ANSYS workbench有限元模拟教程接触分析

第五章控制程序及监控界面的开发

控制系统的效率和性能一方面决定于系统的硬件设计，另一方面在很大程度上取决于应用程序的设计质量。只有将系统的硬件和软件有机的结合在一起，相辅相成，才能使系统最大程度的发挥效率。软件是计算机控制系统的神经中枢，控制系统中的控制任务最终是靠软件即应用程序的执行来完成的。因此软件开发占有相当重要的地位，本实验室自控系统是由三大软件支撑的，分别是利用PLC 编程软件STEP7 V5.2，嵌入式组态软件MCGS，以及虚拟仪器Labview7.0所开发的程序。

STEP7基础软件是用于西门子公司SIMATIC S7、SIMATIC C7和SIMATIC WinAC 等控制系统的标准开发软件，主要用于完成控制程序的开发。

本实验室包含的设备种类多、数量大、各设备间关系复杂。实验室的操作者要全面、综合和有效地监控、操作和管理试验系统并不是件容易的事情，因此还需要设计合理的控制操作界面，本实验室利用MCGS嵌入式组态软件开发出形象的控制界面，并利用其提供的动画功能仿真试验系统的运行状态。

无论是研究性试验还是本科教学试验，都需要采集大量的数据，并需要对这些数据作分析、存储、曲线显示等，因此本试验室采用Labview开发数据采集程序。因为他们的界面和和操作模仿物理仪器，如示波器和万用表，所以Labview 程序被称作虚拟仪器，。在Labview中包含了一系列进行采集、分析、显示的工具，能很快的帮助解决复杂数据采集问题。

通过这些软件的应用，可以构造强大的实验室自控系统。

§5.1控制程序方案确定

§5.1.1控制算法的选择

随着智能控制技术的发展，不断有空调控制算法方面的报道，现已有模糊控制、神经网络控制、自适应控制、解耦控制在变风量空调系统中的应用的思想，但这些研究成果多为仿真结果，在实际应用还用一定的距离，而PID算法控制简单、抗干扰性好、可靠性高等优点[46]。

PID控制是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、代码少，可靠性高等优点，使得PID在工程中应用达90%以上。当用计算机实现后，数字PID 控制器更显示出参数调整灵活、算法变化多样化、简单方便的优点。同时在其他智能控制算法发展的同时，PID算法同样也在发展，出现了模糊PID、带死区的

PID等改进算法。

使用PID算法在应用范围内控制精度较高：由于PID控制存在积分的作用，可使微小的误差得以累计，从而最终消除静差。PID算法也存在一些缺点，改进PID调节器的内部结构或算法，可得到更好的调节效果。

考虑到工程实用性，本试验室各模拟量控制环路采用PID控制算法，由PLC 中的PID特殊功能模块实现。

§5.1.2模拟PID与数字PID控制算法

1. 模拟PID控制器

模拟PID控制系统原理框图如下图所示，系统由模拟PID控制器和受控对

简单来说，PID控制器各环节的作用如下：

??比例环节：即时、成比例地反应被控参数的偏差信号)(t e，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用以减小误差。

??积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度，积分作用的强弱取

决于积分时间常数了I T ，越大，积分作用越弱，反之则越强。

? ? 微分环节：能反应偏差信号的变化趋势，并能在偏差信号值趋向变大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。 2.数字PID 控制器

计算机实现PID 控制时，首先必须将上述PID 控制规律的连续形式变成离散形式，然后才能编程实现。

根据输出量的形式，PID 控制器可分为位置式PID 和增量式PID ，位置式控制算法的离散方程形式为：

()()()()[]()()()[]

)1()1(0

0--+∑+=?

?????

∑--+

+

===k e k e K j e K k e K k e k e T T j e T T

k e K k u D k

j I p k

j D I p (5-3)

式中：

T —采样时间；

k —采样序号，k=0,1,2,……；

()k u －第k 次采样输入的偏差值；

I K =K P T/T I —积分系数；

D K =K P T D /T —微分系数。 从公式（5-3）可以看出积分项是从第一个采样周期到当前采样周期所有误差项的函数，微分项是当前采样和前一次采样的函数，比例项仅是当前采样的函数，在数字计算机中未保存所有的误差项，占用很大内存，实际使用也不方便，所以在工业过程控制中常采用另一种被称为增量型PID 控制算法的算式。采用这种控制算法得到的计算机输出是执行机构的增量值，其表达式为

()()()

()()()()()[]2)1(2][1-+--++-=--=?k e k e k e K k e K k e k e K k u k u k u D I p (5-4)

可见，除当前偏差值)(k e 外，采用增量式PID 算法只需保留前两个采样周期的偏差，即)1(-k e 和)2(-k e ,在程序中简单地采用平移法即可保存，免去了保存所有偏差的麻烦。增量PID 算法的优点是编程简单，数据可以递推使用，占用内存少，运算快。

§5.1.3 STEP7中的PID功能块

STEP7开发环境内部集成了PID算法模块FB41，温度PID控制模块FB58，可以根据程序的需要调用，相应的控制参数储存在对应的Instance DB中，也可以根据实际需要编写自己的PID算法或其他更为复杂的算法，FB41为增量式PID，具有死区功能，控制输出高低限等功能，同时还可以结合FB43构成脉冲输出式调节器，FB41其原理如下图[47]：

图5-2 STEP7中的PID模块原理图

§5.1.4 实验室编程软件STEP7介绍[48]

PLC的所要完成的任务已在第三章详细叙述，主要是由PLC的编程软件STEP7编写。

STEP 7程序最大特点就是采用模块化结构，正是由于这些功能模块的编程特点，使得在STEP 7的程序设计中，可以采用面向对象的程序设计方法，使程序结构层次清晰，具有相当的灵活性，开发人员也可以将自己开发的控制算法封装起来，直接在其他程序中调用即可，使用者无需了解程序的具体实现。STEP 7的程序模块有：

.OBs (Organization blocks)组织块，操作系统和用户程序的接口，由系统事件通过中断来驱动。其中OB1是PLC程序的主循环模块，操作系统通过循环调用

OB1模块来循环执行用户程序。

.FCs (Functions)功能用来设计用户程序，它没有自己的存储空间，在调用时必须指定实际的参数。

.FBs (Function blocks)功能块用来设计用户程序，它有自己的存储空间，正是这一点，使得PLC的程序设计在使用FB块时能够借鉴面向对象的编程方法。

.DBs (Data Blocks)数据块不包含程序指令，只是用来保存用户数据。一般情况下它作为FB模块的数据区，用来存储FB模块的运行参数。

.SFCs (System Functions)系统功能块功能与FCs相似，但它由系统提供了一些常用基本功能。

.SFBs (System Function Blocks)系统功能块功能与FBs相似，是由系统提供的。

图5-3显示了各模块之间调用关系，是STEP7编程的核心内容

图5-3 STEP7程序块调用关系

STEP7基本软件为用户提供各种不同的工具，是一系列工具的组合。编程环境主要由SIMATIC管理器，硬件管理器，程序编辑器等工具构成，如图5-4、5-5、5-6所示。

SIMATIC管理器用于集中管理，可以浏览SIMATIC S7、SIMATIC C7和SIMATIC WinAC的所有工具软件和数据。

硬件管理器用于对自动化系统进行配置和对各种模块进行参数设置，用于配

置连接及用于定义经MPI 连接的自动化组件之间时间驱动的周期性数据传送，或定义用MPI 、PROFIBUS 或工业以太网进行的事件驱动的数据传输。

程序编辑器用于编写控制程序，可以采用梯形图语言（LAD ）、结构化文本语言（STL ）、和功能图语言（FBD ）进行编辑。

梯形逻辑图（LAD ）是STEP 7编程语言的图形表达方式。它的指令语法与一个继电器的梯形逻辑图相似：当电信号通过各个触点、复合元件以及输出线圈时，使用梯形图，可以追踪电信号在电源示意线之间的流动。

语句表（或STL ）是STEP 7编程语言的文本表达方式，与机器码相似。如

图5-5 硬件管理器

图 5-4 SIMATIC 管理器

果一个程序是用语句表编写的，CPU执行程序时则按每一条指令一步一步地执行。为使编程更容易，语句表已进行扩展，还包括一些高层语言结构，例如结构数据的访问和块参数。

功能块图（FBD）是STEP 7编程语言的图形表达方式，使用与布尔代数相类似的逻辑框来表达逻辑。复合功能（如数学功能）可用逻辑框相连直接表达。

实验室系统采用了两种编程语言，其中开关量控制采用梯形图语言，对于报警处理及设备起停的逻辑编程比较方便。模拟量控制采用STL即结构化文本语言，其语法类似与汇编语言，对于数学运算、逻辑操作具有相当的灵活性。

图5-6 程序编辑器

§5.2 程序编制

§5.2.1 硬件组态

本实验室将计算机作为编程装置，运行STEP7，对计算机进行相应参数设置，包括通信端口的设置，MPI地址设定，选择数据传输速率等；然后通过MPI端口对S7-300进行硬件组态，即对S7-300的机架、电源、CPU、信号模件、通信处理器CP等按其实际配置类型和物理地址进行组态，在组态表中指定自控方案所要使用的模板以及在程序中以什么样的地址来访问这些模板。最后将组态程序下载到PLC以确认[49,50]。

根据实验室建设要求，硬件组态如图5-7所示，分别对应表4-4所选择的模

块，在硬件组态窗口中对各通道测量参数信号、滤波时间等参数进行组态，对于模拟量的测量主要根据传感器输出信号及执行器的接受信号选择信号的方式

（4-20mA,1-10V,0-5V，电阻等）。

图5-8 实验室程序总的框架结构

§5.2.2 软件结构设计

本实验室程序总的框架结构如图5-8，根据S7-300软件的特点，采用结构化

编程，即需要0B1，0B35，0B100，FB，FC，DB等等。0B100作为Complete Restart 块，当系统在热启动时初始化系统参数，以及在突然掉电时，保存系统参数；OBl是CycleExecution块，判断手动／自动切换的数字量；0B35是循环中断组织块，进行数据采集、滤波、PID运算；FB、FC是PID滤波等算法模块；DB 共享数据块包含通过MPI与上位机通讯的参数，以及程序背景数据块等。

图5-9 变频冷水机组启停控制与保护梯形图程序

§5.2.3设备启停控制及报警处理

由于本实验室试验设备众多，涉及到较多的设备顺序控制及保护报警功能，第三章已详细叙述了各功能需求，限于篇幅，仅举例压缩式冷水机组启停及报

图5-10 PID 程序流程图

警处理的程序。

图5-9是在OB1组织块中运行的冷水机组控制程序，包括顺序起停控制、高低压报警保护、冷冻水出水温度过低保护等功能，network19中机组起停控制的逻辑条件，只有当风机、冷冻水泵、冷却水泵均开启的情况下，且没有报警的情况下才能启动机组，本梯中调用的”pulse_switch”模块是单独编制的脉冲式开关函数，当按钮钦下，判断机组状态，若机组处于开的状态则停机，反之亦然；”jizu”模块为单独编制报警保护函数，当机组蒸发压力过低、冷凝压力过高或出水温度低于3℃时，报警函数将切断机组电源，操作人员排除故障后，需手动对报警信号复位后才能继续对机组进行操作。 §5.2.4模拟量控制环路子程序编制

实验室控制程序包含多路模拟量子程序的控制，对应的PID 模块见第四章

表4-2，模拟量控制采用

STL 语言编写，其语法类似于汇编语言，可以编制出相当灵活的控制算法，如模糊PID 算法等，尤其适用于控制算法的研究，限于篇幅，本文仅以变风量系统中送风静压控制为例说明。

PID 调用及采样处理必须进行周期性的处理，因此，将所有的PID 控制程序放在周期中断组织块0B35中进行周期性的调用，其中断周期默认为100ms,控制框图如图5-10所示

所有的PID 函数调用均需要提供手动/自动控制切换功能，其中对应PID 的设定值及控制参数值均存储在共享数据块DB1中，以方便与上位机通讯，通过上位机调整PID 参数及设定值等。

图5-11是送风静压控制环路PID 调节程序的STL 代码，对应PID 参数，采样时间等参数保存在PID 控制器FB41的背景数据块DB39中。

图5-11 定静压PID控制程序

§5.3监控界面的开发[51,52]

§5.3.1嵌入式组态应用

对于大型中央空调系统，机组、水泵、空气处理箱达几百台，要管理如此众多的设备并不是容易的事，业主即使投入大量的人力物力也未必能取得良好的效果，计算机技术和网络技术的飞速发展，为中央空调系统自动化开辟了广阔的发展空间，用户可以方便快捷地组建优质高效的监控系统，使管理者随时监测设备运行状况，并可根据检测参数进行设备的最优化运行，因此有着极为广泛的应用前景。

本综合实验室包含了众多独立的系统和设备，操作和管理这些设备并不容易，因此必须提供友好的易于操作的人机界面。本实验室控制操作人机界面利用MCGS 嵌入版组态软件进行开发。 §5.3.2 MCGS 嵌入版组态软件介绍

MCGS 的组态环境能够在基于Microsoft 的各种32位Windows 平台上运行，运行环境则是在实时多任务嵌入式操作系统WindowsCE 中运行。通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案。

由MCGS 嵌入版生成的应用系统，其结构由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分构成，如图5-12所示。

实时数据库相当于一个数据处理中心，同时也起到公用数据交换区的作用。

图

5-12 MCGS 应用系统结构

MCGS 嵌入版从外部设备采集来的实时数据送入实时数据库，系统其它部分操作的数据也来自于实时数据库。

设备窗口专门用来放置不同类型和功能的设备构件如PLC 、仪表驱动程序，实现对外部设备的操作和控制。通过设备构件把外部设备的数据采集进来，送入实时数据库，或把实时数据库中的数据输出到外部设备。

通过在用户窗口内放置不同的图形对象，搭制多个用户窗口，可以构造各种复杂的图形界面，将数据通过图形显示出来；可显示报警信息、数据库信息及数据点名称有关的信息细节，用不同的方式实现数据和流程的“可视化”。

通过对运行策

略的定义，使系统能够按照设定的顺序和条件操作实时数据库、控制用户窗口的打开、关闭并确定设备构件的工作状态等，从而实现对外

部设备工作过程的精确控制。同时MCGS 还提供类似与Visual Basic 的脚本语言，及软PID 模块，可以结合脚本程序完成复杂的控制要求。

§5.3.3 监控界面的开发方案

由于试验设备多而复杂，不可能同时挤在同一界面上，因此按功能将整个

系统划分为空调子系统、热水子系统、负荷模拟子系统。其中热水子系统、负荷模拟子系统涉及到的设备较少，将其控制功能集成在各自的动画流程显示界面

中，空调子系统较为复杂，独立编制设备起停、参数设置、手动控制等界面，见

空调控制子系统

供热子系统

负荷模拟子系统

空调系统设备起停 控制参数设置 手动控制 历史数据

报警处理

室内温度控制 冷冻水、冷却水控制 送风温度控制 新风量控制 静压控制及阀位显示 湿度控制

图5-13 实验室人机界面程序结构图

图5-13。利用MCGS开发运行软件，主要实现如下功能：

1）.提供形象的系统流程动画界面；

2）.通过相应的按钮对操作设备起停，并以动画的方式实时显示设备运行状态，如以流动线来表示泵与风机的状态等；

3）.实时检测设备运行过程中产生的报警信号，当报警产生时，发出警告通知操作人员做进一步的处理，并记录下报警时间及报警内容，以备设备维护；

4）.以图、表的方式实时显示被控量的变化及其趋势，并自动保存一定时间内所测得的数据；

5）.显示PID控制参数，并可进行修改再设定；

6）.提供阀门、变频器等驱动设备的手动/自动操作切换。

根据实验室实际情况，共定义了186个数据点，包括显示风机、水泵、机组及阀门等设备的开关量输入、输出点状态，报警状态点，温湿度、流量等模拟量输入点，模拟控制输出点，PID参数及控制参数设定值等模拟量寄存器点、报警寄存器点等。

实时数据库通过控制器驱动程序与PLC内部通道连接，实现对PLC内部位进行操作。

§5.3.4 界面制作

利用MCGS提供的工具箱，可设计出生动的画面。本系统共开发了流程显示窗口、报警数据窗口、设备控制窗口、PID自控手动控制窗口，参数设置窗口、单回路PID控制曲线等共17个不同的画面，包括空调系统动态流程图、供热系统动态流程图、负荷模拟控制、报警监控、温湿度、流量、压力数据曲线显示等，可显示含有实时数据的画面，并提供了数据与图间的关联，将数据库的数据点链接图片动态地反映出来。让操作员坐在电脑旁就能了解实验系统所发生的变化，从PLC传送的数据中便能清楚知道设备运行的状况。

第三章图3-2为利用MCGS软件开发的空调系统的立体流程图，当风机、水泵运行时，风管及水管将演示流体实际流动的动画，并动态显示各测点的温度、压力、流量实测值。图3-15为负荷模拟系统流程界面。使学生很直观形象地熟悉了解试验系统。

空调系统设备多而复杂，除了空调系统硬件设备外，还包括软件仪表的起停控制、参数设置、手动/自动控制等界面的设计，图5-14为空调系统控制操作台界面，利用颜色和动画来显示设备的状态，要启动相应的设备只需按下相应的按钮，设备为运行状态时按钮将显示为绿色，停机时显示为红色；风阀打开时将动画显示空气送、回状态。除对硬件设备进行起停外，同时还可停止和启动PID

模块控制。

图5-14空调系统控制操作台

图5-15为空调系统PID控制参数调整界面，在该界面下，操作人员点击相应的数值可实时调整控制模块比例带、积分时间、微分时间以及被控参数设定值，为系统调试带来方便。

图5-15 空调系统PID集中控制台

按系统要求定义报警组态，并将需要报警的数据块与动画特性相连，当报警发生时，进行相应的程序处理并弹出报警界面，告知操作者做进一步的处理，达

到报警提示的最佳效果。操作人员通过判断解除故障后，对报警应答即复位报警信号后，方可对相对应的设备进行再操作，界面如5-16所示。其中过滤器压差报警出现后，将弹出更换过滤器的提示界面。

图5-16 报警与复位界面

为便于控制系统的调试，以及实时观察控制效果，将温度、压力、流量等参数通过制作独立的控制界面，提供历史曲线来寻找控制规律、观察控制效果，从中获得了很多有价值的方案。见图5-17、5-18、5-19。

图5-17 室内温度控制界面

图5-18 新风量控制

图5-19 送风静压控制

程序共计17个界面，限于篇幅，本文不再一一罗列。

§5.4 数据采集中心Labview程序

试验往往需要测量大量的数据，而这些数据必须保存下来，并且形成曲线以便于研究数据背后的规律。因此数据采集程序在本试验室中显得尤为重要，本试验室采用Labview实现数据采集、存储、趋势图等功能。

§5.4.1 Labview语言介绍

Labview程序被称作虚拟仪器，它是一种基于图形化的编程语言，使用图标而不是文本行来建立应用程序。虚拟仪器是基于计算机的仪器仪表技术、基于计算机技术测量与自动化技术，是由NI(美国国家仪器公司National Instruments Co poration)于1976年提出的，其核心是由图形化编程开发环境(Labview)、Lablwindows/ CVI、标准ANSI C语言、PCI－时钟和触发控制和数据采集卡等组成，也可将虚拟仪器(vi)概括为：由计算机、应用软件和仪器硬件三大部分组成，且在测试系统或仪器中最大限度地用软件代替硬件[53]。

与基于文本编程语言如VB和VC＋＋等编程语言相比较，Labview更能在工程应用上取得领先。一般而言，基于文本的编程语言是不容易轻易掌握和使用的。对于许多工程人员来说他们关心的重点往往不是在代码上，而是怎样才能通过计算机辅助系统更快地达到工程和实验上的目的，Labview的易学易用性很好地解决了这一问题。

Labview中包含了一系列进行采集、分析、显示的工具，能很快地帮助解决复杂数据采集问题。在Labview中通过对前端面板的用户界面设计和后端块图程序流程设计，可以非常容易在较短的时间内完成对工程实验数据采集系统的上位机程序的设计工作。

§5.4.2试验采集程序开发

本试验室首先将所有需要采集的数据集中在一个总的数据表里，然后根据不同试验的要求分别开发了不同的数据显示界面，以显示与试验相关的数据及其变化曲线，同时还可根据试验需要将试验过程数据导入到EXCEL表格中保存。

图5-22为数据采集程序的主界面，在主界面上可启动停止采集程序、设置采集参数、可弹出专为不同的试验开发的数据采集界面，如图5-23为变风量空调性能试验设计的采集、分析界面，采集了环境室、低温室内温度、末端风量及总送风量等与V A V性能试验相关的参数，同时实时显示变化曲线，便于分析试验数据。

图5-22 数据采集程序主界面

图5-23变风量系统数据采集及分析界面

ansys经典例题步骤

Project1 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=0.007 1.1进入ANSYS 程序→ANSYSED 6.1 →Interactive →change the working directory into yours →input Initial jobname: beam→Run 1.2设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK 1.3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→OK 1.5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→OK

Ansys有限元分析实例[教学]

Ansys有限元分析实例[教学] 有限元分析案例:打点喷枪模组(用于手机平板电脑等电子元件粘接)，该产品主要是使用压缩空气推动模组内的顶针作高频上下往复运动，从而将高粘度的胶水从喷嘴中打出(喷嘴尺寸,0.007”)。顶针是这个产品中的核心零件，设计使用材料是:AISI 4140 最高工作频率是160HZ(一个周期中3ms开3ms关)，压缩空气压力3-8bar, 直接作用在顶针活塞面上，用Ansys仿真模拟分析零件的强度是否符合要求。 1. 零件外形设计图:

2. 简化模型特征后在Ansys14.0 中完成有限元几何模型创建:

3. 选择有限元实体单元并设定，单元类型是SOILD185，由于几何建模时使用的长度单位是mm, Ansys采用单位是长度:mm 压强: 3Mpa 密度:Ton/M。根据题目中的材料特性设置该计算模型使用的材料属性:杨氏模量 2.1E5; 泊松比:0.29; 4. 几何模型进行切割分成可以进行六面体网格划分的规则几何形状后对各个实体进行六面体网格划分，网格结果: 5. 依据使用工况条件要求对有限元单元元素施加约束和作用载荷:

说明: 约束在顶针底端球面位移全约束; 分别模拟当滑块顶断面分别以8Bar，5Bar，4Bar和3Bar时分析顶针的内应力分布，根据计算结果确定该产品允许最大工作压力范围。 6. 分析结果及讨论: 当压缩空气压力是8Bar时: 当压缩空气压力是5Bar时:

当压缩空气压力是4Bar时: 结论: 通过比较在不同压力载荷下最大内应力的变化发现，顶针工作在8Bar时最大应力达到250Mpa，考虑到零件是在160HZ高频率在做往返运动，疲劳寿命要求50百万次以上，因此采用允许其最大工作压力在5Mpa，此时内应力为156Mpa，按线性累积损伤理论[3 ]进行疲劳寿命L-N疲劳计算，进一部验证产品的设计寿命和可靠性。

[整理]《ANSYS120宝典》习题.

第1章 习题 1.ANSYS软件程序包括几大功能模块？分别有什么作用？ 2.如何启动和退出ANSYS程序？ 3.ANSYS程序有哪几种文件类型？ 4.ANSYS结构有限元分析的基本过程是什么？ 5.两杆平面桁架尺寸及角度如习题图1.1所示，杆件材料的弹性模量为2.1×1011Pa，泊松 比为0.3，截面面积为10cm2，所受集中力载荷F=1000N。试采用二维杆单元LINK1计算集中力位置节点的位移和约束节点的约束反力。 习题图1.1 两杆平面桁架 第2章 习题 1.建立有限元模型有几种方法？ 2.ANSYS程序提供了哪几种坐标系供用户选择？ 3.ANSYS程序中如何平移和旋转工作平面？ 4.试分别采用自底向上的建模方法和自顶向下的建模方法建立如习题图2.1所示的平面图 形，其中没有尺寸标注的图形读者可自行假定，并试着采用布尔运算的拉伸操作将平面图形沿法向拉伸为立体图形。

习题图2.1 平面图形 5.试分别利用布尔运算建立如习题图2.2所示的立体图形，其中没有尺寸标注的图形读者 可自行假定。 习题图2.2 立体图形 6.试对习题图2.3所示的图形进行映射网格划分，并任意控制其网格尺寸，图形尺寸读者 可自行假定。 习题图2.3 映射网格划分

第3章 习题 1.试阐述ANSYS载荷类型及其加载方式。 2.试阐述ANSYS主要求解器类型及其适用范围。 3.如何进行多载荷步的创建，并进行求解？ 4.试建立如习题图3.1所示的矩形梁，并按照图形所示施加约束和载荷，矩形梁尺寸及载 荷位置大小读者可自行假定。 习题图3.1 矩形梁约束与载荷 5.试建立如习题图3.2所示的平面图形，并按照图形所示施加约束和载荷，平面图形的尺 寸及载荷大小读者可自行假定。 习题图3.2 平面图形约束与载荷 第4章 习题

ansys考试重点整理

ANSYS复习试卷 一、填空题 1.启动ANSYS有命令方式和菜单方式两种方式。 2.典型的ANSYS分析步骤有创建有限元模型（预处理阶段）、施加载荷并求解（求解阶段）、查看结果（后处理阶段）等。 3.APDL语言的参数有变量参数和数组参数，前者有数值型和字符型，后者有数值型、字符型和表。 4.ANSYS中常用的实体建模方式有自下而上建模和自上而下建模两种。 5.ANSYS中的总体坐标系有总体迪卡尔坐标系 [csys,0]、总体柱坐标系(Z)[csys,1]、总体球坐标系[csys,2]和总体柱坐标系(Y)[csys,3]。 6.ANSYS中网格划分的方法有自由网格划分、映射网格划分、扫掠网格划分、过渡网格划分等。 7.ANSYS中载荷既可以加在实体模型上，也可以加在有限元模型上。 8.ANSYS中常用的加载方式有直接加载、表格加载和函数加载。 9.在ANSYS中常用的结果显示方式有图像显示、列表显示、动画显示等。 10.在ANSYS中结果后处理主要在通用后处理器 (POST1) 和时间历程后处理器 (POST26) 里完成。 11.谐响应分析中主要的三种求解方法是完全法、缩减法、模

态叠加法 。 12.模态分析主要用于计算结构的 固有频率 和 振型(模态) 。 13. ANSYS 热分析可分为 稳态传热 、 瞬态传热 和 耦合分析 三类。 14. 用于热辐射中净热量传递的斯蒂芬-波尔兹曼方程的表达式是4411212()q A F T T εσ=-。 15. 热传递的方式有 热传导 、 热对流 、 热辐射 三种。 16. 利用ANSYS 软件进行耦合分析的方法有 直接耦合 、 间接耦合 两种。 二、 简答题 1. 有限元方法计算的思路是什么包含哪几个过程 答：（1）有限元是将一个连续体结构离散成有限个单元体，这些单元体在节点处相互铰结，把荷载简化到节点上，计算在外荷载作用下各节点的位移，进而计算各单元的应力和应变。用离散体的解答近似代替原连续体解答，当单元划分得足够密时，它与真实解是接近的。 （2）物体离散化；单元特性分析；单元组装；求解节点自由度。 2. ANSYS 都有哪几个处理器各自用途是什么 答：（1）有6个，分别是：前处理器；求解器；通用后处理器；时间历程后处理器；拓扑优化器；优化器。 （2）前处理器：创建有限元或实体模型； 求解器：施加荷载并求解； 通用后处理器：查看模型在某一时刻的结果； 时间历程后处理器：查看模型在不同时间段或子步历程上的结果； 拓扑优化器：寻求物体对材料的最佳利用； 优化器：进行传统的优化设计；

ANSYS 有限元分析 平面薄板

《有限元基础教程》作业二：平面薄板的有限元分析 班级：机自101202班 姓名：韩晓峰 学号：201012030210 一．问题描述： P P h 1mm R1mm 10m m 10mm 条件：上图所示为一个承受拉伸的正方形板，长度和宽度均为10mm ，厚度为h 为1mm ，中心圆的半径R 为1mm 。已知材料属性为弹性模量E=1MPa ，泊松比为0.3，拉伸的均布载荷q ＝ 1N/mm 2。根据平板结构的对称性，只需分析其中的二分之一即可，简化模型如上右图所示。 二．求解过程： 1 进入ANSYS 程序 →ANSYS 10.0→ANSYS Product Launcher →File management →input job name: ZY2→Run 2设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural → OK 3选择单元类型 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4node 42 →OK → Options… →select K3: Plane Strs w/thk →OK →Close 4定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX: 1e6, PRXY:0.3 → OK 5定义实常数以及确定平面问题的厚度 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants …→Add/Edit/Delete →Add →Type 1→OK →Real Constant Set No.1,THK:1→OK →Close 6生成几何模型 a 生成平面方板 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Rectangle →By 2 Corners →WP X:0,WP Y:0,Width:5,Height:5→OK b 生成圆孔平面 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Circle →Solid Circle →WPX=0,WPY=0,RADIUS=1→OK b 生成带孔板 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Operate →Booleans → Subtract →Areas →点击area1→OK →点击area2→OK 7 网格划分 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Tool →(Size Controls) Global: Set →SIZE: 0.5 →OK →iMesh →Pick All → Close 8 模型施加约束

ansys有限元分析作业经典案例教程文件

有 限 元 分 析 作 业 作业名称 输气管道有限元建模分析 姓 名 陈腾飞 学 号 3070611062 班 级 07机制（2）班 宁波理工学院

题目描述： 输气管道的有限元建模与分析 计算分析模型如图1所示 承受内压：1.0e8 Pa R1=0.3 R2=0.5 管道材料参数：弹性模量E=200Gpa；泊松比v=0.26。 图1受均匀内压的输气管道计算分析模型（截面图） 题目分析： 由于管道沿长度方向的尺寸远远大于管道的直径，在计算过程中忽略管道的断面效应，认为在其方向上无应变产生。然后根据结构的对称性，只要分析其中1/4即可。此外，需注意分析过程中的单位统一。 操作步骤 1.定义工作文件名和工作标题 1.定义工作文件名。执行Utility Menu-File→Chang Jobname-3070611062，单击OK按钮。 2.定义工作标题。执行Utility Menu-File→Change Tile-chentengfei3070611062，单击OK按钮。 3.更改目录。执行Utility Menu-File→change the working directory –D/chen 2.定义单元类型和材料属性 1.设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK

2.选择单元类型。执行ANSYS Main Menu→Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 8node 82 →apply Add/Edit/Delete →Add →select Solid Brick 8node 185 →OK Options…→select K3: Plane strain →OK→Close如图2所示，选择OK接受单元类型并关闭对话框。 图2 3.设置材料属性。执行Main Menu→Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic，在EX框中输入2e11，在PRXY框中输入0.26，如图3所示，选择OK并关闭对话框。 图3 3.创建几何模型 1. 选择ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →依次输入四个点的坐标：input:1(0.3,0),2(0.5,0),3(0,0.5),4(0,0.3) →OK

ansys有限元分析工程实例大作业

ansys有限元分析工程实例大作业

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

辽宁工程技术大学 有限元软件工程实例分析 题目基于ANSYS钢桁架桥的静力分析专业班级建工研16-1班（结构工程）学号 471620445 姓名 日期 2017年4月15日

基于ANSYS钢桁架桥的静力分析 摘要：本文采用ANSYS分析程序，对下承式钢桁架桥进行了有限元建模;对桁架桥进行了静力分析，作出了桁架桥在静载下的结构变形图、位移云图、以及各个节点处的结构内力图（轴力图、弯矩图、剪切力图），找出了结构的危险截面。 关键词：ANSYS；钢桁架桥；静力分析；结构分析。 引言：随着现代交通运输的快速发展，桥梁兴建的规模在不断的扩大，尤其是现代铁路行业的快速发展更加促进了铁路桥梁的建设，一些新建的高速铁路桥梁可以达到四线甚至是六线，由于桥面和桥身的材料不同导致其受力情况变得复杂，这就需要桥梁需要有足够的承载力，足够的竖向侧向和扭转刚度，同时还应具有良好的稳定性以及较高的减震降噪性，因此对其应用计算机和求解软件快速进行力学分析了解其受力特性具有重要的意义。 1、工程简介 某一下承式简支钢桁架桥由型钢组成，顶梁及侧梁，桥身弦杆，底梁分别采用3种不同型号的型钢，结构参数见表1，材料属性见表2。桥长32米，桥高5.5米，桥身由8段桁架组成，每个节段4米。该桥梁可以通行卡车，若只考虑卡车位于桥梁中间位置，假设卡车的质量为4000kg，若取一半的模型，可以将卡车对桥梁的作用力简化为P1，P2，和P3，其中P1=P3=5000N，P2=10000N,见图2,钢桥的形式见图1，其结构简图见图3。

有限元分析大作业试题

有限元分析习题及大作业试题 要求：1）个人按上机指南步骤至少选择习题中3个习题独立完成，并将计算结果上交； 2）以小组为单位完成有限元分析计算； 3）以小组为单位编写计算分析报告； 4）计算分析报告应包括以下部分： A、问题描述及数学建模； B、有限元建模（单元选择、结点布置及规模、网格划分方 案、载荷及边界条件处理、求解控制） C、计算结果及结果分析（位移分析、应力分析、正确性分 析评判） D、多方案计算比较（结点规模增减对精度的影响分析、单 元改变对精度的影响分析、不同网格划分方案对结果的 影响分析等） E、建议与体会 4）11月1日前必须完成，并递交计算分析报告（报告要求打印）。

习题及上机指南：（试题见上机指南） 例题1 坝体的有限元建模与受力分析 例题2 平板的有限元建模与变形分析 例题1：平板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: plane 0.5 m 0.5 m 0.5 m 0.5 m 板承受均布载荷：1.0e 5 P a 图1－1 受均布载荷作用的平板计算分析模型 1.1 进入ANSYS 程序 →ANSYSED 6.1 →Interactive →change the working directory into yours →input Initial jobname: plane →Run 1.2设置计算类型 ANSYS Main Menu : Preferences →select Structural → OK 1.3选择单元类型 ANSYS Main Menu : Preprocessor →Element T ype →Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4node 42 →OK (back to Element T ypes window) → Options… →select K3: Plane stress w/thk →OK →Close (the Element T ype 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 → OK 1.5定义实常数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constant s… →Add … →select T ype 1→ OK →input THK:1 →OK →Close (the Real Constants Window)

ansys有限元分析大作业

ansys有限元分析大作业

有限元大作业 设计题目: 单车的设计及ansys有限元分析 专业班级: 姓名: 学号: 指导老师: 完成日期: 2016.11.23

单车的设计及ansys模拟分析 一、单车实体设计与建模 1、总体设计 单车的总体设计三维图如下，采用pro-e进行实体建模。 在建模时修改proe默认单位为国际主单位(米千克秒 mks) Proe》文件》属性》修改

2、车架 车架是构成单车的基体，联接着单车的其余各个部件并承受骑者的体重及单车在行驶时经受各种震动和冲击力量，因此除了强度以外还应有足够的刚度，这是为了在各种行驶条件下，使固定在车架上的各机构的相对位置应保持不变，充分发挥各部位的功能。车架分为前部和后部，前部为转向部分，后部为驱动部分，由于受力较大，所有要对后半部分进行加固。

二、单车有限元模型 1、材料的选择 单车的车身选用铝合金（6061-T6）T6标志表示经过热处理、时效。 其属性如下： 弹性模量：） .6+ 90E （2 N/m 10 泊松比：0.33 质量密度：） 3 2.70E+ N/m （2 抗剪模量：） 60E .2+ N/m （2 10 屈服强度：） .2+ （2 75E 8 N/m 2、单车模型的简化 为了方便单车的模拟分析，提高电脑的运算

效率，可对单车进行初步的简化；单车受到的力的主要由车架承受，因此必须保证车架能够有足够的强度、刚度，抗振的能力，故分析的时候主要对车架进行分析。简化后的车架如下图所示。 3、单元体的选择 单车车架为实体故定义车架的单元类型为实体单元（solid）。查资料可以知道3D实体常用结构实体单元有下表。 单元名称说明 Solid45 三维结构实体单元，单元由8个节点定义，具有塑性、蠕变、应力刚化、 大变形、大应变功能，其高阶单元是 solid95

ANSYS有限元分析实例

有限元分析 一个厚度为20mm的带孔矩形板受平面内张力，如下图所示。左边固定，右边受载荷p=20N/mm作用，求其变形情况 P 一个典型的ANSYS分析过程可分为以下6个步骤： ①定义参数 ②创建几何模型 ③划分网格 ④加载数据 ⑤求解 ⑥结果分析 1定义参数 1.1指定工程名和分析标题 (1)启动ANSYS软件，选择File→Change Jobname命令，弹出如图所示的[Change Jobname]对话框。 (2)在[Enter new jobname]文本框中输入“plane”，同时把[New log and error files]中的复选框选为Yes，单击确定 (3)选择File→Change Title菜单命令，弹出如图所示的[Change Title]对话框。 (4)在[Enter new title]文本框中输入“2D Plane Stress Bracket”，单击确定。 1.2定义单位

在ANSYS软件操作主界面的输入窗口中输入“/UNIT,SI” 1.3定义单元类型 (1)选择Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete命令，弹出如图所示[Element Types]对话框。 (2)单击[Element Types]对话框中的[Add]按钮，在弹出的如下所示[Library of Element Types]对话框。 (3)选择左边文本框中的[Solid]选项，右边文本框中的[8node 82]选项，单击确定，。 (4)返回[Element Types]对话框，如下所示 (5)单击[Options]按钮，弹出如下所示[PLANE82 element type options]对话框。

几个ansys经典实例(长见识)

平面问题斜支座的处理 如图5-7所示，为一个带斜支座的平面应力结构，其中位置2及3处为固定约束，位置4处为一个45o的斜支座，试用一个4节点矩形单元分析该结构的位移场。 (a)平面结构(b)有限元分析模型 图5-7 带斜支座的平面结构 基于ANSYS平台，分别采用约束方程以及局部坐标系的斜支座约束这两种方式来进行处理。 (7) 模型加约束 左边施加X,Y方向的位移约束 ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →-Structural→Displacement On Nodes →选取2，3号节点→OK →Lab2: All DOF(施加X,Y方向的位移约束) →OK 以下提供两种方法处理斜支座问题，使用时选择一种方法。 ?采用约束方程来处理斜支座 ANSYS Main Menu：Preprocessor →Coupling/ Ceqn →Constraint Eqn ：Const :0, NODE1:4, Lab1: UX,C1:1,NODE2:4,Lab2:UY,C2:1→OK 或者?采用斜支座的局部坐标来施加位移约束 ANSYS Utility Menu：WorkPlane →Local Coordinate System →Create local system →At specified LOC + →单击图形中的任意一点→OK →XC、YC、ZC分别设定为2，0，0,THXY：45 →OK ANSYS Main Menu：Preprocessor →modeling →Move / Modify →Rotate Node CS →To active CS → 选择4号节点 ANSYS Main Menu：Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement On Nodes →选取4号节点→OK →选择Lab2:UY(施加Y方向的位移约束) →OK 命令流； !---方法1 begin----以下的一条命令为采用约束方程的方式对斜支座进行处理 CE,1,0,4,UX,1,4,UY,-1 !建立约束方程(No.1): 0=node4_UX*1+node_UY*(-1) !---方法1 end --- !--- 方法2 begin --以下三条命令为定义局部坐标系，进行旋转，施加位移约束 !local,11,0,2,0,0,45 !在4号节点建立局部坐标系 !nrotat, 4 !将4号节点坐标系旋转为与局部坐标系相同 !D,4,UY !在局部坐标下添加位移约束 !--- 方法2 end

ansys有限元建模与分析实例-详细步骤

《有限元法及其应用》课程作业ANSYS应用分析 学号： 姓名： 专业：建筑与土木工程

角托架的有限元建模与分析 一 、模型介绍 本模型是关于一个角托架的简单加载，线性静态结构分析问题，托架的具体形状和尺寸如图所示。托架左上方的销孔被焊接完全固定，其右下角的销孔受到锥形压力载荷，角托架材料为Q235A 优质钢。角托架材料参数为：弹性模量366E e psi =；泊松比0.27ν= 托架图（厚度：0.5） 二、问题分析 因为角托架在Z 方向尺寸相对于其在X,Y 方向的尺寸来说很小，并且压力荷载仅作用在X,Y 平面上，因此可以认为这个分析为平面应力状态。 三、模型建立 3.1 指定工作文件名和分析标题 （1）选择菜单栏Utility Menu → 命令.系统将弹出Jobname(修改文件名)对话框,输入bracket （2）定义分析标题 GUI ：Utility Menu>Preprocess>Element Type>Add/Edit/Delete 执行命令后，弹出对话框，输入stress in a bracket 作为ANSYS 图形显示时的标题。 3.2设置计算类型 Main Menu: Preferences … →select Structural → OK 3.3定义单元类型 PLANE82 GUI ：Main Menu →Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete 命令，系统将弹出Element Types 对话框。单击Add 按钮，在对话框左边的下拉列表中单击Structural Solid →Quad 8node 82，选择8节点平面单元PLANE82。单击ok ，Element Types 对话框，单击Option ，在Element behavior 后面窗口中选取Plane strs w/thk 后单击ok 完成定义单元类型。 3.4定义单元实常数 GUI ：Main Menu: Preprocessor →Real Constants →Add/Edit/Delete ，弹出定义实常数对话框，单击Add ，弹出要定义实常数单元对话框，选中PLANE82单元后，单击OK →定义单元厚度对话框，在THK 中输入0.5.

ansys有限元分析作业经典案例

有 限 元 分 析 作 业 作业名称 输气管道有限元建模分析 姓 名 陈腾飞 学 号 3070611062 班 级 07机制（2）班 宁波理工学院

题目描述： 输气管道的有限元建模与分析 计算分析模型如图1所示 承受内压：1.0e8 Pa R1=0.3 R2=0.5 管道材料参数：弹性模量E=200Gpa；泊松比v=0.26。 图1受均匀内压的输气管道计算分析模型（截面图） 题目分析： 由于管道沿长度方向的尺寸远远大于管道的直径，在计算过程中忽略管道的断面效应，认为在其方向上无应变产生。然后根据结构的对称性，只要分析其中1/4即可。此外，需注意分析过程中的单位统一。 操作步骤 1.定义工作文件名和工作标题 1.定义工作文件名。执行Utility Menu-File→Chang Jobname-3070611062，单击OK按钮。 2.定义工作标题。执行Utility Menu-File→Change Tile-chentengfei3070611062，单击OK按钮。 3.更改目录。执行Utility Menu-File→change the working directory –D/chen 2.定义单元类型和材料属性 1.设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK

2.选择单元类型。执行ANSYS Main Menu→Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 8node 82 →apply Add/Edit/Delete →Add →select Solid Brick 8node 185 →OK Options…→select K3: Plane strain →OK→Close如图2所示，选择OK接受单元类型并关闭对话框。 图2 3.设置材料属性。执行Main Menu→Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic，在EX框中输入2e11，在PRXY框中输入0.26，如图3所示，选择OK并关闭对话框。 图3 3.创建几何模型 1. 选择ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →依次输入四个点的坐标：input:1(0.3,0),2(0.5,0),3(0,0.5),4(0,0.3) →OK

一个经典的ansys热分析实例(流程序)

/PREP7 /TITLE,Steady-state thermal analysis of pipe junction /UNITS,BIN ! 英制单位；Use U. S. Customary system of units (inches) ! /SHOW, ! Specify graphics driver for interactive run ET,1,90 ! Define 20-node, 3-D thermal solid element MP,DENS,1,.285 ! Density = .285 lbf/in^3 MPTEMP,,70,200,300,400,500 ! Create temperature table MPDATA,KXX,1,,8.35/12,8.90/12,9.35/12,9.80/12,10.23/12 ! 指定与温度相对应的数据材料属性；导热系数；Define conductivity values MPDATA,C,1,,.113,.117,.119,.122,.125 ! Define specific heat values（比热） MPDATA,HF,2,,426/144,405/144,352/144,275/144,221/144 ! Define film coefficient;除144是单位问题，上面的除12也是单元问题 ! Define parameters for model generation RI1=1.3 ! Inside radius of cylindrical tank RO1=1.5 ! Outside radius Z1=2 ! Length RI2=.4 ! Inside radius of pipe RO2=.5 ! Outside pipe radius Z2=2 ! Pipe length CYLIND,RI1,RO1,,Z1,,90 ! 90 degree cylindrical volume for tank WPROTA,0,-90 ! 旋转当前工作的平面；从Y到Z旋转-90度；；Rotate working plane to pipe axis CYLIND,RI2,RO2,,Z2,-90 ! 角度选择在了第四象限；90 degree cylindrical volume for pipe WPSTYL,DEFA ! 重新安排工作平面的设置；另外WPSTYL,STAT to list the status of the working plane；；Return working plane to default setting BOPT,NUMB,OFF ! 关掉布尔操作的数字警告信息；Turn off Boolean numbering warning VOVLAP,1,2 ! 交迭体；Overlap the two cylinders /PNUM,VOLU,1 ! 体编号打开；Turn volume numbers on /VIEW,,-3,-1,1

ansys有限元分析作业

有限元分析作业 作业名称输气管道有限元建模分析 姓名邓伟 学号 p1202100706 班级：浦机械1007 题目描述： 输气管道的有限元建模与分析 计算分析模型如图1所示 承受内压：1.0e8 Pa R1=0.3 R2=0.5

管道材料参数：弹性模量E=200Gpa；泊松比v=0.26。 图1受均匀内压的输气管道计算分析模型（截面图） 题目分析： 由于管道沿长度方向的尺寸远远大于管道的直径，在计算过程中忽略管道的断面效应，认为在其方向上无应变产生。然后根据结构的对称性，只要分析其中1/4即可。此外，需注意分析过程中的单位统一。 操作步骤 1.定义工作文件名和工作标题 1.定义工作文件名。执行Utility Menu-File→Chang Jobname-3070611062，单击OK按钮。 2.定义工作标题。执行Utility Menu-File→Change Tile-chentengfei3070611062，单击OK按钮。 3.更改目录。执行Utility Menu-File→change the working directory –D/chen 2.定义单元类型和材料属性 1.设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK 2.选择单元类型。执行ANSYS Main Menu→Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 8node 82 →apply Add/Edit/Delete →Add →select Solid Brick 8node 185 →OK Options…→select K3: Plane strain →OK→Close如图2所示，选择OK接受单元类型并关闭对话框。

ansys有限元分析报告大作业

有限元大作业 设计题目: 单车的设计及ansys有限元分析 专业班级: 姓名: 学号: 指导老师: 完成日期: 2016.11.23

单车的设计及ansys模拟分析 一、单车实体设计与建模 1、总体设计 单车的总体设计三维图如下，采用pro-e进行实体建模。 在建模时修改proe默认单位为国际主单位(米千克秒 mks) Proe》文件》属性》修改

2、车架 车架是构成单车的基体，联接着单车的其余各个部件并承受骑者的体重及单车在行驶时经受各种震动和冲击力量，因此除了强度以外还应有足够的刚度，这是为了在各种行驶条件下，使固定在车架上的各机构的相对位置应保持不变，充分发挥各部位的功能。车架分为前部和后部，前部为转向部分，后部为驱动部分，由于受力较大，所有要对后半部分进行加固。 二、单车有限元模型 1、材料的选择 单车的车身选用铝合金（6061-T6）T6标志表示经过热处理、时效。 其属性如下： 弹性模量：）（2 N/m 1090E .6

泊松比：0.33 质量密度：）（2 N/m 32.70E + 抗剪模量：）（2N/m 1060E .2+ 屈服强度：） （2N/m 875E .2+ 2、单车模型的简化 为了方便单车的模拟分析，提高电脑的运算效率，可对单车进行初步的简化；单车受到的力的主要由车架承受，因此必须保证车架能够有足够的强度、刚度，抗振的能力，故分析的时候主要对车架进行分析。简化后的车架如下图所示。 3、单元体的选择 单车车架为实体故定义车架的单元类型为实体单元（solid ）。查资料可以知道3D 实体常用结构实体单元有下表。

ansys有限元分析考题

1. ANSYS交互界面环境包含交互界面主窗口和信息输出窗口。 2. 通用后处理器提供的图形显示方式有变形图、等值线图、矢量图、粒子轨迹图以及破裂和压碎图。 3. ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场和耦合场分析于一体的有限元分析软件。 4. 启动ANSYS 10.0的程序，进入ANSYS交互界面环境，包含主窗口和输出窗口。 5. ANSYS程序主菜单包含有前处理、求解器、通用后处理、时间历程后处理器等主要处理器，另外还有拓扑优化设计、设计优化、概率设计等专用处理器。 6. 可以图形窗口中的模型进行缩放、移动和视角切换的对话框是图形变换对话框。 7. ANSYS软件默认的视图方位是主视图方向。 8. 在ANSYS中如果不指定工作文件名，则所有文件的文件名均为 file 。 9. ANSYS的工作文件名可以是长度不超过 64 个字符的字符串，必须以字母开头，可以包含字母、数字、下划线、横线等。 10. ANSYS常用的坐标系有总体坐标系、局部坐标系、工作平面、显示坐标系、节点坐标系、单元坐标系和结果坐标系。 11. ANSYS程序提供了4个总体坐标系，分别是：总体直角坐标系，固定内部编号为0；总体柱坐标系，固定内部编号为；总体球坐标系，固定内部编号为2；总体柱坐标系，固定内部编号为5。 12. 局部坐标系的类型分为直角坐标系、柱坐标系、球坐标系和环坐标系。 13. 局部坐标系的编号必须是大于或等于 11 的整数。 14. 选择菜单路径Utility Menu →WorkPlane→Display Working Plane，将在图形窗口显示工作平面。 15. 启动ANSYS进入ANSYS交互界面环境，最初的默认激活坐标系（当前坐标系）总是总体直角坐标系。 16. ANSYS实体建模的思路（方法）有两种，分别是自底向上的实体建模和自顶向下的实际建模。 17. 定义单元属性的操作主要包括定义单元类型、定义实常数和定义材料属性等。 18. 在有限元分析过程中，如单元选择不当，直接影响到计算能否进行和结果的精度。 19. 对于各向同性的线弹性结构材料，其材料属性参数主要有弹性模量和泊松比。

Ansys有限元分析实例

课程论文 (2015-2016学年第一学期) 有限元理论在软件中的应用与刚度矩阵的求解 学生：张贺

有限元分析案例：打点喷枪模组（用于手机平板电脑等电子元件粘接），该产品主要是使用压缩空气推动模组内的顶针作高频上下往复运动，从而将高粘度的胶水从喷嘴中打出（喷嘴尺寸￠0.007”）。顶针是这个产品中的核心零件，设计使用材料是：AISI 4140 最高工作频率是160HZ（一个周期中3ms开3ms关），压缩空气压力3-8bar, 直接作用在顶针活塞面上，用Ansys仿真模拟分析零件的强度是否符合要求。 1. 零件外形设计图： 2. 简化模型特征后在Ansys14.0 中完成有限元几何模型创建： 3. 选择有限元实体单元并设定，单元类型是SOILD185，由于几何建模时使用的长度单位是mm, Ansys采用单位是长度：mm 压强：Mpa 密度：Ton/M3。根据题目中的材料特性设置该计算模型使用的材料属性：杨氏模量 2.1E5；泊松比：0.29； 4. 几何模型进行切割分成可以进行六面体网格划分的规则几何形状后对各个实体进行六面体网格划分，网格结果：

5. 依据使用工况条件要求对有限元单元元素施加约束和作用载荷： 说明：约束在顶针底端球面位移全约束； 分别模拟当滑块顶断面分别以8Bar，5Bar，4Bar和3Bar时分析顶针的内应力分布，根据计算结果确定该产品允许最大工作压力范围。 6. 分析结果及讨论： 当压缩空气压力是8Bar时：

当压缩空气压力是5Bar时： 当压缩空气压力是4Bar时：

结论： 通过比较在不同压力载荷下最大内应力的变化发现，顶针工作在8Bar时最大应力达到250Mpa，考虑到零件是在160HZ高频率在做往返运动，疲劳寿命要求50百万次以上，因此采用允许其最大工作压力在5Mpa，此时内应力为156Mpa，按线性累积损伤理论[3 ]进行疲劳寿命L-N疲劳计算，进一部验证产品的设计寿命和可靠性。

ansys考试题

1、 使用 ansys 可以进行的分析类型有哪些？ 结构分析、热分析、电磁分析、流体分析以及耦合场分析 2、ANSYS 典型分析过程由哪三个部分组成？ 前处理、求解计算和后处理 3、 a nsys 第一次运行时缺省的文件名是什么？ 4、 前处理模块主要包括哪两部分？ 5、简述 ANSYS 软件的分析具体求解步骤 具体步骤如下： 1） 启动ansyso 已交互模式进入 ansys,定义工作文件名 2） 设定单元类型。对于任何分析，必须在单元库中选择一个或几个合适分析的单元类 型,单 元类型决定了辅加的自由度,许多单元还要设置一些单元选项,诸如单元特 性和假设 3） 定义材料属性。材料属性是与结构无关的本构属性，例如杨氏模量、密度等，一个 分析中 可以定义多种材料，每种材料设定一个材料编号。 4） 对几何模型划分网格 5）加载 6）结果后处理 6、ansys 常用的文件类型有哪些? 1）Jobname.db ansys 数据库文件，记录有限元单元、节点、载荷等数据，它包含了所 有的输入数据和部分结果数据。 2）Jobname.log ansys 日志文件，以追加式记录所有执行过的命令，使用 INPUT 命令 读取，可以对崩溃的系统或严重的用户错误进行恢复。 3） Jobname.err ANSYS 出错记录文件，记录所有运行中的警告、错误信息 4） Jobname.out ANSYS 输出文件，记录命令执行情况 7、 A NSYS 使用的模型可分为哪两大类？ 实体模型和有限元模型，其中实体模型不参与有限元分析 8、 A NSYS 的整体坐标系有哪三类？ 笛卡尔坐标系、柱坐标系、球坐标系 9、在ansys 对话框中"0K"按钮和“ Apply "按钮的区别是什么？ 在ansys 对话框中“ 0K "按钮表示执行操作，并退出此对话框；而“ apply "按钮表示执 行操作，但并不退出此对话框，可以重复执行操作。 10、ANSYS 软件中提供了的创建模型的方法有哪些？ 5) Jobname.rst ANSYS 结果文件，记录一般结构分析的结果数据 6) Jobname.rth ANSYS 结果文件，记录一般热分析的结果数据 7) Jobname.rmg ANSYS 结果文件，记录一般磁场分析的结果数据 File 参数定义和建立有限元模型