基于ANSYS层单元的翻新轮胎有限元仿真分析

第32卷 第5期2010年10月

武汉理工大学学报 信息与管理工程版

J OURNAL OF WUT (I N FORM AT I ON &MANAGE M ENT E NG I NEER I NG )

V o.l 32N o .5

O c t .2010文章编号:1007-144X (2010)05-0754-04

文献标志码:A

基于ANS YS 层单元的翻新轮胎有限元仿真分析

齐晓杰1,2

,于建国

1

(1.东北林业大学交通学院,黑龙江哈尔滨150040;2.黑龙江工程学院汽车与交通工程学院,黑龙江哈尔滨150050)

摘 要:针对11R22.5载重车辆翻新轮胎在高速滚动过程中存在的磨损快、易脱层、撕裂等失效现象,基于AN S Y S 层单元结构对载重车辆翻新轮胎胎面层、缓冲层、胎体层复合材料变形特性进行了垂直载荷工况下的有限元分析,确定了翻新轮胎的材料参数,获得了翻新轮胎的变形特性规律,并进行了试验研究。仿真结果与试验结果吻合较好,修正了载重车辆翻新子午线轮胎的径向变形理论计算公式,为载重车辆翻新子午线轮胎的设计制造及性能研究提供了理论依据。

关键词:翻新轮胎;层单元;有限元仿真;试验研究中图分类号:U 465.6

DO I :10.3963/.j issn .1007-144X.2010.05.018

收稿日期:2010-04-12.

作者简介:齐晓杰(1960-),男,黑龙江哈尔滨人,东北林业大学交通学院博士研究生;黑龙江工程学院汽车与交通工程学院教授.基金项目:黑龙江省科技攻关基金资助项目(GC08A208).

国内外学者一直尝试对轮胎进行有限元模拟,但由于轮胎的有限元分析涉及几何非线性、材料非线性、接触边界非线性及各类加载条件复杂等问题,如何准确地模拟一直是研究人员需要攻

克的难题。翻新轮胎与同型号新轮胎结构类似,但翻新轮胎在经过补洞、打磨和二次粘附胎面层后,整体结构性能会发生较大的变化,同胎体结合性能与新轮胎存在一定的差异。虽然有限元技术在轮胎分析方面已有所应用,并取得了一定的成果,但在翻新轮胎方面还很少见成果发表

[1-3]

。

1 翻新轮胎有限元仿真流程

11R22.5翻新子午线轮胎的几何结构复杂、材料性质多样,对其进行数学分析极其困难,许多性能分析方法也只是近似的定性描述。笔者应用ANSYS 软件的层单元对翻新轮胎变形特性进行了有限元分析,分析中考虑了诸如翻新轮胎复杂组分结构、大变形中的非线性、各向异性的复合增强材料、与路面接触以及负荷条件等因素。轮胎有限元分析软件有两类:一类为通用有限元分析软件,如ANSYS 、NASTRAN 等;一类为专用有限元分析软件。轮胎的有限元分析中,大多采用M ooney -R i v li n 超弹性体模型,该模型对分析轮胎力学性能变化趋势起到了有效的作用,但结构复杂,未知

参数较多,且很难准确确定,因此,限制了其推广应用

[4-5]

。为此,笔者以11R22.5翻新轮胎为研究对

象,以分析胎面层与胎体层的结合力学性能为主要目标,实验测定了胎面层、缓冲层和胎体层橡胶基体的材料力学性能参数,较为实际地模拟了翻新轮胎在载荷工况下的变形特性。翻新轮胎有限元仿真分析的主要流程如图1所示。

图1 翻新轮胎有限元仿真分析流程

2 翻新轮胎材料参数的确定

将翻新轮胎胎面层、缓冲层简化为各项同性材料,其弹性模量由实验测得,翻新轮胎胎体可视为正交各向异性材料。根据各向异性的弹性体力学本构方程,胎体为横向同性钢丝帘线/橡胶复合材料,因其材料整体特性参数测定较为困难[6]

,为此,笔者以复合材料力学中典型的0 排列复合平板模型为基础,结合钢丝帘线/橡胶复合材料的力学特点,在部分参数进行实验测定的基础上,计算其材料整体特性参数。0 排列复合平板的材料特性参数采用Gough-Tangorra 公式

[7]

进行计算,

其弹性常数可简化为5个,即为纵向弹性模量E 1、横向弹性模量E 2、面内剪切模量G 12、主泊松比 12和次泊松比 21。其计算公式如下:

E 1=E f V f +E r (1-V f );E 2={4E r (1-V f ) [E f V f +E r (1-V f )]}/[3E f V f +4E r (1-V f )];G 12=G f (1-V f ); 12=0.49; 21= 12E 2/E 1。

式中:E f 为钢丝帘线的弹性模量;E r 为橡胶的弹性模量;G f 为钢丝帘线的剪切模量;V f 为钢丝帘线的体积份数。

各项参数中,G 12、 12、 21、E f 、G f 、V f 等参数翻新轮胎与新轮胎差异不大,主要是翻新轮胎胎体老化导致与新轮胎的E r 不同。因此,笔者主要对参数E r 进行实验测定,其测定结果表明,老化后的E r 比未老化的数值要大,且随着老化时间的加长,其E r 值越来越大。因此,经Gough-Tangorra 公式计算得到的翻新轮胎胎体E 1、E 2数值较新轮胎胎体大。路面弹性模量及各项材料的泊松比均参考文献[8]。计算结果如下:

E 1=E f V f +E r (1-V f )=2150!106

!13.4%+7.96!106

!(1-13.4%)=932M Pa E 2={4E r (1-V f )[E f V f +E r (1-V f )]}/[3E f V f +4E r (1-V f )]={4!7.96!106

!0.866![2150!106

!13.4%+7.96!106

!0.866]}/

[3!2150!106!13.4%+4!7.96!106

!0.866]=9.12M Pa

G 12=G f (1-V f )=3.59!108

!(1-13.4%)=311MPa 12=0

.47 21= 12E 2/E 1=0.47!9.12!106

/(9.32!108

)=0.005

3 翻新轮胎有限元仿真

(1)创建几何模型。针对11R22.5翻新子午

线轮胎的实际结构尺寸,利用Pro /E 建立几何模型,包括轮胎模型和地面模型,然后进行虚拟装配,并通过接口技术将装配模型导入到ANSYS 软

件中,导入后的几何模型如图2所示。

图2 导入后的几何模型

(2)定义单元类型。将翻新轮胎胎面、缓冲层和胎体3部分视为复合材料结构,利用ANSYS 层单元进行模拟,采用的单元类型为So lid46,该单元是8节点3D 实体单元So lid45的一种层叠形

式。笔者模拟了3层不等厚度的材料层,并将单元的第8个关键字选项KEYOPT(8)设置为1,这样可以将所有层的结果数据写入到结果文件中。接触问题中采用CONTACT173接触单元和TAR GET170目标单元形成一对面-面接触单元,用来模拟轮胎与刚性地面的接触,并且路面采用的单元类型为Plane42。

(3)定义实常数。将翻新轮胎胎面设置为第一层(层编号为1),缓冲层为第二层(层编号为2),胎体为第三层(层编号为3),沿单元坐标系的正Z 轴方向自底向上叠加,并设定各层厚度及定向角。

(4)定义材料属性。按照材料参数的确定方法,各参数值为:胎面的弹性模量为EX 1=16.24MPa ;泊松比PRX Y 1=0.48;缓冲层的弹性模量为E X 2=1.26MPa ;泊松比PR X Y 2=0.48;胎体弹性模量为E X 3=932MPa 、EY 3=9.12MPa 、EZ 3=9.12MPa ;剪切模量为GX Y =311M Pa 、GYZ =4.14MPa 、G XZ =4.14M Pa ;泊松比为PR X Y 3=0.47、PR Y Z =0.47、PRXZ =0.005;沥青路面弹性模量为E X 4=1.6!109

Pa ;泊松比为PR X Y 4=0.25。

(5)创建有限元模型。考虑胎肩、胎圈部位的曲率比较大、曲率半径比较小,网格划分应比较密集一些,为此采用自由网格划分方式将其划分为四面体单元,划分精度为1级并对胎肩部位进行网格细分,建立的有限元模型如图3所示,有限元模型中共有112993个单元,29337个节点。(6)施加边界条件及约束。根据圣维南原理,合理简化翻新轮胎边界载荷条件。将轮胎与轮辋

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的接触面进行ALL DOF 全约束,轮胎与地面接触面建立接触对,定义轮胎为变形体,地面为刚体,接触摩擦系数设定为0.7,接触模型如图4

所示。

图3 有限元模型 图4 接触模型

(7)施加载荷并求解。在翻新轮胎有限元模型的内表面分别施加830kPa(标准充气压)、730kPa 、630kPa 、530kPa 的压力,并在轮胎的垂直平面内施予与无负荷轮胎接触的地面相对于轮胎一定位移,即为轮胎的固定下沉量,求解后便可获得轮胎的静负荷大小。笔者采用大变形非线性进行求解,计算过程为若干子步,迭代方法选用修正的Fu llN e w ton-Raphson 算法对模型进行迭代运算,收敛准则和加强收敛的措施采用以作用力F 为主,位移U 为辅的收敛判据。计算中采用自适应下降因子,当遇到收敛困难时,可以临时调整刚度

矩阵,以利于收敛[9-10]

。该研究模型迭代运算次数为70次。

4 翻新轮胎加载变形试验研究

翻新轮胎加载变形测试系统的主要组成有压力机、径向标尺、侧向标尺、支架、工作平台、平板、空气压缩机和胎压计等,其示意图如图5所示,安装图如图6所示。整个测试系统为力封闭环结构,受力状态平稳,加载力示值精度误差在2%以内。翻新轮胎加载变形试验采用以下的试验方法进行测定,将待测轮胎与轮辋、轮毂、轴承、半轴及半轴套管连接好,放到如图5中平板5所示的加力机工作平台7上,轮胎与平板5接触,半轴套管9一端用支架8进行支撑,通过带指示压力表的压力机1对半轴套管进行加载。试验中,加载力F 2与轮胎支反力F 1(载荷)存在以下关系:F 2!a =F 1!b (其中b =2a ),即F 2=2F 1。加载后,由于轮胎变形导致半轴右端下移,其下移值即轮胎竖直变形量由径向标尺3进行测定,水平变形量由水平标尺4测定,半轴左端通过支架8自由调整高度,以保证半轴套管水平而使受力平衡。

5 仿真及试验结果分析

图7所示的载荷为30000N 、胎压为830kPa

图5 加载变形测试系统示意图

1?压力机;2?待测轮胎;3?径向标尺;4?水平标尺;

5?平板;6?支架;7?工作平台;8?支架;9?半轴套管;10?胎压计;11?空气压缩机

图6 加载变形测试系统安装图

图7 翻新轮胎变形图

时,翻新轮胎11R22.5的变形图,从图中可以看出,轮胎的径向变形为23.72mm 。在印迹中心附近,胎面与目标表面完全接触,胎面层变平,胎侧向外弯曲。其不同胎压下径向变形仿真曲线和径向刚度仿真曲线如图8和图9所示。从图8中可以看出,在胎压一定时,随着载荷的增大,其径向变形增大,在载荷一定时,随着胎压的降低,其径向变形均增大。径向刚度为垂直载荷与径向变形之比,载荷30000N 、胎压为830kPa 时翻新轮胎的径向刚度为30000/23.720=1264.76N /mm,其他工况下的刚度曲线如图9所示,说明胎压一定的情况下,随着载荷的增大,其径向刚度增大,载荷一定情况下,胎压越低,径向刚度越小。

利用仿真结果及试验实测结果修正了适合载重车辆翻新子午线轮胎的变形理论计算式为:

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武汉理工大学学报 信息与管理工程版2010年10月

图8 径向

变形仿真曲线

图9 径向刚度仿真曲线

=c 1W 0.85

B 0.70D 0.43p 0.6i K (K =15!10-3

B 0+0.42)

式中:c 1为与轮胎设计有关的参数,c 1=0.85;W 为轮胎上的载荷,W =10N;B 0为轮胎宽度;D 为轮胎直径;p i 为轮胎的充气压力。

依据该式对不同工况下的翻新轮胎径向变形进行理论数值计算,其计算值与仿真值、实测值比较结果如表1所示。

从表1中可以看出,数值计算、仿真分析及试验实测均得出以下结果:在充气压力一定时,随着载荷的增大,其径向变形增大,增大趋势近似为线性;在载荷一定时,随着充气压力的降低,其径向变形增大,且翻新轮胎径向变形的理论计算值、仿真值和试验测试值有较好的一致性,误差在8%以内,说明笔者基于ANSYS 层结构建立的翻新轮胎建立的有限元模型是有效的,利用该模型还可进一步进行翻新轮胎其他性能的仿真分析。

表1 翻新轮胎径向变形结果对比 mm 加载质量

/kg 计算值 胎压为830kPa 仿真值实测值计算值 胎压为730kP a 仿真值实测值计算值 胎压为630kP a 仿真值实测值计算值 胎压为530kPa 仿真值实测值150013.12013.28414.33014.17015.54516.17015.48016.31618.00017.18017.31918.660200016.76017.53517.97018.10018.18919.50019.77019.86921.33021.93022.02222.660250020.26020.36221.00021.88021.96822.83023.91023.96824.33026.52026.58126.160300023.66023.72022.11025.55025.61424.83027.91027.97726.83030.96031.03429.8303500

26.93026.99524.33029.13029.20227.50031.82031.90129.00035.30035.39632.660

6 结论

笔者针对11R22.5载重翻新轮胎,构建了基于ANSYS 层结构的有限元模型,利用该模型进行了垂直载荷工况的径向变形模拟和试验验证,仿真分析结果与试验测定结果有较好的一致性。在此基础上,修正了载重车辆翻新子午线轮胎变形理论计算公式,该研究结果有利于翻新轮胎的理论研究进一步完善和发展。参考文献:

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(下转第786页)

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Trends of Infor m ationization in Shipping Industry and

Strategic Choices of Chinese Shi p ping Co m panies

HE Shan,M A Yunyong

Abstrac t:N ow adays,the i nternationa l sea-freight ma rket has beco m e a g loba l i ntegrated pe rfectl y co m pe ti tive m arket,and the competiti on is no t si m ply the price,but t he va l ue o f overa ll l og i stics serv i ces.T his article ana l yzed e i ght develop m ent d i recti ons o f shi ppi ng compan i es#i nfor m a tion ization and propo sed fi ve appropriate i n f o r m ati oniza ti on strateg i es from the aspect o f estab lish i ng innova ti ve sh i pp i ng co m panies and prom oti ng their sustainable deve l op m ent.K ey contents of shi pping enterprise i n f o r m ati on con structi on w ere expl o red,and bene fic i a l re ferences for decision-m ak i ng w ere prov i ded for i nfor m ation stra tegy pos ition i ng,develop m ent o rientati on and i m ple m entati on.

K ey word s:Ch i nese sh i pp i ng co m pany;busi ness process reeng i neer i ng;s h i p-sho re i nfor m ation integ ra ti on;va l ue chai n m an agement;i nfor m ation izati on strategy

H E Shan:A sso c.P ro.f;School o fM anag e m ent,WU T,W uhan430070,China.

[编辑:王志全]

(上接第757页)

F inite E le m ent Analysis of Renovation T ire Base on ANSYS Layer Unit

QI X iaojie,YU Jianguo

Abstrac t:F ast w ear,easy dela m i nati on,tearing and other fa il ure pheno m ena ex isted in11R22.5load vehic l es renovati on tire when itw as i n h i gh-speed ro lli ng.Based on AN S Y S l ayer unit,fi n ite e l ement ana l y si s w as carr i ed out on aspects of l oad veh i c le renova ti on tire#s tread l ayer,bu ffer l ayer,m atri x layer composite m ater i a l i n a verti ca l l oad ope rati ng cond iti on.T he m ater i a l pa ram eters o f the renovati on tire w ere dete r m i ned,and its de for m ati on character i stics d isc i pli ne w as obta i ned.T he si m u lati on res u lts w ere agreed we llw ith the experi m ental results.It fi xed de for m ati on theoretical for m ula and prov i ded the theoreti ca l basi s for desi g n i ng,manu f ac t ur i ng and perfor m ance research for load veh icle renovati on radial tire.

K ey word s:renova tion tire;l ayer un i t;finite e le m ent si m u lati on;expe ri m en tal study

Q I X iaojie:D octo rial Cand i date;Schoo l of T raffi c,N o rt heast F orestry U niversity,H arb i n150040,Ch i na.

[编辑:王志全]

(上接第761页)

DualM ass F ly wheel Torsional V ibration Test-bed

W U F ei,M AO H eng

Abstrac t:A torsi onal v i brati on test-bed w as deve loped t o si m u l a te the torsi onal v i brati on o f the trans m i ssi on sha ft i n wh i ch dua l m ass fl ywhee lw as used.T he si m u l a ti ng m ethod and des i gn princ i p l e o f t he shaft tra i n to be tested on t he bed w ere descr i bed.T he sha ft torsi onal v i brati on had been tested on the bed.Expe ri m en tal results show ed tha t the test-bed had been des i gned reasonab l y and could be used to ver ify t he torsiona l v i brati on o f the trans m issi on shaftw hich used the dualm ass fl ywhee l dyna m ic sti m u l a ti on prog ram.A nd the test-bed coul d a lso be used to study the m echanis m of t he shaft torsiona l v ibration.

K ey word s:dua lm ass fl ywhee;l trans m ission s ha ft;torsi ona l v i bration;test-bed for si m ulation purposes

W U Fe:i A ssoc.Pro.f;Schoo l o fM echan ica l and E lectron i c Eng i neering,WUT,W uhan430070,Ch i na.

[编辑:周廷美] 786武汉理工大学学报 信息与管理工程版2010年10月

梁壳组合结构的有限元合理建模

２　梁壳组合结构的有限元建模 ２．１　单元类型的选择 对于需要混合使用多种类型单元的梁壳组合结构而言，为了在不同类型的单元间实现无缝连接，保证相互间载荷传递的正确性，根据所分析问题的要求选择合适的单元类型是非常重要的。要实现这一点，最基本的就是要保证所选梁单元和壳单元具有相同的结点自由度类型及数量，进一步的，对于一些特殊类型的结构保证单元具有相同的阶次或相近的形函数形式也是非常重要的。此外，为了保证加强板的作用能被充分考虑，加强板需要用多个单元离散，与之焊接的梁也相应的需要划分多个单元，这可能导致最终的梁单元为深梁，此时就应考虑选用计及剪切变形影响的梁单元。 ＡＮＳＹＳ提供了多种用于梁、壳建模的单元类型，以满足不同分析场合的要求。由于工程机械结构的重要性，在设计时不需要考虑其塑性的扩展和利用、其始终处于弹性阶段，因此对梁构件可选用ＢＥＡＭ１８８单元类型、壳体构件可选用ＳＨＥＬＬ４３单元类型。ＢＥＡＭ１８８单元与ＳＨＥＬＬ４３单元均为一次单元，每个单元结点均有６个自由度：三个平动自由度（ｕｘ，ｕｖ，ｕｚ）和三个转动自由度（θｘ ，θｖ，θｚ），可以保证受力的正确传递。Ｓｈｅｌｌ４３单元考虑了剪切变形的影响，适合于中等厚度的壳体建模。Ｂｅａｍ１８８单元是Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ梁单元，采用如下形式的形函数： （１） 式中：ｕｉ—某方向位移场；ｓ—ｕｉ方向的自然坐标； 梁壳组合结构的有限元合理建模 王强 贵州交通职业技术学院 ５５０００８ １　引言 在当前实际应用的工程结构中，出于结构形式、连接条件、承载要求等方面的考虑，很多工程结构都采用梁壳组合结构的形式作为各种外加载荷的支撑件，如工程机械领域的港口起重机、动臂式塔机等的桁架吊臂往往在臂头和臂根焊接钢板以局部加强。此外，为了分析的需要或简化建模与计算，也往往将一些纯板壳焊接结构作为梁壳组合结构进行分析。 对梁壳组合结构进行力学分析以保证其强度和刚度满足使用要求是设计中必不可少的一环。显然要获得此类结构的理论解析解几乎是不可能的，在工程实际中往往要借助于有限元方法。有限元分析中最重要的步骤是有限元模型的建立和约束、载荷的施加，后者需要满足特定行业设计规范的要求，有一定的程式可循，而针对此类结构的特点，快速、合理建模问题还少有谈及。因此，本文以当前应用较为广泛的通用有限元软件ＡＮＳＹＳ为平台，探讨复杂梁壳组合结构有限元模型的快速、合理建模方法及在建模过程中应注意的问题，对同类结构的有限元建模提供一些可供借鉴的有益经验。 ｕｉＩ、ｕｉＪ—ｕｉ方向的单元始、终结点位移。与Ｅｕｌｅｒ－Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ梁相比，其计入了剪切变形对梁弯曲的影响，适合于短粗梁的有限元建模。 ２．２　有限元模型的建立 ＡＮＳＹＳ提供了两种建模方式：一是首先建立结构的几何模型，通过对几何模型进行有限元网格离散而获得有限元模型；二是首先生成结点，随后由结点直接生成单元而获得有限元模型。至于具体使用何种建模方式或综合使用此两种建模方式应依据结构的实际情况灵活决定。 工程机械等领域中的梁壳组合结构往往以梁为主要承载构件，板壳仅起局部加强作用。有限元方法中的梁单元属线单元，当使用二结点线性梁单元时，其有限元模型的几何表现为一条直线，通常在其形心轴线位置上建立有限元模型。在梁壳组合结构中，梁是主要构件，且需要与其它构件相连，因此在其有限元建模时位置不能改变，即仍应按其形心轴线建模；板壳属附属构件，在对其进行有限元建模时，由于壳体构件需要使用许多单元离散，而通过结点生成单元的方式逐一生成这些单元无疑将非常烦琐，尤其是当加强板较多时，因此对壳体应采用第一种建模方式。 综合上述分析，工程机械中复杂梁壳组合结构的有限元建模有两种方法，本文通过图１（ａ）中所示结构为例加以说明，图中两根梁之间焊接了一块加强板，在此假设梁为圆管（工程机械的此类结构中的梁大部分为圆管，对其它截面形式的梁建模方法基本相同）。第一种建模方法的步骤如下： （１）在梁的形心线和加强板的中平面位 图３ 港口起重机桁架吊臂的有限元模型和分析结果 图１ 梁壳组合结构几何模型和有限元模型示意图图２ 梁壳组合结构及其有限元模型

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

轮胎的有限元分析

目录 摘要III Abstract IV 1 绪论 1 1.1 选题的目的和意义 1 1.2本课题国内外的研究现状 1 1.3本课题研究内容 1 2子午线轮胎特点 2 2.1 子午线轮胎的结构特点 2 2.2子午线轮胎的结构分析 2 3子午线轮胎三维整体有限元模型建立 4 3.1通用软件简介 4 3.2单元的选取 5 3.3 轮胎模型的简化 8 3.3.1模型建立的要求 8 3.3.2轮胎模型的简化 9 3.3.3几何建模 9 4子午线轮胎静态接触的有限元分析 11 4.1 有限元分析流程 11 4.2静态接触的载荷和边界条件的处理 12 4.2.1轮胎有限元模型的三维非线性 12 4.2.2轮胎单元材料参数的数值 12 4.2.3轮胎有限元分析的参数化及模型的自动生成 14 4.2.4 静态接触的载荷和边界条件的处理 18 4.3轮胎有限元结果分析 19 4.3.1静态接触载荷工况 19 4.3.2轮胎在静态接地状况下的有限元结果分析 20

5 总结与展望 24 5.1 总结 24 5.2 不足与展望 24 5.3 有限元技术在轮胎和车辆工程中应用展望 24 参考文献 25 基于ANSYS的汽车轮胎有限元分析研究 摘要 本文主要基于ANSYS软件非线性分析技术，采用三维体单元和接触单元，建立了子午线轮胎的静态接触状态下的有限元模型并对其进行分析研究。 利用CATIA对子午线轮胎进行几何建模，运用ANSYS软件对其进行有限元分析，定义材料属性和单元属性，考虑接触问题，得到适合研究轮胎特性的有限元模型。 根据轮胎结构特征及单元的特征，利用ANSYS的参数设计语言APDL对分析问题进行参数化，提高效率，便于对同类问题的分析研究。 关键词：ANSYS；子午线轮胎；接触变形； CATIA ； APDL ANSYS AND RESEARCH OF MOTOR TYRE BASED ON ANSYS Abstract This paper mainly performs the analysis and research on the radial tyre based on the non-linear analysis of ANSYS and applied software of ANSYS,using three-demension solid element and contacting element , three-dimension finite element contact model of static radial tyre is built. The geometry model of tire is got in CATIA.A finite element model of radial tire is created in ANSYS.Define material characteristics and element types. The contact problem is considered.We got a proper finite element model for studying tire’s characteristic.

[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；

基于有限元分析的轿车铝合金车轮设计

摘要 轻量化是世界汽车工业发展的主要趋势，轻质材料铝及其合金等的使用是一种有效的途径。目前，大部分汽车车轮已使用铝及其合金做作为材料，利用现代设计方法，在此基础上进一步实现车轮的轻量化则是本文的研究所在。 在研究了CAD软件Pro /E以及有限元分析软件ANSYS的功能及其主要特点后，着重进行了了应用ANSYS对铝合金车轮进行结构强度分析的具体过程。 首先使用Pro/E软件，按照轮辋的国家标准，建构车轮的实体模型;然后把模型导入ANSYS，按2005年中国汽车行业标准中的汽车轻合金车轮的性能要求和实验方法所规定的疲劳实验要求施加荷载;然后进行强度分析和模态分析，分析结果表明，车轮的最大应力远小于铝合金的许用应力，车轮的固有频率满足要求，存在进一步改进的可能和必要。最后，改进车轮模型，改进结果表明，车轮的重量有了显著的减少。 利用CAE分析技术有助于提高汽车车轮的设计水平、缩短设计周期、减少开发成本。该方法具有普遍性，适用于指导任何其言型号车轮的设计和分析。 关键词：铝合金车轮；结构设计；有限元分析；强度分析；模态分析

ABSTRACT Lightweight is the main trends of the world's automotive industry, lightweight materials such as the use of aluminum and its alloys is an effective way. At present, most automotive aluminum and its alloy wheels have been used to do as a material, using modern design methods, based on the further realization of this lightweight wheels is the Institute of this article. In the study of the CAD software Pro / E and ANSYS finite element analysis software functions and the main characteristics, the Emphasis was the application of ANSYS, the structural strength of aluminum alloy wheel analysis of the specific process. First ，uses the Pro / E software, according to the rim of the national standards, building wheel solid model; then the model into ANSYS, by 2005 China's auto industry standard in automotive light-alloy wheels and performance requirements and test methods under the fatigue test requirements defined load and then the strength analysis and the results showed that the wheel is much less than the maximum stress allowable stress of aluminum alloy, there is further improvement possible and necessary. Then, the improved wheel models, improved results show that the weight of the wheels have been significantly reduced. The results show that the use of CAE analysis technology helps improve the design of automobile wheel level, shorten design cycles, reduce development costs. The method is universal, applicable to any of his words and models to guide the design and analysis of the wheel. Key words: Aluminum Alloy Wheels; Structural Design; Finite Element Analysis; Strength Analysis; Modal Analysis

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)

UG有限元分析教程

第1章高级仿真入门 在本章中，将学习： ?高级仿真的功能。 ?由高级仿真使用的文件。 ?使用高级仿真的基本工作流程。 ?创建FEM和仿真文件。 ?用在仿真导航器中的文件。 ?在高级仿真中有限元分析工作的流程。 1.1综述 UG NX4高级仿真是一个综合性的有限元建模和结果可视化的产品，旨在满足设计工程师与分析师的需要。高级仿真包括一整套前处理和后处理工具，并支持广泛的产品性能评估解法。图1-1所示为一连杆分析实例。 图1-1连杆分析实例 高级仿真提供对许多业界标准解算器的无缝、透明支持，这样的解算器包括NX Nastran、MSC Nastran、ANSYS和ABAQUS。例如，如果结构仿真中创建网格或解法，则指定将要用于解算模型的解算器和要执行的分析类型。本软件使用该解算器的术语或“语言”及分析类型来展示所有网格划分、边界条件和解法选项。另外，还可以求解模型并直接在高级仿真中查看结果，不必首先导出解算器文件或导入结果。 高级仿真提供基本设计仿真中需要的所有功能，并支持高级分析流程的众多其他功能。 ?高级仿真的数据结构很有特色，例如具有独立的仿真文件和FEM文件，这有利于在分布式工作环境中开发有限元（FE）模型。这些数据结构还允许分析师轻松 地共享FE数据去执行多种类型分析。

UG NX4高级仿真培训教程 2 ?高级仿真提供世界级的网格划分功能。本软件旨在使用经济的单元计数来产生高质量网格。结构仿真支持完整的单元类型（1D、2D和3D）。另外，结构级仿真 使分析师能够控制特定网格公差。例如，这些公差控制着软件如何对复杂几何体 （例如圆角）划分网格。 ?高级仿真包括许多几何体简化工具，使分析师能够根据其分析需要来量身定制CAD几何体。例如，分析师可以使用这些工具提高其网格的整体质量，方法是消 除有问题的几何体（例如微小的边）。 ?高级仿真中专门包含有新的NX传热解算器和NX流体解算器。 NX传热解算器是一种完全集成的有限差分解算器。它允许热工程师预测承受热载荷系统中的热流和温度。 NX流体解算器是一种计算流体动力学（CFD）解算器。它允许分析师执行稳态、不可压缩的流分析，并对系统中的流体运动预测流率和压力梯度，也可 以使用NX传热和NX流体一起执行耦合传热/流体分析。 1.2仿真文件结构 当向前通过高级仿真工作流时，将利用4个分离并关联的文件去存储信息。要在高级仿真中高效地工作，需要了解哪些数据存储在哪个文件中，以及在创建那些数据时哪个文件必须是激活的工作部件。这4个文件平行于仿真过程，如图1-2所示。 图1-2仿真文件结构 设计部件文件的理想化复制 当一个理想化部件文件被建立时，默认有一.prt扩展名，fem#_i是对部件名的附加。例如，如果原部件是plate.prt，一个理想化部件被命名为plate_fem1_i.prt。 一个理想化部件是原设计部件的一个相关复制，可以修改它。 理想化工具让用户利用理想化部件对主模型的设计特征做改变。不修改主模型部件，

轮胎的有限元分析

目录 摘要 ....................................................................................................................... III Abstract.................................................................................................................... I V 1 绪论 (1) 1.1 选题的目的和意义 (1) 1.2本课题国内外的研究现状 (1) 1.3本课题研究内容 (1) 2子午线轮胎特点 (2) 2.1 子午线轮胎的结构特点 (2) 2.2子午线轮胎的结构分析 (2) 3子午线轮胎三维整体有限元模型建立 (4) 3.1通用软件简介 (4) 3.2单元的选取 (5) 3.3 轮胎模型的简化 (8) 3.3.1模型建立的要求 (8) 3.3.2轮胎模型的简化 (9) 3.3.3几何建模 (9) 4子午线轮胎静态接触的有限元分析 (11) 4.1 有限元分析流程 (11) 4.2静态接触的载荷和边界条件的处理 (12) 4.2.1轮胎有限元模型的三维非线性 (12) 4.2.2轮胎单元材料参数的数值 (13) 4.2.3轮胎有限元分析的参数化及模型的自动生成 (14) 4.2.4 静态接触的载荷和边界条件的处理 (18) 4.3轮胎有限元结果分析 (19) 4.3.1静态接触载荷工况 (19) 4.3.2轮胎在静态接地状况下的有限元结果分析 (20) 5 总结与展望 (24) 5.1 总结 (24)

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

基于有限元软件ABAQUS的组合结构分析

基于有限元软件ABAQUS的组合结构分析 摘要：本文通过大型有限元工程模拟软件ABAQUS对波纹钢腹板组合梁建立有限元模型，并与试验数据作对比，检验有限元分析的正确性。 关键词：组合梁、有限元 Abstract: this paper through the large finite ABAQUS software engineering simulation of the corrugated steel beams webs, a finite element model and with the test data as compared to test the validity of the finite element analysis. Key words: the composite beams, finite element 0引言 有限元数值分析方法起源于20世纪50年代飞机结构分析，并由其理论依据的普遍性己被推广到其它很多领域。在结构分析领域，几乎所有的弹塑性结构静、动力学问题都可以用它求得满意的数值结果。桥梁结构作为众多结构中的一种，利用有限元数值方法分析其力学特性同样可以得到很好的数值分析结果。 波纹钢腹板预应力组合箱梁桥是20世纪80年代起源于法国的一种新型组合桥梁，此类新型结构与传统的混凝土箱梁相比有以下优点：(1) 自重降低，抗震性能好。腹板采用较轻的波形钢板，其桥梁自重与一般的预应力混凝土箱梁桥相比大为减轻，地震激励作用效果显著降低，抗震性能获得一定的提高。(2) 改善结构性能，提高预应力效率。波形钢腹板的纵向刚度较小，几乎不抵抗轴向力，因而在导入预应力时不受抵抗，从而有效地提高预应力效率。(3)充分发挥各种材料特性。在波形钢腹板预应力箱梁桥中，混凝土用来抗弯，而波形钢腹板用来抗剪，几乎所有的弯矩与剪力分别由上、下混凝土翼缘板和波形钢腹板承担，而且其腹板内的应力分布近似为均布图形，有利于材料发挥作用。[1-5] 本文通过大型有限元工程模拟软件ABAQUS对波纹钢腹板试验梁建立有限元模型，并与试验数据作对比，检验有限元分析的正确性。 1 有限元建模 1.1单元选择 有限元工程模拟软件的实体单元库包含二维和三维的一阶插值单元和二阶插值单元，积分方式有完全积分和减缩积分。三维实体单元有四面体和六面体。四面体单元有4节点12自由度和10节点30自由度的四面体单元，六面体单元

有限元分析基础教程(ANSYS算例)(曾攀)

有限元分析基础教程Fundamentals of Finite Element Analysis (ANSYS算例) 曾攀 清华大学 2008-12

有限元分析基础教程曾攀 有限元分析基础教程 Fundamentals of Finite Element Analysis 曾攀 (清华大学) 内容简介 全教程包括两大部分，共分9章；第一部分为有限元分析基本原理，包括第1章至第5章，内容有：绪论、有限元分析过程的概要、杆梁结构分析的有限元方法、连续体结构分析的有限元方法、有限元分析中的若干问题讨论；第二部分为有限元分析的典型应用领域，包括第6章至第9章，内容有：静力结构的有限元分析、结构振动的有限元分析、传热过程的有限元分析、弹塑性材料的有限元分析。本书以基本变量、基本方程、求解原理、单元构建、典型例题、MATLAB程序及算例、ANSYS算例等一系列规范性方式来描述有限元分析的力学原理、程序编制以及实例应用；给出的典型实例都详细提供有完整的数学推演过程以及ANSYS实现过程。本教程的基本理论阐述简明扼要，重点突出，实例丰富，教程中的二部分内容相互衔接，也可独立使用，适合于具有大学高年级学生程度的人员作为培训教材，也适合于不同程度的读者进行自学；对于希望在MATLAB程序以及ANSYS平台进行建模分析的读者，本教程更值得参考。 本基础教程的读者对象：机械、力学、土木、水利、航空航天等专业的工程技术人员、科研工作者。

目录 [[[[[[\\\\\\ 【ANSYS算例】3.3.7(3) 三梁平面框架结构的有限元分析 1 【ANSYS算例】4.3.2(4) 三角形单元与矩形单元的精细网格的计算比较 3 【ANSYS算例】5.3(8) 平面问题斜支座的处理 6 【ANSYS算例】6.2(2) 受均匀载荷方形板的有限元分析9 【ANSYS算例】6.4.2(1) 8万吨模锻液压机主牌坊的分析(GUI) 15 【ANSYS算例】6.4.2(2) 8万吨模锻液压机主牌坊的参数化建模与分析(命令流) 17 【ANSYS算例】7.2(1) 汽车悬挂系统的振动模态分析(GUI) 20 【ANSYS算例】7.2(2) 汽车悬挂系统的振动模态分析(命令流) 23 【ANSYS算例】7.3(1) 带有张拉的绳索的振动模态分析(GUI) 24 【ANSYS算例】7.3(2) 带有张拉的绳索的振动模态分析(命令流) 27 【ANSYS算例】7.4(1) 机翼模型的振动模态分析(GUI) 28 【ANSYS算例】7.4(2) 机翼模型的振动模态分析(命令流) 30 【ANSYS算例】8.2(1) 2D矩形板的稳态热对流的自适应分析(GUI) 31 【ANSYS算例】8.2(2) 2D矩形板的稳态热对流的自适应分析(命令流) 33 【ANSYS算例】8.3(1) 金属材料凝固过程的瞬态传热分析(GUI) 34 【ANSYS算例】8.3(2) 金属材料凝固过程的瞬态传热分析(命令流) 38 【ANSYS算例】8.4(1) 升温条件下杆件支撑结构的热应力分析(GUI) 39 【ANSYS算例】8.4(2) 升温条件下杆件支撑结构的热应力分析(命令流) 42 【ANSYS算例】9.2(2) 三杆结构塑性卸载后的残余应力计算(命令流) 45 【ANSYS算例】9.3(1) 悬臂梁在循环加载作用下的弹塑性计算(GUI) 46 【ANSYS算例】9.3(2) 悬臂梁在循环加载作用下的弹塑性计算(命令流) 49 附录 B ANSYS软件的基本操作52 B.1 基于图形界面(GUI)的交互式操作(step by step) 53 B.2 log命令流文件的调入操作(可由GUI环境下生成log文件) 56 B.3 完全的直接命令输入方式操作56 B.4 APDL参数化编程的初步操作57

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