有限单元法原理－算例.ppt

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1、1,3.7 ANSYS桁架结构计算示例,=1m;,=1m; 材料为Q235;,（1）选择单元类型,运行PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete,在结点8上施加竖直向下的集中载荷F60000N， 约束为结点1处约束X,Y方向自由度，结点5处约束Y方向自由度。,图3-15 桁架结构示意图 图3-16 桁架各单元横截面图,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,图3-17 单元类型对话框,2,图3-18 单元类型库对话框,（2）设置材料属性,运行PreprocessorMaterial PropsMaterial Models,图3-19选择材料属性对话框 图3-

2、20设置材料1属性对话,（3）设置单元截面形式,选择菜单PreprocessorSectionsBeamCommon Sections,图3-21梁截面设置对话框,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,3,（4）定义实常数,运行Real ConstantsAdd/Edit/Delete,图3-22 设置LINK1单元的实常数,（5）建立模型,首先生成结点，运行主菜单PreprocessorModeling Create Nodes In Active CS; 再生成单元，运行主菜单 PreprocessorModelingCreateElementsAuto NumberedThru Node

3、s穿越结点命令。,图3-23 创建结点对话框,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,4,图3-24通过结点建立单元,图3-25 桁架的有限元模型,（6）施加约束,运行主菜单SolutionDefine Loads ApplyStructuralDisplacementOn Nodes,图3-26 结点施加约束对话框,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,5,（7）施加载荷 运行主菜单SolutionDefine LoadsApplyStructural Force/MomentOn Nodes。,图3-27 结点施加载荷对话框,（8）求解 运行主菜单 Solution SolveCurrent

4、 LS，分析当前的负载步骤命令， 弹出如图3-28所示对话框，单击OK，开始运行分析。分析完毕后， 在信息窗口中提示计算完成， 单击Close将其关闭。,（9）后处理 运行主菜单 General PostprocPlot Results Contour PlotNodal Solu命令，运行DOF Solution Displacement vector sum，出现桁架位移云图。,图3-29 云图显示对话框,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,图3-28 求解对话框,6,图3-30 位移云图,选择Stressvon Mises stress，则出现桁架轴向应力云图,图3-31 云图显示对话

5、框,图3-32 轴向应力云图,桁架的位移云图可知，最大位移发生在桁架的中部，最大位移为 m。 桁架的轴向应力云图可知，最大应力发生在2单元。最大应力45.9MPa。,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,7,3.8 ANSYS刚架结构计算示例,图3-33 刚架示意图,约束形式为：A、D点施加全约束。在BC梁中点处受到竖直向下集中载荷的作用F1=20000N， AB柱的中点处受水平向右的集中载荷 F2=10000N；AB2m， BC2m，材料为钢材，弹性模量E=2.11011Pa，泊松比=0.3。,（1）选择分析范畴,图3-34选择分析范畴对话框,在主菜单中单击Preferences菜单， 弹出

6、Preferences for GUI Filtering窗口， 选择Structural， 然后单击OK按钮。,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,8,（2）选择单元类型 运行PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete， 弹出Element Types对话框，选择BEAM188单元。,图3-35 单元类型对话框,图3-36 单元类型库对话框,（3）设置单元截面形式 运行PreprocessorSectionBeamCommon Sections，弹出 Beam Tool 对话框，W1选项栏中填写0.1，W2选项栏中填写0.2，t1t4中填写0.008。

7、设置完毕单击OK按钮。,图3-37 梁截面设置对话框,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,9,（4）设置材料属性 运行PreprocessorMaterial Props Material Models，弹出Define Material Model Behavior对话框。双击Isotropic选项，弹出Linear Isotropic Properties for Material Number1对话框，在EX选项栏中设置数值2.1e11，在PRXY选项栏中设置数值0.3。设置完毕单击OK按钮。,图3-38 选择材料属性对话框,图3-39 设置材料属性对话框,第三章 杆系结构静力分析的有

8、限单元法,10,（5）建立模型 设置材料属性对话框运行PreprocessorModelingCreateKeypointsIn Active CS。创建关键点1，在NPT选项栏中设置数值1， 表示设置的关键点号为1，在X,Y,Z栏中设置数值0，0，0，表示关键点1的坐标为：（0,0,0）。同理设置关键点2，3，4。坐标分别为（0,2,0），（2,2,0），（2,0,0）。 运行PreprocessorModelingCreate LinesLinesStraight Line， 弹出Create Straight Line 对话框。 分别拾取点 1-2, 3-4,2-3。并经过布尔运算将两直

9、线相加。,图3-40 创建关键点对话框,图3-41 创建直线对话框,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,11,图3-42 刚架模型,（6）划分网格 选择刚架的单元属性，运行Preprocessor MeshingMesh AttributesPicked lines，弹出Line Attributes对话框。拾取刚架后弹出Meshing Attributes对话框，采取默认设置。 点击OK。,图3-43 划分网格拾 取线对话框,图3-44设置网格单元属性,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,12,选择 PreprocessorMeshingSize Cntrls Manual Size L

10、inesPicked Lines，选择刚架，弹出对话框。在NDIV一栏中输入30，单击OK。最后在Mesh Tool中自由划分网格。,图3-45 定义单元尺寸拾取线对话框,图3-46 设置线上单元尺寸对话框,（7）施加约束 运行 Solutiondefine Loads ApplyStructure Displacement On Keypoints，选择关键点1，选择ALL DOF。同理对关键点4进行全约束。,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,13,图3-47 对关键点施加全约束,（8）施加载荷。 将图形结点显示，运行PlotCtrlsNumbering，激活Node Numbers后面

11、的选框，使它变成on形式。选择菜单SolutionDefine LoadsApplyStructure Force/ MomentOn Nodes。拾取结点17，施加集中载 荷Fy=-20000N。 同理，在结点7上施加集中载荷Fx=10000N。,图3-48 编号显示设置对话框,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,14,图3-49 拾取点对话框 图3-50 施加约束、载荷后的刚架有限元模型,（9）求解 选择 SolutionSolveCurrent LS，弹出如右图所示对话框，单击OK按钮，开始计算。计算结束会弹出计算完毕对话框，单击Close关闭对话框，计算完毕。,图3-51 求解对话框

12、,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,15,（10）后处理 显示位移云图：运行 General PostprocPlot Results Contour PlotNodal Solu。 弹出如下图所示对话框，运行DOF SolutionDisplacement vector sum显示刚架位移云图。,图3-52 云图显示对话框 图3-53 刚架的位移云图,第三章 杆系结构静力分析的有限单元法,16,4.5 ANSYS平面结构计算示例,4.5.1问题描述,如图4-7所示长方形板ABCD，板厚0.04m，孔半径r=0.2m，E=210GPa，泊松比=0.3，约束条件：在长方形底边AD约束全部自由

13、度, BC边施加垂直向下均布载荷g=10000000N/m。,图4-7 长方形板结构,4.5.2 ANSYS求解操作过程,打开Ansys软件，在Ansys环境下做如下操作。,第四章 平面结构问题的有限单元法,17,图4-8 单元类型对话框,（1）选择单元类型 运行PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete，弹出Element Types对话框，如图4-8所示。单击Add，弹出 Library of Element Types窗口，如图4-9所示，依次选择Structural Solid，Quad 8 node 82，单击OK。,图4-9 单元类型库对话框,第

14、四章 平面结构问题的有限单元法,18,在Element Types对话框中，如图4-10所示，单击Options，弹出如图4-11所示对话框，设置K3选项栏为Plane strs w/thk，设置K5选项栏为Nodal stress，设置K6选项栏为No extra output。表示单元是应用于平面应力问题，且单元是有厚度的。,图4-10 单元类型对话框,图4-11 PLANE82 单元选项设置对话框,第四章 平面结构问题的有限单元法,19,（2）定义实常数 运行PreprocessorReal ConstantsAdd /Edit/Delete，弹出如图4-12所示对话框，点击Add，弹出

15、如图4-13所示对话框，点击OK，弹出如图4-14所示对话框，在THK选项栏中设置板厚度为0.04m。设置完毕单击OK按钮。,图4-12 实常数对话框,图4-13 选择要设置实常数的单元类型,图4-14 PLANE82实常数设置,第四章 平面结构问题的有限单元法,20,（3）设置材料属性 运行PreprocessorMaterial PropsMaterial Models，弹出如图4-15所示对话框，依次双击Structural，Linear，Elastic，Isotropic，弹出图4-16所示对话框，在EX选项栏中设置数值 2.1e11，在PRXY选项栏中设置数值0.3。设置完毕单击OK

16、按 钮。,图4-15 选择材料属性对话框,图4-16 设置材料属性对话框,第四章 平面结构问题的有限单元法,21,（4）建立模型 运行PreprocessorModelingCreateAreaRectangleBy 2 Corners，弹出如图4-17所示对话框，设置参数， WP X选项栏中填写0，WP Y选项栏中填写0，Width选项栏中填写1.5，Height选项栏中填写1，单击OK。继续运行PreprocessorModelingCreateAreaCircleSolid Circle，得到如图4-18所示对话框，在WP X选项栏中填写0.75，WP Y选项栏中填写0.5，在Radiu

17、s选项栏中填写0.2，设置完毕点击OK按钮。,图4-17 建立矩形对话框,图4-18 创建实 心圆对话框,第四章 平面结构问题的有限单元法,22,进行布尔运算：PreprocessorModelingOperateBooleans SubtractAreas，先选矩形面单击 OK，再单击圆面，单击OK。得 到如图4-19所示图形。,图4-19 长方形板模型,（5）划分网格 运行MeshingSize CntrlsManual SizeAreasAll Areas，弹出如图4-20所示对话框，在SIZE选项栏中填写0.05，点击OK按钮。,图4-20 设置网格尺寸对话框,第四章 平面结构问题的有

18、限单元法,23,运行MeshMesh Tool，弹出如图4-21所示对话框，在Shape选项栏后面，选择Tri和Free，单击Mesh.划分网格，网格划分如图4-22所示。,图4-21 网格划分对话框,图4-22 划分网格后的有限元模型,第四章 平面结构问题的有限单元法,24,图4-23 施加全约束,（6）施加约束 选择菜单SolutionDefine LoadsApplyStructure DisplacementOn Lines，选择长方形底边，弹出图4-23所示对话框，选择All DOF，单 击OK。,（7）施加载荷 选择菜单SolutionDefine LoadsApplyStruct

19、ure PressureOn Lines，弹出如图4-24所示对话框。拾取长方形上边，单击OK按钮。弹出如图4-25所示对话框。在VALUE选项栏中填写10000000。设置完毕点击OK完成设置。,第四章 平面结构问题的有限单元法,25,图4-24 拾取要施加载荷的边,图4-25 施加载荷对话框,（8）求解 运行SolutionSolveCurrent LS，弹出如图4-26所示对话框。单击OK按钮，开始计算，计算结束会弹出计算完毕对话框，单击Close关闭对话框，计算完毕。,图4-26 求解当前步载荷对话框,第四章 平面结构问题的有限单元法,26,（9）后处理 运行 General Post

20、procPlot ResultsContour Plot Nodal Solu，弹出如图4-27所示对话框，运行DOF SolutionDisplacement vector sum和Stressvon Mises stress，分别显示长方形面板的位移云图和应力云图。 结果显示如图4-28和图4-29所示。,图4-27 云图显示对话框,第四章 平面结构问题的有限单元法,27,图4-28 位移变形云图,图4-29 等效应力云图,4.5.3 结论,从图4-28长方形面板的位移云图可知，最大位移发生在圆孔的上部，最大位移为0.75010-4m。 从图4-29长方形面板的应力云图可知，最大应力发生在

21、圆孔的两侧，最大应力为32.9MPa。,第四章 平面结构问题的有限单元法,28,5.4 ANSYS平面结构计算示例,5.4.1 问题描述,一个长方形面板，如图5-3所示，其高AB=1m，宽BC=1.5m，板厚b=0.04，孔半径R0.2m，长方形面板的弹性模量E=210GPa，泊松比=0.3，约束条件：在长方形底边约束全部自由度。载荷：BC边施加垂直向下均布载荷F10000000N/m。,图5-3 长方形板结构,第五章 等参元,29,5.4.2 ANSYS求解操作过程,打开Ansys软件，在Ansys环境下做如下操作。 （1）选择单元类型 运行PreprocessorElement Type

22、Add/Edit/Delete，弹出Element Type对话框，如图5-4所示。单击Add，弹出 Library of Element Type窗口，如图5-5所 示，选择PLANE82。,图5-4 单元类型 对话框,图5-5单元类型库对话框,第五章 等参元,30,在Element Types对话框中单击Options对话框，弹出如图5-6所示对话框，设置K3选项栏为Plane strs w/thk，设置K5选项栏为Nodal stress，设置K6选项栏为No extra output。表示单元是应用于平面应力问题，且单元是有 厚度的。,图5-6 PLANE82 单元类型选项对话框,运行

23、PreprocessorReal Constants Add/Edit/Delete。弹出如图5-7所示对话框，点击Add，弹出如图5-8所示对话框，点击OK，弹出如图5-9所示对话框。在THK选项栏中设置板厚度为0.04m。设置完毕单击OK按钮完 成设置。,第五章 等参元,31,（2）设置材料属性 运行PreprocessorMaterial Props Material Models，弹出如图5-10所示对话框，双击Isotropic，弹出图5-11所示对话框，在EX选项栏中设置数值2.1e11，在PRXY选项栏中设置数值0.3。设置完毕单击OK按钮。,第五章 等参元,32,图5-10选择

24、材料属性对话框 图5-11 设置材料属性对话框,（3）建立模型 选择Preprocessor Modeling Create Area RectangleBy 2 Corners；弹出如图5-12所示对话框，设置参数，WP X选项栏中填写0，WP Y选项栏中填写0，Width选项栏中填写1.5，Height选项栏中填写1，单击OK，设置完毕。,第五章 等参元,33,继续运行Preprocessor Modeling Create Area CircleSolid Circle；得到如图5-13所示对话框，在WP X选项栏中填写0.75，WP Y选项栏中填写0.5，在Radius选项栏中填写0.

25、2，设置完毕点击OK按钮。得到如图5-14所示图形。,图5-14 长方形板模型,第五章 等参元,34,（4）划分网格 运行MeshingSize Cntrls ManualSizeAreasAll Areas，弹出如图5-15所示对话框，在SIZE选项栏中填写0.05，点击OK按钮；运行MeshAreasFree划分网格， 网格划分如图5-16所示。,图5-15 设置网格尺寸对话框,图5-16划分网格后板的有限元 模型,（5）施加约束 选择菜单SolutionDefine LoadsApplyStructureDisplacementOn Lines，选择长方形底边，弹出图5-17所示对话框，

26、选择All DOF，单击OK。,第五章 等参元,35,图5-17 对线施加全约束,（6）施加载荷 选择菜单SolutionDefine LoadsApply Structure PressureOn Lines，弹出如图5-18所示对话框。拾取长方形上边，单击OK按钮。弹出如图5-19所示对话框。在VALUE选项栏中填写10000000。设置完 毕点击OK完成设置。,图5-18 选取要施加载荷的边,图5-19 施加载荷对话框,第五章 等参元,36,（7）求解 选择SolutionSolve Current LS，弹出如图 5-20所示对话框。单击 OK按钮，开始计算，计算结束会弹出计算完毕对话

27、框，单击Close。关闭对 话框计算完毕。,图5-20 求解对话框,（8）后处理 运行General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solu。弹出如图5-21所示对话框，运行DOF SolutionDisplacement vector sum和Stressvon Mises stress，分别显示长方形面板的位移云图和应力云图。,图5-21 云图显示对话框,第五章 等参元,37,结果显示如图5-22和图5-23所示。,图5-22 位移变形云图,图5-23 等效应力云图,5.4.3 结论,从图5-22长方形面板的位移云图可知，最大位移发生在圆孔

28、的上部，最大位移为0.75710-4m。 从图5-23长方形面板的应力云图可知，最大应力发生在圆孔的两侧，最大应力为34.6MPa。,第五章 等参元,38,A点承受Z方向集中载荷Fz=5000N和Y方向集中载荷 Fy=-5000N；B点承受X方向集中载荷Fx=5000N；C点承受Z方向集中载荷Fz=-5000N；D点承受X方向集中载荷 Fx=-5000N。弹性模量为EX=210GP，泊松比=0.3。,图6-4 圆柱实体示意图,6.5.2 ANSYS求解操作过程,打开Ansys软件，在Ansys环境下做如下操作:,第六章 空间问题的有限单元法,6.5 ANSYS桁架结构计算示例,6.5.1 问题

29、描述,如图6-4所示，一个圆柱实体。柱高0.2m，圆柱横截面直径为0.1m。约束方式：底面全约束。承受载荷：,39,（1）选择单元类型 运行PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete，弹出Element Types对话框，如图6-5所示。然后单击 Add，弹出Library of Element Types窗口，如图6-6所 示，选择SOLID45单元，单击OK。,图6-5 单元类型对话框,图6-6 单元类型库对话框,第六章 空间问题的有限单元法,40,（2）设置材料属性 运行PreprocessorMaterial PropsMaterial Models

30、，弹出如图6-7所示对话框。双击Isotropic，弹出Linear Isotropic Properties for Material Number1对话框，如图6-8所示，在EX选项栏中设置数值2.1e11，在PRXY选项 栏中设置数值0.3。设置完毕单击OK按钮。,图6-7 选择材料属性对话框,图6-8 设置材料属性对话框,第六章 空间问题的有限单元法,41,（3）建立模型 运行PreprocessorModelingCreateAreasRectangle By 2 Corners，弹出如图6-9所示对话框，在WP X选项栏中填写0，在WP Y选项栏中填写0，在Width选项栏中填写0

31、.05，在Height选项栏中填写0.2，点击OK。生成如图 6-10所示图形。,图6-9 两点建立矩形对话框,图6-10 生成的长方形面,第六章 空间问题的有限单元法,42,将长方形旋转成柱体，运行 PreprocessorModeling Operate ExtrudeAreasAbout Axis，弹出如图6-11所示拾取框。选择图7中长方形后弹出单击OK，再选择长方形左上角和左下角结点后，单击OK.。弹出如图6-12所示对话框。在ARC选项栏中填入旋转角度360度，设置完毕单击OK按钮，生成如图6-13所示 圆柱体。,图6-11 拾取对称轴对话框,图6-12 设置绕轴旋转参数对话框,图

32、6-13 圆柱模型,第六章 空间问题的有限单元法,43,运行MeshingSize CntrlsManualSizeGlobalSize弹出如图6-14所示对话框，设置SIZE选项栏中的数据为0.01。运行MeshingMeshVolumesFree自由划分网格后得到如图6-15所示图形。,图6-14 设置网格尺寸对话框,图6-15 圆柱有限元模型,（5）施加约束 运行SolutionDefine LoadsApplyDisplacement On Areas，拾取圆柱的底面，施加全约束。,第六章 空间问题的有限单元法,44,（6）施加载荷 显示图形的关键点，运行PlotCtrlsNumber

33、ing弹出如图6-16所示对话框，激活KP Numbers后面的选框，使它变成on形式。选择菜单SolutionDefine LoadsApply,Structure Force/Moment On Keypoints，载荷分别如下：8点承受Z方向集中载荷Fz=5000N和Y方向集中载荷Fy=-5000N；10点承受X方向集中载荷Fx=5000N；3点承受Z方向集中载荷Fz=-5000N；6点承受X方向集中载荷Fx=-5000N。施加载荷，图形如图6-17 所示。,图6-16 编号显示设置对话框,第六章 空间问题的有限单元法,45,图6-17圆柱实体示意图,（7）求解 选择Solution S

34、olveCurrent LS，开始计算，计算结束会弹出计算完毕对话框，单击 Close。关闭对 话框计算完毕。,（8）后处理 运行 General PostprocPlot ResultsContour Plot Nodal Solu。 弹出如图6-18所示对话框，运行DOF SolutionDisplacement vector sum和Stressvon Mises stress，分别显示圆柱体的位移和应力云图。,第六章 空间问题的有限单元法,46,图6-18 云图显示对话框,结果显示如图6-19和图6-20所示。,第六章 空间问题的有限单元法,47,图6-19 位移云图 图6-20 应力

35、云图,6.5.3 结论,从图6-19圆柱的位移云图可知，最大位移发生在B点处，最大位移为 m。 从图6-20圆柱的应力云图可知，最大应力发生在A点处，最大应力为61.7MPa。,第六章 空间问题的有限单元法,48,圆筒直径0.4m，高度0.6m，壁厚0.005m；材料Q235，弹性模量E=2.1e11Pa，泊松比=0.3；约束：圆筒的下部在轴线方向固定，其它方向自由；载荷：顶部环线上承受轴向线压力P-200000N/m。,图7-4 圆筒示意图,图7-5单元类型对话框,第七章 轴对称旋转单元,7.3.1 问题描述,7.3 ANSYS轴对称旋转单元计算示例,49,第七章 轴对称旋转单元,（1）选择

36、单元类型 运行PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete，弹出Element Types对话框单击Add，弹出Library of Element Types对话框，如图7-6所示，选择SHELL51单元。,7.3.2 ANSYS求解操作过程,图7-6 单元类型库对话框,图7-7 选择材料属性对话框,50,（2）设置材料属性 运行PreprocessorMaterial PropsMaterial Models，弹出Define Material Model Behavior对话框，如图7-7所示。双击Isotropic选项，弹出Linear Isotrop

37、ic Properties for Material Number1对话框，如图7-8所示。,图7-8 设置材料属性对话框,第七章 轴对称旋转单元,51,（3）定义单元实常数 选择Main MenuPreprocessor Real Constants Add/Edit/Delete，弹出如图7-9所示对话框，单击Add按钮弹出Element Type for Real Constants对话框，如图7-10所示，选择Type 1 SHELL51，单击OK，弹出Real Constant Set Number 1,for SHELL51对话框，如图7-11所示，在 TK(I)项输入0.005，

38、单击OK。,图7-9 实常数对话框图 7-10选择要设置实常数的 单元类型,第七章 轴对称旋转单元,52,第七章 轴对称旋转单元,图7-11设置SHELL51实常数对话框,（4）建立模型 首先生成关键点，运行主菜单Preprocessor ModelingCreateKeypointsIn Active CS，弹出如图 7-12所示对话框。 创建关键点1（0.2,0,0），2（0.2,0.6,0）。生成圆筒母线：运行Main MenuPreprocessorModeling CreateLinesLinesStraight Line，弹出拾取关键点对 话框，拾取关键点1、2，单击OK。,53,

39、图7-12创建关键点对话框,（5）设置单元属性 运行Main MenuPreprocessorMeshingMesh Tool，弹出Mesh Tool对话框，在Element Attributes下拉列表中选择Lines，然后单击其后的Set按钮弹出拾取线对话框，单击Pick All，弹出分配线单元属性对话框，将 MAT,TEAL,TYPE依次设置为1，1，1，单击OK。,第七章 轴对称旋转单元,（6）划分网格,54,单击Mesh Tool中Lines后的Set按钮，弹出拾取线对话框，单击Pick All弹出控制线单元尺寸对话框，将NDIV设置为10，单击OK。在Mesh Tool对话框中的M

40、esh下拉列表中选择Lines单击Mesh，弹出拾取线对话 框，单击Pick All，划分网格完毕。 运行Plot CtrlsStyleSize and Shape，弹出如图 7-13所示对话框。在Display of element选项后面选择 on，单击OK按钮。显示如图7-14所示图形。,图7-13 尺寸和形状显示设置对话框 图7-14 有限元模型,第七章 轴对称旋转单元,55,（7）施加约束 运行Main MenuPreprocessorLoadsDefine LoadsApplyStructuralDisplacementOn Keypoints，弹出拾取关键点对话框，拾取关键点1，

41、约束其Y方向上的自由度。 （8）施加载荷 运行Main MenuPreprocessorLoadsDefine LoadsApplyStructuralForce/MomentOn Keypoints在 关键点2上施加竖直向下的集中载荷F-200000N，如图7-15所示。,图7-15 施加载荷后模型,（9）求解 运行Main Menu SolutionSolveCurrent LS, 开始计算，计算结束会弹出计算完毕对话框，单击Close，关闭对话框，计算 完毕。,第七章 轴对称旋转单元,56,（10）扩展成圆筒 运行Main MenuGeneral PostprocRead Results

42、 Last Set。运行Utility MenuPlotCtrlsStyleSymmetry Expansion2D Axi-Symmetric弹出轴对称扩展设置对话框，如图7-16所示，选择Full expansion，单击OK。显 示圆筒图形如图7-17所示。,图7-16 2D轴对称扩展设置对话框,图7-17圆筒图形,第七章 轴对称旋转单元,57,（11）结果显示 运行 General PostprocPlot ResultsContour Plot Nodal Solu。弹出如图7-18所示对话框，运行DOF SolutionDisplacement vector sum和Stressv

43、on Mises stress，分别显示圆筒位移和应力云图。结果显示如图 7-19和图7-20所示。,图7-18 云图显示对话框,第七章 轴对称旋转单元,58,从图7-19圆筒的位移云图可知，最大位移发生在圆筒上沿，最大位移为 m。 从图7-20圆筒的应力云图可知，最大应力发生在圆筒下沿，最大应力为63.7MPa。,第七章 轴对称旋转单元,7.3.3 结论,图7-19 位移云图 图7-20 应力云图,59,8.7 ANSYS板壳单元计算示例,第八章 关于板壳单元,开口的圆弧为180，半径为0.05m，CA长为 0.1m，壳体厚0.001m， =90，弹性模量E=210GPa， =0.3。约束：

44、边CD和边DE全约束。承受载荷：B点作用集中载荷F10N，方向水平向右。,8.7.1 问题描述,根据平衡条件建立原始平衡方程,同样，原始平衡方程经过约束出理后即可求解。,60,8.7.2 ANSYS求解操作过程,（1）选择单元类型 运行PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete，弹出Element Types对话框如图8-6所示，然后单击Add，弹出Library of Element Types窗口，如图8-7所示，选择 Shell Elastic 4node 63，选择完毕单击OK按钮。,图8-5 壳体示意图,图8-6 单元类型对话框,第八章 关于板壳单

45、元,61,（2）设置材料属性 运行Preprocessor Material PropsMaterial Models，弹出图8-8所示对话框，双击Isotropic，弹出如图8-9所示对话框，在EX选项栏中设置数值2.1e11，在PRXY选项栏中设置数值0.3。设 置完毕单击OK按钮。,图8-7 单元类型库对话框,图8-8 选择材料属性对话框,第八章 关于板壳单元,62,第八章 关于板壳单元,（3）设置壳厚参数 运行Preprocessor Real ConstantsAdd/Edit/ Delete，弹出如图8-10所示对话框，设置TI(k)选项栏为0.001。设置完毕单击OK 按钮完成设

46、置。,图8-9 设置材料属性对话框,图8-10 设置实常数对话框,63,（4）建立模型 生成圆环，选择PreprocessorModelingCreateLinesArcsBy Cent&Radius，弹出如图8-11所示对话框，填写数据0,0,0，单击 Apply按钮，接着对话框提示再选取一点，填入0.05作为半径，单击OK按钮，弹出如图8-12所示对话 框。,图8-11依圆心和半径生成弧线对话框,图8-12圆弧旋转角度设置对话框,第八章 关于板壳单元,64,在ARC选项栏中填写旋转角度180，生成圆弧。建立关键点 （0.05,0,-0.1），（-0.05,0,-0.1），（0,0.05,-

47、0.1）。 建立完关键点后沿关键点生成线，将图形连接如图8-13所示图形。运行ModelingOperateBooleansAdd Lines，利用布尔运算将线相加：将CD，DE相加为一条线，另外将圆弧的两段线加为一条线。 生成面：运行 PreprocessorModelingCreateAreasArbitraryBy lines，拾取相交后的线可得到如图8-14所示的图形。,图8-13 壳体线框模型 图8-14 壳体模型,第八章 关于板壳单元,65,（5）划分网格 设置网格大小：运行MeshingSize Cntrls Manual SizeAreasAll Areas，弹出如图8-15所

48、示对话框，设置Element edge length为0.005。设置完毕点击OK。运行 MeshingMeshAreasFree，拾取壳体。划分网格完 毕，如图8-16所示。,图8-15 设置网格尺寸对话框 图8-16 壳体有限元模型,第八章 关于板壳单元,（6）施加约束 选择菜单SolutionDefine LoadsApply StructureDisplacementOn Lines，拾取线段CD和DE，选择All DOF在这两条线段上施加全约束。,66,（7）施加载荷 执行命令SolutionDefine LoadsApply StructureForce/MomentOn Keyp

49、oints，拾取B点, 施加载荷FX10N，如图8-17所示。,图8-17 壳体约束与载荷,（8）求解 选择SolutionSolveCurrent LS，开始计算，计算结束会弹出计算完毕对话框，单击Close关闭 对话框，计算完毕。,第八章 关于板壳单元,67,（9）后处理 运行General PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu，弹出如图8-18所示对话框。运行DOF SolutionDisplacement vector sum和Stressvon Mises stress，分别显示壳体位移和应力云图。结果如图8-19 和图8-20所示。,图8-18 云图显示对话框,第八章 关于板壳单元,68,从图8-19壳体的位移云图可知，最大位移发生在B点处，且最大位移值为0.000707m。