1、啟動 ANSYS.a. 開始 > 程序 > ANSYS*.* > Configure ANSYS Products b. 打開File Management窗口,在Working Directory輸入或選擇您的工作目錄,如D:張三梁分析,在Job Name欄輸入或選擇您的工作文件名,如beam.c. 選擇Run. 以交互模式進入ANSYS,工作文件名為beam. 選擇工作目錄,命名或選擇工作文件名.
2、創建基本模型 使用帶有兩個關鍵點的線模拟梁,梁的高度及橫截面積将在單元的實常數中設置.a. Main Menu: Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS... b. 輸入關鍵點編号 c輸入x,y,z坐标 0,0,0. d. 選擇 Apply. e. 輸入關鍵點編号 f. 輸入x,y,z坐标6,0,0 . g. 選擇 OK. 此時圖形顯示窗口出現所輸入的兩個關鍵點1和2.下面利用兩點創建線. h. Main Menu: Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Lines > Straight Line 注意彈出的拾取菜單,以及輸入窗口中的操作提示. i. 用鼠标選取兩個關鍵點1和2. j. 在拾取菜單中選擇OK.
3、存儲ANSYS數據庫. Toolbar: SAVE_DB 工作目錄中已保存了以工作名命名的數據庫文件,可到工作目錄中查查看! ANSYS數據庫是當用戶在建模求解時ANSYS保存在内存中的數據. 由于在ANSYS初始對話框中定義的工作文件名為beam,因此存儲的數據庫數據到了名為beam.db的數據庫文件中. 經常存儲數據庫文件是必要的. 這樣在進行了誤操作後,可以恢複上次存儲的數據庫文件. 存儲及恢複操作,可以點取工具條,也可以選擇菜單:Utility Menu:File.
4、設定分析模塊.a. Main Menu: Preferences b. 選擇 Structural. c. 選擇 OK. 使用“Preferences” 對話框選擇分析模塊,以便于對菜單進行過濾. 如果不進行選擇,所有的分析模塊的菜單都将顯示出來. 例如這裡選擇了結構模塊,那麼所有熱、電磁、流體的菜單将都被過濾掉,使菜單更簡潔明了. 創建好幾何模型以後,就要準備單元類型、實常數、材料屬性,然後劃分網格.
5、設定單元類型相應選項. 對于任何分析,您必須單元類型庫中選擇一個或幾個适合您的分析的單元類型(對應于梁的是梁單元,對應于二維實體的是2D實體單元,對應三維實體的是3D實體單元,不能選錯). 單元類型決定了輔加的自由度(位移、轉角、溫度等)。許多單元還要設置一些單元的選項,諸如單元特性和假設,單元結果的打印輸出選項等。對于本問題,隻須選擇 BEAM3 并默認單元選項即可.a. Main Menu: Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Deleteb. 選擇 Add . . . c. 左邊單元庫列表中選擇 Beam.d. 在右邊單元列表中選擇 2D elastic 3 (BEAM3).e. 選擇 OK 接受單元類型并關閉對話框.f. 選擇 Close 關閉單元類型對話框.
6、定義實常數. 有些單元的幾何特性,不能僅用其節點的位置充分表示出來,需要提供一些實常數來補充幾何信息. 典型的實常數有殼單元的厚度,梁單元的橫截面積等. 某些單元類型所需要的實常數,以實常數組的形式輸入. 本例中用一條線表示梁顯然不足以完全描述梁的性質,需要實常數來補充. (此外對于彈簧單元,彈性系數需作為實常數輸入.) a. Main Menu: Preprocessor > Real Constants b. 選擇 Add . . . c. 選擇 OK 定義BEAM3的實常數. d. 選擇 Help 得到有關單元 BEAM3的幫助. e. 查閱單元描述. f. File > Exit 退出幫助系統. g. 在AREA框中輸入 0.4*0.6 (橫截面積). h. 在IZZ框中輸入 0.4*(0.6**3)/12 (慣性矩). i. 在HEIGHT框中輸入 0.6 (梁的高度). j. 選擇 OK 定義實常數并關閉對話框. k. 選擇 Close 關閉實常數對話框.
7、定義材料屬性. 材料屬性是與幾何模型無關的本構屬性,例如楊氏模量、密度等. 雖然材料屬性并不與單元類型聯系在一起,但由于計算單元矩陣時需要材料屬性,ANSYS為了用戶使用方便,還是對每種單元類型列出了相應的材料類型. 根據不同的應用,材料屬性可以是線性或非線性的. 與單元類型及實常數類似,一個分析中可以定多種材料. 每種材料設定一個材料編号(材料參考号). 對于本問題,隻須定義一種材料,這種材料隻須定義一個材料屬性—楊氏模量 3.0e7 kPa=3.0e4N/mm2. a. Preprocessor > Material Props > Material Models b. 選擇右欄各向同性線彈性材料:Strucrural > Liner > Elastic > Isotropic.c. 在EX框中輸入3e7(彈性模量). d. 選擇OK 定義材料屬性并關閉對話框.
8、保存ANSYS數據庫文件 beamgeom.db. 在劃分網格以前,用一表示幾何模型的文件名保存數據庫文件。一旦需要返回重新劃分網格時就很方便了,,因為此時需要恢複數據庫文件。
9、對幾何模型劃分網格. 必須将幾何模型轉化為有限元模型才能進行求解! 必須為幾何模型指定單元類型、材料類型、實常數類型a. Main Menu: Preprocessor > Meshing > MeshTool. b. 選擇Element Attributes下的Set按鈕,在彈出窗口選擇所需的單元類型、材料類型、實常數類型,選擇OK. c. 選Size Controls中Lines下的Set按鈕,鼠标左鍵拾取代表梁的線,OK,在彈出對話框NDIV欄輸入12,OK! 此步意味着要将此梁劃分成12個單元,共有13個節點. 一定要注意此時并未進行劃分單元,隻是想劃12個而已. d. 擊Mesh按鈕.,鼠标左鍵拾取線,在拾取對話框中選擇 OK. 此時才真正的劃分了單元,即将幾何模型轉化為了有限元模型. e. (可選) 在MeshTool對話框中選擇 Close.
10、保存ANSYS數據庫到文件 beammesh.db. 這次用表示已經劃分網格後的文件名存儲數據庫. a. Utility Menu: File > Save as b. 輸入文件名: beammesh.db. c. 選擇 OK 保存文件并退出對話框.
11、施加載荷及約束. 您現在要施加載荷及約束,默認為一個新的、靜力的分析,因此您不必設定分析類型及分析選項. a. Main Menu: Solution > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Nodes b. 拾取最左邊的節點. c. 在拾取菜單中選擇 OK. d. 選擇All DOF.e. 選擇 OK. (如果不輸入任何值,位移約束默認為0) a~c為施加左端水平、豎直兩向線位移約束與轉動位移約束. f. Main Menu: Solution > Define Loads > Apply > Structural > Force/Moment > On Nodes g. 拾取最右邊的節點. h. 在選取對話框中選擇OK. i. 選擇 FY. j. 在VALUE框中輸入-500. k. 選擇 OK. f~k為施加右端豎向集中荷載.
12、保存數據庫文件到 beamload.db. a. Utility Menu: File > Save as b. 輸入文件名 beamload.db. c. 選擇OK保存文件并關閉對話框.
13、進行求解. 您将對一端固支,另一端施加向下力的懸壁梁問題進行求解。由于這個問題規模很小,使用任何求解器都能很快得到結果,這裡使用默認的波前求解器進行求解. a. Main Menu: Solution > Solve > Current LS b. 查看狀态窗口中的信息, 然後選擇狀态窗口 File > Close c. 選擇 OK開始計算. d. 當出現 “Solution is done!” 提示後,選擇OK關閉此窗口.
14、進入通用後處理讀取分析結果. a. Main Menu: General Postproc > Read Results > First Set 後處理用于通過圖形或列表方式顯示分析結果。通用後處理(POST1)用于觀察指定載荷步的整個模型的結果.本問題隻有一個載荷步。
15、圖形顯示變形. a. Main Menu: General Postproc > Plot Results > Deformed Shape b. 在對話中選擇 deformed and undeformed. c. 選擇 OK.
16、(可選) 列出反作用力. a. Main Menu: General Postproc > List Results > Reaction Solu b. 選擇 OK 列出所有項目,并關閉對話框. 可以列出所有的反作用力.c. 看完結果後,選擇File > Close 關閉窗口.
17、通過命令窗口輸入命令定義數據表方式顯示梁内力. 在命令窗口定義數據表顯示彎矩 etable , immoz , smisc , 6(回車) etable , jmmoz , smisc , 12(回車) !定義單元彎矩數據表 plls , immoz , jmmoz(回車) !顯示彎矩(正負定義與結構力學相反) 在命令窗口定義數據表顯示剪力etable , imfory , smisc , 2(回車)etable , jmfory , smisc , 8(回車) !定義單元剪力數據表 plls , imfory , jmfory(回車) !顯示剪力
18、退出ANSYS. a. Toolbar: Quit b. 選擇Quit - No Save! c. 選擇 OK.