基于ANSYS的点支承玻璃板优化设计系统研究
[文章编号]1002 8528(2008)07 0082 04
基于ANSYS 的点支承玻璃板优化设计系统研究
姚文方,阎春平,刘 飞(重庆大学制造工程研究所,
重庆400044)
[摘 要]基于对点支承玻璃板结构分析的研究现状,分析了ANSYS 优化设计原理,提出了基于ANSYS 的玻璃板优化设计系统的框架结构和功能结构,阐述了系统的程序模块结构及系统的部分实现技术,在此基础上开发了基于ANSYS 的点支承玻璃板优化设计系统。通过一个六点支承玻璃板优化设计实例,表明了系统应用的可行性。
[关键词]ANSYS;点支承玻璃板;优化设计
[中图分类号]TU382;TU351 [文献标识码]A
Research on Optimal Design System for Point supported Glass Panel Based on ANSYS
Y AO Wen fang ,Y AN Chun ping ,LI U Fei
(I nstitute o f Manu f acturing Engineering ,Chongqing University ,Chongqing 400044,China )
[Abstract ]Based on the present status of analytical research on Point supported Glass Plate structures and the analysi s of optimal design principles of ANSYS,the framework and function structure of the optimal design system for poin t supported glass plates are presen ted based on ANSYS and the program module structure and some i mplementation techniques of op timal desi gn sys tem are expounded.On the basis of this research,the opti mal design system for point supported glass plates has been developed based on ANSYS.Feasibility of the optimal design system is illustrated with an opti mal example of six point supported glass panel.
[Keywords ]ANSYS;poin t supported glass panel;opti mal design
[收稿日期]2007 09 26
[基金项目] 十一五 国家科技支撑计划项目(2006BAF02A03)[作者简介]姚文方(1982 ),男,硕士生[联系方式]
ynywf@https://www.wendangku.net/doc/c21411452.html,
1 引 言
点支承玻璃结构是近年来国内外新发展起来的一种建筑结构形式,具有建筑造型美观,金属连接件安全耐久的优势,目前大都用于办公楼、商业中心和展览馆等公共建筑物的围护和隔断结构。点支承玻璃结构由金属连接件和紧固件将玻璃与支承结构连接成一个整体的组合式结构,玻璃是结构的组成部分,故其材料强度和计算方法对估算其承载力有着直接的影响[1]
。点支承玻璃技术在国内的发展逐步趋向成熟阶段,但是我国目前的点支式玻璃建筑的设计、制造以及安装大多是在参考国内外工业标准及相关资料的基础上完成的,在设计过程中仅运用简化弹性受力分析或参考经验公式。随着点支承玻
璃板广泛应用于建筑幕墙、采光顶和玻璃地板等结构中,所受荷载形式的多样化以及异形玻璃板的应用,依然采取这样的设计方式,将会导致结构的设计偏于保守,玻璃板的截面尺寸及重量偏大,造成经济上的浪费且影响建筑的整体美学效果。在点支式玻璃板设计中采用有限元优化设计,对点支承玻璃板进行深入的分析是有必要的,也是未来发展的一个趋势
[2]
。
ANSYS 是大型通用有限元分析软件,其复杂的英文界面和繁琐的分析步骤容易导致较大的人为差错,丰富的前、后处理功能要求设计人员具备较高的理论知识水平和丰富的分析经验。因而开展对点支承玻璃板优化设计的研究,基于ANSYS 有限元优化设计功能,开发点支承玻璃板优化设计系统,对提高设计人员工作效率、缩短设计周期、降低设计制造成本以及提高设计质量等具有重要的意义。
第24卷第7期2008年7月
建 筑 科 学
BUILDING SCIE NCE
Vol 24,No 7Jul.2008
2 ANSYS 优化设计原理
优化问题的基本原理是通过优化模型的建立,运用各种优化方法,通过在满足设计要求的条件下的叠代计算,求得目标函数的极值,得到最优设计方案。优化问题的数学模型可表示为:MIN F (X )=(x 1,x 2,!,x N )FIND X =(x 1,x 2,!,x N )
T
?R
N
g i (X )=g (x 1,x 2,!,x N )#0 i =(1,2,!,l )h j (X )=h (x 1,x 2,!,x N )=0 j =(1,2,!m )其中,F (X )为目标函数,是设计变量的函数,用来评价设计方案的优劣,优化问题即为求目标函数的极值;g i (X )和h j (X )为约束条件,是设计变量取值范围及状态变量空间范围的限制条件,是设计变量的函数;X 是设计向量,由设计变量形成,是设计中需优选的设计参数,每一个设计向量即为一个设计方案,设计向量的集合为设计空间。
本系统基于ANSYS 优化设计技术,目标是使点支承玻璃板在满足规范设计要求的基础上达到结构最轻化,施工费用最小化,使工程结构的各项功能指标和工程费用都能达到最期望的目标[3]
。
图1给出ANSYS
数值优化的数据流向。
图1 优化设计数据流向
以参与优化的数据(设计变量)定义为模型参数,建立参数化模型文件,经分析处理后生成初始化结果的APDL 文件;在优化处理模块中提取状态变量和目标函数,生成优化分析文件;然后设定设计变量、状态变量的变化范围,确定优化方法及收敛准则;最后调用OPE XE 函数进行优化叠代计算;输出模块按需要列出设计序列,并绘出设计变量、状态变量、目标函数相对于优化次数的变化曲线。上述模
块分别对应于生成分析文件阶段、优化分析阶段和
结果输出阶段
[4]
。
3 系统的框架结构和功能结构
3 1 系统的框架结构
根据系统开发的目标和需求,按系统化、模块化的思路,构建系统的框架结构如图2所示。在ANSYS 有限元分析和优化设计功能的基础上,建立基于结构特征参数和工作参数的对话框界面,在相应的对话框界面中输入几何模型参数、材料特性和实常数、荷载参数以及网格控制参数,自动生成玻璃板有限元模型的APDL 程序;对话框界面启动ANSYS 自动调用APDL 文件,实现玻璃板结构的建模与分析,获取初始结果文件;然后从初始化结果文件中提取状态变量和目标函数后自动生成优化分析文件,声明优化变量,选择优化方法和循环控制方式,进入ANSYS 优化设计处理器,对优化文件进行叠代分析,即可得到所需优化结果文件。
图2 系统的框架结构
3 2 系统的功能结构
系统主要功能结构如图3所示。系统按功能结构分为参数化前处理、优化预处理、优化设计和工具箱四个模块,每个模块都由多个功能单元组成。
图3 系统功能结构
参数化前处理模块是在玻璃幕墙、采光顶玻璃
以及玻璃地板等点支承玻璃板结构进行抽象的基础
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第7期姚文方,等:基于ANSYS 的点支承玻璃板优化设计系统研究
上,建立玻璃板的参数化模型,为后续基于ANSYS 进行优化设计提供了便利,包括支承类型选择、材料特征常数、网格划分控制、约束编辑和荷载编辑等功能单元。
优化预处理模块包括调用ANSYS 求解器进行初始化分析,提取状态变量和目标函数并给出相应的约束控制。
优化设计模块包括设计变量的控制、优化方法选择、循环控制方式、调用ANSYS 优化处理器和结果文件输出。
工具箱模块包括风荷载、地震作用和雪荷载的计算。
4 系统的程序实现
4 1 系统的程序模块结构
系统的程序模块分为用户界面模块、接口模块、ANSYS 分析模块、ANSYS 优化模块和后处理模块,如图4所示。在用户界面模块输入模型特征参数和材料物理属性等工作参数,并在界面上启动ANSYS,进行点支式玻璃板的结构分析,查看玻璃板的最大应力和最大位移等结果信息,依据实际需求是否进入ANSYS 优化模块进行结构优化设计,最后进入后处理模块得到优化结果文件。若不进入,则直接输
出结果文件。
图4 系统的程序模块结构
4 2 系统的部分实现技术
(1)参数化APDL 宏文件生成 参数化建模技
术是一种抽取模型中的相关特征信息并提供模型生
成、信息读取与编辑的一整套技术。通过将模型中的定量信息变量化,使之成为可调整参数。用户通过对变量化参数赋予不同数值,就可建立具有独立特征的工程模型。参数化模型主要包括三个方面的内容:几何约束信息、拓扑约束信息、工程约束信息。几何约束是指描述模型组成元素的几何位置的相关信息,主要表现为节点位置信息;拓扑约束信息,是指描述模型组成元素之间的几何拓扑关系,主要表现为单元相关信息;工程约束信息是指与具体工程应用相关的信息,如材料、约束和荷载等信息。基于参数化建模技术提供的模型信息读取功能读取个性化模型信息,并把计算结果编写到APDL 语言中,生成APDL 有限元模型文件,以实现基于参数化的结构建模和优化设计分析。模型APDL 宏文件创建过程如图5所示。
图5 模型APDL 宏文件创建过程
(2)后处理查看结果文件 ANSYS 的后处理模块可以输出位移、应力、应变和列表等丰富的结果文件。针对点支承玻璃板的设计需求,后处理部分主要包括位移图、应力图、优化设计集以及各优化参数随迭代次数的函数曲线等结果的输出。系统封装了ANSYS 的驱动命令,对计算结果进行分类和筛选,可快速输出所需结果文件。
5 应用实例
以六点支承玻璃板的优化设计为例,其简图尺寸如图6所示。在参数化建模对话框输入:玻璃支承长边a 、玻璃支承短边b 、支承点孔心边距c 、孔径
r 和板厚t 等参数后;选用SHE LL93单元类型,输入玻璃的材料属性值,采用自由网格划分玻璃板得到有限元模型数据文件;再调用ANSYS 进行结构分析及对结构进行相应的优化设计。
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建筑科学
第24卷
图6 六点支承玻璃板计算简图
考虑到玻璃板长宽比,支承点孔心边距以及板厚对玻璃板的应力和挠度有直接影响
[5 7]
。所以如
何选择上述参数,使得玻璃板在满足强度和刚度的条件下,单位面积中所含的玻璃板的重量最轻,就是一个优化问题。选择最恰当的玻璃板厚度t 、支承点孔心边距c 和玻璃长宽比a b ,不仅可以减轻重量,节约成本,而且还可以提高玻璃支承体系结构的抗震性和稳定性。
玻璃板厚度t 、玻璃支承短边b 和支承点孔心边距c 作为设计变量;约束条件为:最大挠度小于玻璃支承长边a 60和最大应力不大于钢化玻璃的边缘强度
[7]
。经分析计算后,得出优化设计结果如表
1所示。表中带*的为该叠代方法下最优解。
表1 六点支承玻璃板的优化设计结果
迭代次数设计变量
状态变量
目标函数
b (mm)
c (mm)t (mm)最大应力(MPa)最大挠度(mm)单位面积重量初始值16001251039 46417 50846 42911599 9125 069 874940 46518 17545 84621514 9131 409 594841 15616 72944 3983*
1500132 509 564741 11916 39344 23341504 6132 129 651240 47716 10444 6425
1504 6
132 67
9 6304
40 640
16 201
44 533
通过上述优化分析可知:在风载标准值为q =1000MPa 的条件下,如果跨距a =1600mm 已确定,则可优化得t =9 5647mm,b =1500mm,c =132 50mm 使得单位面积玻璃的重量最小。但在实际工程中,玻璃的厚度取值是离散的,取最靠近优化值的玻璃厚度(可取单层钢化玻璃t =10mm,或取夹层玻璃8mm+8mm,其折算厚度为10 08mm),另外,孔边距也取最靠近优化值的规格(取c =0 125m),在这样的条件下,应再对b 进行一次优化分析,使玻璃面积尽量大,优化结果显示b =1750mm 。在状
态变量中,最大应力起到控制作用。
6 结束语
针对点支承玻璃板结构分析的需求和特点,结合ANSYS 优化设计原理,提出了支承玻璃板优化设计系统的框架结构和功能结构,给出了系统的程序模块结构以及系统的部分实现技术,开发了基于ANSYS 的点支承玻璃板优化设计系统。结合具体实例,表明该系统对点支承玻璃板的优化设计具有良好的通用性和实用性。采用该系统进行点支承玻璃板的优化设计,可以消除重复建模与分析的弊端、提高设计效率和降低设计制造成本。
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(上接第66页)
(4)节点构造要与计算模型和计算假定一致,节
点设计关系到传力的可靠性、施工的方便性等诸多方面,设计时应尽量采取构造简洁、传力明确的型式。图10为该文体馆竣工后实景。
图10 文体馆实景
[参考文献]
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第7期姚文方,等:基于ANSYS 的点支承玻璃板优化设计系统研究
利用ansys APDL进行优化设计的例子
利用ansys APDL进行优化设计的例子 一、问题描述： 二、分析文件的APDL语句及注释：（可把该文件拷贝到一个文本文件，作为ansys的分析文件。） !第一步，初始化ANSYS系统环境 FINISH /CLEAR /filename,BeamOpt !第二步，定义参数化设计变量 B=1.4 !初始化宽度 H=3.8 !初始化高度 !第三步，利用参数创建有限元模型 /PREP7 !进入前处理 ET,1,BEAM3 !定义单元类型为BEAM3 AREA=B*H !梁的截面积
IZZ=(B*(H**3))/12 !绕Z轴的转动惯量 R,1,AREA,IZZ,H !定义单元实常数，以设计变量表示MP,EX,1,30E6 !定义材料性质 MP,PRXY,1,0.3 N,1 !创建节点1 N,11,120 !创建节点11 FILL E,1,2 EGEN,10,1,-1 !复制单元 FINISH !退出前处理 !第四步，执行求解 /SOLU ANTYPE,STATIC D,1,UX,0,,11,10,UY SFBEAM,ALL,1,PRES,20 !施加压力（单位长度上的负荷）=20 SOLVE FINISH !第五步，进入后处理并创建状态变量与目标变量 /POST1 SET,,,, NSORT,U,Y !以Uy为基准对节点排序 *GET,DMAX,SORT,,MAX !参数DMAX=最大位移ETABLE,VOLU,VOLU !VOLU=每个单元的体积ETABLE,SMAX_I,NMISC,1 !每个单元I节点处应力的最大值ETABLE,SMAX_J,NMISC,3 !每个单元J节点处应力的最大值
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⑶将工作平面坐标系转换成激活坐标系：Utility Menu>WorkPlane>Change Active Cs to>Working Plane。 4．又生成圆环面并进行布尔操作 ⑴生成圆环面：Main Menu>Preprocessor>Model Creat>Areas Circle>By Dimension， 其中RAD1=0.7， RAD2=0.4，THETA1=0， THETA2=180，单击 Apply，输入 THETA1=135，单击OK。 ⑵对面进行叠分操作， 结果如图 5.生成连杆体 ⑴激活直角坐标系：Utility Menu>WorkPlane>Change Active Cs to>Global Cartesian。 ⑵定义四个新的关键点：Main Menu>Preprocessor>Creat>Keypoints》In Active CS，在对话框中分别输入：X=2.5，Y=0.5，单击Apply；X=3.25，Y=0.4，单击Apply；X=4，Y=0.33，单击Apply；X=4.75，Y=0.28，单击OK。 ⑶激活总体坐标系：Utility Menu>WorkPlane>Change Active Cs to>Global Cylindrical。 ⑷生成样条线：Main Menu>Preprocessor>Creat>Splines>With
运用ANSYS Workbench快速优化设计
运用ANSYS Workbench快速优化设计 摘要：从易用性和高效性来说AWE下的DesignXplorer/VT模块为优化设计提供了一个几乎完美的方案，CAD模型需改进的设计变量可以传递到AWE环境下，并且在DesignXplorer/VT下设定好约束条件及设计目标后，可以高度自动化的实现优化设计并返回相关图表。本文将结合实际应用介绍如何使用Pro/E和ANSYS软件在AWE环境下如何实现快速优化设计过程。 关键词：有限元分析、集成、ANSYS Workbench 1 前言 ANSYS系列软件是融合结构、热、流体、电磁、声于一体的大型通用多物理场有限元分析软件，在我国广泛应用于航空航天、船舶、汽车、土木工程、机械制造等行业。ANSYS Workbench Environment（AWE）是ANSYS公司开发的新一代前后处理环境，并且定为于一个CAE协同平台，该环境提供了与CAD软件及设计流程高度的集成性，并且新版本增加了ANSYS很多软件模块并实现了很多常用功能，使产品开发中能快速应用CAE技术进行分析，从而减少产品设计周期、提高产品附加价值。 现今，对于一个制造商，产品质量关乎声誉、产品利润关乎发展，所以优化设计在产品开发中越来越受重视，并且方法手段也越来越多。从易用性和高效性来说AWE下的DesignXplorer/VT模块为优化设计提供了一个几乎完美的方案，CAD模型需改进的设计变量可以传递到AWE环境下，并且在DesignXplorer/VT下设定好约束条件及设计目标后，可以高度自动化的实现优化设计并返回相关图表，本文将结合实际应用介绍如何使用Pro/E 和ANSYS软件在AWE环境下如何实现快速优化设计过程。 2 优化方法与CAE 在保证产品达到某些性能目标并满足一定约束条件的前提下，通过改变某些允许改变的设计变量，使产品的指标或性能达到最期望的目标，就是优化方法。例如，在保证结构刚强度满足要求的前提下，通过改变某些设计变量，使结构的重量最轻最合理，这不但使得结构耗材上得到了节省，在运输安装方面也提供了方便，降低运输成本。再如改变电器设备各发热部件的安装位置，使设备箱体内部温度峰值降到最低，是一个典型的自然对流散热问题的优化实例。在实际设计与生产中，类似这样的实例不胜枚举。 优化作为一种数学方法，通常是利用对解析函数求极值的方法来达到寻求最优值的目的。基于数值分析技术的CAE方法，显然不可能对我们的目标得到一个解析函数，CAE计算所求得的结果只是一个数值。然而，样条插值技术又使CAE中的优化成为可能，多个数值点可
ansys课程设计-地铁车站主体结构设计
目录 课程设计任务书 ................................................................................................................ - 1 - GUI方式 ............................................................................................................................... - 3 - 一、打开ANSYS........................................................................................................... - 3 - 二、建立模型.............................................................................................................. - 3 - 1、定义单元类型.................................................................................................. - 3 - 2、定义单元实常数.............................................................................................. - 3 - 3、定义材料特性.................................................................................................. - 3 - 4、定义截面.......................................................................................................... - 3 - 5、建立几何模型.................................................................................................. - 3 - 6、划分网格.......................................................................................................... - 4 - 7、建立弹簧单元.................................................................................................. - 4 - 三、加载求解.............................................................................................................. - 5 - 1、施加位移约束.................................................................................................. - 5 - 2、施加荷载.......................................................................................................... - 6 - （1）计算结构所受荷载................................................................................ - 6 - （2）施加结构所受荷载................................................................................ - 6 - （3）施加重力场............................................................................................ - 7 - 3、求解.................................................................................................................. - 8 - 四、查看计算结果...................................................................................................... - 8 - 1、添加单元表...................................................................................................... - 8 - 2、查看变形图...................................................................................................... - 8 - 3、查看各内力图.................................................................................................. - 9 - 4、查看内力列表.................................................................................................. - 9 - 单元内力表........................................................................................................................ - 11 - APDL方式......................................................................................................................... - 17 -
ansys软件实践专业课程设计
ansys软件实践专业课程设计
CAD/CAE软件实践 课程设计 专业：机械设计制造及其自动化 班级：机械10805 序号： 37 姓名：郑雄 指导教师： 起止日期：2011年 2 月 21 日至 3 月 6 日
CAD/CAE软件实践课程设计 第一题（平面问题）： 如图所示零件，所受均布力载荷为q,分析在该作用力下的零件的形变和应力状况，本题简化为二维平面问题进行静力分析，零件材料为Q235。 序号数据（长度单位mm，分布力单位N/cm） A B C D q 37 292 56 162 Ф62280
一、前处理 步骤一创建几何实体模型 1.创建图形。 Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoi nts >in Active CS 输入节点1(0,0) 2(0,150) 3(146,150) 4(292,150) 5（292,94) 6(130,94)点OK Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines> Lines >Straight Line 用光标点1，2点，2,3点，3，4点，4，5点，5，6点连成直结，点Apply；连完点“OK” Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas> Arbitrary >By lines 用光标分别点击各条边，全部点击完毕后点击OK，出现如下图形：
MainMenu>Proprocessor>Modeling>Create>Ar eas>Circle>Solid Circles 输入: WP X=50 输入: WP X=211 WPY=100 WPY=122 RADIUS=31 RADIUS=15 ，将两个圆从图形中除去 MainMenu>Proprocessor>Modeling>Operate >Booleans>Subtract>Areas 弹出对话框后，用光标点基本（即总体），再点
运用ansysworkbench快速优化设计
运用A N S Y S W o r k b e n c h快速优化 设计 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
运用ANSYS Workbench快速优化设计 编辑条目 12.15 60次 1人 1个 [字号:大中小] [我来说两句 (0) ] 摘要：从易用性和高效性来说AWE下的DesignXplorer/VT模块为优化设计提供了一个几乎完美的方案，CAD模型需改进的设计变量可以传递到AWE环境下，并且在DesignXplorer/VT下设定好约束条件及设计目标后，可以高度自动化的实现优化设计并返回相关图表。本文将结合实际应用介绍如何使用 Pro/E和ANSYS软件在AWE环境下如何实现快速优化设计过程。 关键词：有限元分析、集成、ANSYS Workbench 1 前言 ANSYS系列软件是融合结构、热、流体、电磁、声于一体的大型通用多物理场有限元分析软件，在我国广泛应用于航空航天、船舶、汽车、土木工程、机械制造等行业。ANSYS Workbench Environment（AWE）是ANSYS 公司开发的新一代前后处理环境，并且定为于一个CAE协同平台，该环境提供了与CAD软件及设计流程高度的集成性，并且新版本增加了ANSYS很多软件模块并实现了很多常用功能，使产品开发中能快速应用CAE技术进行分析，从而减少产品设计周期、提高产品附加价值。 现今，对于一个制造商，产品质量关乎声誉、产品利润关乎发展，所以优化设计在产品开发中越来越受重视，并且方法手段也越来越多。从易用性和高效性来说AWE下的DesignXplorer/VT模块为优化设计提供了一个几乎完美的
课程设计ANSYS有限元分析(最完整)
有限元法分析与建模课程设计报告 学院：机电学院 专业：机械制造及其自动化指导教师：**** 学生：* *** 学号：2012011**** 2015-12-31
摘要 本文通过ANSYS10.0建立了标准光盘的离心力分析模型，采用有限元方法对高速旋转的光盘引起的应力及其应变进行分析，同时运用经典弹性力学知识来介绍ANSYS10.0中关于平面应力问题分析的基本过程和注意事项。力求较为真实地反映光盘在光驱中实际应力和应变分布情况，为人们进行合理的标准光盘结构设计和制造工艺提供理论依据。 关键词：ANSYS10.0；光盘；应力；应变。
目录 第一章引言 (3) 1.1 引言 (3) 第二章问题描述 (4) 2.1有限元法及其基本思想 (4) 2.2 问题描述 (4) 第三章力学模型的建立和求解 (5) 3.1设定分析作业名和标题 (5) 3.2定义单元类型 (6) 3.3定义实常数 (9) 3.4定义材料属性 (12) 3.5建立盘面模型 (14) 3.6对盘面划分网格 (22) 3.7施加位移边界 (27) 3.8施加转速惯性载荷并求解 (30) 第四章结果分析 (32) 4.1 旋转结果坐标系 (32) 4.2查看变形 (33) 4.3查看应力 (35) 总结 (38) 参考文献 (39)
第一章引言 1.1 引言 光盘业是我国信息化建设中发展迅速的产业之一，认真研究光盘产业的规律和发展趋势，是一件非常迫切的工作。光盘产业发展的整体性强，宏观调控要求高，因此，对于光盘产业的总体部署、合理布局和有序发展等问题，包括节目制作、软件开发、硬件制造、节目生产、技术标准等。 在高速光盘驱动器中，光盘片会产生应力和应变，在用ANSYS分析时，要施加盘片高速旋转引起的惯性载荷，即可以施加角速度。需要注意的是，利用ANSYS施加边界条件时，要将内孔边缘节点的周向位移固定，为施加周向位移，而且还需要将节点坐标系旋转到柱坐标系下。 本文通过ANSYS10.0建立了标准光盘的离心力分析模型，采用有限元方法对高速旋转的光盘引起的应力及其应变进行分析，同时运用经典弹性力学知识来介绍ANSYS10.0中关于平面应力问题分析的基本过程和注意事项。
ansys课程设计1
一、引言 平面问题在工程中是常见的一类问题，平面问题的模型可以大大简化而不是精度。平面问题分为平面应力问题和平面应变问题。光盘是大家经常见到的东西，但是它在光驱中旋转就可以看做是平面应力问题。 标准光盘，置于52倍速的光驱中处于最大读取速度（约为1000min r ），计算其应力分布。 标准光盘参数： ? 外径：120mm ? 内孔径：15mm ? 厚度：1.2mm ? 弹性模量：1.6?a MP 4 10 ? 密度：33102.2m Kg ? 二、力学模型的建立和求解 1、设定分析作业名和标题 （1）从常用菜单中选择File--Change jobname 命令，将弹出Change jobname 对话框，在Enter new jobname 文本框中输入文字“CH01”为数据库文件名，单击OK 完成文件名的修改。 （2）从实用菜单中选择File--Change Title 命令，将弹出Change Title 对话框，在Enter new title 文本框中输入文字“CD ”为标题名，单击OK 完成文件名的修改。 2、定义单元类型 在进行有限元分析时，首先应根据分析问题的几何结构、分析类型和所分析的问题精度要求等，选定适合具体分析的单元类型。这里选四节点四边形板单元PLANE42。 （1）从主菜单中选择Preprocessor/Element/Add …命令，弹出对话框，在左边的列表框中选择Solid 选项，选择实体单元。在右边的列表框中选择Quad 4node 42选项，单击OK 。 （2）单击Options …弹出对话框，对单元进行设置，在Element behavior 下拉列表框中选择Plane strs w/thk 选项。单击OK 完成单元类型定义。 3、定义实常数 这里需要设置厚度实常数。 （1）从主菜单中选择Preprocessor/Real Constants/Add …命令，弹出Real Constants 对话框。 （2）单击add …按钮，选择Type 1 PLANE42，单击OK 弹出Real Constant Set 对话框。 （3）在Thickness 文本框中输入“1.2”，单击OK 。单击Close 按钮，关闭实常数设置对话框。 4、定义材料属性 考虑惯性力的静力分析中必须定义材料的弹性模量和密度。 （1）从主菜单中选择Preprocessor/Material Props/Material Models 命令，将弹出Define Material Model Behavior 窗口，依次双击Structural/Linear/Elastic/Isotropic,将弹出1号材料的弹性模量EX 和泊松比PRXY 的定义对话框，定义EX 为1.6e4.PRXY 为0.3.单击OK 关闭对话框。
ANSYS课程设计
目录 一、梁的静力分析 (1) 二、桁架的静力分析 (4) 三、板的静力分析 (6) 四、孔板的静力分析 (9) 五、热分析 (12) 六、焊接接头稳态传热过程分析 (16) 七、三维静力分析 (19) 八、扳手的受力分析 (24) 九、工字钢梁的分析 (29) 十、梁的优化设计 (33) 十一、心得体会 (41)
一、梁的静力分析 一个梁结构如图所示，m L 3.0=，,005.0m h =m b 02.0=，求梁结构受力后的变形、剪力及弯矩图。211/102m N E ?=,3.0=μ， m N q /600=。试分析梁的弯矩和剪力图。 图1、梁的变形图 q
图2、梁的剪力弯矩图命令流： /input,menust,tmp,'',,,,, ,,,,,,,,,,,1 /GRA,POWER /GST,ON /PLO,INFO,3 /GRO,CURL,ON /CPLANE,1 /REPLOT,RESIZE WPSTYLE,,,,,,,,0 !* /NOPR /PMETH,OFF,0 KEYW,PR_SET,1 KEYW,PR_STRUC,1 KEYW,PR_THERM,0 KEYW,PR_FLUID,0 KEYW,PR_ELMAG,0 KEYW,MAGNOD,0 KEYW,MAGEDG,0 KEYW,MAGHFE,0 KEYW,MAGELC,0 KEYW,PR_MULTI,0 KEYW,PR_CFD,0 /GO !* /COM, /COM,Preferences for GUI filtering have been set to display: /COM, Structural !* /PREP7 !* ET,1,BEAM3 !* R,1,0.0001,2.08e-10,0. 005, , , , !* !* MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,,2e11 MPDATA,PRXY,1,,0.3 K,1,0,0,0, K,2,0.3,0,0,
ansys课程设计说明书-范本1
高压闪蒸槽压力载荷作用下整体等效模 型的应力分析 1．问题描述 1.1工程背景 物质的沸点是随压力增大而升高，那么是不是压力越低，沸点就越低呢。那好，这样就可以让高压高温流体经过减压，使其沸点降低，进入闪蒸罐。这时，流体温度高于该压力下的沸点。流体在闪蒸罐中迅速沸腾汽化，并进行两相分离。使流体达到气化的设备不是闪蒸罐，而是减压阀。闪蒸罐的作用是提供流体迅速气化和汽液分离的空间。 1.2内衬材料结构与计算参数 1.2.1 砖结构 外层：230(轴向)×200（环向）×60（径向）； 中层：230(轴向)×65（环向）×131（径向）； 内层：230(轴向)×65（环向）×131（径向）。 1.2.2 胶泥 从壳壁至中心依次为：Dolit 788+Dolit 788+Stellakitt AE； 每层砖之间胶泥厚度为6mm；每个砖缝之间胶泥厚度为4mm（环向砖缝和垂直砖缝）1.2.3 隔离层 钢壳体与最外层砖之间设置隔离层：即6mm厚的铅；4mm 陶瓷纸。 1.2.4 载荷 设计压力：4.56Mpa 应力分析所需相关材料的性能参数详见附件。 1.3高压闪蒸槽设计图纸
要进行高压闪蒸槽压力载荷作用下整体等效模型的应力分析，最为关键的应该是该问题等效模型的建立以及后处理分析。等效模型为壳体，采用shell181单元，以此单元建立层层壳模型。通过应力分析、位移分析从而得出高压闪蒸槽在所给高压下其强度、刚度等是否能够满足要求。 2．所用单元介绍：shell 181 SHELL181适合分析薄的及中等厚度的板壳结构零件。它一个单元有四个结点，每个结点有六个自由度，即沿X，Y，Z方向的移动自由度和转动自由度。退化“三角形”选项，只能过滤单元化分网中使用。SHELL181 支持线性，大扭转和大应变，变厚度非线性分析。它既能用完全法也可用缩减法，可用于分布载荷及应力刚化。 SHELL181可用于多层材料模型。shell181的厚度是通过两种方式定义的，即section 和实常数两种。而这两种当中的优先在于定义的section，其次是考虑实常数。SHELL181是四节点三维壳单元，每个节点有六个自由度。该单元支持所有的非线性功能（包括大应变），允许有多达250 层材料层。这种方法由下到上一层一层定义材料层的配置。底层为第一 层，后续的层沿单元坐标系的Z轴正方向自底向上叠加。
ANSYS优化设计揭密(适合初学者)
ANSYS优化揭密 引子 时下ANSYS高手颇多，但还有很多FEA战友对ANSYS的优化过程用之不熟，这里抛砖引玉，写下自己对ANSYS优化模块的使用心得，不当之处敬请指正。 deform@smth Aug. 14，2002 1.认识ANSYS优化模块 1.1 什么时候我需要它的帮忙? 什么是ANSYS优化？我想说明一个例子要比我在这里对你絮叨半天容易理解的多。 注意过普通的水杯吗？底面圆圆的，上面加盖的哪一种。仔细观察一下，你会发现比较老式的此类水杯有一个共同特点：底面直径＝水杯高度。 图1 水杯的简化模型 为什么是这样呢？偷偷的告诉你：因为只有满足这个条件，才能在原料耗费最少的情况下使杯子的容积最大。可不是，在材料一定的情况下，如果水杯的底面积大，其高度必然就要小；如果高度变大了，底面积又大不了，如何调和这两者之间的矛盾？其实这恰恰就反应了一个完整的优化过程。 在这里，一个水杯的材料是一定的，所要优化的变量就是杯子底面的半径r 和杯子的高度h，在ANSYS的优化模块里面把这些需要优化的变量叫做设计变量（DV）；优化的目标是要使整个水杯的容积最大，这个目标在ANSYS的优化过程里叫目标函数（OBJ）；再者，对设计变量的优化有一定的限制条件，比如说整个杯子的材料不变，这些限制条件在ANSYS的优化模块中用状态变量（SV）来控制。
闲话少说，下面我们就来看看ANSYS中怎么通过设定DV、SV、OBJ，利用优化模块求解以上问题。 首先参数化的建立一个分析文件（我假设叫volu.inp），水杯初始半径为R ＝1，高度为H＝1（DV），由于水杯材料直接喝水杯的表面积有关系，这里我假设水杯表面积不能大于100，这样就有S＝2πRH＋2πR2<100（SV），水杯的容积为V＝πR2H （OBJ）。 File:volu.inp R=1 H=1 S=2*3.14*R*H+2*3.14*R*R V=10000/(3.14*R*R*H) 然后再建一个优化分析文件（我假设叫optvolu.inp）,设定优化变量，并求解。 File:optvolu.inp /clear,nostart /input,volu,inp /opt opanl,volu,inp opvar,R,dv,1,10,1e-2 opvar,H,dv,1,10,1e-2 opvar,S,sv,,100,1e-2 opvar,V,obj,,,1e-2
ANSYS课程设计
课程设计说明书 工程结构仿真课程设计 学院（部）：理学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 2014 年01 月03 日
安徽理工大学 课程设计指导教师评语 1、专业班级：工程力学上10-1 2、姓名： 3、完成日期： 2014年1月1日 4、设计题目：平面桁架问题分析显示器支架ANSYS分析 5、指导教师评语： 6、建议成绩： 7、指导教师： 日期：年月日
目录 一．前言 (3) §1.1 ANSYS分析类型 (3) §1.2 课程设计的目的和要求 (3) 二．平面桁架问题分析 (4) §2.1 理论分析 (4) §2.2 有限元分析 (7) 三．电脑显示器ANSYS分析 (11) §3.1 模型材料与几何参数 (11) §3.2 ANSYS模型的建立 (12) §3.3 结果与分析 (15) 四．心得体会 (19) 五．参考文献 (20)
前言 ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如CREO, NASTRAN, ALOGOR, I －DEAS, Auto CAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。 1.1 ANSYS的分析类型 1.结构静力分析 用来求解外载荷引起的位移、应力和力。静力分析很适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题。ANSYS程序中的静力分析不仅可以进行线性分析，而且也可以进行非线性分析，如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。 2.结构动力学分析 结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。与静力分析不同，动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻尼和惯性的影响。ANSYS 可进行的结构动力学分析类型包括：瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。 3.结构非线性分析 结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。ANSYS程序可求解静态和瞬态非线性问题，包括材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。 4.动力学分析 ANSYS程序可以分析大型三维柔体运动。当运动的积累影响起主要作用时，可使用这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性。并确定结构中由此产生的应力、应变和变形 1.2课程设计的目的和要求 这次课程设计的有两个题目，第一个为桁架的静力学分析。要求采用理论计算和ANSYS软件两种方法分别进行分析。这是进一步让我们熟悉使用ansys软件。并对有限元理论进行更好的总结，让我们学习更好。