一个瞬态分析的例子
练习目的:熟悉瞬态分析过程
练习过程:瞬态(FULL)完全法分析板-梁结构实例
如图1所示板-梁结构,板件上表面施加随时间变化的均布压力,计算在下列已知条件下结构的瞬态响应情况。
全部采用A3钢材料,特性:
杨氏模量=2e11 泊松比=0.3 密度=7.8e3
板壳: 厚度=0.02
四条腿(梁)的几何特性:
截面面积=2e-4 惯性矩=2e-8 宽度=0.01 高度=0.02
压力载荷与时间的关系曲线如图2所示。
图1 质量梁-板结构及载荷示意图
分析过程
第1步:设置分析标题
1. 选取菜单途径Utility Menu>File>Change Title。
2. 输入“ The Transient Analysis of the structure”,然后单击OK。
第2步:定义单元类型
单元类型1为SHELL63,单元类型2为BEAM4
第3步:定义单元实常数
实常数1为壳单元的实常数1,输入厚度为0.02(只需输入第一个值,即等78厚度壳)
实常数2为梁单元的实常数,输入AREA为2e-4惯性矩IZZ=2e-8,IYY=2e-8宽度TKZ=0.01,高度TKY=0.02。
第5步:杨氏模量EX=2e11 泊松比NUXY=0.3 密度DENS=7.8e3
第6步:建立有限元分析模型
1. 创建矩形,x1=0,x2=2,y1=0,y2=1
2. 将所有关键点沿Z方向拷贝,输入DZ=-1
3. 连线。将关键点1,5;2,6;3,7;4,8分别连成直线。
4. 设置线的分割尺寸为0.1,首先给面划分网格;然后设置单元类型为2,实常数为2,对线5到8划分网格。
第7步:瞬态动力分析
1. 选取菜单途径Main Menu>Solution>-Analysis Type-New Analysis,弹出New Analysis对话框。
2. 选择Transient,然后单击OK,在接下来的界面仍然单击OK。
3. 选取菜单途径Main Menu > Solution > -Loads-Apply > -Structural- Displacement>On Nodes。弹出拾取(Pick)窗口,在有限元模型上点取节点232、242、252和262,单击OK,弹出Apply U,ROT on Nodes对话框。
4. 在DOFS to be constrained滚动框中,选种“All DOF”(单击一次使其高亮度显示,确保其它选项未被高亮度显示)。单击OK。
5. 选取菜单途径Utility Menu>Select>Everything。
6. 选取菜单途径Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Output Ctrls>DB/Results File,弹出Controls for Database and Results File Writing窗口。
7. 在Item to be controlled滚动窗中选择All items,下面的File write frequency中选择Every substep。单击OK。
8. 选取菜单途径Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc> Time – Time Step,弹出Time – Time Step Options窗口。
9. 在Time at end of load step处输入1;在Time step size处输入0.2;在Stepped or ramped b.c处单击ramped;单击Automatic time stepping为on;在Minimum time step size处输入0.05;在Maximum time step size处输入0.5。单击OK。
10. 选取菜单途径Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Structure-Pressure>On Areas。弹出Apply PRES on Areas拾取窗口。
11. 单击Pick All,弹出Apply PRES on Areas对话框。
12. 在pressure value处输入10000。单击OK
13. 选取菜单途径Main menu>Solution>Write LS File,弹出Write Load Step File 对话框。
14. 在Load step file number n处输入1,单击OK。
15. 选取菜单途径Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc> Time – Time Step,弹出Time – Time Step Options窗口。
16. 在Time at end of load step处输入2。单击单击OK。
17. 选取菜单途径Main menu>Solution>Write LS File,弹出Write Load Step File 对话框。
18. 在Load step file number n处输入2,单击OK。
19. 选取菜单途径Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Structure-Pressure>On Areas。弹出Apply PRES on Areas拾取窗口。
20. 单击Pick All,弹出Apply PRES on Areas对话框。
21. 在pressure value处输入5000。单击OK
22. 选取菜单途径Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc> Time – Time Step,弹出Time – Time Step Options窗口。
23. 在Time at end of load step处输入4;在Stepped or ramped b.c处单击Stepped。单击OK。
24. 选取菜单途径Main menu>Solution>Write LS File,弹出Write Load Step File 对话框。
25. 在Load step file number n处输入3,单击OK。
26. 选取菜单途径Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc> Time – Time Step,弹出Time – Time Step Options窗口。
27. 在Time at end of load step处输入6。单击单击OK。
28. 选取菜单途径Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Structure-Pressure>On Areas。弹出Apply PRES on Areas拾取窗口。
29. 单击Pick All,弹出Apply PRES on Areas对话框。
30. 在pressure value处输入0。单击OK
31. 选取菜单途径Main menu>Solution>Write LS File,弹出Write Load Step File 对话框。
32. 在Load step file number n处输入4,单击OK。
33. 选取菜单途径Main Menu>Solution>-Solve-From LS File,弹出Slove Load Step Files对话框。
34. 在Starting LS file number处输入1;在Ending LS file number处输入4。单击OK。
35. 当求解完成时会出现一个“Solution is done”的提示对话框。单击close。
第8步:POST26观察结果(节点146的位移时间历程结果)
1. 选取菜单途径Main Menu>TimeHist Postpro>Define Variables。Defined Time-History Variables对话框将出现。
2. 单击Add,弹出Add Time-History Variable对话框。接受缺省选项Nodal DOF Result,单击OK,弹出Define Nodal Data拾取对话框。
3. 在图形窗口中点取节点146。单击OK,弹出Define Nodal Data对话框。
4. 在user-specified label处输入UZ146;在右边的滚动框中的“Translation UZ”上单击一次使其高亮度显示。单击OK。
5. 选取菜单途径Utility Menu>PlotCtrls>Style>Graph>Modify Axes,弹出Grid Modifications for Graph Plots对话框。
6. 在type of grid滚动框中选中“X and Y lines”,在Display grid项打开为ON,单击OK。
7. 选取菜单途径Main Menu>TimeHist PostPro>Graph Variables,弹出Graph Time-History Variables对话框。、在1st Variable to graph处输入2。单击OK,图形窗口中将出现一个曲线图,见图8。
图8 节点146的UZ位移结果
第9步:退出ANSYS
1. 在ANSYS Toobar中单击Quit。
2. 选择要保存的选项然后单击OK。
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