Ansys受力研究分析(三维托架实体受力研究分析)

Ansys受力分析（三维托架实体受力分析）

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日期: 2

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=29X 106psi，泊松比v=0.3.试通过ANSYS俞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>Vlumes 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>MeshToo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。

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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。

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13:05: 34

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.0174^3

・023154

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.026033

图3为托架的应力分布图，由图可看出主要在两孔处出现应力集中， 也就是说这 些地方所受的应力的最大的，比较容易出现裂痕。我们在应用托架的时候，应当 注意采取一些设施，以便减缓其应力集中。特别是在施加载荷时，绝对不能够超 过托架所能承受的极限，否则必将导致事故的发生。文后附上建模分析时所执行 的命令流。

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图3、托架应力分布图

1. 指定分析标题

1. 选取菜单路径 Utility Menu | File | Cha nge Job name,将弹出 Cha nge Job name 修 改文

件名）对话框。

2. 在Enter new job name 输入新文件名）文本框中输入文字“ bracket”，为本分 析实例的数据库文件名。单击对话框中的“ 0K 按钮，完成文件名的修改。

3. 选取菜单路径 Utility Menu | File | Change Title ，将弹出 Change Title （修改标题） 对话框。

4 .在Enter new title （输入新标题）文本框中输入文字“ press analysis of bracket structure"，为本分析实例的标题名。单击对话框中的“ 0K 按钮，完成对标题

KOC'AL SaiiUTIOUf

STEP-1 SUE ： -1 7IHE-1

SEQV (A¥&) ①防；=.026033 SW =72 a ZZ -841ZB

AN

I-BC € ZOOS

13:08;36

图2、托架位移变形图

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137-5J

37 4? D

56X0^

74738

9412

2SC91

4£77D

5S449

84128

名的指定。

2. 定义单元类型

1 .选取菜单路径Main Menu | Preprocessor | Element Type | Add/Edit/Delete 将弹出Element Types单元类型定义）对话框。单击对话框中的按钮，将弹出Library of Element Types单元类型库）对话框。

2. 在左边的滚动框中单击“ Structural Solid”，选择结构壳单元类型。在右边的滚动框中单击“ Quad 4node 42 ,在对话框中单击“ 0K按钮，完成对这种单元的定义。

3. 指定材料特性

1. 选取菜单路径Main Menu | Preprocessor | Material Props | Material Models 将弹出Define Material Model Behavior （材料模型定义）对话框。

2. 依次双击Structural, Lin ear , Elastic和Isotropic,将弹出1号材料的弹性模量EX和泊松比PRXY的定义对话框。

3. 在EX文本框中输入2.9E7, PRXY文本框中输入0.3。定义材料的弹性模量为

2.9E6 N/m2,泊松比为0.3。单击“ OK按钮，关闭对话框。

4. 在Define Material Model Behavior （材料模型定义）对话框中，选取路径Material | Exit,

完成对材料模型的定义。

5. 单击ANSYS10.0的ANSYS Toolbar （工具条）上的“ SAVE按钮，保存数据库文件

4. 建立托架的有限元模型

1 .选取路径Main Menu | Preprocessor | Modeling | Create | Volume|Block|By

Dime nsions,

将弹出Create Block by Dimensions根据坐标创建体）对话框。在对话框输入：

X1,X2 X-coordinates: -1,1

Y1,Y2 Y-coordinates：-1.5, 1.5

Z1, Z2 Z-coordinates： 0, 1/8

然后单击“ APPLY ”按钮，再次在对话框输入：

X1,X2 X-coordinates: -1,1

Y1,Y2 Y-coordi nates：1.5, 1.625

Z1, Z2 Z-coordinates： 0, 3

2. 选取路径Main Menu | Preprocessor | Modeling | Operate |Booleans|Add|Volumes 将弹出Add Volumes（体相加）对话框，在对话框单击“ PICK ALL ”按钮完成体相加操作。

3. 在执行显示keypoint的操作之后，执行显示line的操作，选取路径Main Menu

| Preprocessor | Modeling | Create |Lines|Lines|StrainghtLine将弹出Create Straight Line对话框，然后选择关键点5、13生成L13直线，单击“ OK”按钮完成操作。

4 .选取路径Main Menu | Preprocessor | Modeling | Create |Area|Arbitrary|By Lines 将弹出对话框Create Area By Lines然后选择直线L1,L9,L13,L20,L24,L25，单击“OK”即可生成面A4。

5. 选取路径Main Menu | Preprocessor | Modeling |Operate|Extrude|Areas|Along