧半径的控制借鉴经验取为0.38 m （代表模数）。在图形操作模式下，使用线的分割、倒圆角命令等，生成小齿轮的相对精确的齿廓线（如图5所示）。

图4齿根圆弧与渐开线相交图5精确地小齿轮轮廓线

3.5创建齿廓特征

(1) 选择应用命令菜单中的workplane/offset wp by increments,弹出一个对话框，在degrees xy，yz，zx angles下输入（tan(alfa)-alfa）*180/pi+90/z（注：如果生成小齿轮渐开线，则alfa应换为alfa1，如果生成大齿轮，则alfa应换为alfa2）。如图（6）所示。单击ok按钮。

此时，工作坐标系旋转了一定的角度。选择应用命令菜单中的workplane/change active cs to /work plane。转换激活坐标系到工作坐标系。选择main menu/modeling/reflect/lines。（如图（7）所示）。最终生成单个小齿轮的完整齿廓线。

图6旋转工作坐标系图7镜像渐开线小齿轮的齿廓线生成之后，单击主菜单中的main menu/modeling/create /areas/arbirtaty/by lines.生成一个齿面（见图8）。

利用渐开线产生端面的一个齿形，将其复制、阵列（见图9）。在齿轮坐标系中以齿根圆半径画一个空心圆，进过布尔操作等，最终生成一个小齿轮（见图10）。

图8齿轮的单个齿图9复制齿轮的齿对于大齿轮的生成参看小齿轮的方法(大齿轮渐开线生成的命令流见附录)，首先建立距离小齿轮圆心为在X方向上为270mm的局部坐标系，单击应用菜单workplane/local coordinate systems/create local cs/at specified loc,在弹出的对话框中输入270，0，0，然后创建局部圆柱坐标系11和局部笛卡尔坐标系12，，在此两个坐标系下输入附录2中的命令流，直接生成大齿轮渐开线，模仿小齿轮的生成方法，最终生成大齿轮（如图11所示）。

图10小齿轮模型图11大齿模型大齿轮在X轴上平移中心距距离为270mm，则大小齿轮的中心连线通过小齿轮齿根圆周上齿间距的中点，通过大齿轮齿顶圆周上齿厚的中点，要确定两个齿轮在啮合线上相啮合的位置。由于在分度圆上齿轮的齿厚和齿间距相等，则小齿轮到节点啮合位置就要转动360/4z2度，即为90/45度，大齿轮转到节点啮合位置就要转动360/z1度，即90/90度，即可使两个齿轮在节点处啮合，由于软件本身的误差原因，可能齿轮会存在啮合不太好的情况，此时，可以转换当前激活坐标系为圆柱坐标系，单/prepprocessor/modeling/move/modify/rotate/areas,旋转齿轮为一定的角度，知道两个齿轮相互啮合。最终可得到两大小齿轮在ansys中的二维模型（如图10所示）。由于直齿轮在轴向应力所受应力一致，所以可用二维模型代替三维模型（见参考文献13）。

图12相互啮合的大小齿轮

4齿轮接触应力分析

4.1模型网格划分

实体建模的最终目的是划分网格以生成节点和单元。生成节点和单元的网

格划分过程分为两个步骤：（1）定义单元属性;(2)定义网格生成控制并生成网格。在单元库中选择SOLID42两齿轮的实体单元，因为SOLID42 为四边形单元，有四个节点，相对于三角形单元而言，计算精度更高，没有三角形那样刚硬，对于带中间节点的四边形而言，节点数更少，节约计算时间，而精度下降不大。

单击/preprocessor/meshing/meshtool/,如图13所示，在弹出的对话框如图14meshtool 中选择smartsize,6级精度，单击mesh,选择所要划分的两个齿轮。

图13主菜单中划分网格图14开始划分网格

定义材料属性中弹性模量EX=2.06?105N 2mm ?，泊松比PRXY=0.3，摩擦

系数为MU=0.3。要求出精确解，就要在啮合区域进一步细分网格，细分结果见图（15）：

图15 划分网格后的齿轮

4.2创建接触对

利用ansys接触向导（见下图18）,单击左上角创建接触对按钮，弹出如图16所示contact wizard对话框，在targetsurface下选择线，单击pick target 弹出selectlinesfor…如图17所示对话框，将啮合小齿轮的齿廓线2和大齿轮的齿廓线1设置为接触对，是齿廓线1为接触面，齿廓线2为目标面，最终生成解除对（见下图19）。同时，将其接触刚度因子FKN和拉格朗日算法允许的最大渗透量FTLON分别设置为1.0和0.1。

图16选择接触类型图17选择要接触的线

图18ANSYS接触向导图19接触对

4.3施加边界条件和载荷

接触区域应能保证它足以描述所需要的接触行为。Ansys面-面接触单元使用GAUSS积分点作为接触检查点的缺省值，它比Newton-Cotes/robatto节点积分项产生更精确的结果，把节点坐标系换到柱坐标系，单击应用菜单中的/select/entieies/在弹出的对话框中选择lines/by num and pick/选择小齿轮中内径圆的四条线，之后在选择nodes/attach to/lines all,再单击/preprocessor/modeling/move/modify/rotate node cs/to active cs,则小齿轮的内径圆上的节点坐标系全部转换为柱坐标系，此时X,Y分别代表R, 。单击/preprocessor/solution/define loads/displacement/on nodes（如图20所示）,在弹出的对话框中定义x方向固定不动，使其只有绕齿轮回转中心的转动自由度，即约束X轴。再次单击/preprocessor/solution/define loads/force and moments/on nodes（如图21所示）,在弹出的对话框中选择fy,输入fy的值为-82.9N，则至此小齿轮上的边界条件和载荷施加完毕。同理，约束大齿轮安装孔表面上的节点的所有自由度。约束结果见图16所示

图20定义约束图21施加载荷

在小齿轮安装孔表面上的每个节点上加Y 方向（在圆柱坐标系下即为齿轮径向的切向力）上的载荷FY ，见式

9.82-=?-=内圈半径

内圈节点数转矩FY FY 值为负，即小齿轮绕轴线顺时针旋转，加载结果见图16所示。

图16加载载荷和约束后的齿轮

4.4求解

对于非线性问题的ANSYS 的方程求解器采用带校正的现行近似来求解。它将载荷分成一系列的载荷向量，可以在几个载荷步内或者一个子步内施加。ANSYS 使用牛顿-拉普森平衡迭代的算法，迫使在每个载荷增量的末端解达到平衡收敛（在某个容限范围内）。每次求解前，完全的NR 算法估算出残差矢量，这个矢量是回复力（对应于单元应力的载荷）和所加载荷的差值，然后载荷增量的末端解答到平衡收敛(在某个容限范围内)。然后使用非平衡载荷进行线性求解，且核查收敛性。如果不满足收敛准则，重新估算非平衡载荷，修改刚度矩阵，获得新解直到问题收敛。此例采用一个载荷步（其他均为缺省值）进行静力学分析。

单击main menu/preprocessor/solve/current ls ，经过一段时间后，弹出一个命令框（如图22所示），显示‘solution is done!’,至此求解完毕。

图22 求解完毕

4.5计算结果分析

4.5．1仿真计算分析

单击/main menu/general postproc/plot results/contour plot/nodal solu,查看各种应力图或者应变图。选择stress/von Mises SEQV即可显示如图15、16所示，从图15中可以看出最大等效应力为324.369Mpa。

选择/contact/Pressure PRES即可查看接触点处的应力和最大应变。

图17齿轮接触等效应力图18齿轮接触点处的应力

4.5.2理论分析

齿轮接触应力公式已有一百多面的历史，在齿轮传动，齿面弹性流体动压润滑等方面都有广泛的应用。对于一对刚性直齿轮，按赫兹公式计算齿轮接触应力H

σ,见下式

Mpa

306

tan

cos

)

(

σ（3）

在ANSYS 中计算出的小齿轮的最大应力接近于

σ两只相差不超过 5% ，误差范围在允许的范围之内。

5齿根弯曲应力分析

5.1建立齿轮模型

以小齿轮为研究对象，按照前面所述的建立齿轮模型的方法建立小齿轮单个齿的平面模型（如图19）

5.2划分网格

在单元库中选择SOLID42两齿轮的实体单元，因为SOLID42 为四边形单元，有四个节点，相对于三角形单元而言，计算精度更高，没有三角形那样刚硬，对于带中间节点的四边形而言，节点数更少，节约计算时间，而精度下降不大。

定义材料属性中弹性模量EX=2.06?105N 2mm ?，泊松比PRXY=0.3.模型网

格划分后的形状（图20）

图19齿轮单个齿模型图20划分网格获得单个齿

5.3施加载荷和约束

在小齿轮的齿顶处施加法向力FR,由于法向力无法在图中直接表示出来，故应将法向力分解为在图示坐标系中的X 方向和Y 方向的力，力的大小有计算可知FY=1989.3N,FX=2.88N,固定齿轮的内圆弧上的所有方向位移，和两条斜线上的所有位移。（如图21所示）

5.4求解

单击/preprocessor/solution/solve/current ls,求解完毕之后，会弹出‘solution is done ’的对话框，至此齿轮齿根应力的求解已经结束。

5.5后处理

单击/genoral postproc/plot results/contour plot/nodal solu/查看应力（如图22、23所示），或者单击/genoral postproc/plot results /deformed shape/选择def+undeformed 查看应变（如图24所示）。以获得最大应力或最大应变值。确定齿轮应力集中的地方，即齿轮轮齿易发生折断的地方，在此处进行一系列的改进，以提高齿轮的寿命，降低成本，更好的用知识服务社会。

图21施加约束和载荷图22 X 方向上的应力图

图23 Y 方向上的应力图24齿轮轮齿发生的应变

5.6仿真分析与理论结果对比

单击/preprocessor/general postproc/plot resluts/,可以看出各个方向上的齿根应力分布如图（21）所示。齿根应力为X 方向上为9.5Mpa 。按照齿根应力公式计算

Mpa z m Y Y KT d Sa Fa F 1022131=Φ=

σ 求的齿根应力为10Mpa,与仿真分析结果相差在误差范围值内。

6结论

本文通过对直齿轮的精确建模，进而进行接触应力和齿根弯曲应力分析，得出如下结论：

(1)通过应力云图可以看出齿轮在接触点处和齿根处属于应力集中，最容易发生破坏。(2)齿根应力和接触应力与理论分析结果基本一致。

从而也证明了在ANSYS中进行应力应变分析的正确性，从而可以大大减少试验费用，降低成本，为齿轮的优化设计和可靠性设计打下坚实的的基础，进而可以优化齿轮结构、齿形和齿廓，或者优化齿轮材料和工艺，最终实现齿轮结构、材料和工艺的创新设计。

ansys经典例题步骤

Project1 梁的有限元建模与变形分析计算分析模型如图1-1 所示, 习题文件名: beam。 NOTE:要求选择不同形状的截面分别进行计算。梁承受均布载荷：1.0e5 Pa 图1-1梁的计算分析模型梁截面分别采用以下三种截面（单位：m）：矩形截面：圆截面：工字形截面： B=0.1, H=0.15 R=0.1 w1=0.1，w2=0.1，w3=0.2, t1=0.0114，t2=0.0114，t3=0.007 1.1进入ANSYS 程序→ANSYSED 6.1 →Interactive →change the working directory into yours →input Initial jobname: beam→Run 1.2设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK 1.3选择单元类型 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete… →Add… →select Beam 2 node 188 →OK (back to Element Types window)→Close (the Element Type window) 1.4定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural→Linear→Elastic→Isotropic→input EX:2.1e11, PRXY:0.3→OK 1.5定义截面 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Sections →Beam →Common Sectns→分别定义矩形截面、圆截面和工字形截面：矩形截面:ID=1,B=0.1，H=0.15 →Apply →圆截面：ID=2,R=0.1 →Apply →工字形截面：ID=3,w1=0.1，w2=0.1，w3=0.2，t1=0.0114，t2=0.0114，t3=0.007→OK

Ansys有限元分析实例[教学]

Ansys有限元分析实例[教学] 有限元分析案例:打点喷枪模组(用于手机平板电脑等电子元件粘接)，该产品主要是使用压缩空气推动模组内的顶针作高频上下往复运动，从而将高粘度的胶水从喷嘴中打出(喷嘴尺寸,0.007”)。顶针是这个产品中的核心零件，设计使用材料是:AISI 4140 最高工作频率是160HZ(一个周期中3ms开3ms关)，压缩空气压力3-8bar, 直接作用在顶针活塞面上，用Ansys仿真模拟分析零件的强度是否符合要求。 1. 零件外形设计图:

2. 简化模型特征后在Ansys14.0 中完成有限元几何模型创建:

3. 选择有限元实体单元并设定，单元类型是SOILD185，由于几何建模时使用的长度单位是mm, Ansys采用单位是长度:mm 压强: 3Mpa 密度:Ton/M。根据题目中的材料特性设置该计算模型使用的材料属性:杨氏模量 2.1E5; 泊松比:0.29; 4. 几何模型进行切割分成可以进行六面体网格划分的规则几何形状后对各个实体进行六面体网格划分，网格结果: 5. 依据使用工况条件要求对有限元单元元素施加约束和作用载荷:

说明: 约束在顶针底端球面位移全约束; 分别模拟当滑块顶断面分别以8Bar，5Bar，4Bar和3Bar时分析顶针的内应力分布，根据计算结果确定该产品允许最大工作压力范围。 6. 分析结果及讨论: 当压缩空气压力是8Bar时: 当压缩空气压力是5Bar时:

当压缩空气压力是4Bar时: 结论: 通过比较在不同压力载荷下最大内应力的变化发现，顶针工作在8Bar时最大应力达到250Mpa，考虑到零件是在160HZ高频率在做往返运动，疲劳寿命要求50百万次以上，因此采用允许其最大工作压力在5Mpa，此时内应力为156Mpa，按线性累积损伤理论[3 ]进行疲劳寿命L-N疲劳计算，进一部验证产品的设计寿命和可靠性。

[整理]《ANSYS120宝典》习题.

第1章习题 1.ANSYS软件程序包括几大功能模块？分别有什么作用？ 2.如何启动和退出ANSYS程序？ 3.ANSYS程序有哪几种文件类型？ 4.ANSYS结构有限元分析的基本过程是什么？ 5.两杆平面桁架尺寸及角度如习题图1.1所示，杆件材料的弹性模量为2.1×1011Pa，泊松比为0.3，截面面积为10cm2，所受集中力载荷F=1000N。试采用二维杆单元LINK1计算集中力位置节点的位移和约束节点的约束反力。习题图1.1 两杆平面桁架第2章习题 1.建立有限元模型有几种方法？ 2.ANSYS程序提供了哪几种坐标系供用户选择？ 3.ANSYS程序中如何平移和旋转工作平面？ 4.试分别采用自底向上的建模方法和自顶向下的建模方法建立如习题图2.1所示的平面图形，其中没有尺寸标注的图形读者可自行假定，并试着采用布尔运算的拉伸操作将平面图形沿法向拉伸为立体图形。

习题图2.1 平面图形 5.试分别利用布尔运算建立如习题图2.2所示的立体图形，其中没有尺寸标注的图形读者可自行假定。习题图2.2 立体图形 6.试对习题图2.3所示的图形进行映射网格划分，并任意控制其网格尺寸，图形尺寸读者可自行假定。习题图2.3 映射网格划分

第3章习题 1.试阐述ANSYS载荷类型及其加载方式。 2.试阐述ANSYS主要求解器类型及其适用范围。 3.如何进行多载荷步的创建，并进行求解？ 4.试建立如习题图3.1所示的矩形梁，并按照图形所示施加约束和载荷，矩形梁尺寸及载荷位置大小读者可自行假定。习题图3.1 矩形梁约束与载荷 5.试建立如习题图3.2所示的平面图形，并按照图形所示施加约束和载荷，平面图形的尺寸及载荷大小读者可自行假定。习题图3.2 平面图形约束与载荷第4章习题

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ANSYS复习试卷一、填空题 1.启动ANSYS有命令方式和菜单方式两种方式。 2.典型的ANSYS分析步骤有创建有限元模型（预处理阶段）、施加载荷并求解（求解阶段）、查看结果（后处理阶段）等。 3.APDL语言的参数有变量参数和数组参数，前者有数值型和字符型，后者有数值型、字符型和表。 4.ANSYS中常用的实体建模方式有自下而上建模和自上而下建模两种。 5.ANSYS中的总体坐标系有总体迪卡尔坐标系 [csys,0]、总体柱坐标系(Z)[csys,1]、总体球坐标系[csys,2]和总体柱坐标系(Y)[csys,3]。 6.ANSYS中网格划分的方法有自由网格划分、映射网格划分、扫掠网格划分、过渡网格划分等。 7.ANSYS中载荷既可以加在实体模型上，也可以加在有限元模型上。 8.ANSYS中常用的加载方式有直接加载、表格加载和函数加载。 9.在ANSYS中常用的结果显示方式有图像显示、列表显示、动画显示等。 10.在ANSYS中结果后处理主要在通用后处理器 (POST1) 和时间历程后处理器 (POST26) 里完成。 11.谐响应分析中主要的三种求解方法是完全法、缩减法、模

态叠加法。 12.模态分析主要用于计算结构的固有频率和振型(模态) 。 13. ANSYS 热分析可分为稳态传热、瞬态传热和耦合分析三类。 14. 用于热辐射中净热量传递的斯蒂芬-波尔兹曼方程的表达式是4411212()q A F T T εσ=-。 15. 热传递的方式有热传导、热对流、热辐射三种。 16. 利用ANSYS 软件进行耦合分析的方法有直接耦合、间接耦合两种。二、简答题 1. 有限元方法计算的思路是什么包含哪几个过程答：（1）有限元是将一个连续体结构离散成有限个单元体，这些单元体在节点处相互铰结，把荷载简化到节点上，计算在外荷载作用下各节点的位移，进而计算各单元的应力和应变。用离散体的解答近似代替原连续体解答，当单元划分得足够密时，它与真实解是接近的。（2）物体离散化；单元特性分析；单元组装；求解节点自由度。 2. ANSYS 都有哪几个处理器各自用途是什么答：（1）有6个，分别是：前处理器；求解器；通用后处理器；时间历程后处理器；拓扑优化器；优化器。（2）前处理器：创建有限元或实体模型；求解器：施加荷载并求解；通用后处理器：查看模型在某一时刻的结果；时间历程后处理器：查看模型在不同时间段或子步历程上的结果；拓扑优化器：寻求物体对材料的最佳利用；优化器：进行传统的优化设计；

ANSYS 有限元分析平面薄板

《有限元基础教程》作业二：平面薄板的有限元分析班级：机自101202班姓名：韩晓峰学号：201012030210 一．问题描述： P P h 1mm R1mm 10m m 10mm 条件：上图所示为一个承受拉伸的正方形板，长度和宽度均为10mm ，厚度为h 为1mm ，中心圆的半径R 为1mm 。已知材料属性为弹性模量E=1MPa ，泊松比为0.3，拉伸的均布载荷q ＝ 1N/mm 2。根据平板结构的对称性，只需分析其中的二分之一即可，简化模型如上右图所示。二．求解过程： 1 进入ANSYS 程序 →ANSYS 10.0→ANSYS Product Launcher →File management →input job name: ZY2→Run 2设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural → OK 3选择单元类型 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4node 42 →OK → Options… →select K3: Plane Strs w/thk →OK →Close 4定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX: 1e6, PRXY:0.3 → OK 5定义实常数以及确定平面问题的厚度 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants …→Add/Edit/Delete →Add →Type 1→OK →Real Constant Set No.1,THK:1→OK →Close 6生成几何模型 a 生成平面方板 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Rectangle →By 2 Corners →WP X:0,WP Y:0,Width:5,Height:5→OK b 生成圆孔平面 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Circle →Solid Circle →WPX=0,WPY=0,RADIUS=1→OK b 生成带孔板 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Operate →Booleans → Subtract →Areas →点击area1→OK →点击area2→OK 7 网格划分 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Tool →(Size Controls) Global: Set →SIZE: 0.5 →OK →iMesh →Pick All → Close 8 模型施加约束

ansys有限元分析作业经典案例教程文件

有限元分析作业作业名称输气管道有限元建模分析姓名陈腾飞学号 3070611062 班级 07机制（2）班宁波理工学院

题目描述：输气管道的有限元建模与分析计算分析模型如图1所示承受内压：1.0e8 Pa R1=0.3 R2=0.5 管道材料参数：弹性模量E=200Gpa；泊松比v=0.26。图1受均匀内压的输气管道计算分析模型（截面图）题目分析：由于管道沿长度方向的尺寸远远大于管道的直径，在计算过程中忽略管道的断面效应，认为在其方向上无应变产生。然后根据结构的对称性，只要分析其中1/4即可。此外，需注意分析过程中的单位统一。操作步骤 1.定义工作文件名和工作标题 1.定义工作文件名。执行Utility Menu-File→Chang Jobname-3070611062，单击OK按钮。 2.定义工作标题。执行Utility Menu-File→Change Tile-chentengfei3070611062，单击OK按钮。 3.更改目录。执行Utility Menu-File→change the working directory –D/chen 2.定义单元类型和材料属性 1.设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK

2.选择单元类型。执行ANSYS Main Menu→Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 8node 82 →apply Add/Edit/Delete →Add →select Solid Brick 8node 185 →OK Options…→select K3: Plane strain →OK→Close如图2所示，选择OK接受单元类型并关闭对话框。图2 3.设置材料属性。执行Main Menu→Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic，在EX框中输入2e11，在PRXY框中输入0.26，如图3所示，选择OK并关闭对话框。图3 3.创建几何模型 1. 选择ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →依次输入四个点的坐标：input:1(0.3,0),2(0.5,0),3(0,0.5),4(0,0.3) →OK

ansys有限元分析工程实例大作业

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

辽宁工程技术大学有限元软件工程实例分析题目基于ANSYS钢桁架桥的静力分析专业班级建工研16-1班（结构工程）学号 471620445 姓名日期 2017年4月15日

基于ANSYS钢桁架桥的静力分析摘要：本文采用ANSYS分析程序，对下承式钢桁架桥进行了有限元建模;对桁架桥进行了静力分析，作出了桁架桥在静载下的结构变形图、位移云图、以及各个节点处的结构内力图（轴力图、弯矩图、剪切力图），找出了结构的危险截面。关键词：ANSYS；钢桁架桥；静力分析；结构分析。引言：随着现代交通运输的快速发展，桥梁兴建的规模在不断的扩大，尤其是现代铁路行业的快速发展更加促进了铁路桥梁的建设，一些新建的高速铁路桥梁可以达到四线甚至是六线，由于桥面和桥身的材料不同导致其受力情况变得复杂，这就需要桥梁需要有足够的承载力，足够的竖向侧向和扭转刚度，同时还应具有良好的稳定性以及较高的减震降噪性，因此对其应用计算机和求解软件快速进行力学分析了解其受力特性具有重要的意义。 1、工程简介某一下承式简支钢桁架桥由型钢组成，顶梁及侧梁，桥身弦杆，底梁分别采用3种不同型号的型钢，结构参数见表1，材料属性见表2。桥长32米，桥高5.5米，桥身由8段桁架组成，每个节段4米。该桥梁可以通行卡车，若只考虑卡车位于桥梁中间位置，假设卡车的质量为4000kg，若取一半的模型，可以将卡车对桥梁的作用力简化为P1，P2，和P3，其中P1=P3=5000N，P2=10000N,见图2,钢桥的形式见图1，其结构简图见图3。

有限元分析大作业试题

有限元分析习题及大作业试题要求：1）个人按上机指南步骤至少选择习题中3个习题独立完成，并将计算结果上交； 2）以小组为单位完成有限元分析计算； 3）以小组为单位编写计算分析报告； 4）计算分析报告应包括以下部分： A、问题描述及数学建模； B、有限元建模（单元选择、结点布置及规模、网格划分方案、载荷及边界条件处理、求解控制） C、计算结果及结果分析（位移分析、应力分析、正确性分析评判） D、多方案计算比较（结点规模增减对精度的影响分析、单元改变对精度的影响分析、不同网格划分方案对结果的影响分析等） E、建议与体会 4）11月1日前必须完成，并递交计算分析报告（报告要求打印）。

习题及上机指南：（试题见上机指南）例题1 坝体的有限元建模与受力分析例题2 平板的有限元建模与变形分析例题1：平板的有限元建模与变形分析计算分析模型如图1-1 所示, 习题文件名: plane 0.5 m 0.5 m 0.5 m 0.5 m 板承受均布载荷：1.0e 5 P a 图1－1 受均布载荷作用的平板计算分析模型 1.1 进入ANSYS 程序 →ANSYSED 6.1 →Interactive →change the working directory into yours →input Initial jobname: plane →Run 1.2设置计算类型 ANSYS Main Menu : Preferences →select Structural → OK 1.3选择单元类型 ANSYS Main Menu : Preprocessor →Element T ype →Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4node 42 →OK (back to Element T ypes window) → Options… →select K3: Plane stress w/thk →OK →Close (the Element T ype window) 1.4定义材料参数 ANSYS Main Menu : Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX:2.1e11, PRXY :0.3 → OK 1.5定义实常数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constant s… →Add … →select T ype 1→ OK →input THK:1 →OK →Close (the Real Constants Window)

ansys有限元分析大作业

有限元大作业设计题目: 单车的设计及ansys有限元分析专业班级: 姓名: 学号: 指导老师: 完成日期: 2016.11.23

单车的设计及ansys模拟分析一、单车实体设计与建模 1、总体设计单车的总体设计三维图如下，采用pro-e进行实体建模。在建模时修改proe默认单位为国际主单位(米千克秒 mks) Proe》文件》属性》修改

2、车架车架是构成单车的基体，联接着单车的其余各个部件并承受骑者的体重及单车在行驶时经受各种震动和冲击力量，因此除了强度以外还应有足够的刚度，这是为了在各种行驶条件下，使固定在车架上的各机构的相对位置应保持不变，充分发挥各部位的功能。车架分为前部和后部，前部为转向部分，后部为驱动部分，由于受力较大，所有要对后半部分进行加固。

二、单车有限元模型 1、材料的选择单车的车身选用铝合金（6061-T6）T6标志表示经过热处理、时效。其属性如下：弹性模量：） .6+ 90E （2 N/m 10 泊松比：0.33 质量密度：） 3 2.70E+ N/m （2 抗剪模量：） 60E .2+ N/m （2 10 屈服强度：） .2+ （2 75E 8 N/m 2、单车模型的简化为了方便单车的模拟分析，提高电脑的运算

效率，可对单车进行初步的简化；单车受到的力的主要由车架承受，因此必须保证车架能够有足够的强度、刚度，抗振的能力，故分析的时候主要对车架进行分析。简化后的车架如下图所示。 3、单元体的选择单车车架为实体故定义车架的单元类型为实体单元（solid）。查资料可以知道3D实体常用结构实体单元有下表。单元名称说明 Solid45 三维结构实体单元，单元由8个节点定义，具有塑性、蠕变、应力刚化、大变形、大应变功能，其高阶单元是 solid95

ANSYS有限元分析实例

有限元分析一个厚度为20mm的带孔矩形板受平面内张力，如下图所示。左边固定，右边受载荷p=20N/mm作用，求其变形情况 P 一个典型的ANSYS分析过程可分为以下6个步骤： ①定义参数 ②创建几何模型 ③划分网格 ④加载数据 ⑤求解 ⑥结果分析 1定义参数 1.1指定工程名和分析标题 (1)启动ANSYS软件，选择File→Change Jobname命令，弹出如图所示的[Change Jobname]对话框。 (2)在[Enter new jobname]文本框中输入“plane”，同时把[New log and error files]中的复选框选为Yes，单击确定 (3)选择File→Change Title菜单命令，弹出如图所示的[Change Title]对话框。 (4)在[Enter new title]文本框中输入“2D Plane Stress Bracket”，单击确定。 1.2定义单位

在ANSYS软件操作主界面的输入窗口中输入“/UNIT,SI” 1.3定义单元类型 (1)选择Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete命令，弹出如图所示[Element Types]对话框。 (2)单击[Element Types]对话框中的[Add]按钮，在弹出的如下所示[Library of Element Types]对话框。 (3)选择左边文本框中的[Solid]选项，右边文本框中的[8node 82]选项，单击确定，。 (4)返回[Element Types]对话框，如下所示 (5)单击[Options]按钮，弹出如下所示[PLANE82 element type options]对话框。

几个ansys经典实例(长见识)

平面问题斜支座的处理如图5-7所示，为一个带斜支座的平面应力结构，其中位置2及3处为固定约束，位置4处为一个45o的斜支座，试用一个4节点矩形单元分析该结构的位移场。 (a)平面结构(b)有限元分析模型图5-7 带斜支座的平面结构基于ANSYS平台，分别采用约束方程以及局部坐标系的斜支座约束这两种方式来进行处理。 (7) 模型加约束左边施加X,Y方向的位移约束 ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →-Structural→Displacement On Nodes →选取2，3号节点→OK →Lab2: All DOF(施加X,Y方向的位移约束) →OK 以下提供两种方法处理斜支座问题，使用时选择一种方法。 ?采用约束方程来处理斜支座 ANSYS Main Menu：Preprocessor →Coupling/ Ceqn →Constraint Eqn ：Const :0, NODE1:4, Lab1: UX,C1:1,NODE2:4,Lab2:UY,C2:1→OK 或者?采用斜支座的局部坐标来施加位移约束 ANSYS Utility Menu：WorkPlane →Local Coordinate System →Create local system →At specified LOC + →单击图形中的任意一点→OK →XC、YC、ZC分别设定为2，0，0,THXY：45 →OK ANSYS Main Menu：Preprocessor →modeling →Move / Modify →Rotate Node CS →To active CS → 选择4号节点 ANSYS Main Menu：Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement On Nodes →选取4号节点→OK →选择Lab2:UY(施加Y方向的位移约束) →OK 命令流； !---方法1 begin----以下的一条命令为采用约束方程的方式对斜支座进行处理 CE,1,0,4,UX,1,4,UY,-1 !建立约束方程(No.1): 0=node4_UX*1+node_UY*(-1) !---方法1 end --- !--- 方法2 begin --以下三条命令为定义局部坐标系，进行旋转，施加位移约束 !local,11,0,2,0,0,45 !在4号节点建立局部坐标系 !nrotat, 4 !将4号节点坐标系旋转为与局部坐标系相同 !D,4,UY !在局部坐标下添加位移约束 !--- 方法2 end

ansys有限元建模与分析实例-详细步骤

《有限元法及其应用》课程作业ANSYS应用分析学号：姓名：专业：建筑与土木工程

角托架的有限元建模与分析一、模型介绍本模型是关于一个角托架的简单加载，线性静态结构分析问题，托架的具体形状和尺寸如图所示。托架左上方的销孔被焊接完全固定，其右下角的销孔受到锥形压力载荷，角托架材料为Q235A 优质钢。角托架材料参数为：弹性模量366E e psi =；泊松比0.27ν= 托架图（厚度：0.5）二、问题分析因为角托架在Z 方向尺寸相对于其在X,Y 方向的尺寸来说很小，并且压力荷载仅作用在X,Y 平面上，因此可以认为这个分析为平面应力状态。三、模型建立 3.1 指定工作文件名和分析标题（1）选择菜单栏Utility Menu → 命令.系统将弹出Jobname(修改文件名)对话框,输入bracket （2）定义分析标题 GUI ：Utility Menu>Preprocess>Element Type>Add/Edit/Delete 执行命令后，弹出对话框，输入stress in a bracket 作为ANSYS 图形显示时的标题。 3.2设置计算类型 Main Menu: Preferences … →select Structural → OK 3.3定义单元类型 PLANE82 GUI ：Main Menu →Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete 命令，系统将弹出Element Types 对话框。单击Add 按钮，在对话框左边的下拉列表中单击Structural Solid →Quad 8node 82，选择8节点平面单元PLANE82。单击ok ，Element Types 对话框，单击Option ，在Element behavior 后面窗口中选取Plane strs w/thk 后单击ok 完成定义单元类型。 3.4定义单元实常数 GUI ：Main Menu: Preprocessor →Real Constants →Add/Edit/Delete ，弹出定义实常数对话框，单击Add ，弹出要定义实常数单元对话框，选中PLANE82单元后，单击OK →定义单元厚度对话框，在THK 中输入0.5.

ansys有限元分析作业经典案例

有限元分析作业作业名称输气管道有限元建模分析姓名陈腾飞学号 3070611062 班级 07机制（2）班宁波理工学院

一个经典的ansys热分析实例(流程序)

/PREP7 /TITLE,Steady-state thermal analysis of pipe junction /UNITS,BIN ! 英制单位；Use U. S. Customary system of units (inches) ! /SHOW, ! Specify graphics driver for interactive run ET,1,90 ! Define 20-node, 3-D thermal solid element MP,DENS,1,.285 ! Density = .285 lbf/in^3 MPTEMP,,70,200,300,400,500 ! Create temperature table MPDATA,KXX,1,,8.35/12,8.90/12,9.35/12,9.80/12,10.23/12 ! 指定与温度相对应的数据材料属性；导热系数；Define conductivity values MPDATA,C,1,,.113,.117,.119,.122,.125 ! Define specific heat values（比热） MPDATA,HF,2,,426/144,405/144,352/144,275/144,221/144 ! Define film coefficient;除144是单位问题，上面的除12也是单元问题 ! Define parameters for model generation RI1=1.3 ! Inside radius of cylindrical tank RO1=1.5 ! Outside radius Z1=2 ! Length RI2=.4 ! Inside radius of pipe RO2=.5 ! Outside pipe radius Z2=2 ! Pipe length CYLIND,RI1,RO1,,Z1,,90 ! 90 degree cylindrical volume for tank WPROTA,0,-90 ! 旋转当前工作的平面；从Y到Z旋转-90度；；Rotate working plane to pipe axis CYLIND,RI2,RO2,,Z2,-90 ! 角度选择在了第四象限；90 degree cylindrical volume for pipe WPSTYL,DEFA ! 重新安排工作平面的设置；另外WPSTYL,STAT to list the status of the working plane；；Return working plane to default setting BOPT,NUMB,OFF ! 关掉布尔操作的数字警告信息；Turn off Boolean numbering warning VOVLAP,1,2 ! 交迭体；Overlap the two cylinders /PNUM,VOLU,1 ! 体编号打开；Turn volume numbers on /VIEW,,-3,-1,1

ansys有限元分析作业

有限元分析作业作业名称输气管道有限元建模分析姓名邓伟学号 p1202100706 班级：浦机械1007 题目描述：输气管道的有限元建模与分析计算分析模型如图1所示承受内压：1.0e8 Pa R1=0.3 R2=0.5

管道材料参数：弹性模量E=200Gpa；泊松比v=0.26。图1受均匀内压的输气管道计算分析模型（截面图）题目分析：由于管道沿长度方向的尺寸远远大于管道的直径，在计算过程中忽略管道的断面效应，认为在其方向上无应变产生。然后根据结构的对称性，只要分析其中1/4即可。此外，需注意分析过程中的单位统一。操作步骤 1.定义工作文件名和工作标题 1.定义工作文件名。执行Utility Menu-File→Chang Jobname-3070611062，单击OK按钮。 2.定义工作标题。执行Utility Menu-File→Change Tile-chentengfei3070611062，单击OK按钮。 3.更改目录。执行Utility Menu-File→change the working directory –D/chen 2.定义单元类型和材料属性 1.设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK 2.选择单元类型。执行ANSYS Main Menu→Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 8node 82 →apply Add/Edit/Delete →Add →select Solid Brick 8node 185 →OK Options…→select K3: Plane strain →OK→Close如图2所示，选择OK接受单元类型并关闭对话框。

ansys有限元分析报告大作业

有限元大作业设计题目: 单车的设计及ansys有限元分析专业班级: 姓名: 学号: 指导老师: 完成日期: 2016.11.23

泊松比：0.33 质量密度：）（2 N/m 32.70E + 抗剪模量：）（2N/m 1060E .2+ 屈服强度：）（2N/m 875E .2+ 2、单车模型的简化为了方便单车的模拟分析，提高电脑的运算效率，可对单车进行初步的简化；单车受到的力的主要由车架承受，因此必须保证车架能够有足够的强度、刚度，抗振的能力，故分析的时候主要对车架进行分析。简化后的车架如下图所示。 3、单元体的选择单车车架为实体故定义车架的单元类型为实体单元（solid ）。查资料可以知道3D 实体常用结构实体单元有下表。

ansys有限元分析考题

1. ANSYS交互界面环境包含交互界面主窗口和信息输出窗口。 2. 通用后处理器提供的图形显示方式有变形图、等值线图、矢量图、粒子轨迹图以及破裂和压碎图。 3. ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场和耦合场分析于一体的有限元分析软件。 4. 启动ANSYS 10.0的程序，进入ANSYS交互界面环境，包含主窗口和输出窗口。 5. ANSYS程序主菜单包含有前处理、求解器、通用后处理、时间历程后处理器等主要处理器，另外还有拓扑优化设计、设计优化、概率设计等专用处理器。 6. 可以图形窗口中的模型进行缩放、移动和视角切换的对话框是图形变换对话框。 7. ANSYS软件默认的视图方位是主视图方向。 8. 在ANSYS中如果不指定工作文件名，则所有文件的文件名均为 file 。 9. ANSYS的工作文件名可以是长度不超过 64 个字符的字符串，必须以字母开头，可以包含字母、数字、下划线、横线等。 10. ANSYS常用的坐标系有总体坐标系、局部坐标系、工作平面、显示坐标系、节点坐标系、单元坐标系和结果坐标系。 11. ANSYS程序提供了4个总体坐标系，分别是：总体直角坐标系，固定内部编号为0；总体柱坐标系，固定内部编号为；总体球坐标系，固定内部编号为2；总体柱坐标系，固定内部编号为5。 12. 局部坐标系的类型分为直角坐标系、柱坐标系、球坐标系和环坐标系。 13. 局部坐标系的编号必须是大于或等于 11 的整数。 14. 选择菜单路径Utility Menu →WorkPlane→Display Working Plane，将在图形窗口显示工作平面。 15. 启动ANSYS进入ANSYS交互界面环境，最初的默认激活坐标系（当前坐标系）总是总体直角坐标系。 16. ANSYS实体建模的思路（方法）有两种，分别是自底向上的实体建模和自顶向下的实际建模。 17. 定义单元属性的操作主要包括定义单元类型、定义实常数和定义材料属性等。 18. 在有限元分析过程中，如单元选择不当，直接影响到计算能否进行和结果的精度。 19. 对于各向同性的线弹性结构材料，其材料属性参数主要有弹性模量和泊松比。

Ansys有限元分析实例

课程论文 (2015-2016学年第一学期) 有限元理论在软件中的应用与刚度矩阵的求解学生：张贺

有限元分析案例：打点喷枪模组（用于手机平板电脑等电子元件粘接），该产品主要是使用压缩空气推动模组内的顶针作高频上下往复运动，从而将高粘度的胶水从喷嘴中打出（喷嘴尺寸￠0.007”）。顶针是这个产品中的核心零件，设计使用材料是：AISI 4140 最高工作频率是160HZ（一个周期中3ms开3ms关），压缩空气压力3-8bar, 直接作用在顶针活塞面上，用Ansys仿真模拟分析零件的强度是否符合要求。 1. 零件外形设计图： 2. 简化模型特征后在Ansys14.0 中完成有限元几何模型创建： 3. 选择有限元实体单元并设定，单元类型是SOILD185，由于几何建模时使用的长度单位是mm, Ansys采用单位是长度：mm 压强：Mpa 密度：Ton/M3。根据题目中的材料特性设置该计算模型使用的材料属性：杨氏模量 2.1E5；泊松比：0.29； 4. 几何模型进行切割分成可以进行六面体网格划分的规则几何形状后对各个实体进行六面体网格划分，网格结果：

5. 依据使用工况条件要求对有限元单元元素施加约束和作用载荷：说明：约束在顶针底端球面位移全约束；分别模拟当滑块顶断面分别以8Bar，5Bar，4Bar和3Bar时分析顶针的内应力分布，根据计算结果确定该产品允许最大工作压力范围。 6. 分析结果及讨论：当压缩空气压力是8Bar时：

当压缩空气压力是5Bar时：当压缩空气压力是4Bar时：

结论：通过比较在不同压力载荷下最大内应力的变化发现，顶针工作在8Bar时最大应力达到250Mpa，考虑到零件是在160HZ高频率在做往返运动，疲劳寿命要求50百万次以上，因此采用允许其最大工作压力在5Mpa，此时内应力为156Mpa，按线性累积损伤理论[3 ]进行疲劳寿命L-N疲劳计算，进一部验证产品的设计寿命和可靠性。

ansys考试题

1、使用 ansys 可以进行的分析类型有哪些？结构分析、热分析、电磁分析、流体分析以及耦合场分析 2、ANSYS 典型分析过程由哪三个部分组成？前处理、求解计算和后处理 3、 a nsys 第一次运行时缺省的文件名是什么？ 4、前处理模块主要包括哪两部分？ 5、简述 ANSYS 软件的分析具体求解步骤具体步骤如下： 1）启动ansyso 已交互模式进入 ansys,定义工作文件名 2）设定单元类型。对于任何分析，必须在单元库中选择一个或几个合适分析的单元类型,单元类型决定了辅加的自由度,许多单元还要设置一些单元选项,诸如单元特性和假设 3）定义材料属性。材料属性是与结构无关的本构属性，例如杨氏模量、密度等，一个分析中可以定义多种材料，每种材料设定一个材料编号。 4）对几何模型划分网格 5）加载 6）结果后处理 6、ansys 常用的文件类型有哪些? 1）Jobname.db ansys 数据库文件，记录有限元单元、节点、载荷等数据，它包含了所有的输入数据和部分结果数据。 2）Jobname.log ansys 日志文件，以追加式记录所有执行过的命令，使用 INPUT 命令读取，可以对崩溃的系统或严重的用户错误进行恢复。 3） Jobname.err ANSYS 出错记录文件，记录所有运行中的警告、错误信息 4） Jobname.out ANSYS 输出文件，记录命令执行情况 7、 A NSYS 使用的模型可分为哪两大类？实体模型和有限元模型，其中实体模型不参与有限元分析 8、 A NSYS 的整体坐标系有哪三类？笛卡尔坐标系、柱坐标系、球坐标系 9、在ansys 对话框中"0K"按钮和“ Apply "按钮的区别是什么？在ansys 对话框中“ 0K "按钮表示执行操作，并退出此对话框；而“ apply "按钮表示执行操作，但并不退出此对话框，可以重复执行操作。 10、ANSYS 软件中提供了的创建模型的方法有哪些？ 5) Jobname.rst ANSYS 结果文件，记录一般结构分析的结果数据 6) Jobname.rth ANSYS 结果文件，记录一般热分析的结果数据 7) Jobname.rmg ANSYS 结果文件，记录一般磁场分析的结果数据 File 参数定义和建立有限元模型