有限元ansys静力分析的一个小例子
基于ANSYS的汽车变速器结构静力分析
２３定 义边 界条 件 ．
变 速 器 输 入 轴 的动 力 来 源 于 发 动 机 ，通 过 离 合 器 与 发 动 机 相 连 。 发 动 机 输 出扭 矩 通 过 矩 形 花 键 传 递 给 输 入 轴 ． 图４
幽
Ｉ 工 况 下 变 速 器接 触 分 析 的应 力 分 布 图 档
体 模 型 ，如 图 ２所 示 。
即使 已 经满 足 收 敛 准 则 ，也 会 当 作 不 收敛 处 理 。
一
般 ，应 该 选 取 足 够 大 的 Ｆ Ｎ 以保 证 Ｆ Ｏ Ｎ 小 到 可 Ｋ ＴＬ
以接 受 ，但 同时 又 应 该 让 Ｆ Ｎ 足 够 小 而 不 致 引起 总体 刚 度 Ｋ
择 普 遍 的 柔 体 一 体 的接 触 类 型 ． 面 对 面 接 触 单 元 的 接 触 柔
ｏ
方 式 通 过 接 触 向 导建 立接 触 对 ，如 图 ３所 示 。
图 １ 渐 开 线 建模 的 坐 标转 换 示 意 图 令 画 出螺 旋 线 。将 斜 齿 轮 延 分 度 圆展 开 ，螺 旋 线 的几 何 关
求 ，
参考文献 ：
［ ］ 孙 桓 ， 陈作 模 ． 械 原 理 ： 第 六 版 『 ］ 北 京 ： 高等 教 育 出 １ 机 Ｍ
版 社 ．２０ ． ０ ５
ｆ ］ 陈 贤 青 ， 尹 辉 ，戴 湘 武 ． 于 Ｖｃ＋ ２ 基 ＋和 Ａ ＤＬ 实现 渐 开 线 齿 Ｐ
轮 参 数 化 建 模 ［］ ． 学 技 术 与 工 程 ， ２ ０ （ ） １ ５ — Ｊ 科 ０７ ７ ： ４ １
业 信 息 化
的 许 用 强 度 值 ４ ０ ａ 轴 变 形 的 最 大 位 移 小 于 ０１ ０ ＭＰ ； ． ｍｍ． 小 于轴 合 成 挠 度 的 许 用 值 ０ ｒ ．ａ ２ ｍ，所 以 变 速 器 各 个 轴 均 符 合 要 求 。 常 啮 合 齿 轮 对 最 大 齿 根 弯 曲 应 力 分 别 为 １ １ ４ ＭＰ ０ ． ３ ａ和 ｌ ０２ ａ 齿 轮 对 最 大 接 触 应 力 出 现 在 齿 ９ １． ＭＰ 。 轮 啮 合 接 触 区 域 ， 啮 合 齿 轮 对 最 大 的应 力 分 别 为 ３ ０ ａ ５ ＭＰ 和 ４ ９ ＭＰ ， 小 于 屈 服 强 度 ８ ０ ａ ９． ａ ４ ４ ＭＰ ，应 力 云 图 如 图 ４所 示 ，所 以变 速 器 一档 状 态 下 各 个 齿 轮 的 接 触 强 度 也 符 合 要
ANSYS静力分析应用实例(详细)
第5章 ANSYS静力分析实例
中南大学
⑸ 显示关键点号 GUI：Utility Menu→PlotCtrls→Numbering。 在弹出的对话框中，将关键点号打开，单击ok按钮。 ⑹ 创建直线 GUI：
MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→
Lines→Straight Line 弹出拾取窗口，拾取关键点1和2，单击ok按钮。 ⑺ 创建硬点
第5章 ANSYS静力分析实例
中南大学
单击“Solution Current Load Step”对话框ok按钮。出现 “solution is done！”提示时，求解结束，即可查看求解结 果。
结果显示：
⑴ 定义单元列表
GUI ： Main Menu→General Postroc→Element Table→ Define Table。 弹出“Element Table Data”对话框，单击Add按钮，在Lab 文本框中输入FA，在“Item,Comp”两个列表中分别选择 “By sequn-ence num”、“SMISC”,在右侧列表下方文本 框输入SMISC，1，单击Apply按钮，于是定义了单元表FA， 该单元列表保存了各单元的轴向力；在Lab文本框中输入SA， 在“Item,Comp”两个列表中分别选择“By sequnence num”、“Ls”,在右侧列表下方文本框输入LS，1，单击ok 按钮，于是定义了单元表SA ，该单元列表保存了各单元的轴
SURF174 CONTAC48，CONTAC49 CONTAC12，CONTAC52， CONTAC26
第5章 ANSYS静力分析实例
中南大学
5.2 结构静力学分析的类型
桥梁的ansys有限元分析
（一）研究背景桥梁在一个国家的交通运输和经济发展中占有十分重要的位置 ,而桥梁桁架结构是保证桥梁安全运营的重要手段。
随着技术的发展，桥梁桁架结构己经发展成为桥梁领域中必不可少的专用结构，桥梁桁架结构更是代表了桥梁的主流发展方向，具有广阔的市场前景。
木文的研究对象为桥梁桁架结构，采用有限元法对该车结构进行了有限元分析。
（二）研究目的本文认真研究了桥梁的结构组成和工作原理，对桥梁各组成部件进行了合理的模型处理和简化，利用有限元分析软件ANSYS的APDL语言，建立了各部件的有限元参数化模型。
按照真实情况采用合理的方式模拟各部件间的连接关系，将各部件组成一个整体。
通过以上工作建立了桥梁的有限元分析模型，对桥梁桁架结构进行静力学分析，分析桥梁桁架结构在静态情况下的位移变形，应力应变分布，为桥梁桁架结构的设计与制造提供理论依据。
（三）有限元分析过程1.定义材料属性，包括密度、弹性模量、泊松比。
点击主菜单中的"Preprocessor'Material Props >Mat erialModels” ,弹出窗口,逐级双击右框中“Structural、Linear\ Elastic\ Isotropic n前图标，弹出下一级对话框，在"弹性模量” （EX）文本框中输入:2. Oell ,在“泊松比” （PRXY）文本框中输入：0. 3,如图所示，点击“0K”按钮，同理点击Density输入7850即为密度。
A define Material Model BehaviorMaterial Edit Favorite HelpA Linear I&otropic Properties for P/aterhl Number 1Linear Isotropic Ifaterial Propertiesfor Kat erial NuiTber 1T1Terrperatures |0 EX PRX7|o.3Add Temper attire | Delete TeiuperatureGraphOKdree] |HebA Define Material Model Behavior Matenal Edit Favorite Help2. 定义单元属性，包括单元类型、单元编号、实常数。
钢桁架桥梁结构的ANSYS分析
钢桁架桥梁结构的ANSYS分析摘要本文中采用有限元分析法，在大型有限元分析软件ANSYS平台上分析桥梁工程结构，很好地模拟桥梁的受力、应力情况等。
在静力分析中，通过加载各种载荷，得出结构变形图，找出桥梁的危险区域。
1、问题描述下面以一个简单桁架桥梁为例，以展示有限元分析的全过程。
该桁架桥由型钢组成，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1-1。
桥长L=32m,桥高H=5.5m。
桥身由8段桁架组成，每段长4m。
该桥梁可以通行卡车，若这里仅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=5000 N, P2=10000N，见图1。
1图1桥梁的简化平面模型(取桥梁的一半)2、模型建立在桥梁结构模拟分析中，最常用的是梁单元和壳单元，鉴于桥梁的模型简化，采用普通梁单元beam3。
实体模型的建立过程为先生成关键点，再形成线，从而得到桁架桥梁的简化模型。
3、有限元模型3.1单元属性整个桥梁分成三部分，分别为顶梁及侧梁、弦杆梁、底梁，三者所使用的单元都为beam3单元，因其横截面积和惯性矩不同，所以设置3个实常数。
此外，他们材料都为型钢，材料属性视为相同，取为弹性模量EX为2.1e11 ，泊松比prxy为0.3，材料密度dens为7800。
3.2网格划分线单元尺寸大小为2，即每条线段的1/2。
4、计算4.1约束根据问题描述的要求，该桁架桥梁在x=0处的边界条件为全约束，x=32处的边界条件为y方向位移为0（即UY=0）。
如下图所示。
4.2载荷卡车对桥梁的压力视为3个集中载荷，因为模型只取桥梁的一般，所以3个集中载荷的力之和为20000N，分别为p1=5000N,p2=10000N,p3=5000N。
并将载荷施加在底梁的关键点4,5,6上。
如下图所示。
5、静力分析的计算结果5.1查看结构变形图显示y方向位移显示x方向位移5.2结论从加载后的结构变形图中可以看出，在载荷作用下，桁架桥的中间位置向下发生弯曲变形最为明显而两侧的侧梁变形最小，载荷引起的位移最大处在桥中间位置，随跨中间向两侧递减。
基于ANSYS的钻杆的有限元静力分析
摘
要: 建立了基于 A N SYS 的钻杆参数化有限元仿真模型， 对钻柱的整体受力情况进行了有限元仿
真分析，运用 A N SYS 软件中结构静力学分析模块， 对 钻柱在减 压和加 压两种 回转钻 进过程中 的整 体受力情况进行了分析， 说明了钻柱的整体受力过程及特点， 并总结 了浅井和深 井两种情况 下钻杆 柱应力分布的一般规律� 关键词: 钻柱; 有限元; 仿真; 受力分析; 参数化模型; A N SYS 中图分类号: T E 921. 2 ; O 242. 21 文献标识码: A 671 - 654X ( 20 10 ) 03- 0 061-04 文章编号 : 1
2］ 解［ �
及温度影响等�
2
有限元模型的约束及加载
2.1 建立模型 选取从井口到 钻头的整体钻 柱结构作为研 究对 象， 利用 A NSYS 来进行有限元分析� 首先要建立合适 的几何模型来模拟钻柱的实际工况 �由于谐响应分析
［ 4］ 是一种线性分析， 所以忽略所有非线性特性 �钻柱 为弹性直杆， 将钻柱系统离散化， 并将井架 � 吊绳和大
收稿日期 : 200 9- 1 1- 1 1 修订日期 : 2010- 03- 05
图1
钻柱离散单元系统
2.1. 1 选择单元 根据单元特性， 选取弹性直管梁单元 PIPE 59 来模 拟钻杆� 钻铤� 转换接头以及扶正器 �各单元的特性可 通过 K E YO PT 选项的设置来确定，PI PE 59 单元的各 个 K E YOPT 选项采用默认设置�
钩看做一弹簧， 钻柱系统被简化为一弹簧 - 质量 - 阻 尼系统， 如图 1 所示 :
1 基本假设
钻杆柱的实际工作状态是非常复杂的， 很难对钻 杆柱的实际状态进行精确的模拟和分析 �因此， 在分 析时有必要引入了一些基本假设， 对钻杆柱状态进行 简化模拟 � 对于钻杆的受力情况分析， 主要是了解钻杆柱的 整体受力情况， 并确定受力点最大处的位置 � 所以， 在 A N SYS 中， 可以采用结构静力学的分析模块来进行分 析� 为此， 除了在有限元建模时所作的几点基本假设 外， 还需引入以下基本假设: 1) 不考虑钻杆柱弯曲变形的影响� 2 ) 不考虑孔壁和钻井液对钻杆柱的磨擦阻力 � 3) 将钻杆柱底部钻头所受的力简化为轴向阻力及 阻力矩� 4 ) 忽略钻杆柱的动态因素 � 钻井液的动力效应以
ANSYS的有限元静力和模态分析
ANSYS的有限元静力和模态分析1 前言我国土地辽阔，水资源丰富，可以开发的水电容量约为3.78亿KW，据世界第一位。
目前我们已经修建了如三峡、小浪底等大型水利水电工程，而这些工程也在我国经济建设中发挥了巨大的作用。
建国以来，随着技术的提高，各种各样型式的重力坝在坝工设计中占了很大的比重。
重力坝是一种主要依靠坝体自重产生的抗滑力来维持自身稳定的坝型。
近年来，混凝土重力坝在重力坝中所占的比重越来越大。
混凝土重力坝以具有安全可靠，耐久性好，抵抗渗漏、设计和施工技术简单，易于机械化施工、对不同的地形和地质条件适应性强等优点而被广泛应用[1]。
但由于许多坝都是建立在地震多发和高烈度地区，一旦遭到破坏将会带来难以估计的经济和损失，因此对大坝做模态分析，计算分析它的固有频率和振型，为重力坝的抗震稳定性分析奠定基础。
2 有限元模型建立某工程非溢流混凝土重力坝，高17米，宽24米，顶宽5米。
上游面坡度为1：0，下游面坡度为1：0.8[2]。
假设大坝的基础是嵌入到基岩中，地基是刚性的。
大坝采用的材料参数为：弹性模量E=3.5GPa，泊松比ν=0.2，容重γ=25KN/m3。
水的质量密度1000kg/m3。
模型见图一2.1静力分析SOLID186是一个高阶3维20节点固体结构单元，SOLID186具有二次位移模式可以更好的模拟不规则的网。
本文使用SOLID186单元进行数值模拟分析。
按照满库状态施加荷载，基础是刚性，底面施加约束，对整个重力坝施加重力荷载，然后求解分析。
分析结果见图二、图三、图四、图五。
从图二中可看出X方向的最大位移是0.119mm，位置在坝顶；最小位移是0.00104mm，位置在坝底部。
从图三中看出y方向的最小位移是0.117mm，位置在坝底部。
从图四中看出z方向的最大位移和最小位移相差不大且数值很小，基本可以忽略。
根据x，y，z方向的位移图可以看出，在满库状态下，坝沿着河流方向以及竖直方向的位移是在安全范围之内的。
ANSYS_静力学问题的求解
静力学问题的求解——扳手的受力分析利用ANSYS对空间问题进行静力学分析，下面就以扳手的受力分析为例，说明ANSYS 的分析方法、步骤和过程。
1、改变工作名称在通用菜单上选择“File”→“Change Jobname”。
在弹出图1的对话框中输入文件名，单击“OK”按钮。
图1 改变工作名称2、创建单元类型在主菜单中选择“Preprocesso r”→“Element Type”→“Add/Edit/Delete”。
弹出如图2的对话框，然后在其中单击“Add”按钮；弹出如图3的对话框，在对话框中选择单元的类型。
图2单元类型图3 单元类型选择对话框3、定义材料特性在主菜单中选择“Preprocesso r”→“Material Props”→“Material Models”。
在弹出的如图4的菜单中选择“Structural”→“Linear”→“Elastic”→“Isotropic”，弹出如图5的对话框，在EX文本框中输入2e11, 在PRXY文本框中输入0.3 ，然后点击 OK 按钮。
图4 材料模型图5 材料特性在主菜单中选取“Preprocessor”→“Modeling”→“Create”→“Areas”→“Polygon”→“Hexagon”。
在弹出的菜单如图6中，在“WP X”、“WP Y”和“Radius”文本框中分别输入0、0和0.01，单击OK按钮。
创建六边形、改变视角并显示关键点和线号如图7所示。
图6创建六边形图7创建六边形及显示关键点、线号在ANSYS主菜单中选取“Preprocessor”→“Modeling”→“Create”→“Keypoints”→“In Active CS”。
在弹出的对话框图8中创建点7，X、Y、Z坐标为0,0,0,单击“Apply”按钮，继续创建关键点8，坐标为0,0,0.05，单击“Apply”按钮，创建点9，坐标为0,0.1,0.05，单击OK按钮。
5.3.9 接触设置综合实例[共10页]
![5.3.9 接触设置综合实例[共10页]](https://img.taocdn.com/s3/m/cabc9f6769dc5022abea0018.png)
5.3 状态非线性分析——接触5.3.9 接触设置综合实例通过前面例子的学习，已经了解了WB中接触设置。
下面以一个2D压片弯曲挤压胶片，胶片再承受密封流体压力的例子综合描述接触分析。
本例包含刚柔接触、自接触、密封流体压力。
1．建立2D模型如图5-3-99所示，建立一个含压模板、压片、胶片的2D模型。
由于压片上端为曲线，且压片与胶片均处于相对自由状态，所以很难精确定义压模板和胶片与压片相切的位置，因此压模板距压片有微小间隙，胶片与压片呈过盈状态。
压模板在整个过程中几乎不变形，而且也不是本分析所关注的目标，所以将其定义为刚体；压片在整个过程中存在大的弯曲变形，其结果将表现为首尾相接触，将其材料定义为非线性铝合金；胶片为橡胶件，整个过程中存在大应变，且胶片内部存在自接触可能，将其本构定义为Ogden 3rd Order类型。
压模板，命名tie，刚体压片，命名Surface Body，材料本构为非线性铝合金胶片，命名rub，材料本构为Ogden 3rd Order图5-3-99 2D模型2．2D模型及材料设置调用WB默认材料库内的非线性铝合金（General Non-linear Materials→Aluminum Alloy NL），新增一个材料，命名为rub，本构选择Hyperelastic→Ogden 3rd Order，9个参数分别为：MU1=0.043438MPa，A1=1.3，MU2=8.274E−5MPa，A2=5，MU3=−0.0006895MPa，A3=−2，D1=0.029MPa^−1，D2=0MPa^−1，D3=0MPa^−1。
在Geometry→2D Behavior处定义为Plane Stress（平面应力），如图5-3-100所示。
– 435 –第5章 非线性静力学分析– 436 – 3．Virtual Topology （虚拟拓扑）设置虚拟拓扑一般用于合并几个不同平面，使其保证为一个有限元拓扑模型，除此之外，还可用于分割模型。
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有限元
学院：机电学院
专业：
姓名：
学号：
一、问题描述
如图所示的平面，板厚为0.01m，左端固定，右端作用50kg的均布载荷，对其进行静力分析。
弹性模量为210GPa，泊松比为0.25.
二、分析步骤
1．启动ansys，进入ansys界面。
2．定义工作文件名
进入ANSYS/Multiphsics的的程序界面后，单击Utility Menu菜单下File中Change Jobname的按钮，会弹出Change Jobname对话框，输入gangban为工作文件名，点击ok。
3．定义分析标题
选择菜单File-Change Title在弹出的对话框中，输入Plane Model作为分析标题，单击ok。
4．重新显示
选择菜单Plot-Replot单击该按钮后，所命令的分析标题工作文件名出现在ANSYS 中。
5．选择分析类型
在弹出的对话框中，选择分析类型，由于此例属于结构分析，选择菜单Main Menu：Preferences，故选择Structural这一项，单击ok。
6．定义单元类型
选择菜单Main Menu-Preprocessor-Element Type-Add/Edit/Delete单击弹出对话框中的Add按钮，弹出单元库对话框，在材料的单元库中选Plane82单元。
即在左侧的窗口中选取Solid单元，在右侧选择8节点的82单元。
然后单击ok。
7．选择分析类型
定义完单元类型后，Element Type对话框中的Option按钮被激活，单击后弹出一个对话框，在Elenment behavior中选择Plane strs w/ thk，在Extra Element output 中，选择Nodal stress，单击close，关闭单元类型对话框。
8．定义实常数
选择菜单Main Menu-Preprocessor-Real Constants Add/Edit/Delete执行该命令后，在弹出Real Constants对话框中单击Add按钮，确认单元无误后，单击ok，弹出Real Constants Set Number 1，for Plane 82对话框，在thickness后面输入板的厚度0.01单击ok，单击close。
9．定义力学参数
选择菜单Main Menu-Preprocessor-Material Props-Material Model 在弹出的对
话框中右边一栏依次双击structures，Linear，Elastic，Isotropic弹出定义材料属性对话框，在Ex后输入弹性模量210e9，在PRxY后面输入泊松比0.25。
单击ok，然后关闭定义材料属性对话框。
10．存盘
选择菜单ANSYS Toolbar-SAVE-DB
11．定义关键的
选择菜单Main Menu-Preprocessor-Modeling-Creat-Keypoint-In active CS 在创建点的对话框中，输入关键点编号1。
在创建点的对话框中，输入坐标0,-0.15,0，选择Apply。
依次输入关键点2（0.25，-0.15,0），关键点3（0.5，-0.05,0），关键点4（0.75，-0.05,0），关键点5（0.75，0.05,0），关键点6（0.5，0.05,0），关键点7（0.25，0.15,0），关键点8（0，0.15,0）。
12．建立直线
选择菜单Main Menu-Preprocessor-Modeling-Creat-Lines-LInes-Straight
Lines，用鼠标依次单击建立如图的的直线。
13．建立平面
选择菜单Main Menu-Preprocessor-Modeling-Creat-Areas-Arbitraty-By Lines 执行改命令后，弹出一摄取对话框，分别摄取生成的八条直线。
单击ok。
生成一个平面。
14．显示工作平面
选择菜单WorkPlane-Display Working Plane 工作平面坐标显示在绘图区域中。
15．移动工作平面
选择菜单WorkPlane-Offset WP by Increments 执行该命令后，弹出Offset WP 对话框，在x，y，z Offsets中输入0.25,0,0，单击ok。
工作平面坐标移动到（0.25,0,0）位置。
16．创建圆
选择菜单 Main Menu-Preprocessor-Modeling-Creat-Areas-Circle-Solid Circle 在弹出的对话框中输入WP x=0，WP Y=0，Radius=0.025，单击OK。
17．布尔操作
选择菜单Main Menu-Preprocessor-Modeling-Operate-Booleans-Subtract- Areas 执行该命令后，在图形区域用目标选中平板基体，单击OK，然后选择绘制的实体圆，单击OK.。
18．存盘
同上
19．划分网格
选择菜单 Main Menu-Preprocessor-Meshing-MeshTool 执行该命令后，在弹出的对话框中单击Globe后面的Set，弹出的对话框中，将Element edge length 设置为0.01，单击OK回到MeshTool对话框中，然后单击Mesh，弹出一个摄取对话框，用鼠标单击平板即可。
20．存盘
同上
21．施加载荷
选择菜单Main Menu-Solution-Defineloads-Apply-Structural-Displacement- On Lines 执行该命令后会弹出一个选取对话框，在绘图区域选取最左端的直线，单击OK，在弹出的对话框中选择ALL DOF，限制所有的自由度。
单击Ok。
选择菜单Main Menu-Solution-Defineloads-Apply-Structural-Pressure- On Lines 执行该命令后弹出一个选取对话框，在图形上选取最右端的直线，单击OK，会弹出一个对话框如图，在Load PRES Value后面输入-50000，单击OK。
22．求解运算
选择菜单Main Menu-Solution-Solve-Current LS 在弹出的对话框中单击OK，ANSYS程序开始进行计算，当计算完成后，程序弹出一条信息框，提示求解已经完成，单击close，关闭该窗口。
23．显示桁架变形图
选择菜单Main Menu-General Postproc-Plot Results-Defomed Shape 在弹出的窗口中选择Def + undefomed，单击OK，加载变形后的效果图和未加载前的效果图且在绘图区域。
24．显示应力云图
选择菜单Main Menu-General Postproc-Plot Results-Contour Plot-Nodal Solu 执行该命令后，弹出Contour Nodal Solution Data 对话框，如图所示，在其中选择von mises stress，单击OK，生成结果所示。
查看各个方向的应变，各个方向的应力，以及三个主应力。
^. 25．存盘，退出ANSYS。