1、beam3Run OK（2）设置计算类型 设置计算类型 ANSYS Main Menu:Preferences Structural OK（3）选择单元类型 选择单元类型 ANSYS Main Menu:Preprocessor Element TypeAdd/Edit/Delete Add beam：2D elastic 3 OK（返回到 Element Types 窗口）Close（4）定义材料参数定义材料参数 ANSYS Main Menu:Preprocessor Material Props Material ModelsStructural Linear Elastic Isotr
2、opic:EX:3e11（弹性模量）OK 鼠标点击该窗口右上角的“?”来关闭该窗口（5）定义实常数以确定平面问题的厚度定义实常数以确定平面问题的厚度 ANSYS Main Menu:Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete Add Type 1 Beam3 OKReal Constant Set No:1（第 1 号实常数）,Cross-sectional area:6.8e-4（梁的横截面积）OK Close（6）生成几何模型生成几何模型 生成节点 ANSYS Main Menu:Preprocessor Modeling CreatNodes
3、In Active CSNode number 1 X:0,Y:0.96,Z:0 Apply Node number 2 X:1.44,Y:0 Apply Node number 3 X:0,Z:0ApplyNode number 4 X:0OK 生成单元 ANSYS Main Menu:Preprocessor Modeling Create Element Auto Numbered Thru Nodes 选择节点 1、2（生成单元 1）apply 选择节点 1、3（生成单元 2）apply 选择节点 2、1 有限元分析基础教程ANSYS 算例 曾攀 4（生成单元 3）OK （7）模型施加
4、约束和外载 模型施加约束和外载 左边加 X 方向的受力 ANSYS Main Menu:Solution Define Loads Apply Structural Force/Moment On Nodes 选择节点选择节点 1 apply Direction of force:FX VALUE：3000 OK 上方施加 Y 方向的均布载荷 ANSYS Main Menu:Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Beams 选取单元 1（节点 1 和节点 2 之间）apply VALI：4167VALJ：4167OK 左、右下角节
5、点加约束 ANSYS Main Menu:Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Nodes 选取节点 3 和节点 4 Apply Lab:ALL DOF OK（8）分析计算分析计算 ANSYS Main Menu:Solution Solve Current LS OK Should The Solve Command be Executed?Y Close（Solution is done!）关闭文字窗口关闭文字窗口（9）结果显示结果显示 ANSYS Main Menu:General Postproc Plot Res
6、ults Deformed Shape Def+Undeformed OK（返回到 Plot Results）（10）退出系统退出系统 ANSYS Utility Menu:File Exit Save EverythingOK（11）计算结果的验证计算结果的验证 与 MATLAB 支反力计算结果一致。2 完全的命令流完全的命令流!%典型例题3_3_7（3）%begin%/PREP7 !进入前处理 ET,1,beam3 !选择单元类型 R,1,6.5e-7,6.8e-4 !给出实常数（横截面积、惯性矩）MP,EX,1,3e11 !给出材料的弹性模量 N,1,0,0.96,0 !生成 4 个节点
7、,坐标（0,0.96,0），以下类似 N,2,1.44,0.96,0 N,3,0,0,0 N,4,1.44,0,0 E,1,2 !生成单元（连接 1 号节点和 2 号节点），以下类似 E,1,3 E,2,4 D,3,ALL !将 3 号节点的位移全部固定 D,4,ALL !将 4 号节点的位移全部固定 F,1,FX,3000 !在 1 号节点处施加 x 方向的力（3000）SFBEAM,1,1,PRESS,4167 !施加均布压力 FINISH !结束前处理状态 /SOLU !进入求解模块 SOLVE !求解 FINISH !结束求解状态/POST1 !进入后处理 2 有限元分析基础教程ANS
8、YS 算例 曾攀 PLDISP,1 !显示变形状况 FINISH !结束后处理 !%典型例题3_3_7（3）%end%【ANSYS 算例】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三角形单元与矩形单元的精细网格的计算比较 针对【典型例题】4.3.2（3）的问题，在 ANSYS 平台上，进行三角形单元与矩形单元的精细网格的划分，完成相应的力学分析。（a）采用三角形单元的划分 （b）采用四边形单元的划分 图 4-11 基于 ANSYS 平台的精细网格划分（每边划分 10 段）解答解答：下面基于 ANSYS 平台，进行三角形单元与矩形单元的精细网格的划分，见图 4-11。1 基于
9、图形界面基于图形界面（GUI）的交互式操作的交互式操作（step by step）（1）进入进入 ANSYS（设定工作目录和工作文件）（设定工作目录和工作文件）程序程序 ANSYS ANSYS Interactive Working directory（设置工作目录）Initial jobname（设置工作文件名）:TrussBridge Press Run OK（2）设置计算类型设置计算类型 ANSYS Main Menu:Preferences Structural OK（3）定义分析类型定义分析类型 ANSYS Main Menu:Preprocessor Loads Analysis
10、Type New Analysis STATIC OK（4）定义材料参数定义材料参数 ANSYS Main Menu:Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic EX:1（弹性模量）,PRXY:0.25（泊松比）OK 鼠标点击该窗口右上角的“?”来关闭该窗口（5）定义单元类型定义单元类型 ANSYS Main Menu:Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete.Add Structural Solid:Quad 4node 42 OK（返
11、回到 Element Types 窗口）Close（6）设置为带厚度的平面问题设置为带厚度的平面问题 ANSYS Main Menu:Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete Add Type 1 OKReal Constant Set No:1（第 1 号实常数）,THK:1（平面问题的厚度）OK Close （7）定义实常数以确定厚度定义实常数以确定厚度 ANSYS Main Menu:Preprocessor Real Constants Add Type 1 Plane42 OK Real Constants Set No:1（第 1 号实
12、常数）,Thickness:1（平面问题的厚度）OK Close （8）构造模型构造模型 3 有限元分析基础教程ANSYS 算例 曾攀 生成几何模型 ANSYS Main Menu:Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS Keypoint number：1，X，Y，Z Location in active CS：0,0,0 Apply （同样方式输入其余 3 个特征点坐标，分别为（1,0,0）,（1,1,0）,（0,1,0）OK 连接点生成面 ANSYS Main Menu:Preprocessor Modeling Create
13、 Areas Arbitrary Through KPs Min，Max，Inc：1,4,1 OK（9）设定模型材料设定模型材料 ANSYS Main Menu:Preprocessor Modeling Create Elements Elem Attributes MAT:1,TYPE:1 PLANE42,REAL:1 OK（10）网格划分网格划分 ANSYS Utility Menu:Select Entities Sele lines Sele All OK ANSYS Main Menu:Preprocessor Meshing Size Cntrls ManualSize Line
14、s All Lines Element Sizes on All Seleceted Lines:NDIV:10（每一条线分为 10 段），SPACE:1 OK ANSYS Main Menu：Preprocessor Meshing MeshTool Mesh：Areas，Shape：Tri，mapped Mesh Pick ALL（11）模型加约束模型加约束 ANSYS Utility Menu:Select Everything ANSYS Main Menu:Preprocessor Loads Define Loads Apply Structural Displacement On
15、 KeypointsMin，Max，Inc：1 OK lab2：ALL DOF（约束 1 号特征点所有方向上的位移）Apply Min，Max，Inc：4 OK lab2：UX（约束 4 号特征点X方向上的位移）OK （12）施加载荷施加载荷 在 2 号特征点上施加负 X 方向的外载：ANSYS Main Menu:Preprocessor Loads Define Loads Apply Structural Force/Moment On Keypoints Min，Max，Inc：2 OK Direction of force/mom:FX,Force/moment value:-1 A
16、pply 在 3 号节点上施加 X 方向的外载：3 OK Direction of force/mom:FX，Force/moment value:1 OK（13）计算分析计算分析 ANSYS Main Menu:Solution Solve Current LS OK（14）结果显示结果显示 显示变形前后的位移：General Postproc Plot Results Deformed shape Def+undeformed OK ANSYS Utility Menu:Parameters Scalar Parameters Selection下输入NB=NODE（1,0,0）Accep
17、t （以同样方式输入其余需要的结果参数表达式，分别为NB_UX=UX（NB）；NB_UY=UY（NB）；NC=NODE（1,1,0）；NC_UX=UX（NC）；NC_UY=UY（NC）；STR_ENGY=0.5*（NB_UX*（-1）+NC_UX*（1）；POTE_ENGY=-0.5*（NB_UX*（-1）+NC_UX*（1）Close ANSYS Utility Menu:List Status Parameters All Parameters（显示所有计算结果）（15）退出系统退出系统 ANSYS Utility Menu:File Exit Save Everything OK 4 有
18、限元分析基础教程ANSYS 算例 曾攀 2 完整的命令流完整的命令流!%ANSYS 算例4_3_2（4）%begin%/PREP7 !进入前处理 ANTYPE,STATIC !设定为静态分析 MP,EX,1,1 !定义 1 号材料的弹性模量 MP,PRXY,1,0.25 !设定 1 号材料的泊松比 ET,1,PLANE42 !选取单元类型 1 KEYOPT,1,3,3 !设置为带厚度的平面问题 R,1,1 !设定实常数 No.1，厚度 K,1,0,0,0 !生成几何点 No.1 K,2,1,0,0 !生成几何点 No.2 K,3,1,1,0 !生成几何点 No.3 K,4,0,1,0 !生成几
19、何点 No.4 A,1,2,3,4 !由几何点连成几何面 No.1 MAT,1 !设定为材料 No.1 TYPE,1 !设定单元 No.1 REAL,1 !设定实常数 No.1!-设置单元划分 LSEL,ALL !选择所有的线 LESIZE,all,10,1 !将所选择的线划分成 10 段 MSHAPE,1,2D !设置三角形单元!MSHAPE,0,2D !设置四边形单元 MSHKEY,1 !设置映射划分 AMESH,1 !对面 No.1 进行网格划分 ALLSEL,ALL !选择所有的对象 DK,1,ALL !对几何点 1 施加固定的位移约束 DK,4,ALL !对几何点 4 施加固定的位移
20、约束 FK,2,FX,-1 !对几何点 2 施加外力 FX=-1 FK,3,FX,1 !对几何点 3 施加外力 FX=1 FINISH !结束前处理/SOLU !结束求解 /POST1 !进入后处理 PLDISP,1 !计算的变形位移显示（变形前与后的对照）NB=NODE（1,0,0）!获取几何位置为（1,0,0）（B 点）所对应的节点号码，赋值给 NB NB_UX=UX（NB）!获取节点号 NB 处的位移 UX，赋值给 NB_UX NB_UY=UY（NB）!获取节点号 NB 处的位移 UY，赋值给 NB_UY ALLSEL,ALL !选择所有的对象 NC=NODE（1,1,0）!获取几何位置
21、为（1,1,0）（C 点）所对应的节点号码，赋值给 NC NC_UX=UX（NC）!获取节点号 NC 处的位移 UX，赋值给 NC_UX NC_UY=UY（NC）!获取节点号 NC 处的位移 UY，赋值给 NC_UY STR_ENGY=0.5*（NB_UX*（-1）+NC_UX*（1）!计算结构系统的应变能 POTE_ENGY=-0.5*（NB_UX*（-1）+NC_UX*（1）!计算结构系统的势能 5 有限元分析基础教程ANSYS 算例 曾攀*status,parm !显示所有的参数 !%ANSYS 算例4_3_2（4）%end%以下为计算结果：采用三角形单元（每边分为 10 段）NAME
22、VALUE TYPE DIMENSIONS NB 2.00000000 SCALAR NB_UX -9.56063701 SCALAR NB_UY -9.36565959 SCALAR NC 12.0000000 SCALAR NC_UX 9.88621794 SCALAR NC_UY -10.0535107 SCALAR POTE_ENGY -9.72342747 SCALAR STR_ENGY 9.72342747 SCALAR 采用四边形单元（每边分为 10 段）NAME VALUE TYPE DIMENSIONS NB 2.00000000 SCALAR NB_UX -12.68937
23、15 SCALAR NB_UY -12.6893715 SCALAR NC 12.0000000 SCALAR NC_UX 12.6893715 SCALAR NC_UY -12.6893715 SCALAR POTE_ENGY -12.6893715 SCALAR STR_ENGY 12.6893715 SCALAR 根据上面计算的POTE_ENGY参数，有以下的结果。采用如图 4-11（a）所示三角形单元网格划分计算得到的该系统的势能为 U-W-9.72342747=（4-78）采用如图 4-11（b）所示矩形单元网格划分计算得到的该系统的势能为 U-W-12.6893715=（4-79）
24、若比较式（4-72）、式（4-77）、式（4-78）与式（4-79），读者完全可以对各个计算方案的计算精度有一个比较明确的评判和结论。【ANSYS 算例】算例】5.3（8）平面问题斜支座的处理平面问题斜支座的处理 如图 5-7 所示，为一个平面应力结构，其中位置 2 及 3 处为固定约束，位置 4 处为一个45 的斜支座（inclined support），试用一个 4 节点矩形单元分析该结构的位移场。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。设定的参数：正方形的边长为 2m。52 10 MPa,0.25,0.1m,E=t 6 有限元分析基础教程AN
25、SYS 算例 曾攀 （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 解答解答：给出的操作过程及命令流如下。1 基于图形界面基于图形界面（GUI）的交互式操作的交互式操作（step by step）（1）进入进入 ANSYS（设定工作目录和工作文件）（设定工作目录和工作文件）程序程序 ANSYS ANSYS Interactive Working directory（设置工作目录）Initial jobname:Plane support（设置工作文件名）Run OK（2）设置计算类型设置计算类型 ANSYS Main Menu：Preferences Structural
26、 OK（3）定义单元类型定义单元类型 ANSYS Main Menu：Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete.Add Solid:Quad 4node 42 OK（返回到 Element Types 窗口）Type 1 PLANE42 OptionsK3:Plane strs w/thk（带厚度的平面应力问题）OK Close（4）定义实常数定义实常数 ANSYS Main Menu：Preprocessor Real Constants Add Type 1 PLANE42 OK 输入 Real Constants Set No:1,THK:0.1 C
