ansys有限元建模与分析实例,详细步骤
ansys有限元分析案例
ansys有限元分析案例ANSYS有限元分析案例。
在工程设计和分析领域，有限元分析是一种常用的数值模拟方法，它可以有效地预测结构在受力作用下的变形和应力分布。
而ANSYS作为目前应用最为广泛的有限元分析软件之一，具有强大的建模和仿真功能，被广泛用于航空航天、汽车、船舶、建筑等领域。
本文将通过一个实际案例，介绍如何使用ANSYS进行有限元分析。
案例背景：某工程结构在实际使用过程中出现了裂纹现象，为了找出裂纹的成因并进行有效的修复措施，我们决定利用ANSYS进行有限元分析。
首先，我们需要建立结构的有限元模型，然后施加相应的载荷和边界条件，最终得出结构的应力分布和变形情况，从而找出裂纹的位置和原因。
建立有限元模型：首先，我们需要将结构进行几何建模，并进行网格划分，将结构划分为有限元单元。
在建立模型的过程中，需要考虑到结构的几何形状、材料属性以及实际工况下的载荷和边界条件。
在ANSYS中，可以通过几何建模模块进行结构建模，然后选择合适的单元类型和网格划分方法，对结构进行离散化处理。
施加载荷和边界条件：在建立完有限元模型之后，我们需要定义结构的加载情况，包括静载荷、动载荷、温度载荷等。
同时，还需要定义结构的边界条件，如约束条件、支撑条件等。
这些载荷和边界条件的设置需要符合实际工况，并且需要考虑到结构的非线性、材料的非均质性等因素。
进行仿真分析：一切准备就绪后，我们可以进行仿真分析，通过ANSYS求解器对结构进行有限元分析。
在仿真分析过程中，ANSYS会根据定义的载荷和边界条件，对结构进行求解，并得出结构的应力分布、位移和变形情况。
通过对仿真结果的分析，可以找出结构中的弱点和故障部位，为后续的修复工作提供参考依据。
结果分析与修复措施：最后，我们需要对仿真结果进行深入分析，找出裂纹的具体位置和成因。
根据分析结果，可以制定针对性的修复措施，如增加加强筋、更换材料、改变结构设计等。
通过对仿真结果的分析，可以有效地指导后续的结构修复工作，并提高结构的安全性和可靠性。
第2章 ANSYS有限元分析典型步骤[1]
![第2章 ANSYS有限元分析典型步骤[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/a5a998a627d3240c8547efa5.png)
第2章 ANSYS有限元分析典型步骤
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第二步：定义单元类型 ANSYS单元库提供多达200种不同的单元。 较为简单的单元分类如表所示。 下面是一个平面单元在ANSYS单元类中的
命名方式：
第2章 ANSYS有限元分析典型步骤
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PLANE77
PLANE表示该单元属于平面单元类。由于 平面单元类中还包含其他许多单元，所以 还要用数字编号77来标识特定单元。
1)创建或者导入实体模型。
ANSYS提供强大的实体模型创建功能.可以 创建关键点、线、面、体,并支持布尔操作, 以生成更为复杂的模型。模型创建的菜单 项如图1所示。
第2章 ANSYS有限元分析典型步骤
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第2章 ANSYS有限元分析典型步骤
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2)网格划分前预备工作包括以下2个步骤：
i)为实体模型分配单元属性
2.2.2施加载荷
ANSYS对载荷的定义包括约束，支撑，边界条件，激 励等。并根据真实物理环境将载荷分为6大类。
自由度约束：即把某个固定自由度用给定的数值代替。 例如电磁场分析中的给有限元模型施加的磁势为零的 边界条件。
第2章 ANSYS有限元分析典型步骤
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集中力载荷：施加在节点上的集中载荷。例如结构分 析中施加在有限元模型上的力和力矩。
第2章 ANSYS有限元分析典型步骤
2.1建立有限元模型 2.2加载和求解 2.3结果后处理
第2章 ANSYS有限元分析典型步骤
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2.1建立有限元模型
ANSYS将模型分为实体模型和有限元模型 两大类。
实体模型由关键点、线、面和体组成，用 来直接描述所求问题的几何特性。
有限元模型是实际结构和物质的数学表示 方法。
第2章 ANSYS有限元分析典型步骤
研究生有限元ansys实例操作
试题5：图示为带方孔（边长为80mm）的悬臂梁，其上受部分均布载荷（p=10Kn/m）作用，试采用一种平面单元，对图示两种结构进行有限元分析，并就方孔的布置（即方位）进行分析比较，如将方孔设计为圆孔，结果有何变化？（板厚为1mm，材料为钢）一．问题描述及数学建模悬臂梁受集中载荷和均布载荷可看作一个平面问题，简化成平面应力问题（厚度远小于其他两个尺寸）；把梁左端的边受固定支座约束的作用，梁的上方受集中载荷和均布载荷，分别用圆形孔、方形孔（正置、斜置）进行分析比较。
二．有限元建模1. 采用三角形单元计算对3种孔进行分析下面简述三角形单元有限元建模分析圆形孔的受力情况（其他类型的建模过程类似）：1.进入ANSYS【开始】→【程序】→ANSYS 12.0→File→change directory→Job Name:problem5→Run2．设置计算类型ANSYS Main Menu: Preferences→select Structural→OK3．选择单元类型单元是三节点常应变单元，可以用四节点退化表示。
ANSYS Main Menu: Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4 node 42→OK (back to Element Types window) →Options…→select K3: Plane Stress→OK→Close (the Element Type window)4. 定义材料参数材料为钢，可查找钢的参数并在有限元中定义，其中弹性模量E=210Gpa，泊松比v=0.3。
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX:2.1e11, PRXY:0.3→OK 5. 生成几何模型✓生成特征点ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →依次输入六个点的坐标：input:1(0,0),2(900,250),3(900,500),4(0,500),5（300, 500),6(450,500)→OK✓生成坝体截面ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Arbitrary →Through KPS →依次连接1,2,3,6,5,4这六个特征点→OK6.网格划分ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing→Size Cntrls→Manualsize→Lines →Picked Lines→选择梁外轮廓线→Size=40→Apply选择轮齿对称轴→Size=20→OkANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→Mesh: Areas, Shape: Tri, Free→Mesh→Pick All (in Picking Menu) →Close( the Mesh Tool window)7.模型施加约束✓分别给左侧边施加全约束ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement →On lines→选择左侧边→OK →select:ALL DOF→OK✓给梁的上边施加集中载荷和分布载荷ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Force →On Keypoints →拾取5节点Lab2: UY ，值为-1000→OKANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Pressure → On Lines→拾取5节点和6节点中间的线段FY，值为4500→OK8. 分析计算ANSYS Main Menu: Solution →Solve →Current LS →OK(to close the solve Current Load Step window) →OK9. 结果显示确定当前数据为最后时间步的数据ANSYS Main Menu: General Postproc →Read Result→Last Set查看在外力作用下的变形ANSYS Main Menu: General Postproc →Plot Results →Deformed Shape→select Def + Undeformed →OK查看节点位移分布情况Contour Plot →Nodal Solu… →select: DOF solution→Displacement vector sum→OK查看节点应力分布情况Contour Plot →Nodal Solu…→select: Stress→Stress intensity→Def + Undeformed→OK10. 退出系统ANSYS Utility Menu: File→Exit…→Save Everything→OK三．结果分析1.圆孔梁变形图，节点位移图，节点应力图2.斜置方孔变形图，节点位移图，节点应力图3.正置方孔变形图，节点位移图，节点应力图4. 将三种方案进行比较5.结论由实际情况可推知坝体X 向的变形和所受应力都为正，Y 向的变形和所受力均为负上面的结果与实际结果基本相符。
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 →File →Jobname 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 → OK3.3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。
ansys有限元分析报告
ANSYS有限元分析报告1. 简介在工程设计领域，有限元分析是一种常用的数值分析方法，通过将复杂的结构划分为有限数量的单元，然后对每个单元进行力学和物理特性的计算，最终得出整个结构的响应。
ANSYS是一款流行的有限元分析软件，提供了丰富的工具和功能，可用于解决各种工程问题。
本文将介绍ANSYS有限元分析的基本步骤和流程，并以一个实际案例为例进行说明。
2. 步骤2.1 确定分析目标首先要确定分析的目标。
这可以是结构的强度分析、振动分析、热传导分析等。
根据目标的不同，还需确定所需的加载条件和边界条件。
2.2 几何建模在进行有限元分析之前，需要进行几何建模。
在ANSYS中，可以使用几何建模工具创建和编辑结构模型。
这包括定义几何形状、尺寸和位置等。
2.3 网格划分网格划分是有限元分析的关键步骤。
通过将结构划分为多个单元，可以将结构分解为有限数量的离散部分，从而进行数值计算。
在ANSYS中，可以使用网格划分工具进行自动或手动划分。
2.4 材料属性定义在进行有限元分析之前，需要定义材料的物理和力学属性。
这包括弹性模量、泊松比、密度等。
ANSYS提供了一个材料库，可以选择常见材料的预定义属性，也可以手动定义。
2.5 加载和边界条件定义在进行有限元分析之前，需要定义加载和边界条件。
加载条件可以是力、压力、温度等。
边界条件可以是支撑、固定或自由。
2.6 求解和结果分析完成前面的步骤后，可以开始求解分析模型。
ANSYS将应用数值方法来解决有限元方程组，并计算结构的响应。
一旦求解完成，可以进行结果分析，包括位移、应力、应变等。
2.7 结果验证和后处理在对结果进行分析之前，需要对结果进行验证。
可以使用已知的理论结果或实验数据进行比较，以确保分析结果的准确性。
完成验证后，可以进行后处理，生成报告或结果图表。
3. 案例分析在本案例中，将针对一个简单的悬臂梁进行有限元分析。
3.1 确定分析目标本次分析的目标是确定悬臂梁在给定加载条件下的应力分布和变形。
ANSYS轴承座的有限元建模与分析经典实例
轴承座轴承座 轴瓦轴瓦 轴四个安装孔径向约束向约束 (对称) 轴承座底部约束(UY=0) 沉孔上的推力 (1000 psi.) 向下作用力 (5000 psi.) 实验十 轴承座的有限元建模与分析（一）实验目的（一）实验目的1.熟悉并掌握ANSYS 软件的使用方法；软件的使用方法；2.掌握如何利用ANSYS 建立复杂实体模型；建立复杂实体模型；3.掌握如何利用ANSYS 分析复杂模型应力分析。
分析复杂模型应力分析。
（二）实验设备和工具（二）实验设备和工具装有装有ANSYS 分析软件的计算机分析软件的计算机（三）问题描述：（三）问题描述：（四）实验步骤：（四）实验步骤：首先进入前处理(/PREP7) 1. 创建基座模型创建基座模型 生成长方体生成长方体Main Menu ：Preprocessor>Create>Block>By Dimensions 输入x1=0,x2=3,y1=0,y2=1,z1=0,z2=3 平移并旋转工作平面平移并旋转工作平面Utility Menu>WorkPlane>Offset WP by Increments X,Y ,Z Offsets 输入2.25,1.25,.75 点击Apply XY ，YZ ，ZX Angles 输入0，－90点击OK 。
创建创建圆柱圆柱圆柱体体Main Menu ：Preprocessor>Create>Cylinder> Solid Cylinder Radius 输入0.75/2, Depth 输入－1.5,点击OK 。
轴承系统 (分解图) 载荷拷贝拷贝生成生成生成另另一个一个圆柱圆柱圆柱体体Main Menu ：Preprocessor>Copy>Volume 拾取圆柱拾取圆柱体体,点击Apply, DZ 输入1.5然后然后点击点击OK 从长方体长方体中减去两中减去两中减去两个个圆柱圆柱体体Main Menu ：Preprocessor>Operate>Subtract Volumes 首先首先拾取被减拾取被减拾取被减的长方体，点击的长方体，点击Apply ,然后拾取减去后拾取减去的的两个圆柱圆柱体，点击体，点击OK 。
Ansys有限元分析实例[教学]
![Ansys有限元分析实例[教学]](https://img.taocdn.com/s3/m/99170e82bb68a98270fefa71.png)
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。
ANSYS有限元分析步骤2
前缀名 BEAM PLANE SOLID
2、按不同的分析类型可分为不同的单元库（是否为耦合分析） 例如：结构分析单元库、电磁场矢量单元库等
一、前处理
（3）单元的节点和自由度
1、节点
节点是有限元之间虚拟的连接点，是有限元处理载荷时的重要依 据。它是构建模型的最小的元素，由节点构成线，线构成面，面 而构成体。同时节点也是ANSYS中计算各种物理量的最小单元, 例如solid70单元是8节点, 一个单元就是一个立方体, 节点就是这 个立方体上的8个顶点。这个立方体单元受到的外力作用都要通过 节点来加载, 外力的作用不是直接作用在这个单元上, 而是通过节 点来使这个立方体单元发生变形。
实体建模—体（圆柱）
Solid Cylinder：通过圆柱底面圆心和半径，以及圆柱的 长度定义圆柱
Hollow Cylinder：通过空心圆柱底面圆心和内外半径， 以及长度定义空心圆柱
Partial Cylinder：通过空心圆柱底面圆心和内外半径， 以及圆柱开始和结束角度、长度定义任意弧长空心圆柱
布尔操作—Overlap交迭运算
交迭运算用于连接两个或多个图形，以生成三个或更多个新的图形的集 合。交迭命令除了在交迭域周围生成了多个边界外，与加运算非常类似。交 迭运算生成的是多个相对简单的区域，而加运算生成一个相对复杂的区域。
注意：交运算区域必须与原始图形有相同的维数
布尔操作—Glue粘接运算
实体建模—面（正多边形）
Triangle：正三角形 Square：正方形 Pentagon：正五边形 Septagon：正九边形 Octagon：正八边形 By Inscribed Rad：设置内切圆的半径来绘制正多边形 By Circumscr Rad：设置外接圆的半径来绘制正多边形 By Side Length：根据边长来绘制正多边形 By Vertices：在工作平面上选取顶点绘制多边形
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《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 →File →Jobname 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.
3.5定义材料特性
GUI：Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →输入EX=30e6, 泊松比v=0.27 → OK
3.6建立几何模型
（1）定义矩形
GUI：Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Area –Rectangle→by Dimensions →依次输入X1=0,X2=6,Y1=-1,Y2=1→Apply生成第一个矩形→输入X1=0,X2=6,Y1=-1,Y2=3单击OK生成第二个矩形。
（2）改变图形控制
GUI：Utility Menu→PlotCtrls→Numbering，将Area numbers设置为On→OK
（3）绘制圆形
GUI：Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Area –Circle→Circle Solid，对话框输入X=0，Y=0，Radius=1→Apply→输入X=5，Y=-3，Radius=1
（4）布尔加运算
GUI：Main Menu: Preprocessor →Modeling →Operate→Booleans-Add→Areas，对话框中单击Pick All
（5）创建倒角
GUI：Utility Menu→PlotCtrls→Numbering→Line number改为on
GUI：Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create→Lines—LineFillet→选中L21和L8两条线→OK→Filletradius输入0.4→OK
GUI：Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Area-Arbitrary→By Lines→选择L1，L4，L5→OK
GUI：Main Menu: Preprocessor →Modeling-Operate→Booleans-Add→Areas→Pick All (6)创建托架圆孔
GUI：Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Area –Circle→Circle Solid，对话框输入X=0，Y=0，Radius=0.4→Apply→输入X=5，Y=-3，Radius=0.4单击Ok
GUI：Main Menu: Preprocessor →Modeling-Operate→Booleans-Subtract→Areas选中托架为布尔减运算基体，单击Apply，选中两个小圆为被减部分然后单击OK生成两个圆孔。
3.7 网格划分生成有限单元
GUI： Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→(Size Controls) lines: Set →SIZE=0.5→OK返回MeshTool工具条单击Mesh→Pick All
四、加载求解
4.1选择分析选项
GUI：Main Menu:Solution→Analysis Type→New Analysis→选择Static→OK
4.2施加位移约束
GUI：Main Menu: Solution→Define Loads→Apply→Structrual→Displacement→On Lines →选中左圆孔处4根线（L4、L5、L6、L7）单击OK→在DOFs to be constrained中选择All DOF，在Displacement value中输入0→Ok
4.3施加压力荷载
GUI：Main Menu: Solution→Define Loads→Apply→Structrual-Pressure→On Lines→选中
托架右下角圆孔左下弧线L11单击OK→Value 50,500→Apply→选中托架右下角圆孔右下弧线L12单击OK→Value 500,50→OK
4.4求解
GUI：Main Menu: Solution→Solve →Current LS→OK(to close the solve Current Load Step window) →OK
五、查看计算结果
5.1读入结果文件
GUI：Main Menu: General Postproc →Read Results →first set
5.2绘制变形图
GUI：Main Menu: General Postproc →Plot Results→Deformed Shape→选择Def + Undeformed→OK
5.3画托架等效应力分布图
GUI：Main Menu: General Postproc →Plot Results→Contour Plot →Nodal Solu→ Stress →von mises stress→OK
结果图：
变形图
等效应力分布图
5.4 退出系统
GUI：Utility Menu: File→ Exit → Save Everything→OK
六、模型分析
（1）由模型受力图分析可得：横截面由内径向外径方向应力一次减小；（2）有应力图可看出有应力集中现象；
（3）由应变图可知应力越大的区域应变越大。