ANSYS课程设计

课程设计说明书

工程结构仿真课程设计

学院（部）：理学院

专业班级：

学生姓名：

指导教师：

2014 年01 月03 日

安徽理工大学

课程设计指导教师评语

1、专业班级：工程力学上10-1

2、姓名：

3、完成日期： 2014年1月1日

4、设计题目：平面桁架问题分析显示器支架ANSYS分析

5、指导教师评语：

6、建议成绩：

7、指导教师：

日期：年月日

目录

一．前言 (3)

§1.1 ANSYS分析类型 (3)

§1.2 课程设计的目的和要求 (3)

二．平面桁架问题分析 (4)

§2.1 理论分析 (4)

§2.2 有限元分析 (7)

三．电脑显示器ANSYS分析 (11)

§3.1 模型材料与几何参数 (11)

§3.2 ANSYS模型的建立 (12)

§3.3 结果与分析 (15)

四．心得体会 (19)

五．参考文献 (20)

前言

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CREO, NASTRAN, ALOGOR, I －DEAS, Auto CAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。

1.1 ANSYS的分析类型

1.结构静力分析

用来求解外载荷引起的位移、应力和力。静力分析很适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题。ANSYS程序中的静力分析不仅可以进行线性分析，而且也可以进行非线性分析，如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。

2.结构动力学分析

结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。与静力分析不同，动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻尼和惯性的影响。ANSYS 可进行的结构动力学分析类型包括：瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。

3.结构非线性分析

结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。ANSYS程序可求解静态和瞬态非线性问题，包括材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。

4.动力学分析

ANSYS程序可以分析大型三维柔体运动。当运动的积累影响起主要作用时，可使用这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性。并确定结构中由此产生的应力、应变和变形

1.2课程设计的目的和要求

这次课程设计的有两个题目，第一个为桁架的静力学分析。要求采用理论计算和ANSYS软件两种方法分别进行分析。这是进一步让我们熟悉使用ansys软件。并对有限元理论进行更好的总结，让我们学习更好。

平面桁架问题分析

题目

已知有一个桁架，结构形状如图所示。施加在桁架上的力F=1500N 。桁架边长a=120cm ，杆的截面积为16cm 2,泊松比v=0.25,弹性模量E=2.06Gpa 。用两种方法分别计算出桁架的内力并进行比较。

2.1 理论分析

支座反力：以整体为分析对象，先求支座反力。以坐标系正方向为力的正方向。

F

F F F F F F a F a F M F F F F

F F F BY AY

AX BY A BY AY Y

AX X

3

2,35,032

,00

,00,0=-=-==+⨯-

⨯-==++-==+=∑∑∑

用截面法进行求解内力，未知力的方向时，一律以杆受到拉力为正方向，当最后得出的结果为负值时，表示为杆受到压力。 同时截断2,4,9杆

F F a F a F a F M F F a F a F a F a F a F M F F a F a F a

F M BY A BY AX AY C BY AX O ==⨯

-⨯+⨯==

=⨯+⨯+⨯+⨯-⨯

-=-

==⨯+⨯+⨯

=∑∑∑9924242202

,06

703232233,06

02

,0

然后再用截点法，对节点D 进行分析，有

F F F F Sis F F F

Cos F F F F Y

X

18

35

,72850

,00,0535453-==

=+==++=∑∑αα

对E 点进行分析,有

F

F Sin F F F

Cos F F F Y

X

144

13

850,00,066263-

==+==+=∑∑ββ

接着用截面法分析

F

F a Sin F a F a F M F

F a F a F a Cos F M

AY B BY A

6

13

0,04

50

,0774828-==⨯-⨯-⨯-=-==⨯+⨯+⨯=∑∑βα

最后求杆①的受力

F

F F F Cos F F

AX X

15

13150

,0117+==++=∑α

把F=1500N 带入各式，于是得到

2.2有限元分析

弹性模量E=206GPa；泊松比μ=0.25；

作用力F=1500N；杆件的横截面积A=16cm2。

一、单元类型，几何特性及材料特性定义

1．定义单元类型。电击主菜单中的“Preference >Element Type>Add/Edit /Delete”，弹出对话框，点击对话框中的“Add…”按钮，又弹出一对话框，选中该对话框中的“Link”和“ 2D spar 1”选项，点击“OK”，关闭对话框。

2．定义几何特性。在ANSYS中主要是实常数的定义：点击主菜单中的“Preprocessor>Real Constants>Add/Edit/Delete”, 弹出对话框，点击“Add…”按钮，第二步定义的LINK1单元出现于该对话框中，点击“OK”，弹出下一级对话框，在AREA一栏杆件的截面积16，点击“OK”，点击“Close”，关闭所示对话框。

3．定义材料特性。点击主菜单中的“Preprocessor>Material Props> Material Models”, 弹出对话框,逐级双击右框中“Structural>Linear>Elastic>Isotropic”前图标，弹出下一级对话框，在弹性模量文本框中输入：206E9，在泊松比文本框中输入：0.25，点击“OK”返回上一级对话框，并点击“关闭”按钮。

二、衍架分析模型的建立

1．生成节点。图（1）所示衍架中共有6个节点，其坐标根据已知条件容易求出如下：1（0，0，0），2（120，0，0），3（120，120，0），4（0，120，0），5（40，60，0），6（80，60，0）。点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>In Active CS”, 弹出对话框.在“Node number”一栏中输入节点号1，点击“Apply”按钮，同理将2-6点的坐标输入，以生成其余5个节点。此时，在显示窗口上显示所生成的6个节点的位置。

2．生成单元。点击主菜单中“Preprocessor>Modeling>Create>Elements >Auto Numbered>Thru Nodes”,弹出“节点选择”对话框。依次点选节点1、2，点击Apply按钮，既可生成①