ANSYS有限元分析實(shí)用教程-練習(xí)2A耦合

1、葉輪葉片,練習(xí) 2A 耦合,2A. 耦合 葉輪葉片,說明 對(duì)葉輪的 30扇區(qū)使用耦合。 確定葉片在繞Z軸1000弧度/秒角速度載荷下的 von Mises 應(yīng)力分布。,January 30, 2001,2A. 耦合 葉輪葉片,載荷和材料特性,January 30, 2001,2A. 耦合 葉輪葉片,1. 按教師指定的工作目錄，用“cp-blade”作為作業(yè)名，進(jìn)入 ANSYS。 2. 恢復(fù)“cp-blade.db1”數(shù)據(jù)庫文件: Utility Menu File Resume from 或使用命令: RESUME,cp-blade,db1 3. 進(jìn)入前處理器，分別定義單元類型1為SOLID9

2、5, 單元類型2為MESH200。對(duì)MESH200單元設(shè)置KEYOPY(1) = 5 ： Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Add . 選擇 “Structural Solid” 和 “Brick 20node 95”,然后按 Apply 選擇 “Not Solved” and “Mesh Facet 200”,然后按OK 選擇Options . Set K1 = “TRIA 6-NODE”,然后按OK Close 或使用命令: /PREP7 ET,1,SOLID95 ET,2,MESH200 KEYOPT,2,1,5,Ja

3、nuary 30, 2001,2A. 耦合 葉輪葉片,4. 使用VSWEEP對(duì)體volume 2進(jìn)行網(wǎng)格剖分: Main Menu Preprocessor MeshTool 選擇 “Hex”（六面體）和 “Sweep”（掃掠）,然后選擇 Sweep 或使用命令: VSWEEP,2 5. 選擇“智能尺寸”等級(jí)4并用 MESH200 單元對(duì)1號(hào)面剖分網(wǎng)格（扇區(qū)底側(cè)邊界）: Main Menu Preprocessor MeshTool 智能尺寸”等級(jí)置為4 Mesh置為 Areas 選擇“Tri” 和 “Free”,然后按 Mesh 或使用命令: SMRT,4 AMESH,1,January 3

4、0, 2001,2A. 耦合 葉輪葉片,6. 拷貝1號(hào)面的網(wǎng)格到11號(hào)面 (扇區(qū)高段一側(cè)邊界): Main Menu Preprocessor -Modeling- Copy Area Mesh + 拾取1號(hào)面 (或者在ANSYS輸入窗口鍵入 “1”后按 Enter鍵) OK 拾取11號(hào)面 (或者在ANSYS輸入窗口鍵入 “11”后按 Enter鍵) 在拾取對(duì)話框中選擇OK 設(shè)置 KCN=1 設(shè)置DY=30 按OK 或使用命令: MSHCOPY,AREA,1,11,1,0,30,January 30, 2001,2A. 耦合 葉輪葉片,7. 使用 SOLID95 對(duì)1號(hào)體剖分網(wǎng)格: Main

5、Menu Preprocessor MeshTool 或使用命令: VMESH,1 8. 將 SOLID95 退化為 SOLID92 單元: Main Menu Preprocessor -Meshing- Modify Mesh Change Tets . 或使用命令: TCHG,95,92,3,January 30, 2001,2A. 耦合 葉輪葉片,9. 在柱坐標(biāo)系 (CSYS,1)中，把邊界低側(cè)節(jié)點(diǎn)自由度耦合到邊界高側(cè)節(jié)點(diǎn)的自由度: Main Menu Preprocessor Coupling / Ceqn Offset Nodes 設(shè)置KCN=1 設(shè)置 DY=30 選擇OK 或使用

6、命令: CPCYC,ALL,0.0001,1,0,30,January 30, 2001,2A. 耦合 葉輪葉片,10. 在X=0(或者在柱坐標(biāo)系中 r=0)的節(jié)點(diǎn)上約束UX 和UY : 10a. 在X=0選擇節(jié)點(diǎn): Utility Menu Select Entities . 或使用命令: NSEL,S,LOC,X,0 10b.約束節(jié)點(diǎn)UX、UY自由度: Main Menu Preprocessor Loads -Loads- Apply -Structural- Displacement On Nodes + 或使用命令: D,ALL,UX, , , , ,UY 11. 為了防止在Z方向的

7、剛體運(yùn)動(dòng)（軸向），約束坐標(biāo)原點(diǎn)處節(jié)點(diǎn) (2426號(hào)節(jié)點(diǎn))UZ自由度: 11a. 再選擇Z=0處節(jié)點(diǎn)子集: Utility Menu Select Entities . 或使用命令: NSEL,R,LOC,Z,0 11b. 約束所選節(jié)點(diǎn) UX, UY, 和UZ 自由度: Main Menu Preprocessor Loads -Loads- Apply -Structural- Displacement On Nodes + 或使用命令: D,ALL,UZ,January 30, 2001,2A. 耦合 葉輪葉片,12. 選擇所有節(jié)點(diǎn)并把節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)系改變到總體柱坐標(biāo)系: 12a. 選擇所有節(jié)點(diǎn)

8、: Utility Menu Select Everything 或使用命令: NSEL,ALL 12b. 把激活坐標(biāo)系設(shè)置為總體柱坐標(biāo)系: Utility Menu WorkPlane Change Active CS to Global Cylindrical 或使用命令: CSYS,1 12c.改變節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系到總體柱坐標(biāo)系: Main Menu Preprocessor -Modeling- Move / Modify -Rotate Node CS- To Active CS + Pick All 或使用命令: NROTAT,ALL,January 30, 2001,2A. 耦合 葉輪

9、葉片,13. 關(guān)閉節(jié)點(diǎn)耦合符號(hào): Utility Menu PlotCtrls Symbols 在對(duì)話框中選擇 “For Individual:”和 “Miscellaneous”, 然后選擇 Ok 設(shè)置 CP = “Off” 選擇OK 或使用命令: /PBC,CP, ,0 14. 檢查單元: Main Menu Preprocessor -Meshing- Check Mesh Sel Bad Elems 在對(duì)話框中選擇OK 選擇Close Utility Menu Plot Elements 選擇Close Utility Menu Select Everything Utility Me

10、nu Plot Elements 或使用命令: CHECK,ESEL,WARN EPLOT ESEL,ALL EPLOT,January 30, 2001,2A. 耦合 葉輪葉片,15. 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫并獲取解答: Pick the “SAVE_DB” button in the Toolbar (or select: Utility Menu File Save as Jobname.db) Main Menu Solution -Solve- Current LS 查看 “/STATUS Command” 然后關(guān)閉對(duì)話框 選擇OK 選擇Close - 關(guān)閉黃色信息框完成求解 或使用命令: SA

11、VE /SOLU SOLVE,January 30, 2001,2A. 耦合 葉輪葉片,16.進(jìn)入后處理器，畫出 von Mises 應(yīng)力: Main Menu General Postproc Plot Results -Contour Plot- Nodal Solu . 或使用命令: /POST1 PLNSOL,S,EQV,January 30, 2001,2A. 耦合 葉輪葉片,17. 畫出2號(hào)體（葉片）的 von Mises 應(yīng)力: Utility Menu Select Entities Sele Below (to select everything below selected

12、 volumes) Main Menu General Postproc Plot Results -Contour Plot- Nodal Solu . 或使用命令: VSEL,S,2 ALLSEL,BELOW,VOLU PLNSOL,S,EQV,January 30, 2001,2A. 耦合 葉輪葉片,18. 畫出1號(hào)體（基座）的 von Mises 應(yīng)力: Utility Menu Select Entities Sele Below (to select everything below selected volumes) Replot 或使用命令: VSEL,S,1 ALLSEL,B

13、ELOW,VOLU PLNSOL,S,EQV,January 30, 2001,2A. 耦合 葉輪葉片,19. 選擇全部實(shí)體并把結(jié)果擴(kuò)展 360 度 : Utility Menu Select Everything Utility Menu PlotCtrls Style Symmetry Expansion User-Specified Expansion 設(shè)置NREPEAT=12 設(shè)置TYPE=Polar 設(shè)置DY=30, 然后選擇 OK Utility Menu PlotCtrls Pan, Zoom, Rotate . 選擇ISO 選擇Fit 或使用命令: /EXPAND,12,PLO

14、AR,FULL,30 /VIEW,1,1,1,1 /AUTO,1 /REPLOT 20. 存儲(chǔ)并退出 ANSYS: Pick the “QUIT” button in the Toolbar 或使用命令: SAVE FINISH /EXIT,January 30, 2001,渦輪葉片,練習(xí) 2B 約束方程,2B. 約束方程 渦輪葉片,說明 使用約束方程連接渦輪葉片和葉片支座，然后施加X方向1000 in/sec2 的加速度進(jìn)行應(yīng)力分析。,January 30, 2001,2B. 約束方程 渦輪葉片,載荷與材料特性,January 30, 2001,2B. 約束方程 渦輪葉片,1. 按教師指定的

15、工作目錄，用“ce-blade”作為作業(yè)名，進(jìn)入 ANSYS。 2. 恢復(fù)數(shù)據(jù)庫文件 “ce-blade.db1”: Utility Menu File Resume from 或使用命令: RESUME,ce-blade,db1 3. 選擇基座單元 (材料號(hào)為 2) 然后畫出單元: Utility Menu Select Entities Utility Menu Plot Elements 或使用命令: ESEL,S,MAT,2 EPLOT,January 30, 2001,2B. 約束方程 渦輪葉片,4. 選擇葉片表面在基座上的節(jié)點(diǎn): 4a. 選擇 Z=0 位置的節(jié)點(diǎn)然后畫出它們: Ut

16、ility Menu Select Entities Utility Menu Plot Nodes 或使用命令: NSEL,S,LOC,Z,0 NPLOT 4b. 不選擇與單元相連的節(jié)點(diǎn): Utility Menu Select Entities Utility Menu Plot Nodes 或使用命令: NSLE,U NPLOT,January 30, 2001,2B. 約束方程 渦輪葉片,5. 進(jìn)入前處理器，生成“鄰近區(qū)域”的約束方程: Main Menu Preprocessor Coupling / Ceqn Adjacent Regions . 認(rèn)可缺省的單元容差 (TOLER=

17、0.25) 選擇OK Utility Menu Plot Elements 或使用命令: /PREP7 CEINTF,0.25 EPLOT,January 30, 2001,2B. 約束方程 渦輪葉片,6. 選擇全部實(shí)體，并約束全部基座前面（25號(hào)面）上的全部自由度: Utility Menu Select Everything Utility Menu PlotCtrls Numbering 設(shè)置 AREA = “On” 設(shè)置Elem / Attrib numbering = “No numbering” 設(shè)置/NUM = Colors & numbers 選擇OK Utility Menu

18、 Plot Areas Main Menu Preprocessor Loads -Loads- Apply -Structural- Displacement On Areas + 或使用命令: ALLSEL,ALL /PNUM,AREA,1 /NUMBER,0 APLOT DA,25,ALL,January 30, 2001,2B. 約束方程 渦輪葉片,7. 畫出單元，然后存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫: Utility Menu Plot Elements 在工具條上拾取 “SAVE_DB” 或使用命令: EPLOT SAVE 8. 求解: Main Menu Solution -Solve- Curren

19、t LS 或使用命令: /SOLU SOLVE,January 30, 2001,2B. 約束方程 渦輪葉片,9. 進(jìn)入通用后處理器，畫出 von Mises 應(yīng)力: Main Menu General Postproc Plot Results -Contour Plot- Nodal Solu . 或使用命令: /POST1 PLNSOL,S,EQV,January 30, 2001,2B. 約束方程 渦輪葉片,10. 存儲(chǔ)并退出 ANSYS: Pick the “QUIT” button in the Toolbar 選擇 “Save Everything” 選擇OK 或使用命令: SA

20、VE FINISH /EXIT,ALL,January 30, 2001,擺桿,練習(xí) 2C 約束方程 - 剛性區(qū),2C. 約束方程 - 剛性區(qū) 擺桿,說明 用“剛性區(qū)” (約束方程)替代擺桿右邊2/3模型. 剛性擺桿 (EX = 2.11e6 kgf/cm2), 右端施有500 kgf 的豎向力作用(在 X=33 cm處). 注釋: 1 kgf = 9.81 N, 1 kgf/cm2 = 98066.5 Pa,January 30, 2001,2C. 約束方程 - 剛性區(qū) 擺桿,載荷和材料特性,January 30, 2001,2C. 約束方程 - 剛性區(qū) 擺桿,1. 按教師指定的工作目錄，用

21、“swaybar-cerig”作為作業(yè)名，進(jìn)入 ANSYS。 2. 讀入文件 “swaybar1.inp”: Utility Menu File Read Input from 或使用命令: /INP,swaybar1,inp,January 30, 2001,2C. 約束方程 - 剛性區(qū) 擺桿,3. 在X=33, Y=0, Z=0 處定義節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)號(hào)為 8000) : Main Menu Preprocessor -Modeling- Create Nodes 或使用命令: N,8000,33 4. 設(shè)置單元類型為 2 并在8000號(hào)節(jié)點(diǎn)上建立 MASS21 單元: Main Menu Pr

22、eprocessor -Attributes- Define Default Attribs . Main Menu Preprocessor -Modeling- Create Elements -Auto Numbered- Thru Nodes + 或使用命令: TYPE,2 E,8000 5. 在8000號(hào)節(jié)點(diǎn)上施加FY方向 -500 kgf 的集中載荷: Main Menu Preprocessor Loads -Loads- Apply -Structural- Force/Moment On Nodes + 或使用命令: F,8000,FY,-500,January 30, 20

23、01,2C. 約束方程 - 剛性區(qū) 擺桿,6. 選擇 X=10 的全部節(jié)點(diǎn)和8000號(hào)節(jié)點(diǎn): Utility Menu Select Entities Utility Menu Plot Nodes (Or pick PLOT on Selection Tool). 或使用命令: NSEL,S,LOC,X,10 NSEL,A,8000 NPLOT 7. 在X=10的全部節(jié)點(diǎn)和8000號(hào)節(jié)點(diǎn)之間生成自由度 UX 、UY 的剛性連線: Main Menu Preprocessor Coupling / Ceqn Rigid Region + 或使用命令: CERIG,8000,ALL,UX,UY,

24、在這種情況下, 不能在菜單中用 “ALL” 拾取。直接輸入命令會(huì)更方便。,January 30, 2001,2C. 約束方程 - 剛性區(qū) 擺桿,8. 選擇所有節(jié)點(diǎn), 打開力和約束方程符號(hào)并畫出單元: Utility Menu Select Entities Utility Menu PlotCtrls Symbols Utility Menu Plot Elements 或使用命令: NSEL,ALL /PBC,F,1 /PBC,CE,1 EPLOT,January 30, 2001,2C. 約束方程 - 剛性區(qū) 擺桿,9. 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫，然后用 PCG 優(yōu)化求解器求解: Main Menu S

25、olution -Analysis Type- Soln Control . Utility Menu File Save as Jobname.db Main Menu Solution -Solve- Current LS 或使用命令: /SOLU EQSLV,PCG SAVE SOLVE,January 30, 2001,2C. 約束方程 - 剛性區(qū) 擺桿,10. 不選 MASS21 單元，然后進(jìn)入后處理器 POST1 畫出 SEQV （von Mises應(yīng)力） 的節(jié)點(diǎn)解: Utility Menu Select Entities . Main Menu General Postproc Plot Results -Contour Plot- Nodal Solu . 或使用命令: ESEL,U,ENAME,21 /POST1 PLNSOL,S,EQV,January 30, 2001,2C. 約束方程 - 剛性區(qū) 擺桿,11.畫出位移: Main Menu General Postproc Plot Results -Contour Plot- Nodal Solu . 或使用命令: PLNS