ANSYS有限元分 试验报告
ANSYS试验报告
一、 ANSYS简介:
ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声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开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, AutoCAD等， 是现代产品设计中的高级CAE工具之一。
本实验我们用的是ANSYS12.1软件。
二、 试验题目：
我们组做的是第六组题目，具体题目如下： （6）如图所示，L/B=10，a= 0.2B , b= (0.5-2)a，比较 b 的变化对 最大应力x 的影响；并与（5） 比较。
三、 题目分析：
该问题是平板受力后的应力分析问题。我们通过使用ANSYS软件求解，首先要建立上图所示的平面模型，然后在平板一段施加位移约束，另一端施加载荷，最后求解模型，用图形显示，即可得到实验结果。
四、 ANSYS求解：
求解过程以b=0.5a=0.02为例：
1.建立工作平面，X-Y平面内画长方形，L=1,B=0.1,a=0.02,b=0.5a=0.01;
（操作流程：preprocessor→modeling→create→areas→rectangle） 2.根据椭圆方程，利用描点法画椭圆曲线，为了方便的获得更多的椭圆上的点，我们利用C++程序进行编程。程序语句如下：
运行结果如下：
本问题（b=0.5a=0.01）中，x在[0,0.02]上每隔0.002取一个点，y值对应于第一行结果。由点坐标可以画出这11个点，用reflect命令关于y轴对称，然后一次光滑连接这21个点，再用直线连接两个端点，便得到封闭的半椭圆曲线。（操作流程：create→keypoints→on active CS→依次输入椭圆上各点坐标位置→reflect→create→splines through keypoints→creat→lines→得到封闭曲线）。 3.由所得半椭圆曲线，生成半椭圆面。用reflect命令关于x轴对称（操作流程：create→areas by lines→reflect→得到两个对称的半椭圆面）。
4.用substract命令，将两个半椭圆面从长方形板上剪去（操作流程：preprocessor→modeling→create→Booleans→substract→areas.）。 5.定义单元类型和材料属性（preprocessor→element type→add→选
solid Quad 4nodes 42，material props→material models→structural→liner→Elastic→isotropic→E=200GPa,μ=0.3）。 5.长板左端施加位移约束，右端施加载荷约束(preprocessor→loads→define loads→apply→structural→displacement(左边),pressure（右边）)。
6.用meshing命令划分单元（meshing→meshtool选mesh→pick all→生成单元）。
7．在solution命令下，选好求解方式后求解（Analysis type→new analysis→static →sol’n controls→pre-condition CG）。 8.在后处理中读取结果(General postproc→read results→first set)。
9.选择plot菜单，显示变形图和应力图。在plotctrl-style-counter-uniform菜单下，可以细分并显示出应力较大的区段(plot→results→deformed shape看变形，contour plot看应力，选stress,x方向)。
对于每个b值下的椭圆模型，都可按照上述过程进行求解。b依次取0.5a,0.75a,1.0a,1.25a,1.50a,1.75a,2.00a. 五、结果分析：
1. b=0.5a: （1）变形图：
(2)X方向应力图（整体）：
(3)应力的局部放大图：
2.b=0.75a (1)变形图:
(2)X方向应力图（整体）：
(3)应力的局部放大图：
3.b=a： (1)变形图：
(2)X方向应力图（整体）：
(3)应力的局部放大图：
4.b=1.25a (1)变形图：
(2)X方向应力图（整体）：
(3)应力的局部放大图：
5.b=1.5a (1)变形图：
(2)X方向应力图（整体）：
(3)应力的局部放大图：
6.b=1.75a (1)变形图：
(2)X方向应力图（整体）：
(3)应力的局部放大图：
7.b=2a (1)变形图：
(2)X方向应力图（整体）：
(3)应力的局部放大图：
根据所得结果，用描点法作出（b/a）-σ下：
xmax
图像。用Matlab编程如
x(1:7)=[0.5 0.75 1.0 1.25 1.5 1.75 2.0];
y(1:7)=[191.573 242.693 281.89 334.452 390.606 536.279 648.126] ; plot(x,y)
程序运行结果如下：
分析以上结果可得：
（1） σx的最大值分布在椭圆在y轴上的顶点处，即出现应力集中现
象； （2） σ
xmax
随着（b/a）的增大而增大。
出现以上结果的原因：
（1） 本题施加的是均匀载荷，静态分析，应力σ=F/A,由此可得，在
x=0处横截面积A最小，应力σ最大，于结果（1）一致； （2） 当（b/a）增大时，x=0处的曲率增大，截面积A进一步减小，
σ
xmax
增大，与结果（2）一致。
六、与第（5）组结果对比：
1.第五组研究的题目是：
L/B=10，a= 0.2B , b= (0.5-2)a
比较 b 的变化对最大应力 x 的影响；并与（6）比较。
2.题目分析：我们组和第五组的研究课题性质一样，区别在于，他们是在平板中心截取椭圆，而我们组是在平板两侧。可以预想，x方向最大应力也出现在x=0处，而且随着曲率的增大，σ大。
3.用第（5）组的数据进行分析： 编程如下：
x(1:7)=[0.5 0.75 1.0 1.25 1.5 1.75 2.0]; y(1:7)=[] ; plot(x,y) 所得图像如下：
xmax
随之增
结果分析：第（5）组的结果和我们预想的结果相一致：最大应力分布在曲率最大处，并且随着曲率的增大而增大。
七、心得体会：
1. 本次ANSYS研究性课题，让我们熟悉了ANSYS软件的基本操作，对有限元分析的思想方法也有了初步的理解。我们在试验过程中遇到的问题有：
（1）在施加载荷和位移约束之前，必须先定义单元，平板左边的位移约束应该施加双向（x和y方向）约束才能保证后面的求解顺利，同时载荷约束应该施加pressure,数值是-100；
（2）划分单元之后需选择正确的求解方式，求解结束之后需进行相关后处理。
（3）可以对最大范围的主应力进行详细划分，然后显示图形。即为应力的局部放大图。
2. 本次试验中运用了材料力学的理论知识对实际问题进行分析，加强了我们对课本知识的掌握。
3. 本次ANSYS试验我们组及时向老师答疑解惑，得到了老师的及时解惑；小组二人配合默契，有问题相互讨论，在共同努力下问题得以解决。在讨论过程中，感觉从对方身上学到了很多东西，同时看到自身的不足。对于我们，以后的学习还应多多加强交流，取长补短，相互借鉴。
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