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实验32 圆柱壳静力分析

创建时间:  2019-11-07  丁珏   浏览次数:

实验32   圆柱壳静力分析

一、实验课题

    圆柱壳半径R = 4  m,长a = 8  m,厚t = 0.2  m,承受均布法向载荷q = 1 MPa,壳的一条边固定,另一条边由两根直径d = 0.2  m的梁支撑。已知材料的弹性模量 E = 20 GPa,泊松比μ= 0.3,试用ANSYS对此圆柱壳静力分析。


二、实验要求

1  掌握圆柱坐标系的运用

;

2  掌握圆柱壳的生成方法

;

3  掌握单元网格疏密的控制方法

;

4  掌握面载荷的定义方法

。

三、ANSYS操作步骤:

Ⅰ 建立有限元模型

  1 输入标题

    (1) 点击【File】→【Change Title】;

    (2) 输入标题“薄板弯曲问题静力分析 1”;

    (3) 点击【OK】按钮。

  2 选择分析类型

    (1) 点击【Main Menu】→【Preferences】;

    (2) 选择 structural 复选框,然后点击【OK】按钮。

  3 确定单元类型

    (1) 点击【Main Menu】→【Preprocessor】→【Element Type】→【Add/Edit/Delete】→【Add】;

    (2) 选择 structural Shell 族中 Elastic 4node 63 单元,点击【Apply 】;

(3) 再选 structural Beam  族中 3D elastic 4 单元,点击【OK 】;

    (4) 再击【Close】关闭对话框。

  4 定义实常数(截面积)

    (1) 点击【Main Menu】→【Preprocessor】→【Real Constants】;

(2) 先点击【Add】,选择 Shell 63,再点击【OK 】;

(3) 输入实常数号 1,厚度 0.2 ,点击【OK】;

(4) 再点击【Add】,选择 Beam4,再点击【OK 】;

    (5) 输入实常数号 2 ,截面积 3.1416E-2,对Z惯性矩 0.7854E-4,对Y惯性矩 0.7854E-4,梁Z方向高 0.2,梁Y方向高 0.2,对X惯性矩 1.5708E-4,再点击【OK】和 【Close】。

  5 定义材料性质

    (1) 点击【Main Menu】→【Preprocessor】→【Material Props】→【Constant-Isotropic】;

    (2) 点击【OK】;

    (3) 输入弹性模量 20E+9,泊松比 0.3,然后点击【OK】。

  6 建立模型

(1) 点击【WorkPlane】→【Change Active CS to】→【Global Cylindrical】;

    (2) 点击【Main Menu】→【Preprocessor】→【Modeling Create】→【Keypoints】→【In Active CS】;

输入关键点号  1 ,及其坐标 4 ,  30 , 8 ,然后点击【Apply】;

输入关键点号  2 ,及其坐标 4 , 150 , 8 ,然后点击【Apply】;

  输入关键点号  3 ,及其坐标 4 , 150 , 0 ,然后点击【Apply】;

  输入关键点号  4 ,及其坐标 4 ,  30 , 0 ,然后点击【OK】。

(3) 点击【PlotCtrls】→【Pan,Zoom,Rotate】→【Obliq】;

    (4) 点击【Main Menu】→【Preprocessor】→【Modeling Create】→【Areas Arbitrary】→【Through KPs】;

        依次拾取关键点 1,2,3,4,然后点击【OK】;

    (5) 点击【Main Menu】→【Preprocessor】→【Meshing-Size Cntrls】→【ManualSize-Global size】,在框 Element edge length 内输入 0.5 ,然后点击【OK】;

(6) 点击【Main Menu】→【Preprocessor】→【Meshing-Mesh】→【Areas-Free】;

在 Mesh Areas 框点击 Pick All;

(7) 点击【WorkPlane】→【Change Active CS to】→【Global Cartesian】;

    (8) 点击【Main Menu】→【Preprocessor】→【Modeling Create】→【Nodes】→【In Active CS】;

  输入节点号 201 ,及其坐标 3.4641 , -6 , 8 ,然后点击【Apply】;

  输入节点号 202 ,及其坐标 -3.4641 , -6 , 8 ,然后点击【OK】。

(9) 点击【Main Menu】→【Preprocessor】→【Modeling-Create】→【Elements】→【Elem Attributes】,在TYPE 框选 2,REAL 框选 2 ,然后点击【OK】;

(10) 点击【PlotCtrls】→【Numbering】,打开 Node number 复选框,然后点击【OK】;

(11) 点击【Plot】→【Nodes】;

(12) 点击【Main Menu】→【Preprocessor】→【Modeling-Create】→【Elements】→【Auto Numbered-Thru Nodes】;

        点取节点 201 ,1 和 202 ,然后点击【Apply】;

        点取节点 202 ,2 和 201 ,然后点击【OK】;

(13) 点击【Plot】→【Element】。

Ⅱ 求解

  1 定义约束

    (1) 点击【Main Menu】→【Solution】→【Loads-Apply】→【Structural-Displacement】→【On Nodes】;

       拾取节点 201 ,202 及圆柱壳的一条圆弧边上的所有节点,拾取窗中点击【OK】,

再选择  All DOF ,然后点击【OK】。

  2 施加载荷

    (1) 点击【Main Menu】→【Solution】→【Loads-Apply】→【Structural- Pressure】→【On Areas】,在 Apply PRES on Areas 框点击 Pick All;

       在 Pressure value 框中输入载荷值 1E6 然后点击【OK】。

  3 求解

    (1) 点击【Main Menu】→【Solution】→【Solve】→【Current LS】;

    (2) 浏览完显示的信息后,关闭文本窗口;

    (3) 点击【OK】后开始求解;

    (4) 点击【Close】。

Ⅲ 后处理

  1 画应力云图

    (1) 点击【Main Menu】→【General Postproc】→【Plot Results】→【Contour plot-Nodel Solu】;

(2) 选择 Stress 族中 Von Mises 等效应力,然后点击【OK】。

Ⅴ 退出 ANSYS

  点击工具栏上【Quit】按钮,选择 quit - no save! 复选框,再点击【OK】。

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实验32 圆柱壳静力分析

创建时间:  2019-11-07  丁珏   浏览次数:   

实验32   圆柱壳静力分析

一、实验课题

    圆柱壳半径R = 4  m,长a = 8  m,厚t = 0.2  m,承受均布法向载荷q = 1 MPa,壳的一条边固定,另一条边由两根直径d = 0.2  m的梁支撑。已知材料的弹性模量 E = 20 GPa,泊松比μ= 0.3,试用ANSYS对此圆柱壳静力分析。


二、实验要求

1  掌握圆柱坐标系的运用

;

2  掌握圆柱壳的生成方法

;

3  掌握单元网格疏密的控制方法

;

4  掌握面载荷的定义方法

。

三、ANSYS操作步骤:

Ⅰ 建立有限元模型

  1 输入标题

    (1) 点击【File】→【Change Title】;

    (2) 输入标题“薄板弯曲问题静力分析 1”;

    (3) 点击【OK】按钮。

  2 选择分析类型

    (1) 点击【Main Menu】→【Preferences】;

    (2) 选择 structural 复选框,然后点击【OK】按钮。

  3 确定单元类型

    (1) 点击【Main Menu】→【Preprocessor】→【Element Type】→【Add/Edit/Delete】→【Add】;

    (2) 选择 structural Shell 族中 Elastic 4node 63 单元,点击【Apply 】;

(3) 再选 structural Beam  族中 3D elastic 4 单元,点击【OK 】;

    (4) 再击【Close】关闭对话框。

  4 定义实常数(截面积)

    (1) 点击【Main Menu】→【Preprocessor】→【Real Constants】;

(2) 先点击【Add】,选择 Shell 63,再点击【OK 】;

(3) 输入实常数号 1,厚度 0.2 ,点击【OK】;

(4) 再点击【Add】,选择 Beam4,再点击【OK 】;

    (5) 输入实常数号 2 ,截面积 3.1416E-2,对Z惯性矩 0.7854E-4,对Y惯性矩 0.7854E-4,梁Z方向高 0.2,梁Y方向高 0.2,对X惯性矩 1.5708E-4,再点击【OK】和 【Close】。

  5 定义材料性质

    (1) 点击【Main Menu】→【Preprocessor】→【Material Props】→【Constant-Isotropic】;

    (2) 点击【OK】;

    (3) 输入弹性模量 20E+9,泊松比 0.3,然后点击【OK】。

  6 建立模型

(1) 点击【WorkPlane】→【Change Active CS to】→【Global Cylindrical】;

    (2) 点击【Main Menu】→【Preprocessor】→【Modeling Create】→【Keypoints】→【In Active CS】;

输入关键点号  1 ,及其坐标 4 ,  30 , 8 ,然后点击【Apply】;

输入关键点号  2 ,及其坐标 4 , 150 , 8 ,然后点击【Apply】;

  输入关键点号  3 ,及其坐标 4 , 150 , 0 ,然后点击【Apply】;

  输入关键点号  4 ,及其坐标 4 ,  30 , 0 ,然后点击【OK】。

(3) 点击【PlotCtrls】→【Pan,Zoom,Rotate】→【Obliq】;

    (4) 点击【Main Menu】→【Preprocessor】→【Modeling Create】→【Areas Arbitrary】→【Through KPs】;

        依次拾取关键点 1,2,3,4,然后点击【OK】;

    (5) 点击【Main Menu】→【Preprocessor】→【Meshing-Size Cntrls】→【ManualSize-Global size】,在框 Element edge length 内输入 0.5 ,然后点击【OK】;

(6) 点击【Main Menu】→【Preprocessor】→【Meshing-Mesh】→【Areas-Free】;

在 Mesh Areas 框点击 Pick All;

(7) 点击【WorkPlane】→【Change Active CS to】→【Global Cartesian】;

    (8) 点击【Main Menu】→【Preprocessor】→【Modeling Create】→【Nodes】→【In Active CS】;

  输入节点号 201 ,及其坐标 3.4641 , -6 , 8 ,然后点击【Apply】;

  输入节点号 202 ,及其坐标 -3.4641 , -6 , 8 ,然后点击【OK】。

(9) 点击【Main Menu】→【Preprocessor】→【Modeling-Create】→【Elements】→【Elem Attributes】,在TYPE 框选 2,REAL 框选 2 ,然后点击【OK】;

(10) 点击【PlotCtrls】→【Numbering】,打开 Node number 复选框,然后点击【OK】;

(11) 点击【Plot】→【Nodes】;

(12) 点击【Main Menu】→【Preprocessor】→【Modeling-Create】→【Elements】→【Auto Numbered-Thru Nodes】;

        点取节点 201 ,1 和 202 ,然后点击【Apply】;

        点取节点 202 ,2 和 201 ,然后点击【OK】;

(13) 点击【Plot】→【Element】。

Ⅱ 求解

  1 定义约束

    (1) 点击【Main Menu】→【Solution】→【Loads-Apply】→【Structural-Displacement】→【On Nodes】;

       拾取节点 201 ,202 及圆柱壳的一条圆弧边上的所有节点,拾取窗中点击【OK】,

再选择  All DOF ,然后点击【OK】。

  2 施加载荷

    (1) 点击【Main Menu】→【Solution】→【Loads-Apply】→【Structural- Pressure】→【On Areas】,在 Apply PRES on Areas 框点击 Pick All;

       在 Pressure value 框中输入载荷值 1E6 然后点击【OK】。

  3 求解

    (1) 点击【Main Menu】→【Solution】→【Solve】→【Current LS】;

    (2) 浏览完显示的信息后,关闭文本窗口;

    (3) 点击【OK】后开始求解;

    (4) 点击【Close】。

Ⅲ 后处理

  1 画应力云图

    (1) 点击【Main Menu】→【General Postproc】→【Plot Results】→【Contour plot-Nodel Solu】;

(2) 选择 Stress 族中 Von Mises 等效应力,然后点击【OK】。

Ⅴ 退出 ANSYS

  点击工具栏上【Quit】按钮,选择 quit - no save! 复选框,再点击【OK】。


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