ANSYS培训习题
例题4——材料非线性与几何非线性分析
研究生上机习题课4-1本例题属于平面应力问题。
采用 mm ，ms，kN，kg单位制。
1、运行Ansys 9.0 ——Ansys Product Launcher——License——Ansys Multiphysics——点击FileManagement ，点击Working directory最右边的… ，改变工作目录，d：\teaching，在Initial Jobname 中输入Example41，点击Run。
2、点击Preference——选择Structural，OK。
3、创建几何模型。
4、做矩形。
Preprocessor——Modeling——Create——Areas——Rectangle——By Dimensions——X输入0，330；Y输入0，60。
5、作半圆。
移动当前坐标系，功能菜单Work Plane——Offset Wp to Keypoint，点击矩形右边的两个关键点，则当前坐标系移动到矩形右边的中点。
Preprocessor——Modeling——Create——Areas——circle——By Dimensions——外部半径输入30，内部不输；角度分别输入-90，90。
6、作1/4圆。
移动当前坐标系，功能菜单Work Plane——Offset Wp to Global Origin，则当前坐标系移动到原点。
Preprocessor——Modeling——Create——Areas——circle——By Dimensions——外部半径输入120，内部不输；角度分别输入-90，0。
7、将3个面积加起来。
Preprocessor——Modeling——Operate——Booleans——Add——Areas，全部选择，Pick All。
8、做r=15的倒角。
Preprocessor——Modeling——Create——Line——Line Fillet，点击1/4圆的边和矩形的下边。
有限元复习题
有限元复习题及答案1、有限元法是近似求解（一般连续）场问题的数值方法。
2、有限元法将连续的求解域（离散为若干个子域），得到有限个单元，单元与单元之间用（节点）相连。
3、从选择未知量的角度看，有限元法可分为三类（位移法.力法混合法）。
4、以（节点位移）为基本未知量的求解方法称为位移量。
5、以（节点力）为基本未知量的求解方法称为力法。
6 一部分以（节点位移），另一部分以（节点力）为基本未知量的求解方法称为混合法.7、直梁在外力作用下，横截面上的内力有（剪力）和（弯矩）两个。
8、平面刚架结构在外力作用下，横截面上的内力有（轴力）、（剪力）、（弯矩）。
9、进行直梁有限元分析，节点位移有（转角）、（挠度）。
10平面刚架结构中，已知单元e的坐标变换矩阵[厂]和在局部坐标系x' O' y' 下的单元刚度矩阵[K' ]\则单元在真体坐标系xOy下的单元刚度矩阵为_ [K]r =[T TK V [T f]门、在弹性和小变形下，节点力和节点位移关系是（线性的）。
12、弹性力学问题的方程个数有（15）个，未知量个数有（15）个。
13、弹性力学平面问题方程个数有（8）,未知数（8）个。
15、几何方程是研究（应变）和（位移）关系的方程。
16、物理方程描述（应力）和（应变）关系的方程。
17、平衡方程反映（应力）和（位移）关系的方程。
18、把进过物体内任意一点各个（截面）上的应力状况叫做（该点）的应力状态。
19、形函数在单元节点上的值，具有本点为（1）,他点为零的性质，并在三角形单元的后一节点上，三个形函数之和为（Do20、形函数是（定义于）单元内部坐标的（连续）函数，它反映了单元的（位移）状态。
21 •在进行节点编号时，要尽量使用同一单元的相邻节点的狭长的带状尽可能小, 以使最大限度地缩小刚度矩阵的带宽，节省存储，提高计算效率.22三角形单元的位移模式为（线性位移模式）23矩形单元的位移模式为（线性位移模式）24在选择多项式位移模式的阶次时.要求（所选的位移模式应该与局部坐标系的方位无关的性质为几何）各向同性25、单元刚度矩阵描述了（节点力）和（节点位移）之间的关系。
ANSYS应用第1例关键点和线的创建实例—正弦曲线
第1例关键点和线的创建实例—正弦曲线[本例提示]通过正弦曲线的创建，本例介绍了关键点和线（直线、圆弧及样条曲线）的各种创建方法，以及这些方法的使用场合。
一、原理将圆的等分点向相应直线进行投影，则投影点的连线即为一条近似正弦曲线，如图1-1所示。
二、创建步骤1. 创建圆弧拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Arcs→By Cent & Radius。
弹出拾取窗口（图1-2）。
在拾取窗口的文本框中输入0,0后回车、再输入1，然后单击“Ok”按钮；随后弹出图1-3所示的对话框，在“Arc”文本框中的输入90，单击“Ok”按钮。
于是，创建了一条中心在(0,0,0)、半径为1、角度为90°的圆弧线。
2. 激活全球圆柱坐标系拾取菜单Utility Menu→WorkPlane→Change Active CS to→Global cylindrical。
活跃坐标系改变为全球圆柱坐标系后，会在状态行的最后面显示“CSYS=1”。
3. 创建关键点拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→Fill between KPs。
弹出拾取窗口，拾取圆弧的两个端点，然后单击“Ok”按钮；随后弹出图1-4所示的对话框，在“NFILL”文本框中输入4、在“NSTRT”文本框中输入3、在“NINC”文本框中输入1，单击“Ok” 按钮。
于是，在已存在的两个关键点1和2间填充了一系列关键点。
填充关键点的数目由NFILL决定即4个，关键点编号为NSTRT、NSTRT+ NINC、NSTRT+2 NINC、NSTRT+3 NINC即3、4、5、6，在圆柱坐标系下且所选关键点1和2的极径相等，填充关键点为所选关键点1和2间圆弧的等分点。
4. 创建关键点拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→In Active CS。
非线性_弹塑性分析
弹塑性分析在这一册中,我们将详细地介绍由于塑性变性引起的非线性问题--弹塑性分析,我们的介绍人为以下几个方面:∙什么是塑性∙塑性理论简介∙ANSYS程序中所用的性选项∙怎样使用塑性∙塑性分析练习题什么是塑性塑性是一种在某种给定载荷下,材料产生永久变形的材料特性,对大多的工程材料来说,当其应力低于比例极限时,应力一应变关系是线性的。
另外,大多数材料在其应力低于屈服点时，表现为弹性行为，也就是说，当移走载荷时，其应变也完全消失。
由于屈服点和比例极限相差很小，因此在ANSYS程序中，假定它们相同。
在应力一应变的曲线中，低于屈服点的叫作弹性部分，超过屈服点的叫作塑性部分，也叫作应变强化部分。
塑性分析中考虑了塑性区域的材料特性。
路径相关性：即然塑性是不可恢复的，那么这种问题的就与加载历史有关，这类非线性问题叫作与路径相关的或非保守的非线性。
路径相关性是指对一种给定的边界条件，可能有多个正确的解—内部的应力，应变分布—存在，为了得到真正正确的结果，我们必须按照系统真正经历的加载过程加载。
率相关性：塑性应变的大小可能是加载速度快慢的函数，如果塑性应变的大小与时间有关，这种塑性叫作率无关性塑性，相反，与应变率有关的性叫作率相关的塑性。
大多的材料都有某种程度上的率相关性，但在大多数静力分析所经历的应变率范围，两者的应力－应变曲线差别不大，所以在一般的分析中，我们变为是与率无关的。
工程应力，应变与真实的应力、应变：塑性材料的数据一般以拉伸的应力—应变曲线形式给出。
材料数据可能是工程应力）。
（P A0）与工程应变（∆l l0），也可能是真实应力（P/A）与真实应变（n L l l()0大应变的塑性分析一般采用真实的应力，应变数据而小应变分析一般采用工程的应力、应变数据。
什么时候激活塑性：当材料中的应力超过屈服点时，塑性被激活（也就是说，有塑性应变发生）。
而屈服应力本身可能是下列某个参数的函数。
∙温度∙应变率∙以前的应变历史∙侧限压力∙其它参数塑性理论介绍在这一章中，我们将依次介绍塑性的三个主要方面：∙屈服准则∙流动准则∙强化准则屈服准则：对单向受拉试件，我们可以通过简单的比较轴向应力与材料的屈服应力来决定是否有塑性变形发生，然而，对于一般的应力状态，是否到达屈服点并不是明显的。
第10例 模态分析实例—均匀直杆的固有频率分析2
第10例模态分析实例—均匀直杆的固有频率分析[本例提示]介绍了利用ANSYS进行结构固有频率和振型研究即模态分析的方法、步骤和过程，并使用解析解对有限元分析结果进行了验证。
10.1 概述10.1.1 模态分析的定义模态分析用于分析结构的振动特性，即确定结构的固有频率和振型，它也是谐响应分析、瞬态动力学分析以及谱分析等其它动力学分析的基础。
ANSYS提供的模态提取方法有：子空间法（subspace）、分块法（block lanczos）、缩减法（reduced/householder）、动态提取法（power dynamics）、非对称法（unsymmetric）、阻尼法（damped）、QR阻尼法（QR damped）等，大多数分析都可使用子空间法、分块法、缩减法。
ANSYS的模态分析是线形分析，任何非线性特性，例如塑性、接触单元等，即使被定义了也将被忽略。
10.1.2 模态分析的步骤模态分析包括建模、施加载荷和求解、扩展模态和查看结果等几个步骤。
1) 建模模态分析的建模过程与其它分析相似，包括定义单元类型、定义单元实常数、定义材料特性、建立几何模型和划分网格等。
但需注意的是：模态分析是线性分析，非线性特性将被忽略掉；必须定义材料的弹性模量和密度。
2) 施加载荷和求解包括指定分析类型、指定分析选项、施加约束、设置载荷选项，并进行固有频率的求解等。
指定分析类型；Main Menu→Solution→Analysis Type→New Analysis，选择Modal。
指定分析选项；Main Menu→Solution→Analysis Type→Analysis Options，选择MODOPT （模态提取方法），设置模态提取数量MXPAND。
定义主自由度；仅缩减法使用。
施加约束；Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displacement。
在ANSYS中计算裂缝应力强度因子的技巧
在ANSYS中计算裂缝应力强度因子的技巧在ANSYS中计算裂缝应力强度因子的技巧裂缝应力强度因子用ANSYS中怎么求呀。
另外，建模时，裂纹应该怎么处理呀，难道只有画出一条线吗？首先说一下裂纹怎么画，其实裂纹很简单啊。
只要画出裂纹的上下表面（线）就可以了，即使是两个面（线）重合也一定要是两个面（线）；如果考虑道对称模型就更好办了，裂纹尖点左面用一个面（线），右边用另外一个面（线），加上对称边界约束。
再说一下裂尖点附近网格的划分。
ansys提供了一个kscon的命令，主要是使得crack tip的第一层单元变成奇异单元，用来模拟断裂奇异性(singularity)。
当然这个步骤不是必须的，有的人说起用ansys算强度因子的时候就一定要用奇异单元，其实是误区（原因下面解释）好了，回到强度因子的计算。
其实只要学过一些断裂力学都知道，K的求法很多。
就拿Mode I的KI来说吧，Ansys自己提供了一个办法（displacement extrapolation），中文可能翻译作“位移外推”法，其实就是根据解析解的位移公式来对计算数据进行fitting的。
分3步走，如果你已经算完了：第一步，先定义一个crack-tip的局部坐标系，这是ansys帮助文件中说的，其实如果你的裂纹尖端就是整体坐标原点的话，而且你的x-axis就顺着裂纹，就没有什么必要了。
第二步，定义一个始于crack-tip的path,什么什么？path怎么定义？？看看帮助吧，在索引里面查找fracture mechanics，找到怎么计算断裂强度因子。
（my god,我这3步全是在copy 帮助中的东东啊）。
第三步，Nodal Calcs>Stress Int Factr ，别忘了，这是在后处理postproc中啊。
办法是好，可是对于裂纹尖端的单元网格依赖性很大，所以用kscon制造尖端奇异单元很重要。
curtain的经验是path路径取的越靠近cracktip得到的强度因子就越大，所以单元最好是越fine越好啊。
工程使用有限元软件大全
ANSYS产品:Ansys v9.0 +SP1Ansys WorkBench Suite v9.0+SP1(Ansys协同仿真环境)Ansys 9.0Ansys 9.0 for LinuxAnsys WorkBench Suite 9.0(Ansys协同仿真环境)Ansys Heal 8.1(Ansys Automatic Geometry Healing模块,必须先安装Ansys8.1)Ansys ParaMesh 3.0(网格处理软件包)Ansys EMAX 8.0(ANSYS公司专为电子工业而发展的高频电磁分析软件；针对电子工程师在进行RF/微波被动组件与电路的设计、电磁场干扰与协调性(EMI/EMC)天线设计与对象识别;需要先安装Ansys8.0)Ansys AI Enviroment 2.0(机械工程新一代的通用前后处理工具)Ansys AI Nastran 1.0Ansys UIDL Visual BuilderAutoCAD图形转化为Ansys工具Ansys Workbench 8.0 分析培训教材及实例2004Ansys 8.2 机械设计高级应用实例1CDAnsys Conference 2004-ISO 1CDAnsys LS-Dyna 分析指南(简体中文,Ansys公司的正版培训教程扫描书,96.7MB)Ansys 耦合场分析指南(简体中文,Ansys公司的正版培训教程扫描书)Ansys LS-Dyna Exercise 6CDAnsys 7.0 Training Guides 1CDAnsys 5.7.Professional.Excercise.CD 1CDAnsys 5.7简体中文教程Ansys Theory 1CDAnsys 混凝土结构计算论文集Ansys 工程计算应用教程(简体中文)Ansys 工程应用实例解析1CD显示动力学与Ansys LS-Dyna中文培训教程Ansys 2004 中国用户论文集1CDCFX v5.7.1 for windows-ISO 1CD(大型商业CFD软件)CFX v5.7.1 for linux-ISO 1CDCFX v5.7.1 SP2 update only for windows(升级文件)CFX v4.4-ISO 1CDCFX Rif v1.4.1-ISO 1CD(用于燃烧工艺的建模,是建立稳态flamelet库:可用于CFX-TASCflow2.12或CFX-5分析紊流燃烧的理想工具,CFX-RIF可自动创建先期整合式flamelet库)CFX BladeGen plus v4.1.10(交互式涡轮机械叶片设计工具)CFX TASCflow 2.12.2.NT 1CD(旋转机械气动、水动力学分析和设计,必须先安装Exceed 3D 7.1) CFX TASCflow 2.12.2 XP-ISO 1CD(旋转机械气动、水动力学分析和设计,必须先安装Exceed 3D 7.1)CFX TASCflow 2.12.2 Linux-ISO 1CD(旋转机械气动、水动力学分析和设计)CFX TASCflow 2.12.2 Solaris 1CD(旋转机械气动、水动力学分析和设计)CFX TurboGrid 2.2.1-ISO 1CD(旋转机械设计师和工程师使用的专业软件工具,结合了ANSYS CFX中旋转机械CFD仿真的专业知识和ANSYS ICEM CFD领先的网格生成技术)CFX TurboGrid 2.21 for LinuxCFX TurboGrid 2.2.1 SP1 update only for windows(升级文件)CFX 4 简体中文培训教材(ATE北京办事处,1MB)Safe.Technology.FE-SAFE.v5.0-ISO 1CD(Ansys与SAFE TECHNOLOGY LIMITED联合开发的高级疲劳分析)ICEM-CFD Engneering(Ansys的全资子公司)产品:ICEM CFD 5.1 for windows-ISO 1CD(全模块,包括Cart3D)ICEM CFD 5.1 SP1 update only for windows(升级文件)ICEM CFD v5.1 for linux-ISO 1CD(全模块,包括Cart3D)ICEM CFD 动画教学2CDICEM CFD 中文入门教材ICEM CFD for CFX v1.0-ISO 1CD(机械工程新一代的通用前后处理工具)Algor系列软件:Algor 17 测试版1CDAlgor v16.0 1CDAlgor FEA DesignCHECK v14.02 1CDAlgor 12 (super sap93的windows版)Algor 96 1CD(完全版)Algor FEA v13.18Algor Pipepack v8.04Algor FEA v13.18 for Rhinoceros 3DAlgor InCAD Designer v13.18 for InventorAlgor InCAD Designer v13.18 for MDTAlgor InCAD Designer v13.18 for CadkeyAlgor InCAD Designer v13.18 for SolidedgeAlgor InCAD Designer v13.18 for SolidworksAlgor InCAD Designer v13.18 for Pro/EngineerAlgor 后处理v12.48Algor FEA 13.07 User'sGuideAlgor 中文教材MSC产品:Adams 2005(2CD机械系统动力学仿真分析软件)Adams 2005 R1 SP1 Update Only For WindowsAdams 2005 for Linux-ISO 1CDAdams 2005 for Red Hat Linux 1CDAdams 2005 for Irix 1CDAdams 2003 全套英文培训教程1CDAdams v12 最新BASIC培训手册及练习Adams v12 最新高级培训教程及练习Adams v11.0 Basic Training (繁体中文,216页)Adams 虚拟样机技术入门与提高(电子教程)虚拟样机技术及其在Adams上的实践Pro/E Adams接口文件+破解MSC Acumen v1.1MSC Analysis Manager v2005 R2MSC Construct 3.0(基于MSC.PATRAN和MSC.NASTRAN用于拓扑及形状优化的概念化设计) MSC Dynamic Designer Motion Pro for Inventor v2003.WiN32MSC Documentation-ISO 1CD(包括：MSC.Nastrand、Patran、Marc、Dytran的Documentation) MSC Dytran v2005-ISO 1CD(高度非线性、瞬态动力学、流体及流-固耦合等问题求解)MSC Dytran v2005 For Linux&Unix-ISO 2CDMSC Dytran v2004-ISO 1CD(高度非线性、瞬态动力学、流体及流-固耦合等问题求解)MSC Dytran v2004 Example Problems ManualMSC Dytran 中文培训材料完整版MSC Combined Doc v2005-ISO 1CDMSC Easy5 v2004 R2-ISO 1CD(一整套工程师们模拟系统的概念设计和验证工具,用于宇航、汽车和其他工业领域。
ANSYS技巧
两个非常实用的ANSYS技巧学ANSYS有一年多了，可能由于它太精深了，也没有什么太大突破，不过有些技巧与初学者分享一下，以免再走些弯路。
今天没有准备，就先来两个吧，如果对大家有所帮助，就支持一下，或者大家还有别的技巧，也可以与大家一块分享。
01.在一个多面的模型中，我们要对其某个面施加载荷，但在选择时，老是明明指着那个面，但它偏偏选别的面，真是急死人技巧：按住左键不放，移动左键，哪个面变色点击一下，就是选哪个面。
02.关于点“冲右上角箭头”无响应的问题（即不出现对话框），有的人只好关掉软件，重新打开。
技巧：当你遇到这样的情况，你可以按住ctrl+shift+del,再点一下那个箭头，呵呵，是不是对话框又出现了。
【转贴】AN SYS中设置透明模型的方法★★laizuliang(金币+2,VIP+0):谢谢分享ANSYS10.0中可以对模型进行透明设置. 采用的命令是:/trlcy调用格式:/TRLCY, Lab, TLEVEL, N1, N2, NINC其中Lab包含有：ELEM, AREA, VOLU, ISURF, CM等，TLEVEL指透明度，用0~1之间的数字，1是完全透明。
下面是我设置的一个轴承模型，大家参考，嗬嗬！大家来试试，看谁作出来得更漂亮？转自：科研中国SCIEI/[ Last edited by laizuliang on 2008-4-16 at 23:36 ]附件1: 32145582.gif (2008-4-14 21:28, 54.53 K)【转帖】学习ANSYS需要认识到的几点★★laizuliang(金币+2,VIP+0):谢谢分享一学习ANSYS需要认识到的几点相对于其他应用型软件而言，ANSYS作为大型权威性的有限元分析软件，对提高解决问题的能力是一个全面的锻炼过程，是一门相当难学的软件，因而，要学好ANSYS，对学习者就提出了很高的要求，一方面，需要学习者有比较扎实的力学理论基础，对ANSYS分析结果能有个比较准确的预测和判断，可以说，理论水平的高低在很大程度上决定了ANSYS使用水平；另一方面，需要学习者不断摸索出软件的使用经验不断总结以提高解决问题的效率。
梁的有限元建模与变形分析
梁的有限元建模与变形分析计算分析模型如图1-1 所示, 习题文件名: beam。
NOTE:要求选择不同形状的截面分别进行计算。
梁承受均布载荷：1.0e5 Pa图1-1梁的计算分析模型梁截面分别采用以下三种截面（单位：m）：矩形截面：圆截面：工字形截面：B=0.1, H=0.15 R=0.1 w1=0.1，w2=0.1，w3=0.2,t1=0.0114，t2=0.0114，t3=0.0071.1进入ANSYS程序→A NSYSED 6.1 →Interactive →change the working directory into yours →input Initial jobname: beam→Run1.2设置计算类型ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural → OK1.3选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete… →Add… →select Beam 2 node 188 →OK (back to Element Types window)→Close (the Element Type window)1.4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→ OK1.5定义截面ANSYS Main Menu: Preprocessor →Sections →Beam →Common Sectns→分别定义矩形截面、圆截面和工字形截面：矩形截面:ID=1,B=0.1，H=0.15 →Apply →圆截面：ID=2,R=0.1 →Apply →工字形截面：ID=3,w1=0.1，w2=0.1，w3=0.2，t1=0.0114，t2=0.0114，t3=0.007→OK1.6生成几何模型✓生成特征点ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS→依次输入三个点的坐标：input:1(0,0),2(10,0),3(5,1)→OK✓生成梁ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →lines →Straight lines →连接两个特征点，1(0,0),2(10,0) →OK1.7网格划分ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing→Mesh Attributes→Picked lines →OK →选择: SECT:1（根据所计算的梁的截面选择编号）；Pick Orientation Keypoint(s):YES→拾取：3#特征点(5,1) →OK→Mesh Tool →Size Controls) lines:Set →Pick All(in Picking Menu) →input NDIV:5→OK (back to Mesh Tool window) → Mesh →Pick All (in Picking Menu) → Close (the Mesh Tool window)1.8模型施加约束✓最左端节点加约束ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →App ly→Structural →Displacement→ On Nodes→pick the node at (0,0) → OK→ select UX, UY,UZ,ROTX → OK✓最右端节点加约束ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply→Structural →Displacement→ On Nodes→pick the node at (10,0) → OK→ select UY,UZ,ROTX → OK✓施加y方向的载荷ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply→Structural →Pressure→ On Beams→Pick All→V ALI:100000 → OK1.9 分析计算ANSYS Main Menu: Solution →Solve →Current LS→OK(to close the solve Current Load Step window) →OK1.10 结果显示ANSYS Main Menu: G eneral Postproc →Plot Results→Deformed Shape…→ select Def + Undeformed→OK (back to Plot Results window) →Contour Plot→Nodal Solu →select: DOF solution, UY, Def + Undeformed , Rotation, ROTZ ,Def + Undeformed→OK 1.11 退出系统ANSYS Utility Menu: File→ Exit →Save Everything→OK。
LS-DYNA超详细、超全面中文教程
March 7, 2002 Inventory #001630
1-1
March 7, 2002 Inventory #001630
1-2
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1-9
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Training Manual
• 所有的这些成形过程可以利用LSDYNA 程序的质量缩放和变化工 具速度功能来模拟
概述
… ANSYS/LS-DYNA 的应用 • 制造过程的模拟 • 深拉 • 液压成形 • 超弹成形 • 轧制 • 挤压 • 冲压 • 加工 •钻
March 7, 2002 Inventory #001630
1-3
第1-1章
概述
EExxpplliicciitt DDyynnaammiiccss wwiitthh AANNSSYYSS//LLSS--DDYng Manual
• 本章包括显式动力学和ANSYS/LS-DYNA 程序的背景、应用、理论以及 概述。
• LS-DYNA 求解器
– 市场上最快的显式求解器 – 比其他任何显式程序具有更多的特性 – 完全版本的 LS-DYNA (带有气囊，空气包, 安全带, 炸药模型等) – 完全版的LS-POST后处理器
Training Manual
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ANSYS有限元培训习题编写：梁利华浙江工业大学机电工程学院2008年8月7日第一部分 概述1.1 利用P 方法分析中心孔板受拉的情况（单元选择plane82，几何尺寸和载荷见下图）。
考虑（1）平面应力带厚度情况；（2）平面应力情况；（3）平面应变情况。
其中：E=2e5MPa ，v=0.3，p=100MPa 。
由于对称性，可取1/4模型。
1.2 矩形截面悬臂梁自由端受集中载荷作用。
试用（1）三维方法（solid95单元）进行求解；（2）二维梁单元beam3进行求解；（3）三维梁单元beam4进行求解；（4）三维梁单元beam188（梁单元截面自定义）进行求解。
E=2e5MPa ，v=0.3。
板厚为1mm pp第二部分几何实体建模2.1创建如图所示支架结构。
2.2 创建如图所示的二维几何模型。
2.3利用扫描特征建模。
2.4利用螺旋特征建模（300 ）2.5平行混合特征建模2.6 简单孔特征建模2.72.8轴承座建模2.9三通接管特征建模（1/4模型）图（A）三通模型图图（B）三通模型尺寸图衬套内孔半径0.85衬套扩孔半径1.0深基层底板6⨯3⨯1加强肋0.154⨯Φ0.750.0334 0.026640.0594第三部分：有限元建模3.1对2.7题的平面连杆结构进行自由网格练习（利用过渡因子、膨胀因子、网格密度等级和局部细化等控制实现不同的网格划分）3.2对如下结构进行自由网格练习（利用过渡因子、膨胀因子、网格密度等级和局部细化等控制实现不同的网格划分）3.3平面四边形映射网格练习（利用四边形的不同分段进行多种情况的映射网格划分）3.4五条边、六条边的四边形映射网格划分3.5带孔圆筒的自由网格与映射网格练习3.6多面三维实体映射网格练习（利用五面、六面的映射方法）3.7自由网格与映射网格过渡金字塔网格生成练习3.8利用扫略进行六面体网格划分3.9利用拖拉的方式生成扳手六面体网格3.10 对2.9题的三通接管进行映射网格划分3.11 对2.8题的轴承座结构进行全部六面体单元的网格划分第四部分加载求解、后处理和图形控制4.1无限长厚壁圆筒受内压作用，设外径Ro=20mm，内径Ri=10mm，内压为P=2.5Mpa。
（1）取1/4平面应变模型求解。
要求显示节点几何数据（直角、柱坐标），要求显示环向应力。
（2）取1/12平面应变模型（30︒部分）求解。
要求显示节点几何数据（直角、柱坐标），要求显示环向应力。
（3）用2D轴对称方法求解。
要求显示环向应力。
4.2扭矩加载分析：在距金属圆柱杆（直径40mm，长200mm）两端1/4的位置处各有一个轴承（宽：10mm），在金属圆杆的左端带动从动轮（宽：10mm），在金属圆杆的右端为主动轮（宽：10mm），扭矩为200N⋅m。
试求金属杆的应力。
布。
固定压力p=50~500~504.4 一大坝，截面如图所示。
上游水位30m ，下游水位10m 。
试分析大坝的应力情况。
4.5 厚壁圆筒（内壁r=200mm ，外壁r=300mm ，高500mm ）。
已知：弹性模量E=200GPa ，泊松比ν=0.3，材料密度ρ＝7800kg/m 3，热膨胀系数α=12.5⨯10-6m/(m ⋅︒C)。
（1）内表面加均布载荷100Mpa 加载，显示环向、轴向和径向应力，显示径向变形； （2）施加离心力，转速500rpm ，显示环向、轴向和径向应力，显示径向变形；（3）施加温度载荷，温度沿壁厚方向线性分布，其中内壁温度300度，外壁为室温20度，显示环向、轴向和径向应力，显示径向变形。
（4）分别将三种工况作为三种载荷步进行一次性计算。
显示不同工况的第一主应力；用16种颜色显示环向应力；获得节点1的环向应力，并赋值给sx_1；建立环向应力的单元表。
4.6 一正方形截面，长度为13m 的悬壁梁。
截面的宽及高各为5cm 。
梁受二次渐变的分布力W y (x)=-40x 2(N/m)。
分布力的最大值W Y 为4000（N/m ），位于梁左侧起10m 处，试以静力分析梁右侧的挠度。
40m5m1m4.7 中心孔板受拉分析。
几何尺寸和载荷见下图，由于对称性，仅取1/4模型。
已知：弹性模量E=200GPa ，泊松比为0.3。
求解后要求：（1）显示1σ分布云图；（2）显示x σ分布云图；（3）显示1σ分布等应力线；（4）显示应力强度云图及等应力线；（5）沿图中AB 边绘出x σ随AB 边的长度变化图，改变x 轴坐标放大一倍；（6）列出图中AB 边上的节点位移Uy 和应力x σ值；（7）列出作用反力数据；（8）分两个窗口进行结果数据显示，一个窗口显示x U 云图，另一个窗口显示x σ云图；（9）按照两种方式输出高质量JPG （x σ云图）的图片；（10）关闭全球坐标系的图标；（11）将ANSYS 右上角图标隐蔽，改用文字显示；（12）查询任意节点应力；（13）动画显示应力强度云图；（14）显示没有实体边框的结果图；（15）通过1/4模型显示整体结构的结果云图； （16）修改坐标的范围、坐标名称及曲线的粗细与颜色。
（17）建立数组（4列），数组大小等于所选节点数目。
将AB 边的x σ存入数组，第1列节点号，第2列x σ值，第3、4列分别为x 坐标，y 坐标，输出到txt 文本文档。
4.8 建立小圆在大圆内作纯滚动的动画（avi 格式）。
4.9 做一个动画显示小车通过横梁的过程，并显示小车通过横梁的x σ变化图，输出为avi 格式文件。
其中小车重量为500N 。
A B第五部分 结构分析和热分析5.1 中心孔板受拉分析。
几何尺寸和载荷见下图，由于对称性，仅取1/4模型。
已知：弹性模量E=200GPa ，泊松比为0.3，（1）材料为各向同性非线性弹塑性，理想刚塑性，屈服应力=200MPa 。
（2）材料为各向同性非线性弹塑性，其中屈服函数为：F=σ-κ，()ple pl εεκˆ1.0.1100ˆ150200--++=。
载荷逐步施加，直至100MPa ，最终时间为10，分成10个子步。
结果要求：（1）显示变形图（包含未变形图边框），改变放大系数；（2）显示每一子步的x 向应力；（3）进入时间历程后处理，显示B 点的应力随时间的变化图。
5.2 梁单元分析问题描述：有一长为10 mm ，截面为0.5×0.5mm2的悬臂梁，按照（1）在右端加上T 为10 KN 的集中荷载，（2）在梁的上端进行均布加载Q ＝2 KN/M 。
试分别通过平面建模、梁单元建模及三维实体建模进行应力分析。
TTq5.3 长L 的一个简支梁受均匀荷载、集中荷载以及轴向荷载F 的共同作用。
简支梁采用钢材制作，矩形截面，杨氏模量E 。
q=3000N/m ，F=40000N ，P=2500N ，E=2.11·1011Pa 。
求解该梁的最大挠度、最大弯矩以胡左端的转角。
PFF5.4 已知：齿轮按照圆柱建模，直径60，宽度40；齿轮两侧轴径d 1＝45，两边长度相同，均为60；轴承内径d ＝40，轴承宽15，两轴承中心距离A=200；左边轴承所在轴段长60，右边轴A BAd 1承所在轴段长100；梳齿套轴径d 2＝45，长L=120；长度单位为mm 。
弹性模量E=200GPa ；泊松比μ=0.3；材料密度ρ=7900kg/m 3。
试求：该结构的5阶固有频率和相应的振型。
转子临界转速计算参数图5.5 两层套管，内层套管的外径40mm ，内径20mm ，外层套管的外径50mm ，内径40mm ，初始（常温25︒C ）情况下处于无应力状态；内层套管：热传导系数为800 W/m.K ，管内流体温度500︒C ，表面传热系数为25W/m 2.K ；外层套管：热传导系数为200 W/m.K ，管外环境温度25︒C ，强迫对流，表面传热系数为200W/m 2.K ；假设内、外层套管交界面无热阻。
内压为P=2.5Mpa 。
（1）求套管的温度分布；（2）假设内层套管流体压力为10MPa ，求结构的应力分布（含温度应力）。
5.6 压力容器筒体内径Di=2000mm ，壁厚tc=30mm ，接管外径do=530mm ，壁厚15mm ，接管内伸长度Li=195mm ；外侧过渡圆角r1=30mm ，内侧过渡圆角r2=15mm ；内压p=1.2MPa 。
材料的弹性模量E=2e5MPa ，泊松比u=0.3。
柱壳开孔接管几何尺寸如下图所示。
（1）试对该容器的开孔接管区进行应力分析；（2）基于通道操作，获得焊接区域的一次应力、二次应力和峰值应力；（3）假设由于操作工况，内压p=0.2—>1.4—>0.2Mpa 进行循环时，试进行疲劳分析。
第六部分高级分析技术（演示）6.1 中心孔板子模型法分析（二维分析）中心孔板1/4结构尺寸如下图（a-d）所示。
已知：中心孔板的两端受到100N的压力作用，弹性模量E=200GPa，泊松比为0.29图（a）粗模型结构尺寸图图（b）粗模型结构网格图图（c）子模型结构尺寸图图图（d）子模型结构网格图6.2 参数化建立车轮（数据见APDL）图（1）车轮的实体模型图（2）建模第一步图（3）建模第二步图（4）建模第三步6.3 参数化建模：连续变厚板壳模型（数据见APDL）6.4参数化建模：弹簧建模。