基于ansys的切削加工受力分析

1绪论

金属切削是机械制造行业中的一类重要的加工手段。美国和日本每年花费在切削加工方面的费用分别高达1000 亿美元和10000亿日元。中国目前拥有各类金属切削机床超过300 万台, 各类高速钢刀具年产量达 3.9 亿件, 每年用于制造刀具的硬质合金超过5000吨。可见切削加工仍然是目前国际上加工制造精密金属零件的主要办法。19世纪中期, 人们开始对金属切削过程的研究, 到现在已经有一百多年历史。由于金属切削本身具有非常复杂的机理, 对其研究一直是国内外研究的重点和难点。过去通常采用实验法, 它具有跟踪观测困难、观测设备昂贵、实验周期长、人力消耗大、综合成本高等不利因素。本文利用材料变形的弹塑性理论, 建立工件材料的模型,借助大型商业有限元软件ANSYS, 通过输入材料性能参数、建立有限元模型、施加约束及载荷、计算, 对正交金属切削的受力情况进行了分析。以前角10°、后角8°的YT 类硬质合金刀具切削45号钢为实例进行计算。切削厚度为 2 mm时形成带状切屑。提取不同阶段应力场分布云图, 分析了切削区应力的变化过程。这种方法比传统实验法快捷、有效, 为金属切削过程的研究开辟了一条新的道路。

2设计要求

根据有限元分析理论，根据ANSYS的求解步骤，建立切削加工的三维模型。对该模型进行网格划分并施加约束边界条件，最后进行求解得出应力分布云图，并以此云图分析得出结论。

3金属切削简介［3］

金属切削过程，从实质讲，就是产生切屑和形成已加工表面的过程。产生切屑和形成已加王表面是金属切削时密切相关的两个方面。

3.1切削方式

切削时，当工件材料一定，所产生切屑的形态和形成已加工表面的特性，在很大程度上决定于切削方式。切削方式是由刀具切削刃和工件间的运动所决定，可分为：直角切削、斜角切削和普通切削三种方式。

3.2切屑的基本形态

金属切削时，由于工件材料、刀具几何形状和切削用量不同，会出现各种不同形态的切屑。但从变形观点出发，可归纳为四种基本形态。

1．带状切屑切屑呈连续状、与前刀面接触的底层光滑、背面呈毛葺状。

2．挤裂状切屑切屑背面呈锯齿形、内表面有时有裂纹。

3．单元状切屑切削塑性很大的材料，如铅、退火铝、纯铜时，切屑容易在前刀面上形成粘结不易流出，产生很大变形，使材料达到断裂极限，形成很大的变形单元，而成为此类切屑。

4．崩碎状切屑切削脆性材料，如铸铁、黄铜等时，形成片状或粒状切屑。

切削时，在产生带状切屑的过程中，切削力变化较小，切削过程稳定，已加工表面质量好。但切屑成为很长的带状，影响机床正常工作和工人安全，因而要采取断屑措施；在产生挤裂状和单元状切屑的过程中，切削力有较大的波动，尤其是单元状切屑，在其形成过程中可能产生振动影响加工质量；在切削铸铁时，由于所形成的崩碎状切屑是经石墨边界处崩裂的，因而已加工表面的粗糙度值变大。

3.3 积屑瘤

在用低、中速连续切削一般钢材或其他塑性材料时,切屑同刀具前面之间存在着摩擦,如果切屑上紧靠刀具前面的薄层在较高压强和温度的作用下，同切屑基体分离而粘结在刀具前面上,再经层层重叠粘结,在刀尖附近往往会堆积成一块经过剧烈变形的楔状切屑材料，叫做积屑瘤。积屑瘤的硬度较基体材料高一倍以上，实际上可代替刀刃切削。积屑瘤的底部较稳定，顶部同工件和切屑没有明显的分界线,容易破碎和脱落,一部分随切屑带走，一部分残留在加工表面上，从而使工件变得粗糙。所以在精加工时一定要设法避免或抑制积屑瘤的形成。积屑瘤的产生、成长和脱落是一个周期性的动态过程（据测定,它的脱落频率为30～170次／秒），它使刀具的实际前角和切削深度也随之发生变化，引起切削力波动，影响加工稳定性。在一般情况下，当切削速度很低或很高时，因没有产生积屑瘤的必要条件（较大的切屑与刀具前面间的摩擦力和一定的温度），不产生积屑瘤。

3.4切削力

切削时刀具的前面和后面上都承受法向力和摩擦力，这些力组成合力F，在外圆车削时,一般将这个切削合力F分解成三个互相垂直的分力：切向力F

──

它在切削速度方向上垂直于刀具基面，常称主切削力；径向力Fr──在平行于基面的平面内,与进给方向垂直,又称推力；轴向力Fa──在平行于基面的平面内,与进给方向平行,又称进给力。切削过程中实际切削力的大小，可以利用测力仪测出。测力仪的种类很多，较常用的是电阻丝式和压电晶体式测力仪。测力仪经过标定以后就可测出切削过程中各个分力的大小。

3.5切削热

切削金属时，由于切屑剪切变形所作的功和刀具前面、后面摩擦所作的功都转变为热，这种热叫切削热。使用切削液时，刀具、工件和切屑上的切削热主要由切削液带走；不用切削液时，切削热主要由切屑、工件和刀具带走或传出，其中切屑带走的热量最大，传向刀具的热量虽小，但前面和后面上的温度却影响着切削过程和刀具的磨损情况，所以了解切削温度的变化规律是十分必要的。

3.6切削温度

切削过程中切削区各处的温度是不同的，形成一个温度场切屑和工件的温度分布，这个温度场影响切屑变形、积屑瘤的大小、加工表面质量、加工精度和刀具的磨损等，还影响切削速度的提高。一般说来，切削区的金属经过剪切变形以后成为切屑,随之又进一步与刀具前面发生剧烈摩擦,所以温度场中温度分布的最高点不是在正压力最大的刃口处，而是在前面上距刃口一段距离的地方。切削区的温度分布情况，须用人工热电偶法或红外测温法等测出。用自然热电偶法测出的温度仅是切削区的平均温度。

3.7刀具磨损

具在切削时的磨损是切削热和机械摩擦所产生的物理作用和化学作用的综合结果。刀具磨损表现为在刀具后面上出现的磨损带、缺口和崩刃等，前面上常出现的月牙洼状的磨损，副后面上有时出现的氧化坑和沟纹状磨损等。当这些磨损扩展到一定程度以后就引起刀具失效，不能继续使用。刀具逐渐磨损的因素，通常有磨料磨损、粘着磨损、扩散磨损、氧化磨损、热裂磨损和塑性变形等。在不同的切削条件下，尤其是在不同切削速度的条件下，刀具受上述一种或几种磨损机理的作用。例如，在较低切削速度下，刀具一般都因磨料磨损或粘着磨损而破损；在较高速度下，容易产生扩散磨损、氧化磨损和塑性变形。

3.8 刀具寿命

刀具由开始切削达到刀具寿命判据以前所经过的切削时间叫做刀具寿命(曾称刀具耐用度)，刀具寿命判据一般采用刀具磨损量的某个预定值，也可以把某一现象的出现作为判据，如振动激化、加工表面粗糙度恶化，断屑不良和崩刃等。达到刀具寿命后，应将刀具重磨、转位或废弃。刀具在废弃前的各次刀具寿命之和称为刀具总寿命。

生产中常根据加工条件按最低生产成本或最高生产率的原则，来确定刀具寿命和拟定工时定额。

3.9 加工表面质量

通常包括表面粗糙度加工硬化残余应力、表面裂纹和金相显微组织变化等。切削加工中影响加工表面质量的因素很多，例如刀具的刀尖圆弧半径进给量和积屑瘤等是影响表面粗糙度的主要因素;刀具的刃口钝圆半径和磨损及切削条件是影响加工硬化和残余应力的主要因素。因此，生产中常通过改变刀具的几何形状和选择合理的切削条件来提高加工表面质量。

3.10切削振动

切削过程中，刀具与工件之间经常会产生自由振动、强迫振动或自激振动(颤振)等类型的机械振动。自由振动是由机床零部件受到某些突然冲击所引起，它会逐渐衰减。强迫振动是由机床内部或外部持续的交变干扰力（如不平衡的机床运动件、断续切削等）所引起，它对切削产生的影响取决于干扰力的大小及其频率。自激振动是由于刀具与工件之间受到突然干扰力（如切削中遇到硬点）而引起初始振动，使刀具前角、后角和切削速度等发生变化，以及产生振型耦合等，并从稳态作用的能源中获得周期性作用的能源，促进并维持振动。通常，根据切削条件可能产生各种原生型自激振动，从而在加工表面上留下的振纹，又会产生更为常见的再生型自激振动。上述各种振动通常都会影响加刀表面质量，降低机床和刀具的寿命，降低生产率，并引起噪声，极为有害，必须设法消除或减轻。

3.11 切屑控制

指控制切屑的形状和长短。通过控制切屑的卷曲半径和排出方向，使切屑碰撞到工件或刀具上，而使切屑的卷曲半径被迫加大，促使切屑中的应力也逐渐增加,直至折断切屑的卷曲半径可以通过改变切屑的厚度、在刀具前面上磨制卷屑槽或断屑台来控制，其排出方向则主要靠选择合理的主偏角和刃倾角来控制。现代人们已能用两位或三位数字编码的方式来表示各种切屑的形状，通常认为短弧形切屑是合理的断屑形状。

3.12生产应用

在设计和使用机床和刀具时，需要应用切削原理中有关切削力、切削温度和刀具切削性能方面的数据。例如，在确定机床主轴的最大扭矩和刚性等基本参数时,要应用切削力的数据;在发展高切削性能的新材料时，需掌握刀具磨损和破损的规律;在切削加工中分析热变形对加工精度的影响时,要研究切削温度及其分布；在自动生产线和数字控制机床上，为了使机床能正常地稳定工作，甚至实现无人化操作,更要应用有关切屑形成及其控制方面的研究成果,并在加工中实现刀具磨损的自动补偿和刀具破损的自动报警。为此，各国研制了品种繁多的在线

检测刀具磨损和破损的传感器，其中大多数是利用切削力或扭矩、切削温度、刀具磨损作为传感信号。此外，为了充分利用机床，提高加工经济性和发展计算机辅助制造(CAM),常需要应用切削条件、刀具几何形状和刀具寿命等的优化数据。因此，金属切削原理这门学科在生产中的应用日益广泛，各国都通过切削试验或现场采集积累了大量的切削数据，并用数学模型来表述刀具寿命、切削力、功率和加工表面粗糙度等同切削条件之间的关系，然后存入计算机,建立金属切削数据库或编制成切削数据手册,供用户查用。

4 硬质合金介绍［5］

硬质合金是粉末冶金制品，是将高硬度、高熔点的难融金属碳化物粉末硬质合金的组成与特点如下：硬质合金中的碳化物（WC ,TiC.TaC等）的硬度高、熔点高。碳化物所占的比例越大，硬度越高；碳化物的粒度越小，则碳化物颗粒总体积越大，而沾结层的厚度减小，即相当于粘结层金属相对减少，是其硬度提高，抗弯刚度降低：因此，硬质合金的硬度、耐磨性和耐热性都高于高速钢。由于硬质合金具有高的热硬性（可达1000左右，允许的切削速度为高速钢的数倍，故目前已成为主要的刀具材料之一。但硬质合金抗弯刚度较低，脆性大，承受冲击能力较差，制造工艺性较差，刃口不如高速钢锋利。目前国内外已研制出许多新型硬质合金，提高了综合性能。目前常用于切削加工的硬质合金都是以WC（碳化钨）为基础，主要有三类：1）钨钴类硬质合金（WC-Co），代号为YG。YG 类硬质合金的硬质相材料是WC粘接剂为Co。2）钨钛钴类硬质合金（WC-TiC-Co），代号YT。YT类硬质合金的硬质相材料是WC和TiC，粘结剂为Co。3）钨钛钽钴类硬质合金[WC-TiC-TaC-Co]，代号为YW。YW类硬质合金也叫通用硬质合金，是一种用途广泛的硬质合金，已部分代替YT和YG类硬质合金。各类牌号中，含钴量越多，韧性越好，适用于粗加工；含碳化物量越多，热硬性越高韧性越差，适用于精加工。

5 有限元分析软件ANSYS简介及本课题研究的内容和意义

5.1 ANSYS简介［10］

ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等。是现代产品设计中的高级CAE工具之一。

ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。因此它可应用于以下工业领域：

航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。ANSYS软件提供的分析类型有结构静力分析、结构动力学分析、结构非线性分析、动力学分析、热分析、电磁场分析、流体动力学分析、声场分析、压电分析等9类，软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型。ANSYS的前处理模块主要有两部分内容：实体建模和网格划分；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。

应用ANSYS提供的立体问题单元对力学问题进行模拟分析是我们的课题中将采用的主要方法。

对于有限单元法的解法而言，从求解问题的性质上可以归结为三类，即独立于时间的平衡问题（或稳态问题）、特征值问题、依赖于时间的瞬态问题。这三类问题，从方程自身性质考虑，还存在对应的非线性情形，非线性可以是由材料性质，变形状态和边界接触条件引起的，分别成为材料、几何、边界非线性。求解非线性有限元问题的算法研究主要有以下几种：

（1）采用Newton-Raphson方法或修正Newton-Raphson方法等将非线性方程转化为一系列线性方程进行迭代求解，并结合加速方法提高迭代收敛的速度。

（2）采用预测-校正法或广义中心法等对材料非线性本构方程进行积分，决定加载过程中材料的应力应变的演化过程。

（3）采用广义弧长法等时间步长控制方法和临界点搜索、识别方法，对非线性载荷-位移的全路径进行追踪。

（4）采用拉格朗日（Lagrange）乘子法、罚函数法或直接引入法，将接触面条件引入泛函，求解接触和碰撞问题。

最后应指出，由于有限元法解题的规模越来越大，为了缩短解题的周期，基于并行计算机和并行计算软件系统的有限元并行算法，近年来得到很大发展。作为优化产品研发流程的仿真技术及软件的开发者和革新者，ANSYS公司2005年6月2日发布ANSYS 10.0新版本。我们的对切削加工的受力问题的研究将在ANSYS 10.0平台下开展。

5.2本课题研究的内容和意义

本课题的总体思路是通过大型有限元分析软件ANSYS来模拟金属切削过程并分析该过程中刀具的应力，应变场变化，进而得出刀具受力的边界条件，以此为基础对刀具的应力场进行有限元分析，并对刀具的几何参数进行虚拟化设计。在熟练掌握金属切削原理，有限元法基本理论，弹塑性变性理论及所能熟练操作ANSYS软件的前提下应用ANSYS的前处理建立金属切削的有限元模型对切削过程进行分析应用ANSYS后处理提取计算结果，对切削过程的应力场变化进行分析研究。在有限元分析技术日趋成熟的今天，本课题研究的意义在于将这项较为成熟的技术引入到切削加工的研究与开发上来，为切削加工研究提供一种更为简洁有效且可靠精确的方法。与传统研究相比较有限元分析技术更为经济，高效，完善，精确，而且研究的广度和深度都有所发展。

6 切削加工受力分析的ANSYS求解过程

6.1定义单元类型［1］

本文在ANSYS中工件选择45 号钢, 查材料手册得相关数据: 弹性模量E=200GPa, 泊松比μ =0.28。刀具选用YT类硬质合金, 查材料手册得相关数据: 刀具的弹性模量为600GPa, 泊松比为0.3。刀具采用前角10°, 后角8°，切削厚度为2mm进行切削。工件选用solid185单元，刀具选用solid45单元。

GUI:MainMenu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete

弹出定义单元对话框选择solid185单元，然后单击Add选择solid45。

图1定义工件模型为1号solid185

图2定义刀具模型为2号solid45

6.2定义材料属性数据［11］

根据查表所得的工件和刀具的材料属性数据来定义。对一号材料模型输入弹性模量，泊松比分别为2.06e11和0.28，对二号材料模型分别输入弹性模量和泊松比为6e11和0.3，再对二号模型输入摩擦系数0.2.

GUI:MainMenu Preprocessor Material Models弹出定义材料属性对话框

图3 定义工件的弹性模量和泊松比

图4定义刀具的弹性模量和泊松比

图5 定义摩擦系数

6.3创建模型

6.3.1创建关键点

将所要画的切削模型的平面图关键点的坐标求出，然后逐个输入到ANSYS中GUI:MainMenu Preprocessor Modeling Create Keypoints In

Active cs

图6 定义第一个关键点

图7已定义的所有的关键点

6.3.2通过关键点创建线段

GUI:MainMenu Preprocessor Modeling Create Lines Straight Lines

弹出关键点拾取菜单，逐个拾取关键点连成线段。

图8 关键点拾取菜单

图9拾取关键点生成成的直线

6.3.3由直线生成面

通过连成的直线生成平面

GUI: MainMenu Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary

By Lines

图10 拾取直线生成的平面

6.3.4 由平面拉伸成体

GUI: MainMenu Preprocessor Modeling Operate Extrude Areas Along Normal

弹出沿法向拉伸的对话框，输入拉伸距离为8，选择面生成立体模型.

图11法向拉伸对话框

图12拾取面生成的体

6.4划分网格

6.4.1 将定义的单元类型和材料模型赋予工件

GUI:MainMenu Preprocessor Meshing Mesh Attributes

Picked Volumes

在弹出的对话框中将1号solid185单元赋予1号工件材料模型，将2号solid45单元赋予2号车刀模型。

图13将定义的材料模型1和单元类型1赋予工件

图14将定义的材料模型2和单元类型2赋予刀具

6.4.2用智能划分进行网格尺寸控制

GUI: MainMenu Preprocessor Meshing Size Cntrls SmartSize

Basic

图15智能尺寸划分

6.4.3 网格划分

GUI: MainMenu Preprocessor Meshing Mesh Volumes free

图16 网格划分的结果

6.5创建摩擦接触对

在刀具切削工件的过程中，主要的摩擦发生在切屑底层与前刀面的摩擦和后刀面与已加工表面的摩擦。所以在模型中创建两对接触对。

6.5.1 生成组元

GUI:UtilityMenu Select Entities

弹出的选择对象对话框。选择对象为所有的面，从所有面中拾取刀具的后刀面，再拾取其上所有节点生成组元SNA1。

图17 选择对象为所有的面

图18选择后刀面

图19选择面上所有节点

GUI: UtilityMenu Select Comp/Assembly Create Componet 弹出的对话框中定义组元SNA1.

图20生成组元SNA1

按照上述方法依次定义已加工表面，前刀面，切削底层的组元分别为为SNA2,PULL1,PULL2。

6.5.2 定义摩擦接触对

GUI: MainMenu Preprocessor Modeling Create Contact Pairs 弹出的“接触管理”对话框，选择新建接触对

图21 生接接触面对话框

在上图对话框中选择SNA1，然后点NEXT，再选SNA2，然后点NEXT.弹出下面的属性设置对话框

图22属性设置对话框

单击OK，再单击Creat即可建立3号摩擦接触对。按照上述方法，可再建立4号摩擦接触对。

6.6求解准备和施加约束边界条件

6.6.1设置分析类型

设置分析类型为静态分析

GUI: MainMenu Solution Analysis Type New Analysis Static

图23 选择分析类型为暂态

6.6.2 求解控制设置

GUI: MainMenu Solution Analysis Type Sol Controls

弹出下图所示对话框，进行参数设置。

图24参数设置对话框

将整个求解过程分为5个载荷步，设置为小位移约束，并且显示所有载荷步的求解结果。

6.6.3 施加约束边界条件

对刀具的顶面施加Y方向的位移约束，约束作用距离为零。对刀具的侧面施加位移为-1的约束。对工件底部施加全约束，工件右侧面施加X方向的约束，约束作用距离为零。

GUI:Utility Select Entities

图25 拾取刀具顶面作为约束施加平面

GUI: MainMenu Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Areas

图26 约束Y方向位移

图27选择刀具左侧面为位移约束面

图28 约束X方向位移

图29选择工件底面为约束面

Ansys受力分析例程

三维托架实体受力分析例程（题目） ANSYS软件是融结构、流体、电磁场、声场和耦合场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS公司开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如PRO/E、UG、I-DEAS、CADDS及AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。题目：1、三维托架实体受力分析：托架顶面承受50psi的均匀分布载荷。托架通过有孔的表面固定在墙上，托架是钢制的，弹性模量E=29×106psi，泊松比v=0.3.试通过ANSYS输出其变形图及其托架的von Mises应力分布。题目1的分析。先进行建模，此建模的难点在对V3的构建（既图中的红色部分）。要想构建V3，首先应将A15做出来，然后执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>V olumes命令，将所有的实体合并为一个整体。建模后，就对模型进行网格的划分，实行Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool,先对网格尺寸进行编辑，选0.1，然后点Meshing，Pick all进行网格划分，所得结果如图1。划分网格后，就可以对模型施加约束并进行加载求解了。施加约束时要注意，由于三维托架只是通过两个孔进行固定，故施加约束应该只是针对两孔的内表面，执行Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structrual>Displacement>Symmetry B.C>On Areas命令，然后拾取两孔的内表面，单击OK就行了。施加约束后，就可以对实体进行加载求解了，载荷是施加在三维托架的最顶上的表面的，加载后求解运算，托架的变形图如图2。

梁结构应力分布ANSYS分析汇总

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 先进制造及模具设计制造实验梁结构应力分布ANSYS分析学院名称：机械工程学院专业班级：研1402 学生姓名：XX 学生学号：S1403062 2015年5 月

梁结构应力分布ANSYS分析（XX，S1403062，江苏大学）摘要：本文比较典型地介绍了如何用有限元分析工具分析梁结构受到静力时的应力的分布状态。我们遵循对梁结构进行有限元分析的方法，建立了一个完整的有限元分析过程。首先是建立梁结构模型，然后进行网格划分，接着进行约束和加载，最后计算得出结论，输出各种图像供设计时参考。通过本论文，我们对有限元法在现代工程结构设计中的作用、使用方法有个初步的认识。关键词：梁结构；应力状态；有限元分析；梁结构模型。 Beam structure stress distribution of ANSYS analysis （Dingrui, S1403062, Jiangsu university） Abstract: This article is typically introduced how to use the finite element analysis tool to analyze the stress of beam structure under static state distribution. We follow the beam structure finite element analysis method, established the finite element analysis of a complete process. Is good beam structure model is established first, and then to carry on the grid, then for constraint and load, calculated the final conclusion, the output of images for design reference. In this article, we have the role of the finite element method in modern engineering structural design, use method has a preliminary understanding. Key words: beam structure; Stress state; The finite element analysis; Beam structure model. 1引言在现代机械工程设计中，梁是运用得比较多的一种结构。梁结构简单，当是受到复杂外力、力矩作用时，可以手动计算应力情况。手动计算虽然方法简单，但计算量大，不容易保证准确性。相比而言，有限元分析方法借助计算机，计算精度高，

ANSYS悬臂梁的自由端受力的有限元计算[1]

悬臂梁自由端受力的有限元计算任柳杰10110290005 一、计算目的 1、掌握ANSYS软件的基本几何形体构造、网格划分、边界条件施加等方法。 2、熟悉有限元建模、求解及结果分析步骤和方法。 3、利用ANSYS软件对梁结构进行有限元计算。 4、梁的变形、挠曲线等情况的分析。 5、一维梁单元，二维壳单元，三维实体单元对计算结果的影响。 6、载荷施加在不同的节点上对结果的影响。二、计算设备 PC，ANSYS软件（版本为11.0）三、计算内容悬臂梁受力模型如上图所示，一段长100[mm]的梁，一端固定，另一段受到平行于梁截面的集中力F的作用，F=100[N]。梁的截面为正方形，边长为10[mm]。梁所用的材料：弹性模量E=2.0 105[MPa]，泊松比0.3。四、计算步骤（以梁单元为例） 1、分析问题。分析该物理模型可知，截面边长/梁长度=0.1是一个较小的值，我们可以用梁单元来分析这样的模型。当然，建立合适的壳单元模型和实体单元模型也是可以的。故拟采用这三种不同的方式建立模型。以下主要阐述采用梁单元的模型的计算步骤。 2、建立有限元模型。 a)创建工作文件夹并添加标题；在个人的工作目录下创建一个文件夹，命名为beam，用于保存分析过程中生成的各种文件。启动ANSYS后，使用菜单“File”——“Change Directory…”将工作目录指向beam 文件夹；使用/FILNAME,BEAM命令将文件名改为BEAM，这样分析过程中生成的文件均以BEAM为前缀。偏好设定为结构分析，操作如下： GUI: Main Menu > Preferences > Structural b)选择单元；进入单元类型库，操作如下： GUI: Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete > Add… 对话框左侧选择Beam选项，在右侧列表中选择2D elastic 3选项，然后单击OK按钮。

ansys切削加工受力分析

1绪论金属切削是机械制造行业中的一类重要的加工手段。美国和日本每年花费在切削加工方面的费用分别高达1000 亿美元和10000亿日元。中国目前拥有各类金属切削机床超过300 万台, 各类高速钢刀具年产量达3.9 亿件, 每年用于制造刀具的硬质合金超过5000吨。可见切削加工仍然是目前国际上加工制造精密金属零件的主要办法。19世纪中期, 人们开始对金属切削过程的研究, 到现在已经有一百多年历史。由于金属切削本身具有非常复杂的机理, 对其研究一直是国内外研究的重点和难点。过去通常采用实验法, 它具有跟踪观测困难、观测设备昂贵、实验周期长、人力消耗大、综合成本高等不利因素。本文利用材料变形的弹塑性理论, 建立工件材料的模型,借助大型商业有限元软件ANSYS, 通过输入材料性能参数、建立有限元模型、施加约束及载荷、计算, 对正交金属切削的受力情况进行了分析。以前角10°、后角8°的YT 类硬质合金刀具切削45号钢为实例进行计算。切削厚度为2 mm时形成带状切屑。提取不同阶段应力场分布云图, 分析了切削区应力的变化过程。这种方法比传统实验法快捷、有效, 为金属切削过程的研究开辟了一条新的道路。 2设计要求根据有限元分析理论，根据ANSYS的求解步骤，建立切削加工的三维模型。对该模型进行网格划分并施加约束边界条件，最后进行求解得出应力分布云图，并以此云图分析得出结论。 3金属切削简介［3］金属切削过程，从实质讲，就是产生切屑和形成已加工表面的过程。产生切屑和形成已加王表面是金属切削时密切相关的两个方面。 3.1切削方式切削时，当工件材料一定，所产生切屑的形态和形成已加工表面的特性，在很大程度上决定于切削方式。切削方式是由刀具切削刃和工件间的运动所决定，可分为：直角切削、斜角切削和普通切削三种方式。 3.2切屑的基本形态金属切削时，由于工件材料、刀具几何形状和切削用量不同，会出现各种不同形态的切屑。但从变形观点出发，可归纳为四种基本形态。 1．带状切屑切屑呈连续状、与前刀面接触的底层光滑、背面呈毛葺状。

课程设计ANSYS有限元分析(最完整)

有限元法分析与建模课程设计报告学院：机电学院专业：机械制造及其自动化指导教师：**** 学生：* *** 学号：2012011**** 2015-12-31

摘要本文通过ANSYS10.0建立了标准光盘的离心力分析模型，采用有限元方法对高速旋转的光盘引起的应力及其应变进行分析，同时运用经典弹性力学知识来介绍ANSYS10.0中关于平面应力问题分析的基本过程和注意事项。力求较为真实地反映光盘在光驱中实际应力和应变分布情况，为人们进行合理的标准光盘结构设计和制造工艺提供理论依据。关键词：ANSYS10.0；光盘；应力；应变。

目录第一章引言 (3) 1.1 引言 (3) 第二章问题描述 (4) 2.1有限元法及其基本思想 (4) 2.2 问题描述 (4) 第三章力学模型的建立和求解 (5) 3.1设定分析作业名和标题 (5) 3.2定义单元类型 (6) 3.3定义实常数 (9) 3.4定义材料属性 (12) 3.5建立盘面模型 (14) 3.6对盘面划分网格 (22) 3.7施加位移边界 (27) 3.8施加转速惯性载荷并求解 (30) 第四章结果分析 (32) 4.1 旋转结果坐标系 (32) 4.2查看变形 (33) 4.3查看应力 (35) 总结 (38) 参考文献 (39)

第一章引言 1.1 引言光盘业是我国信息化建设中发展迅速的产业之一，认真研究光盘产业的规律和发展趋势，是一件非常迫切的工作。光盘产业发展的整体性强，宏观调控要求高，因此，对于光盘产业的总体部署、合理布局和有序发展等问题，包括节目制作、软件开发、硬件制造、节目生产、技术标准等。在高速光盘驱动器中，光盘片会产生应力和应变，在用ANSYS分析时，要施加盘片高速旋转引起的惯性载荷，即可以施加角速度。需要注意的是，利用ANSYS施加边界条件时，要将内孔边缘节点的周向位移固定，为施加周向位移，而且还需要将节点坐标系旋转到柱坐标系下。本文通过ANSYS10.0建立了标准光盘的离心力分析模型，采用有限元方法对高速旋转的光盘引起的应力及其应变进行分析，同时运用经典弹性力学知识来介绍ANSYS10.0中关于平面应力问题分析的基本过程和注意事项。

ansys有限元受力分析

起重机桁架结构的受力分析摘要：本文利用ansys14.5平台研究货物起重机的受力情况，通过对起重机架的建模和求解，进一步熟悉了ansys的分析过程，并求出了起重机架的变形，位移和应力等方面的力学量，为起重机架结构和材料的改进提供了依据。 1 引言如下图所示的货物起重机，由两个桁架结构组成，它们通过交叉支撑结合在一起。每个桁架结构的两个主要构件是箱型钢架。每个桁架结构通过内部支撑来加固，内部支承焊接在方框钢架上。连接两个桁架的交叉支承销接在桁架结构上。所有构件材料都是中强度钢，EX=200E9Pa，EY=300E9Pa，μ=0.25，G=80E9。它在端部承受10KN沿Y轴负方向的载荷时，用有限元软件求出最大受力点及应力和位移情况。

内部支承及交叉支承梁截面桁架结构主要构件梁截面 2 计算模型 2.1 设置工作环境启动Mechanical APDL Product Launcher 14.5，弹出Mechanical APDL Pr oduct Launcher 14.5窗口。设置参数、工作目录、工作名称，单击Run进入AN SYS 14.5 GUI界面。在主菜单元中选择Preferences命令，选择分析类型为Stru ctural，单击OK按钮，完成分析环境设置，如图2.1所示。图2.1

2.2 定义单元与材料属性在GUI界面中选择Main Menu>Preprocessor>Element Type> Add/Edit/ Delete命令，弹出图2.2所示的Element Type对话框，选择单元类型为LINK1 80，单击OK按钮。图2.2 在GUI界面中选择Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material M odels命令，弹出图2.3所示的Define Material Model Behavior对话框，选择材料模型为结构、线性、弹性、各向异性，然后输入EX=2E11，EY=3E11，P RXY=0.25，GXY=8E10，输入密度7800，单击OK按钮完成。图2.3 下面定义截面特性，在GUI中选择Main Menu→Preprocessor→Real Con stants→Add/Edit/Delete命令，弹出Real Constants对话框，单击Add按钮选择LINK180，输入实常号1，截面积0.0014，单击Apply按钮，设置常数编号2，截面积0.0011，单击OK按钮完成，此时Real Constants对话框中列出了已定义的两个不同的实常数，完成单元及材料属性的定义，如图2.4和图2.5所示。

ansys三维梁结构分析

课程分析 COURSE ANALYSIS 题目：三维梁结构分析系别：机械工程系专业：机械设计制造及自动化学制：四年姓名：学号：导师： 20 14 年6 月8 日

分析1：三维梁结构分析姓名：班级：学号：一、概述此次分析的模型为三维梁结构，梁结构如图所示，最上端（红色）为m R 4.0=圆截面，其余横截面积为m m 5.05.0?矩形。此模型的弹性模量为GPa E 150=，泊松比为25.0，材料密度为32600m Kg =ρ。模型的约束情况为底部四个支撑点完全约束，其所受载荷作用在顶端两点，力的方向在YZ 平面，与Y 成?30角，且模型自重不可忽略。据此条件求梁的最大应力及最大变形。（可采用188Beam 单元模拟）二、模型及约束情况下面介绍模型的创建及约束的施加。 1、模型创建

通过观察模型的结构特征，可以现创建两个m 4? 5 ?的长方体 m5 m 叠加，再将第二个长方体沿m 5?面内的对角线分割，并删除上半部 m5 分，然后对这两个体求和，再分别将体单元和面单元删除。这样就只剩下线单元。最后再将剩下的线补充加上。如下图所示。 2、材料定义模型创建完成后，再定义材料的单元类型、弹性模量、泊松比及密度。通过tion sec分别定义m =圆截面及m R4.0 5.0?矩形截面。定 m5.0 义完之后，分别将这两个截面应用到相应的梁上。 3、网格划分通过meshtool工具设置网格划分尺寸及网格划分命令。打开形状因子，结果如下图所示。

4、约束及载荷施加按照要求在模型底部四个支撑点施加完全约束，在顶部两个点施加N F N F y z 3031,1750-=-=的载荷，在Z 方向施加重力加速度28.9s m kg g ?=。结果如下图所示。 5、模型求解完成上述定义之后，即可进行模型求解。

111ANSYS进行有限元静力学分析

经典理论一、设计大纲概述 1、设计目的（1）熟悉有限元分析的基本原理和基本方法；（2）掌握有限元软件ANSYS的基本操作；（3）对有限元分析结果进行正确评价。 2、设计原理利用ANSYS进行有限元静力学分析。 3、设计仪器设备 1）安装windows 2000以上版本的微机； 2）ANSYS 8.0以上版本软件。 4、实验内容与步骤 1）熟悉ANSYS的界面和分析步骤； 2）掌握ANSYS前处理方法，包括平面建模、单元设置、网格划分和约束设置； 3）掌握ANSYS求解和后处理的一般方法； 4）实际应用ANSYS软件对平板结构进行有限元分析。二、题目：如图试样期尺寸为100mm*5mm*5mm,下端固定，上端受拉力10000N作用。已知该试样材料的应力-应变曲线如图所示。计算试样的位移分布。

三、分析步骤：分析：从应力-应变关系可以看出该材料的屈服极限是225MPa 左右，弹性部分曲线的斜率为常数75GPa。之后材料进入塑性变形阶段，应力-应变关系为非线性的。估计本题应力10000/（0.05*.005）=400MPa,因此材料屈服进入塑性，必须考虑材料非线性影响。（1）建立关键点。单击菜单Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In ActiveCS，建立两个关键点（0，0，0）和（0，100， 0）。（2）建立直线。单击菜单Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Staight Line,在关键点1、2之间建立直线。（3）定义单元类型。单击菜单Main Menu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete, 定义单元Structural>Link>2D spar1(LINK1) （4）定义单元常数。单击菜单Main Menu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete,

Ansys受力分析

三维托架实体受力分析 ANSYS软件是融结构、流体、电磁场、声场和耦合场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS公司开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如PRO/E、UG、I-DEAS、CADDS及AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。题目：1、三维托架实体受力分析：托架顶面承受50psi的均匀分布载荷。托架通过有孔的表面固定在墙上，托架是钢制的，弹性模量E=29×106psi，泊松比v=.试通过ANSYS输出其变形图及其托架的von Mises应力分布。题目1的分析。先进行建模，此建模的难点在对V3的构建（既图中的红色部分）。要想构建V3，首先应将A15做出来，然后执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Volumes命令，将所有的实体合并为一个整体。建模后，就对模型进行网格的划分，实行Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool,先对网格尺寸进行编辑，选，然后点Meshing，Pick all进行网格划分，所得结果如图1。划分网格后，就可以对模型

施加约束并进行加载求解了。施加约束时要注意，由于三维托架只是通过两个孔进行固定，故施加约束应该只是针对两孔的内表面，执行Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structrual>Displacement>Symmetry >On Areas 命令，然后拾取两孔的内表面，单击OK就行了。施加约束后，就可以对实体进行加载求解了，载荷是施加在三维托架的最顶上的表面的，加载后求解运算，托架的变形图如图2。图1、托架网格图图2输出的是原型托架和施加载荷后托架变形图的对比，虚线部分即为托架的原型，从图2可看出，由于载荷的作用，托架上面板明显变形了，变形最严重的就是红色部分，这是因为其离托板就远，没有任何物体与其分担载荷，故其较容易变形甚至折断。这是我们在应用托架的时候应当注意的。

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。

ANSYS进行有限元静力学分析

一、设计大纲概述 1、设计目的（1）熟悉有限元分析的基本原理和基本方法；（2）掌握有限元软件ANSYS的基本操作；（3）对有限元分析结果进行正确评价。 2、设计原理利用ANSYS进行有限元静力学分析。 3、设计仪器设备 1）安装windows 2000以上版本的微机； 2）ANSYS 8.0以上版本软件。 4、实验内容与步骤 1）熟悉ANSYS的界面和分析步骤； 2）掌握ANSYS前处理方法，包括平面建模、单元设置、网格划分和约束设置； 3）掌握ANSYS求解和后处理的一般方法； 4）实际应用ANSYS软件对平板结构进行有限元分析。二、题目：如图试样期尺寸为100mm*5mm*5mm,下端固定，上端受拉力10000N作用。已知该试样材料的应力-应变曲线如图所示。计算试样的位移分布。

Ansys梁分析实例

工程介绍：某露天大型玻璃平面舞台的钢结构如图1所示，每个分格（图2中每个最小的矩形即为一个分格）x方向尺寸为1m，y方向尺寸为1m；分格的列数（x向分格）=8，分格的行数（y向分格）=5。钢结构的主梁（图1中黄色标记单元）为高140宽120厚14的方钢管，其空间摆放形式如图3所示；次梁（图1中紫色标记单元）为直径60厚10的圆钢管（单位为毫米），材料均为碳素结构钢Q235；该结构固定支撑点位于左右两端主梁和最中间（如不是正处于X方向正中间，偏X坐标小处布置）的次梁的两端，如图2中标记为 U R处。主梁和次梁之间是固接的。 xyz xyz 玻璃采用四点支撑与钢结构连接（采用四点支撑表明垂直作用于玻璃平面的面载荷将传递作用于玻璃所在钢结构分格四周的节点处，表现为点载荷；试对在垂直于玻璃平面方向的42 KN m的面载荷（包括玻璃自重、钢结构自重、活载 / 荷（人员与演出器械载荷）、风载荷等）作用下的舞台进行有限元分析。（每分格面载荷对于每一支撑点的载荷可等效于1KN的点载荷）。作业提交的内容至少应包括下面几项：（1）屏幕截图显示该结构的平面布置结构，图形中应反映所使用软件的部分界面，如图2；（2）该结构每个支座的支座反力；（3）该结构节点的最大位移及其所在位置；（4）对该结构中最危险单元（杆件）进行强度校核。图1

图2 图3 本操作中选用的单位为：（N，mm，MPa）。具体操作及分析求解： 1．更该工作文件和标题。如图1.1-1.5所示

图1.1 图1.2

图1.3 图1.4 图1.5

图1.6 2.选择单元类型。根据题目要求，选择单元类型为beam-3D-2node-188单元。执行Main Menu→Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add ，选择beam-3D-2node-188。如图2.1所示。图2.1 3．定义材料属性该钢结构材料为碳素结构钢Q235，则将弹性模量设置为200GPa，泊松比设置为0.3。执行Main Menu→Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic，在EX框中输入2.05e，在PRXY框中输入0.3。操作步骤为如图3.1；3.2所示。

ANSYS结构力分析实例

基于图形界面的桁架桥梁结构分析(step by step) 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。背景素材选自位于密执安的"Old North Park Bridge" (1904 - 1988)，见图3-22。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3-6。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3-23。图3-22 位于密执安的"Old North Park Bridge" (1904 - 1988) 图3-23 桥梁的简化平面模型(取桥梁的一半) 表3-6 桥梁结构中各种构件的几何性能参数解答以下为基于ANSYS 图形界面(Graphic User Interface , GUI)的菜单操作流程。 (1) 进入ANSYS（设定工作目录和工作文件）

程序→ANSYS →ANSYS Interactive →Working directory（设置工作目录）→Initial jobname （设置工作文件名）:TrussBridge →Run →OK (2) 设置计算类型 ANSYS Main Menu：Preferences… →Structural →OK (3) 定义单元类型 ANSYS Main Menu：Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete... →Add…→Beam: 2d elastic 3 →OK（返回到Element Types窗口）→Close (4) 定义实常数以确定梁单元的截面参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants…→Add/Edit/Delete →Add…→select Type 1 Beam 3 →OK →input Real Constants Set No. : 1 , AREA: 2.19E-3，Izz: 3.83e-6(1号实常数用于顶梁和侧梁) →Apply →input Real Constants Set No. : 2 , AREA: 1.185E-3，Izz: 1.87E-6 (2号实常数用于弦杆) →Apply →input Real Constants Set No. : 3, AREA: 3.031E-3，Izz: 8.47E-6 (3号实常数用于底梁) →OK (back to Real Constants window) →Close (the Real Constants window) (5) 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(定义泊松比及弹性模量) →OK →Density (定义材料密度) →input DENS: 7800, →OK →Close（关闭材料定义窗口） (6) 构造桁架桥模型生成桥体几何模型 ANSYS Main Menu：Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →NPT Keypoint number：1，X，Y，Z Location in active CS：0，0 →Apply →同样输入其余15个特征点坐标（最左端为起始点，坐标分别为(4,0), (8,0), (12,0), (16,0), (20,0), (24,0), (28,0), (32,0), (4,5.5), (8,5.5), (12,5.5), (16.5.5), (20,5.5), (24,5.5), (28,5.5)）→Lines →Lines →Straight Line →依次分别连接特征点→OK 网格划分 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Attributes →Picked Lines →选择桥顶梁及侧梁→OK →select REAL: 1, TYPE: 1 →Apply →选择桥体弦杆→OK →select REAL: 2, TYPE: 1 →Apply →选择桥底梁→OK →select REAL: 3, TYPE:1 →OK →ANSYS Main Menu：Preprocessor →Meshing →MeshTool →位于Size Controls下的Lines：Set →Element Size on Picked →Pick all →Apply →NDIV：1 →OK →Mesh →Lines →Pick all →OK (划分网格) (7) 模型加约束 ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural→Displacement →On Nodes →选取桥身左端节点→OK →select Lab2: All DOF(施加全部约束) →Apply →选取桥身右端节点→OK →select Lab2: UY(施加Y方向约束) →OK (8) 施加载荷 ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Force/Moment →On Keypoints →选取底梁上卡车两侧关键点（X坐标为12及20）→OK →select Lab: FY，Value: -5000 →Apply →选取底梁上卡车中部关键点（X坐标为16）→OK →select Lab: FY，Value: -10000 →OK →ANSYS Utility Menu：→Select →Everything (9) 计算分析 ANSYS Main Menu：Solution →Solve →Current LS →OK (10) 结果显示 ANSYS Main Menu：General Postproc →Plot Results →Deformed shape →Def shape only →OK（返回到Plot Results）→Contour Plot →Nodal Solu →DOF Solution, Y-Component of Displacement →OK（显示Y方向位移UY）(见图3-24(a))

有限元分析基础教程(ANSYS算例)(曾攀)

有限元分析基础教程Fundamentals of Finite Element Analysis (ANSYS算例) 曾攀清华大学 2008-12

有限元分析基础教程曾攀有限元分析基础教程 Fundamentals of Finite Element Analysis 曾攀 (清华大学) 内容简介全教程包括两大部分，共分9章；第一部分为有限元分析基本原理，包括第1章至第5章，内容有：绪论、有限元分析过程的概要、杆梁结构分析的有限元方法、连续体结构分析的有限元方法、有限元分析中的若干问题讨论；第二部分为有限元分析的典型应用领域，包括第6章至第9章，内容有：静力结构的有限元分析、结构振动的有限元分析、传热过程的有限元分析、弹塑性材料的有限元分析。本书以基本变量、基本方程、求解原理、单元构建、典型例题、MATLAB程序及算例、ANSYS算例等一系列规范性方式来描述有限元分析的力学原理、程序编制以及实例应用；给出的典型实例都详细提供有完整的数学推演过程以及ANSYS实现过程。本教程的基本理论阐述简明扼要，重点突出，实例丰富，教程中的二部分内容相互衔接，也可独立使用，适合于具有大学高年级学生程度的人员作为培训教材，也适合于不同程度的读者进行自学；对于希望在MATLAB程序以及ANSYS平台进行建模分析的读者，本教程更值得参考。本基础教程的读者对象：机械、力学、土木、水利、航空航天等专业的工程技术人员、科研工作者。

目录 [[[[[[\\\\\\ 【ANSYS算例】3.3.7(3) 三梁平面框架结构的有限元分析 1 【ANSYS算例】4.3.2(4) 三角形单元与矩形单元的精细网格的计算比较 3 【ANSYS算例】5.3(8) 平面问题斜支座的处理 6 【ANSYS算例】6.2(2) 受均匀载荷方形板的有限元分析9 【ANSYS算例】6.4.2(1) 8万吨模锻液压机主牌坊的分析(GUI) 15 【ANSYS算例】6.4.2(2) 8万吨模锻液压机主牌坊的参数化建模与分析(命令流) 17 【ANSYS算例】7.2(1) 汽车悬挂系统的振动模态分析(GUI) 20 【ANSYS算例】7.2(2) 汽车悬挂系统的振动模态分析(命令流) 23 【ANSYS算例】7.3(1) 带有张拉的绳索的振动模态分析(GUI) 24 【ANSYS算例】7.3(2) 带有张拉的绳索的振动模态分析(命令流) 27 【ANSYS算例】7.4(1) 机翼模型的振动模态分析(GUI) 28 【ANSYS算例】7.4(2) 机翼模型的振动模态分析(命令流) 30 【ANSYS算例】8.2(1) 2D矩形板的稳态热对流的自适应分析(GUI) 31 【ANSYS算例】8.2(2) 2D矩形板的稳态热对流的自适应分析(命令流) 33 【ANSYS算例】8.3(1) 金属材料凝固过程的瞬态传热分析(GUI) 34 【ANSYS算例】8.3(2) 金属材料凝固过程的瞬态传热分析(命令流) 38 【ANSYS算例】8.4(1) 升温条件下杆件支撑结构的热应力分析(GUI) 39 【ANSYS算例】8.4(2) 升温条件下杆件支撑结构的热应力分析(命令流) 42 【ANSYS算例】9.2(2) 三杆结构塑性卸载后的残余应力计算(命令流) 45 【ANSYS算例】9.3(1) 悬臂梁在循环加载作用下的弹塑性计算(GUI) 46 【ANSYS算例】9.3(2) 悬臂梁在循环加载作用下的弹塑性计算(命令流) 49 附录 B ANSYS软件的基本操作52 B.1 基于图形界面(GUI)的交互式操作(step by step) 53 B.2 log命令流文件的调入操作(可由GUI环境下生成log文件) 56 B.3 完全的直接命令输入方式操作56 B.4 APDL参数化编程的初步操作57

ANSYS结构分析教程篇

ANSYS结构分析基础篇一、总体介绍进行有限元分析的基本流程： 1.分析前的思考 1)采用哪种分析(静态，模态，动态...） 2)模型是零件还是装配件(零件可以form a part形成装配件，有时为了划分六面体网格采用零件，但零件间需定义bond接触) 3)单元类型选择(线单元，面单元还是实体单元) 4)是否可以简化模型(如镜像对称，轴对称) 2.预处理 1)建立模型 2)定义材料 3)划分网格 4)施加载荷及边界条件 3.求解 4.后处理 1)查看结果(位移，应力，应变，支反力) 2)根据标准规范评估结构的可靠性 3)优化结构设计高阶篇：一、结构的离散化将结构或弹性体人为地划分成由有限个单元，并通过有限个节点相互连接的离散系统。这一步要解决以下几个方面的问题: 1、选择一个适当的参考系，既要考虑到工程设计习惯，又要照顾到建立模型的方便。 2、根据结构的特点，选择不同类型的单元。对复合结构可能同时用到多种类型的单元，此时还需要考虑不同类型单元的连接处理等问题。 3、根据计算分析的精度、周期及费用等方面的要求，合理确定单元的尺寸和阶次。 4、根据工程需要，确定分析类型和计算工况。要考虑参数区间及确定最危险工况等问题。 5、根据结构的实际支撑情况及受载状态，确定各工况的边界约束和有效计算载荷。二、选择位移插值函数 1、位移插值函数的要求在有限元法中通常选择多项式函数作为单元位移插值函数，并利用节点处的位移连续性条件，将位移插值函数整理成以下形函数矩阵与单元节点位移向量的乘积形式。位移插值函数需要满足相容（协调）条件，采用多项式形式的位移插值函数，这一条件始终可以满足。

基于ANSYS的梁结构静力学分析中常见问题研究

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基于ANSYS的梁结构静力学分析中常见问题研究-机电论文基于ANSYS的梁结构静力学分析中常见问题研究羊有道陆惠兴（南京莱斯信息技术股份有限公司，江苏南京210014）摘要：简要介绍了基于ANSYS的梁结构静力分析的基本流程，重点讲述了载荷施加、自定义截面轴惯性矩求解等常见问题的解决方法，为用户运用该软件进行受力分析提供了参考素材。关键词：梁结构；载荷；自定义截面；轴惯性矩 0引言 ANSYS软件是一款功能强大的通用有限元分析软件，目前市面上介绍ANSYS 软件的书籍很多，但关于梁结构静力分析这部分内容大都千篇一律，书中所举实例基本仅侧重分析流程，对工程中经常遇到的实际情况如何处理没有作详细介绍，非常不利于用户解决实际工程问题。针对上述情况，本文通过具体实例对梁结构静力分析过程中遇到的常见问题作了具体分析，并给出了解决方法；最后给出了所举实例的理论计算结果，以便对软件分析结果的正确性和精确性进行验证和评估。 1梁结构静力学分析基本步骤静力学分析过程一般包括以下三个步骤：（1）建立模型；（2）加载求解；（3）结果后处理。在梁结构静力学分析过程中，最主要会遇到以下两个问题：（1）如何求自定义截面的轴惯性矩？（2）如何正确加载集中力、均布载荷？本文将结合具体实例来说明怎样解决这些问题。

2梁结构静力学分析中常见问题的解决方法 2.1自定义梁截面的轴惯性矩软件求解方法在工程设计中经常会使用一些自定义截面的梁结构，例如现有一截面尺寸如图1所示的梁结构截面，我们先利用ANSYS软件求解其轴惯性矩，再通过理论计算进行结果对比。软件计算步骤如下：（1）通过Modeling选项建立截面形状，如图1所示；（2）通过Sections Beam customsections WriteFromAreas选项，然后选择pickall，定义截面名称；（3）通过ReadSectMesh选项，选取已定义截面；（4）通过PlotSection选项，求得截面的惯性矩。求解结果如下：关于Y轴的轴惯性矩为IYY=0.244E+08mm4；关于Z轴的轴惯性矩为IZZ=0.29E+08mm4。理论计算该梁截面的各轴惯性矩： Iy=2440×104mm4 Iz=2903×104mm4 其结果与软件计算结果一致，说明上述软件操作步骤完全正确。 2.2集中力、均布载荷的施加方法在工程实际问题中，构件经常会受到组合载荷的作用，例如如图2所示的20a 号工字钢悬臂梁受集度为q=7.44kN/m的均布载荷和集中力P=qa2作用，现

Ansys桌子受力分析

一，问题表述已知：桌子几何尺寸如图所示，桌面板的厚度为30mm，。假设桌子的四只脚同地面完全固定，桌子上存放物品，物品产生的均匀分布压力作用在桌面，压力大小等于200Pa，其中弹性模量E=9.3GPa，泊松比μ=0.35，密度ρ=560kg/m3，分析桌子的变形和应力。二，求解步骤 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/Change Jobname，在弹出Change Jobname 对话框修改文件名为Table。选择New log and error files复选框。（2）定义工作标题：Utility Menu/File/ Change Title，将弹出Change Title对话框修改工作标题名为The analysis of table。（3）点击：Plot/Replot。 2，设置计算类型（1）点击：Main Menu/Preferences,选择Structural,点击OK。

3，定义单元类型和材料属性（1）点击：Main Menu/Preprocessor/Element Type/Add/Edit/Delete，点击Add，选择Shell,8node93，点击OK，点击Close。（2）点击：Main Menu/Preprocessor/Real Constants/Add/Edit/Delete，点击Add，选择Type 1，点击OK，设定Real Constant Set No为1，点击OK，点击Close。（3）点击Main menu/preprocessor/Material Props/Material Models/Structural/Linear/Elastic/ Isotropic，设置EX为9.3e9，PRXY为0.35，点击density，设置DENS为560。