ANSYS經(jīng)典案例分析（詳細(xì)）范本

ANSYS相關(guān)問題分析 作者:李洋洋 學(xué)號:2015030003 學(xué)院:機(jī)電學(xué)院 班級:2015級2班 專業(yè):工程力學(xué)目 錄第1章 二維靜力學(xué)分析1第2章 三維靜力學(xué)分析7第3章 材料非線性分析17第4章 模態(tài)分析24第5章 諧響應(yīng)分析37第6章 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析46第7章 三維建模163第8章 三維建模274第1章 二維靜力學(xué)問題分析 懸臂梁受力分析1.1分析問題有一工字梁,已知截面各尺寸為H=50mm,h=43mm,B=35mm,b=32mm,梁長度為L=1m,集中力P=1000N,鋼的彈性模量E=2e11,泊松比=0.3。1.2建立模型1.修改任務(wù)名和過濾界面1) 從實(shí)用菜單中選擇Utility Menu: File>Change Jobname 命令,將打開Change Jobname(修改文件名)對話框,如圖1-1所示。圖1-12) 在Enter new jobname(輸入新的文件名)文本框中輸入文字“ERWEIJINGLIXUEFENXI”,為本分析實(shí)例的數(shù)據(jù)庫文件名。3) 單擊Add.按鈕,完成文件名的修改。4) 從主菜單中選擇Utility Menu:Preference命令,將打開Preference of GUI Filtering(菜單過濾參數(shù)選擇)對話框,選中Structural復(fù)選框,單擊0K按鈕確定。2.定義單元類型1) 從主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 命令,將打開Element Type(單元類型)對話框。2) 單擊Add.按鈕,將打開Library of Element Type(單元類型庫),如圖1-2所示圖1-23) 在中選擇Beam 選項(xiàng),選擇實(shí)體單元類型。4) 在右邊的列表框中選擇“2 node 188”選項(xiàng),單擊OK按鈕。5) 返回到第1步打開的單元類型對話框如圖1-3所示。單擊Close按鈕,關(guān)閉單元類型對話框,結(jié)束單元類型的添加。 圖1-33.定義梁的橫截面1) 從主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Sections>Beam>Common Sections,彈出如圖1-4所示對話框。2) 選擇Sub-Type為I(橫截面形狀),在“W1”、“W2”、“W3”、“t1”、“t2”、“t3”文本框中分別輸入0.035、0.035、0.05、0.0035、0.0035、0.003,單擊OK按鈕。4.定義材料屬性考慮應(yīng)力分析中必須定義材料的彈性模量和泊松比,塑性問題中必須定義材料的應(yīng)力問題。步驟如下:1) 從主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Material Props>Materia Modle命令,將打開Define Material Modle Behavior(定義材料模型屬性)窗口,如圖1-5所示。圖1-52) 依次單擊Structural>Linear>Elastic>Isotropic展開材料屬性的樹形結(jié)構(gòu)。將打開1號材料的彈性模量EX和泊松比PRXY的定義對話框,如圖1-6所示。圖1-63) 在對話框的EX文本框中輸入彈性模量2e11,在PRXY文本框中輸入泊松比0.3。單擊OK按鈕,關(guān)閉對話框,完成對材料模型屬性的定義。5. 建立實(shí)體模型1) 創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)1 主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In Active CS,彈出如2-7圖所示對話框。圖1-72 在NPT文本框中輸入 1,在“X,Y,Z”文本框中輸入0,0,0,單擊Apply按鈕。3 在NPT文本框中輸入 2,在“X,Y,Z”文本框中輸入1,0,0,單擊Apply按鈕。4 在NPT文本框中輸入 3,在“X,Y,Z”文本框中輸入0.5,0.5,0,單擊OK按鈕。2) 顯示關(guān)鍵點(diǎn)號 從應(yīng)用菜單中選擇Utility Menu: Plotctrls>Numbering,在所彈出對話框中,將Keypoint number(關(guān)鍵點(diǎn)號)和Line number(線號)打開,單擊OK按鈕。3) 創(chuàng)建直線從主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Straight Line,彈出拾取窗口,拾取關(guān)鍵點(diǎn)1和2,創(chuàng)建直線,單擊OK按鈕。 6. 劃分單元1 從主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Meshing>Mesh Tool命令,彈出對話框如圖1-7所示。 圖1-82 選擇“Element Attributes”的下拉列表框中的Lines,單擊下拉列表框后面的“Set”按鈕,拾取直線,單擊OK按鈕。彈出對話框如圖1-8所示。圖1-83 選擇“Pick Orientation Keypoints”為Yes。單擊OK按鈕。彈出拾取窗口,選擇關(guān)鍵點(diǎn)3,單擊OK按鈕。4 單擊“Size Control”域中的“Line”后面的“Set”按鈕,拾取直線,單擊OK按鈕。彈出對話框如圖1-9所示。 圖1-95 在NDIV文本框中輸入50,單擊OK按鈕。6 單擊mesh按鈕,彈出拾取窗口,拾取直線。單擊OK按鈕。1.3定義邊界條件并求解1. 施加約束1) 從主菜單中選擇Main Menu: Solution>Define Loads>Apply> Structural>Displacement>on Keypoints 命令,打開面選擇對話框,要求選擇欲施加位移約束的面。1) 拾取關(guān)鍵點(diǎn)1,單擊OK按鈕。打開Apply U,Rot on KPS(在關(guān)鍵點(diǎn)上施加位移約束)對話框,如圖1-10所示。圖1-102) 選擇All DOF,單擊OK按鈕。2. 施加載荷1) 從主菜單中選擇Main Menu: Solution>Define Loads>Apply> Structural>Force/Moment>On Keypoints。打開選擇對話框。2) 拾取關(guān)鍵點(diǎn)2,單擊OK按鈕。打開在關(guān)鍵點(diǎn)處施加載荷對話框如圖1-11所示。圖1-113) 選“Lab”為FY,在“VALUE”文本框中輸入-1000,單擊OK按鈕。3. 求解結(jié)果從主菜單中選擇Main Menu: Solution>Solve>Current LS命令,單擊 Solve Current Load Step對話框,單擊OK按鈕。求解結(jié)束即可查看結(jié)果。1.4查看結(jié)果1. 查看變形1) 從主菜單中選擇Main Menu: General Postproc>Plot Results>Deformed Shape命令,打開 Plot Deformed Shape對話框,如圖1-12所示。圖1-122) 選中Def shape only(只顯示變形)單擊OK按鈕。得到結(jié)果如圖1-13所示。 圖1-13第二章 靜力學(xué)問題分析2.1分析問題 一內(nèi)六角螺栓扳手,橫截面是一個(gè)外接圓半徑為10mm的正六邊形,擰緊力F為600N,計(jì)算扳手?jǐn)Q緊時(shí)的應(yīng)力分布2.2建立模型1.修改任務(wù)名和過濾界面5) 從實(shí)用菜單中選擇Utility Menu: File>Change Jobname 命令,將打開Change Jobname(修改文件名)對話框,如圖2-1所示。圖2-16) 在Enter new jobname(輸入新的文件名)文本框中輸入文字“jinglixuefenxi”,為本分析實(shí)例的數(shù)據(jù)庫文件名。7) 單擊Add.按鈕,完成文件名的修改。8) 從主菜單中選擇Utility Menu:Preference命令,將打開Preference of GUI Filtering(菜單過濾參數(shù)選擇)對話框,選中Structural復(fù)選框,單擊0K按鈕確定。2.定義單元類型6) 從主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 命令,將打開Element Type(單元類型)對話框。7) 單擊Add.按鈕,將打開Library of Element Type(單元類型庫),如圖2-2所示圖2-28) 在中選擇Solid 選項(xiàng),選擇實(shí)體單元類型。9) 在右邊的列表框中選擇“Quad4 node 182”選項(xiàng)。10) 單擊Apply按鈕,再在右側(cè)列表中選擇“Brick 8 node 185”,單擊OK按鈕。并關(guān)閉單元類型對話框,同時(shí)返回到第1步打開的單元類型對話框如圖2-3所示。圖2-311) 單擊Close按鈕,關(guān)閉單元類型對話框,結(jié)束單元類型的添加。3. 定義實(shí)常數(shù)本實(shí)例中考慮的是軸對稱問題,不需要設(shè)置實(shí)常數(shù)。4. 定義材料屬性考慮應(yīng)力分析中必須定義材料的彈性模量和泊松比,塑性問題中必須定義材料的應(yīng)力問題。步驟如下:4) 從主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Material Props>Materia Modle命令,將打開Define Material Modle Behavior(定義材料模型屬性)窗口,如圖2-4所示。 圖2-45) 依次單擊Structural>Linear>Elastic>Isotropic展開材料屬性的樹形結(jié)構(gòu)。將打開1號材料的彈性模量EX和泊松比PRXY的定義對話框,如圖2-5所示。圖2-56) 在對話框的EX文本框中輸入彈性模量2e11,在PRXY文本框中輸入泊松比0.3。7) 單擊OK按鈕,關(guān)閉對話框,完成對材料模型屬性的定義。5. 建立實(shí)體模型1) 創(chuàng)建一個(gè)正六邊形。1 主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Polygon>Hexag2 在文本框中輸入X=0,Y=3,Radius=7.5,單擊OK,如圖2-6所示。圖2-62) 改變視點(diǎn)從應(yīng)用菜單中選擇Utility Menu: Plotctrls>Pan Zoom Rotate,在所彈出的對話框中,依次單擊iso,Fit 按鈕。3) 顯示關(guān)鍵點(diǎn)號,線號從應(yīng)用菜單中選擇Utility Menu: Plotctrls>Numbering,在所彈出對話框中,將Keypoint number(關(guān)鍵點(diǎn)號)和Line number(線號)打開,單擊OK按鈕。4) 創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)1 主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In Active CS,彈出如2-7圖所示對話框。圖2-72 在NPT文本框中輸入 7,在“X,Y,Z”文本框中輸入0,0,0,單擊Apply。3 在NPT文本框中輸入 8,在“X,Y,Z”文本框中輸入0,0,0.05,單擊Apply。4 在NPT文本框中輸入 9,在“X,Y,Z”文本框中輸入0,0.1,0.05,單擊OK。5) 創(chuàng)建直線 從主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Straight Line,彈出拾取窗口,分別拾取關(guān)鍵點(diǎn)7和8,8和9,創(chuàng)建兩條直線,單擊OK按鈕。6) 創(chuàng)建圓角1 從主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Line Fillet。2 彈出拾取對話框,分別拾取7和8,單擊OK按鈕,彈出如圖2-8所示對話框,圖2-83 在RAD文本框中輸入0.015,單擊OK按鈕。7) 創(chuàng)建直線從主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Straight Line,彈出拾取窗口,分別拾取關(guān)鍵點(diǎn)1和4,單擊OK按鈕。8) 將六邊形面劃分為兩部分1 主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide>Area by Line2 拾取六邊形面,作為布爾分解操作的母體,點(diǎn)擊OK按鈕。3 拾取上一步在關(guān)鍵點(diǎn)1和4之間建立的直線,點(diǎn)擊OK按鈕。6. 對扳手劃分網(wǎng)格1) 劃分單元7 從主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Meshing>Mesh Tool命令,彈出對話框如圖2-9所示。 圖2-98 單擊“Size Control”域中的“Line”后面的“Set”按鈕,拾取直線2、3、4,單擊OK按鈕。彈出對話框如圖2-10所示。圖2-109 在NDIV文本框中輸入3,單擊Apply按鈕,再拾取直線7、9、8單擊OK按鈕,刪除NDIV文本框中的3,在SIZE中輸入0.01,單擊OK按鈕。10 選擇單元形狀為“Quad”,選擇劃分方法為“Mapped”單擊mesh按鈕,拾取六邊形面。單擊OK按鈕。2) 顯示直線 從實(shí)用菜單中選擇Utility Menu: Plot>lines。3) 由面沿直線生成體1 主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Areas>Along Lines。2 在彈出的對話框中,拾取六邊形面的兩個(gè)部分,單擊OK按鈕。3 彈出拾取窗口后,依次拾取直線7、9、8,單擊OK按鈕。4) 清除面單元1 主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Meshing>Clear>Areas2 拾取Z=0的兩個(gè)平面,點(diǎn)擊OK按鈕。5) 顯示單元從實(shí)用菜單中選擇Utility Menu: Plot>Elements。2.3定義邊界條件并求解1. 施加約束3) 從主菜單中選擇Main Menu: Solution>Define Loads>Apply> Structural>Displacement>on Areas 命令,打開面選擇對話框,要求選擇欲施加位移約束的面。2) 拾取Z=0的兩個(gè)平面即扳手的短臂端面,單擊OK按鈕。打開Apply U,Rot on Nodes(在節(jié)點(diǎn)上施加位移約束)對話框,如圖2-11所示。圖2-114) 選擇All DOF,單擊OK按鈕。3. 施加載荷4) 從主菜單中選擇Main Menu: Solution>Define Loads>Apply> Structural>Force/Moment>On Keypoints。打開選擇對話框。5) 拾取扳手長臂端面的六個(gè)頂點(diǎn),單擊OK按鈕。打開在關(guān)鍵點(diǎn)處施加載荷對話框如圖2-12所示。圖2-126) 選“Lab”為FX,在“VALUE”文本框中輸入100,單擊OK按鈕。4. 求解結(jié)果從主菜單中選擇Main Menu: Solution>Solve>Current LS命令,單擊 Solve Current Load Step對話框,單擊OK按鈕。求解結(jié)束即可查看結(jié)果。2.4查看結(jié)果2. 查看變形3) 從主菜單中選擇Main Menu: General Postproc>Plot Results>Deformed Shape命令,打開 Plot Deformed Shape對話框,如圖2-13所示。圖2-134) 選中Def+undef edge(變形與未變形的模型邊界)單擊OK按鈕。3. 查看應(yīng)力1) 從主菜單中選擇Main Menu: General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu命令,打開Contour Nodal Solution data(等值線顯示節(jié)點(diǎn)解數(shù)據(jù))對話框,如圖2-14所示。圖2-142) 在Item to be contoured(等值線顯示結(jié)果項(xiàng))域中選擇Nodal Solution>Stress>Von Mises SEQV選項(xiàng)。單擊OK按鈕。4. 做切片圖1) 從應(yīng)用菜單中選擇Utility Menu: WorkPlane>Offset WP to Nodes,彈出拾取窗口,在窗口文本框中輸入文字159,單擊OK按鈕。2) 從應(yīng)用菜單中選擇Utility Menu: Plotctrls>Style>Hidden Line Options 命令,打開Hidden-line Options對話框。如圖2-15所示。圖2-153) 選擇“/TYPE Type of Plot”為Section,選擇“/CPLANE”為“Working plane”,單擊OK按鈕。獲得切片圖,如圖2-16所示。圖2-16第三章 非線性分析3.1分析問題 某構(gòu)建受力可以簡化如圖所示的模型,細(xì)長桿件承受壓力,兩端鉸支。當(dāng)桿件承受的壓力P超過臨街壓力P1j時(shí),桿件將喪失穩(wěn)定性,已知桿件的橫均為0.03m,桿的長度為2m,使用材料為Q235A支架材料參數(shù):模量E=2×1011Pa,泊松比PRXY=0.3,1.修改任務(wù)名和標(biāo)題9) 從實(shí)用菜單中選擇Utility Menu: File>Change Jobname 命令,將打開Change Jobname(修改文件名)對話框,如圖3-1所示。圖3-110) 在Enter new jobname(輸入新的文件名)文本框中輸入文字“feixianxing”,為本分析實(shí)例的數(shù)據(jù)庫文件名。11) 單擊Add.按鈕,完成文件名的修改。2.定義單元類型12) 從主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 命令,將打開Element Type(單元類型)對話框。13) 單擊Add.按鈕,將打開Library of Element Type(單元類型庫),如圖3-2所示圖3-214) 在中選擇Beam選項(xiàng),選擇實(shí)體單元類型。15) 在右邊的列表框中選擇3 node 189選項(xiàng)。16) 單擊OK按鈕,完成單元添加,并關(guān)閉單元類型對話框,同時(shí)返回到第1步打開的單元類型對話框如圖3-3所示。 圖3-317) 單擊Close按鈕,關(guān)閉單元類型對話框,結(jié)束單元類型的添加。7. 定義材料屬性考慮應(yīng)力分析中必須定義材料的彈性模量和泊松比,塑性問題中必須定義材料的應(yīng)力問題。步驟如下:8) 從主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Material Props>Materia Modle命令,將打開Define Material Modle Behavior(定義材料模型屬性)窗口,如圖3-4所示。圖3-49) 依次單擊Structural>Linear>Elastic>Isotropic展開材料屬性的樹形結(jié)構(gòu)。將打開1號材料的彈性模量EX和泊松比PRXY的定義對話框,如圖3-5所示。圖3-510) 在對話框的EX文本框中輸入彈性模量2E11,在PRXY文本框中輸入泊松比0.3。11) 單擊OK按鈕,關(guān)閉對話框,并返回到定義材料模型屬性的窗口,在此窗口的左邊一欄將出現(xiàn)剛剛定義的參考號為1的材料屬性。12) 在Define Material Modle Behavior窗口中,從菜單選擇Material>Exit命令,退出定義材料模型屬性窗口,完成對材料模型屬性的定義。4. 定義梁截面1 從主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Sections>Beam>Common Sections,2 彈出如圖3-6所示對話框。在ID文本框中輸入1,選擇Sub-Type為,(橫截面形狀),在B文本框中輸入0.03,在H文本框中輸入0.03,單擊OK按鈕。 圖3-68. 建立實(shí)體模型1) 創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)5 主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In Active CS,彈出如圖3-7所示對話框。圖3-76 在NPT文本框中輸入 1,在“X,Y,Z”文本框中輸入0,0,0,單擊Apply。7 在NPT文本框中輸入 2,在“X,Y,Z”文本框中輸入0,2,0,單擊OK。2) 創(chuàng)建直線 從主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Straight Line,彈出拾取窗口,分別拾取關(guān)鍵點(diǎn)1和2,創(chuàng)建直線,單擊OK按鈕。 9. 劃分網(wǎng)格1) 從主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Meshing>Mesh Tool命令,打開Mesh Tool(網(wǎng)格工具)2) 單擊“Size Control”域中的“Line”后面的“Set”按鈕,拾取直線1,單擊OK按鈕。彈出對話框如圖3-8所示圖3-83) 在NDIV文本框中輸入10,單擊OK按鈕。4) 選擇Mesh域中的Lines,單擊Mesh,打開面選擇對話框,要求選擇要?jiǎng)澐值木€,單擊OK按鈕。5) 打開預(yù)應(yīng)力效果拾取菜單Main Menu: Solution>Analysis Type> Analysis Options,彈出“Static or Steady-State Analysis”對話框,在“SSTIF”對話框中選擇“Prestress ON”單擊OK按鈕。將預(yù)應(yīng)力開關(guān)打開。6) 顯示關(guān)鍵點(diǎn)號從應(yīng)用菜單中選擇Utility Menu: Plotctrls>Numbering,彈出對話框,將Keypoint number(關(guān)鍵點(diǎn)號)打開,單擊OK按鈕。7) 顯示線 從應(yīng)用菜單中選擇Utility Menu: Plot>Lines3.3定義邊界條件并求解1.施加位移邊界3) 從主菜單中選擇Main Menu: Solution>Define Loads>Apply> Structural>Displacement>on Keypoints命令,打開面選擇對話框,要求選擇欲施加位移約束的點(diǎn)。4) 選擇關(guān)鍵點(diǎn)1,單擊OK按鈕,打開Apply U,Rot on KPs(在點(diǎn)上施加位移約束)對話框,如圖3-9所示。圖3-95) 在Lab2列表中選擇UX/UY/UZ/ROTX/ROTY,單擊Apply按鈕,6) 選擇關(guān)鍵點(diǎn)2,單擊OK按鈕,打開Apply U,Rot on KPs(在點(diǎn)上施加位移約束)對話框,如圖3-9所示。7) 在Lab2列表中選擇UX/UZ/ROTX/ROTY,單擊OK按鈕。2. 施加單位載荷7) 從主菜單中選擇Main Menu: Solution>Define Loads>Apply> Structural>Force/Moment>On Keypoints。打開選擇對話框。8) 拾取關(guān)鍵點(diǎn)2,單擊OK按鈕,彈出如圖3-10所示對話框圖3-109) 選“Lab”為FY,在“VALUE”文本框中輸入-1,單擊OK按鈕。3.4求解并查看結(jié)果1. 求解 從主菜單中選擇Main Menu: Solution>Solve>Current LS命令,單擊 Solve Current Load Step對話框,單擊OK按鈕。求解結(jié)束即可查看結(jié)果。2. 結(jié)束靜應(yīng)力分析從主菜單中選擇Main Menu:Finish3. 指定分析類型1 拾取菜單Main Menu: Solution>Analysis Type>New Analysis,彈出對話框2 選擇“Type of Analysis”為“Eigen Bucking”,單擊OK按鈕4. 指定分析選項(xiàng)1 拾取菜單Main Menu: Solution>Analysis Type> Analysis Options,彈出如圖3-11所示對話框。圖3-112 在“NO.of modes to extract”文本中輸入1,單擊OK按鈕,彈出對話框點(diǎn)擊OK按鈕。4. 指定擴(kuò)展解1 拾取菜單Main Menu: Solution>load step Opts>Expansionpass>Single Expand>Expand modes2 彈出如圖3-12所示對話框,在NMODE文本框中輸入1,單擊OK按鈕。圖3-125. 確定顯示輸出的內(nèi)容拾取菜單Main Menu: Solution>load step Opts>Output Ctrls>Solu Printout彈出如圖3-13所示對話框,選擇下拉菜單Item為Nodal DOF solu,選中Every substep,點(diǎn)擊OK按鈕。圖3-136. 求解從主菜單中選擇Main Menu: Solution>Solve>Current LS命令,單擊 Solve Current Load Step對話框,單擊OK按鈕。求解結(jié)束即可查看結(jié)果。7. 讀入第一個(gè)載荷步數(shù)據(jù)從主菜單中選擇Main Menu: General Postproc>Read Results>first set8. 顯示載荷系數(shù)和臨街載荷從主菜單中選擇Main Menu: General Postproc>Result Summary,結(jié)果如圖所示9. 顯示結(jié)構(gòu)失去穩(wěn)定性變形。從主菜單中選擇Main Menu: General Postproc>Plot Results>Deformed Shape命令,打開 Plot Deformed Shape對話框,如圖3-14所示。圖3-14選中Def +undef edge(變形和未變形的模型邊界)單擊OK按鈕。得到結(jié)果如圖所示。圖3-15第4章 模態(tài)分析實(shí)例 斜齒圓柱齒輪的固有頻率分析4.1分析問題 齒輪的工作狀態(tài)是變化的,即動(dòng)態(tài)的,由于結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性決定結(jié)構(gòu)對于各種動(dòng)力載荷的響應(yīng)情況,所以在準(zhǔn)備進(jìn)行其他動(dòng)力分析之前首先要進(jìn)行模態(tài)分析。齒輪標(biāo)準(zhǔn): 齒頂直徑:24mm 齒底直徑:20mm 齒數(shù):10 厚度:8mm 中間厚:3mm 彈性模量:2.06E11 密度:7.8e34.1建立模型1. 修改任務(wù)名和標(biāo)題 12) 從實(shí)用菜單中選擇Utility Menu: File>Change Jobname 命令,將打開Change Jobname(修改文件名)對話框,如圖4-1所示。圖4-113) 在Enter new jobname(輸入新的文件名)文本框中輸入文字“motaifenxi_chilun”,為本分析實(shí)例的數(shù)據(jù)庫文件名。14) 單擊Add.按鈕,完成文件名的修改。15) 從實(shí)用菜單中選擇Utility Menu: File>Change Title 命令,將打開Change Title(修改標(biāo)題)對話框,如圖4-2所示。16) 在Enter new title(輸入新標(biāo)題)文本框中輸入文字“dynamic analysis of a gear”,為本分析實(shí)例的標(biāo)題名。17) 單擊OK按鈕,完成對標(biāo)題名的指定。18) 從實(shí)用菜單中選擇Utility Menu:Plot>Replot命令,指定的標(biāo)題“dynamic analysis of a gear”將顯示在圖形窗口的左下角。19) 從主菜單中選擇Utility Menu:Preference命令,將打開Preference of GUI Filtering(菜單過濾參數(shù)選擇)對話框,選中Structural復(fù)選框,單擊0K按鈕確定。2.定義單元類型本例選用二十節(jié)點(diǎn)體單元SOLID186。可用于計(jì)算分析該問題。 圖4-218) 從主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 命令,將打開Element Type(單元類型)對話框。19) 單擊Add.按鈕,將打開Library of Element Type(單元類型庫),如圖4-3所示圖4-320) 在中選擇Solid 選項(xiàng),選擇實(shí)體單元類型。21) 在右邊的列表框中選擇20node186選項(xiàng),選擇二十節(jié)點(diǎn)三維單元SOLID186。22) 單擊OK按鈕,將SOLID186單元添加,并關(guān)閉單元類型對話框,同時(shí)返回到第1步打開的單元類型對話框如圖4-4所示。23) 單擊Close按鈕,關(guān)閉單元類型對話框,結(jié)束單元類型的添加。10. 定義實(shí)常數(shù)要實(shí)例中選用三維的SOLID186單元,不需要設(shè)置實(shí)常數(shù)。11. 定義材料屬性考慮慣性力的靜力分析中必須定義材料的彈性模量和密度。步驟如下:13) 從主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Material Props>Materia Modle命令,將打開Define Material Modle Behavior(定義材料模型屬性)窗口,如圖4-5所示。圖4-514) 依次單擊Structural>Linear>Elastic>Isotropic展開材料屬性的樹形結(jié)構(gòu)。將打開1號材料的彈性模量EX和泊松比PRXY的定義對話框,如圖4-6所示。圖4-615) 在對話框的EX文本框中輸入彈性模量2.06E11,在PRXY文本框中輸入泊松比0.3。16) 單擊OK按鈕,關(guān)閉對話框,并返回到定義材料模型屬性的窗口,在此窗口的左邊一欄將出現(xiàn)剛剛定義的參考號為1的材料屬性。17) 依次單擊Structural>Density,打開定義材料密度對話框,如圖4-7所示。圖4-718) 在DENS文本框中輸入密度數(shù)值7.8e3。19) 單擊OK,關(guān)閉對話框,返回到定義材料模型屬性窗口。20) 在Define Material Modle Behavior窗口中,從菜單選擇Material>Exit命令,退出定義材料模型屬性窗口,完成對材料模型屬性的定義。12. 建立實(shí)體模型1) 創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)8 主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In Active CS,彈出如圖所示對話框。9 在NPT文本框中輸入1,在“X,Y,Z”文本框中輸入21.87e-3,0,0,單擊Apply。10 在NPT文本框中輸入2,在“X,Y,Z”文本框中輸入21.82e-3,1.13e-3,0,單擊Apply。11 在NPT文本框中輸入3,在“X,Y,Z”文本框中輸入24.02e-3,1.47e-3,0,單擊Apply。12 在NPT文本框中輸入4,在“X,Y,Z”文本框中輸入24.62e-3,1.73e-3,0,單擊Apply13 在NPT文本框中輸入5,在“X,Y,Z”文本框中輸入25.22e-3,2.08e-3,0,單擊Apply14 在NPT文本框中輸入6,在“X,Y,Z”文本框中輸入25.82e-3,2.4e-3,0,單擊Apply15 在NPT文本框中輸入7,在“X,Y,Z”文本框中輸入26.92e-3,3.23e-3,0,單擊Apply16 在NPT文本框中輸入8,在“X,Y,Z”文本框中輸入27.11e-3,0,0,單擊OK。2) 創(chuàng)建樣條曲線主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Splines>Spline thru KP 彈出拾取窗口,依次拾取關(guān)鍵點(diǎn)2、3、4、5、6、7,單擊OK按鈕。3) 鏡像樣條曲線主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Modeling>Reflect>Lines,彈出拾取窗口,拾取樣條直線,單擊OK按鈕,彈出“Reflect Lines”對話框,選擇對稱平面“X-Z plane Y”單擊OK按鈕,結(jié)果如圖4-8所示。圖4-84) 顯示關(guān)鍵點(diǎn)號,線號從應(yīng)用菜單中選擇Utility Menu: Plotctrls>Numbering,在所彈出對話框中,將Keypoint number(關(guān)鍵點(diǎn)號)和Line number(線號)打開,單擊OK按鈕。5) 顯示關(guān)鍵點(diǎn)和線從應(yīng)用菜單中選擇Utility Menu: Plot>Multi Plots。6) 創(chuàng)建圓弧1 主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Arcs>Through 3 KPS2 彈出拾取窗口,依次拾取關(guān)鍵點(diǎn)2、9、1,單擊Apply按鈕,3 依次拾取關(guān)鍵點(diǎn)7、10、8,單擊OK按鈕。7) 創(chuàng)建端面齒槽面3 主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>By Lines4 彈出拾取窗口,依次拾取線1、4、2、3,單擊OK按鈕,結(jié)果如圖4-9所示。圖4-98) 激活全球坐標(biāo)系從應(yīng)用菜單中選擇Utility Menu: WorkPlane>Change Active CS to>Global Cylindrical。9) 改變視點(diǎn)從應(yīng)用菜單中選擇Utility Menu: Plotctrls>Pan Zoom Rotate,在所彈出的對話框中,依次單擊iso,Fit 按鈕。10) 由面沿直線生成體1 主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Areas>By XYZ Offset。彈出拾取窗口,如圖4-10所示。圖4-102 在“DX DY DZ”分別輸入0,8.412,0.02單擊OK按鈕,結(jié)果如圖4-11所示。11) 復(fù)制齒槽體1 主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Modeling>Copy>Volumes,彈出拾取窗口,拾取齒槽體,單擊OK按鈕,彈出對話框如圖4-12所示。圖4-122 在“ITIME”輸入24,在DY文本框中輸入360/24,單擊OK按鈕。12) 關(guān)閉關(guān)鍵點(diǎn)號,線號打開體號。從應(yīng)用菜單中選擇Utility Menu: Plotctrls>Numbering,在所彈出對話框中,將Keypoint number(關(guān)鍵點(diǎn)號)和Line number(線號)關(guān)閉,將Volume Numbers(體號)打開,單擊OK按鈕。13) 顯示體號從應(yīng)用菜單中選擇Utility Menu: Plot>Volumes。14) 激活全局坐標(biāo)系從應(yīng)用菜單中選擇Utility Menu: WorkPlane>Change Active CS to>Global Cartesian。15) 創(chuàng)建齒頂圓柱體1 主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cylinder>By Dimension 彈出如圖4-13所示對話框。圖4-132 在RAD1文本框中輸入0.02637,在RAD2文本框中輸入0.02,單擊OK按鈕。16) 創(chuàng)建齒槽塊1 主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Block>By Dimension 彈出如圖4-14所示對話框。圖4-142 在X1、X2,文本框中分別輸入-0.03、0.03,在Y1、Y2,文本框中分別輸入0、0.0128在Z1、Z2,文本框中分別輸入0、0.02。單擊OK按鈕。17) 做布爾運(yùn)算1 從主菜單中MainMenu:Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Volu2 拾取大圓柱體,作為布爾減操作的母體,單擊OK。3 彈出對話框,單擊Pick All按鈕,得到結(jié)果如圖4-15所示。圖4-1513. 劃分網(wǎng)格2) 劃分單元11 從主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Meshing>Mesh Tool命令,彈出對話框如圖4-16所示。圖4-18 圖4-17 圖4-1812 選擇“Smart Size ”將其下方滾動(dòng)條的值選擇為9,單擊“Size Control”域中的“Global”后面的“Set”按鈕,彈出對話框如圖4-17所示。13 在SIZE中輸入0.002,單擊OK按鈕。選擇單元形狀為“Tet”,選擇劃分方法為“Free”單擊Mesh按鈕,拾取體。單擊OK按鈕。2) 激活全球圓柱坐標(biāo)系從應(yīng)用菜單中選擇Utility Menu: WorkPlane>Change Active CS to>Global Cylindrical。3) 選擇內(nèi)孔表面上的所有節(jié)點(diǎn)1 拾取菜單Utility Menu: Select>Entities,彈出如圖4-18所示對話框2 在文本框中輸入“Nodes”、“By Location”、“X coordinates”、“0.01”、“From Full”單擊OK按鈕。4) 旋轉(zhuǎn)所選擇節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系到當(dāng)前坐標(biāo)系主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Rotate Node CS>To Active CS,彈出拾取窗口,單擊Pick All按鈕。4.3定義邊界條件并求解2. 施加約束1 從主單中選擇Main Menu: Solution>Define Loads>Apply> Structural>Displacement>on Nodes 命令,打開面選擇對話框,要求選擇欲施加位移約束的節(jié)點(diǎn)。2 單擊Pick All按鈕,打開Apply U,Rot on Nodes(在節(jié)點(diǎn)上施加位移約束)對話框,如圖4-19所示。圖4-193 選擇UX,單擊OK按鈕。3. 選擇所有拾取菜單Utility Menu: Select>Everything。4. 制定分析類型3 拾取菜單Main Menu: Solution>Analysis Type>New Analysis,彈出如圖4-20所示對話框4-204 選擇“Type of Analysis”為“Modal”,單擊OK按鈕5. 指定分析選項(xiàng)3 拾取菜單Main Menu: Solution>Analysis Type> Analysis Options,彈出如圖4-21所示對話框。圖4-214 在“NO.of modes to extract”文本中輸入5,單擊OK按鈕,彈出對話框點(diǎn)擊OK按鈕。6. 指定要擴(kuò)展的模態(tài)數(shù)1 拾取菜單Main Menu: Solution>Load Step Opts>Expansionpass>Single Expand>Expand modes,彈出如圖4-22所示對話框。圖4-222 在“NMODE”文本框中輸入5,單擊OK按鈕。7. 施加約束5) 從主菜單中選擇Main Menu: Solution>Define Loads>Apply> Structural>Displacement>on Areas 命令,打開面選擇對話框,要求選擇欲施加位移約束的面。6) 拾取面208(鍵槽側(cè)面),單擊OK按鈕。打開Apply U,Rot on Nodes(在節(jié)點(diǎn)上施加位移約束)對話框,如圖4-23所示。圖4-237) 選擇UX,單擊OK按鈕。8. 選擇齒輪端面上的節(jié)點(diǎn)1 拾取菜單Utility Menu: Select>Entities,彈出如圖4-24所示對話框。 圖4-242 在文本框中輸入“Nodes”、“By Location”、“Z coordinates”、“0”、“From Full”單擊Apply按鈕。3 在文本框中輸入“Nodes”、“By Location”、“Z coordinates”、“0.02”、“Also Select”單擊Apply按鈕。4 在文本框中輸入“Nodes”、“By Location”、“X coordinates”、“0,0.015”、“Reselect”單擊OK按鈕。9. 施加約束1 從主單中選擇Main Menu: Solution>Define Loads>Apply> Structural>Displacement>on Nodes 命令,打開面選擇對話框,要求選擇欲施加位移約束的節(jié)點(diǎn)。2 單擊Pick All按鈕,打開Apply U,Rot on Nodes(在節(jié)點(diǎn)上施加位移約束)對話框,如圖4-25所示。圖4-253 選擇UZ,單擊OK按鈕。9.選擇所有拾取菜單Utility Menu: Select>Everything。10.求解從主菜單中選擇Main Menu: Solution>Solve>Current LS命令,單擊 Solve Current Load Step對話框,單擊OK按鈕。求解結(jié)束即可查看結(jié)果。11.列表固有頻率從主菜單中選擇Main Menu: General Postproc> Results Summary,彈出如圖4-26所示窗口,表中顯示的就是模型的前5階頻率。第5章 諧響應(yīng)分析 單自由度系統(tǒng)的受迫振動(dòng)5.1分析問題單自由度系統(tǒng)如圖所示,質(zhì)量m=1kg,彈性剛度K=10000N/m,阻尼系數(shù)c=63N·s/m,作用在系統(tǒng)上的激振力為,。針對問題進(jìn)行分析,求解其幅頻響應(yīng)問題。5.2建立模型1.修改任務(wù)名和標(biāo)題20) 從實(shí)用菜單中選擇Utility Menu: File>Change Jobname 命令,將打開Change Jobname(修改文件名)對話框,如圖5-1所示。圖5-121) 在Enter new jobname(輸入新的文件名)文本框中輸入文字“XIEXIANGYINGFENXI”,為本分析實(shí)例的數(shù)據(jù)庫文件名。22) 單擊Add.按鈕,完成文件名的修改。2.定義單元類型24) 從主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 命令,將打開Element Type(單元類型)對話框。25) 單擊Add.按鈕,將打開Library of Element Type(單元類型庫),如圖5-2所示 圖5-226) 在中選擇Mass選項(xiàng),選擇單元類型。27) 在右邊的列表框中選擇3D mass21選項(xiàng)。28) 單擊Apply按鈕,彈出如圖5-3所示對話框,左邊的列表內(nèi)選擇“Combination”,在右側(cè)選擇“Spring-damper”。單擊OK按鈕,彈出單元類型對話框,結(jié)束單元類型的添加。圖5-314. 定義實(shí)常數(shù)1) 從主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Real Constants>Add/Edit/Delete 命令,將打開實(shí)常數(shù)對話框。如圖5-4所示。 圖5-42） 單擊Add.按鈕,彈出對話框,如圖5-5所示。圖5-53） 在列表中選擇“Type 1 MASS21”,單擊OK 按鈕。返回到前對話框。4） 單擊Add.按鈕,選擇“Type 2 COMBIN14”單擊OK按鈕,彈出對話框如圖5-6所示。5） 在K文本輸入10000,在CV1文本中輸入63,單擊OK按鈕。返回對話框中單擊Close按鈕。完成對實(shí)常數(shù)的定義。15. 創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)17 主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>In Active CS,彈出如圖5-7所示對話框。圖5-718 在NODE文本框中輸入 1,在“X,Y,Z”文本框中輸入0,0,0,單擊Apply。19 在NODE文本框中輸入 2,在“X,Y,Z”文本框中輸入1,0,0,單擊OK。5.創(chuàng)建單元1) 設(shè)置要?jiǎng)?chuàng)建單元的屬性1 主菜單中選擇Main Menu:Preprocessor>Modeling>Create>Elements>Elem Attributes,彈出如圖5-8所示對話框圖5-82 選擇“TYPE”為2 COMEIN14,選擇“REAL”為2,單擊OK按鈕。2) 創(chuàng)建彈簧阻尼單元1 主菜單中選擇Main Menu:Preprocesso