ANSYS杆件过程演示

其他已知参数如下: 弹性模量（也称扬式模量）

E=206GPa；泊松比μ=0.3；

作用力Fy =-1000N；杆件的

横截面积A=0.125m2.

图1衍架结构简图

（一） ANSYS8.0的启动与设置

应用菜单 命令输入栏 主菜单 图形显示区 显示调整工具栏 图2 用户主界面

1． 启动。点击：开始>所有程序> ANSYS12.0> ANSYS，即可进入ANSYS图形用户主界面。如图2所示。其中，几个常用的部分有应用菜单，命令输入栏，主菜单，图形显示区和显示调整工具栏，分别如图2所示。

2． 功能设置。电击主菜单中的“Preference”菜单，弹出“参数设置”对话框，选中“Structural”复选框，点击“OK”按钮，关闭对话框，如图3所示。本步骤的目的是为了

图3 Preference参数设置对话框

仅使用该软件的结构分析功能，以简化主菜单中各级子菜单的结构。

3． 系统单位设置。由于ANSYS软件系统默认的单位为英制，因此，在分析之前，应将其设置成国际公制单位。在命令输入栏中键入“/UNITS，SI”，然后回车即可。（注：SI表

图4单元类型库对话框

示国际公制单位）

图5单元类型对话框

（二） 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（图4），选中该对话框中

的“Link”和“ 2D spar 1”选项，点击“OK”，关闭图4对话框，返回至上一级对话框，此时，对话框中出现刚才选中的单元类型：LINK1，如图5所示。点击“Close”，关闭

图6单元类型对话框 图7 实常数对话框

图8 材料特性对话框

图5所示对话框。注：LINK1属于二维平面杆单元，即我们常说的二力杆，只承受拉压，不考虑弯矩。

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>RealContants>Add/Edit/Delete”, 弹出对话框，点击“Add„”按钮，第二（1）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，如图6所示。在AREA一栏杆件的截面积0.125，点击“OK”，回到上一级对话框，如图7所示。点

击“Close”，关闭图7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，如图8所示,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：0.3，如图9所示，点击“OK” 返回上一级对话框，并点击“关闭”按钮，关闭图8所示对话框。

（三） 衍架分析模型的建立

1． 生成节点。图10所示衍架有6个节点，其坐标根据已知条件容易求出如下：1（0，0，0），2（1，0，0），3（2，0，0），4（3，0，0），5（1，1，0），6（2，1，0）。点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>In Active CS”, 弹出对话框.在“Node

图9 材料特性参数对话框

图10 节点生成参数输入对话框

number”一栏中输入节点号1，在“XYZ Location”一栏中输入节点1的坐标（0，0，0），如图10所示，点击“Apply” 按钮，在生成1节点的同时弹出与图10一样的对话框，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

图11 生成节点显示

显示所生成的6个节点的位置，如图11所示。

2． 生成单元格。 点击主菜单中的

“Preprocessor>Modeling>Create>Elements>AutoNumbered>Thru Nodes”,弹出“节点选择”对话框，如图12所示。依次点选节点1、2，点击Apply按钮，既可生成①单元。同理，分别点击2、3； 3、4；1、5；2、5；5、6；3、5；3、6；4、6可生成其余8个单元。生成后的单元如图13所示。

（四）施加载荷

1．施加位移约束。点击主菜单中的“Preprocessor>Solution>Define

Loads>Apply>Structural>Displacement>On Nodes”,弹出与图

图13 生成单元显示

12所示类似的“节点选择”对话框，点选1节后，然后点击“Apply”按钮，弹出对话框如图14所示，选择右上列表框中的

图12 节点选择对话框

“All DOF”,并点击“Apply” 按钮，弹出对话框如图14所示，

选择右上列表框中的UY，并点击“OK”按钮，即可完成对节点4沿y方向的位移约束。

图14 节点1的位移约束

2．施加集中力载荷。点击主菜单中的“Preprocessor>Solution> Define Loads>Apply>Structural>Force/Moment>On Nodes”,弹出对话框如图15所示，在“Direction of force/mom”一项中选择：“FY”，在“Force/Moment value” 一项中输入：-1 000（注：负号表示力的方向与Y的正向相反），然后点击“OK”按钮关闭对话框，这样，就在节点3处给桁架结构施加了一个竖直向下的集中载荷。

（五）开始求解

点击主菜单中的“Preprocessor>Solution>Solve>Current LS”,弹出对话框（图16），点击“OK”按钮，开始进行分析求解。分析完成后，又弹出一信息窗口（图17）提示用户

已完成求解，点击“Close”按钮关闭对话框即可。至于在求解时产生的STATUS Command窗口，点击“File>Close”关闭即可。

到此为止，有限元分析的求解器计算部分已经结束。

图16 求解对话框

图17 求解完成

（六）分析结果显示

1．显示变形图。点击主菜单中的“General Postproc>Plot Results>Deformed Shape”,弹出对话框如图18所示。选中“Def + undeformed”选项，并点击“OK”按钮，即可显示

图2-3 用户主界面

图18 显示变形图设置

本实训桁架结构变形前后的结果，如图19所示。

2显示变形动画。点击应用菜单（Utility Menu）中的Plot

Ctrls >Animate>Deformed Shape„,弹出对话框如图20所示。选中Def+undeformed”选

图20 变形动画参数设置

图19 用户主界面

项，并在“Time delay”文本框中输入：0.1,然后点击“OK”按钮，即可显示本实训桁架结构的变性动画。由于集中力FY作用在3节点上，因此，3节点产生的位移最大。

3.查看节点位移。点击主菜单中的“General Postroc>List Results>Nodal Solution”,弹出如图21所示“Contour Nodal Solution Data”对话框。

图21

依次选择DOF Solution>Displacement vector sum,单击OK 按钮，查看节点位移矢量，结果如图22所示。

图22 显示位移矢量结果 到此为止，有限元分析的后置处理部分就可以结束了