现代设计理论及方法Word格式文档下载.docx
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解:
步骤1:
选择单元类型
图1-2
图1-1
选取主菜单Preprocessor-ElementType-Add/Edit/Delete,在弹出的ElementType对话框中,单击“Add”按钮。
在此选择StructureSolid中的Brick8node185,单击Apply按钮确认,在单击20node186,单击OK按钮,在单元类型对话框中单击Close按钮关闭对话框。
步骤2:
定义材料特性
选取主菜单Preprocessor-Material-MaterialModels,在弹出的图2-1所示的DefineMaterial
图2-1
ModeBehavior对话框的右边选项框中,依次单击Structural-Linear-Elastic-Isotropic按钮;
在弹出的图2-2所示的LinearIsotropicPropertiesforMaterialNumber1对话框的EX文本框中,
输入“2e11”,在PRXY文本框中,输入“0.3”(定义杨氏弹性模量和泊松比);
并在Material
图2-2
ModelsAvailable框中操作Structual-Density。
在弹出的图2-3所示对话框中DENS文本框输入“7800”并单击OK按钮确认。
图2-3
步骤3:
直接建模
(1)生成矩形
选取主菜单Preprocessor-Modeling-Create-Areas-Rectangle-By2Corners命令,在生成矩形对话框中输入:
X=20,Y=-10,Width=10,Heighth=20,单击Apply按钮生成一个矩形,输入X=30,Y=-5,Width=40,Heighth=10,单击Apply按钮生成另一个矩形,X=70,Y=-25,Width=10,Heighth=50,单击OK按钮生成第3个矩形。
(2)所有面相加
选取主菜单Preprocessor-Modeling-Operate-Booleans-Add-Areas命令,出现拾取对话框后单击PickAll按钮。
(3)倒角
选取主菜单Preprocessor-Modeling-Create-Lines-LineFillet命令。
在出现的拾取对话框后,拾取两条直线,单击Apply按钮,再在弹出的倒角对话框中Filletradius文本框内填入倒角半径“2”,单击Apply按钮。
在对其他需要倒角的进行相同的操作,半径均为“2”,刷新界面,结果如图3-1所示。
图3-1
(4)有倒角边界生成面
选择Preprocessor-Modeling-Create-Areas-Arbitrary-ByLines命令,在出现的拾取对话框后,拾取因倒角二生成的两条直线和一条圆弧,单击Apply按钮。
在对其他倒角处进行相同的操作,结果如图3-2所示。
图3-2
(5)面相减
选取Preprocessor-Modeling-Operate-Booleans-Subtract-Areas命令,此时需要减去的是在图3-2中最右边的4个倒角面。
出现拾取对话框后,拾取最大的平面,在单击Apply按钮,然后单击4个倒角形成的面中的任何一个,单击Apply按钮。
在对其他的3个倒角生成的面进行同样的操作。
(6)所有面相加
选取主菜单Preprocessor-Modeling-Operate-Booleans-Add-Areas命令,出现拾取对话框后单击PickAll按钮,结果如图3-3。
图3-3
(7)线相加
选取主菜单Preprocessor-Modeling-Operate-Booleans-Add-Lines命令,出现拾取对话框后,拾取右上边的2个圆角线和一条直线,单击Apply按钮,再拾取右下边的2个圆角线和一条直线,单击OK按钮,合成上述线的目的是为了生成的体能使用映射网格划分方法。
(8)生成旋转轴关键点
选择Preprocessor-Modeling-Create-Keypoints-inActiveCS命令,弹出生成关键点的对话框后,在X,Y,ZLocationinactiveCS文本框内输入(0,0,0)单击Apply按钮,再输入(0,5,0)单击OK按钮,生成两个关键点,二者连线与Y轴平行。
(9)旋转生成三维模型
选取主菜单Preprocessor-Modeling-Operate-Extrude-Areas-AboutAxis命令,出现拾取框以后单击PickAll按钮,接着在拾取(0,0,0)和(0,5,0)两个关键点,单击OK按钮后弹出图3-4所示的对话框,在Arclengthindegree文本框中输入圆弧角度60,在No.ofvolumesegment文本框中输入“1”,即生成的实体由一块组成,单击OK按钮关闭对话框。
图3-4
(10)移动并旋转工作平面
选择WorkPlane-OffsetWPbyIncrement命令,在出现的OffsetWP对话框中X,Y,ZOffset文本框输入(0,5,0)按Enter键,再在XY,YZ,ZXAngles文本框内输入(0,-90,0),按Enter键并单击OK按钮,工作平面WZ轴将朝上,XY平面与筋的上表面重合。
(11)生成部分圆环面
选择Preprocessor-Modeling-Create-Areas-Circle-ByDimensions命令,在图3-5所示的对话框中设置Outerradius=60,Optionalinnerradius=40,Startingangles=30,Endingangles=90,单击OK按钮在工作平面上生成要求的部分圆环面。
图3-6
图3-5
(12)移动并旋转工作平面
选择WorkPlane-OffsetWPbyIncrement命令,在出现的OffsetWP对话框中XY,YZ,ZXAngles文本框内输入(30,0,0)按Enter键,再在X,Y,ZOffset文本框输入(50,0,0)按Enter键并单击OK按钮。
(13)生成圆面
选择Preprocessor-Modeling-Create-Areas-Circle-Solidcircle命令,在图3-6所示的对话框中Radius文本框中输入“10”,单击OK按钮,生成图3-7所示。
图3-7
(14)两个面相加
选取主菜单Preprocessor-Modeling-Operate-Booleans-Add-Areas命令,出现拾取框后,拾取上面生成的圆环面和圆面(可长按左键并移动选取),单击OK按钮
(15)拉伸生成被减部分
选取主菜单Preprocessor-Modeling-Operate-Extrude-Areas-AlongNormal命令,出现拾取对话框后,拾取合并生成的面,单击OK按钮,在与3-8所示的对话框中设定Lengthofextrusion文本框值为-50,其拉伸深度以穿透肋板为准,拉伸结果如图3-9所示。
图3-8
图3-9
(16)体相减
选取主菜单Preprocessor-Modeling-Operate-Booleans-Subtract-Volumes命令,出现拾取对话框后拾取轮的实体,单击OK按钮,再拾取刚刚拉伸生成的实体,单击OK按钮。
生成所以模型如图3-10所示。
图3-10
步骤4:
网格划分
(1)移动工作平面并用工作平面剖分体
选择WorkPlane-OffsetWPto-Keypoint命令,出现拾取对话框后,拾取右侧面上的倒角边界点,单击OK按钮。
选择Preprocessor-Modeling-Operate-Booleans-Divide-VolubyWrkPlane命令,出现拾取框后单击PickAll按钮。
同理进行右下侧面,如图4-1所示。
关闭工作平面WorkPlane-DisplayWorkPlane命令。
图4-1
(2)设置单元尺寸大小
选取主菜单Preprocessor-Meshing-SizeCntrls-ManualSize-Global-Size命令,在单元尺寸设置对话框中设置Elementedgelength文本框为“2”,可以进行调整,数字越大,则网格越稀疏,计算时间也越短。
(3)采用映射网格划分网格
选取主菜单Preprocessor-Meshing-MeshTool命令,在MeshTool工具条上选择Hex和Mapped,单击Mesh按钮,出现拾取框后拾取最上层和最下层的4个实体,单击OK按钮,生成网格如图4-2所示。
图4-2
(4)改变单元类型
选取主菜单Preprocessor-Meshing-MeshTool命令,单击MeshTool工具条中ElementAttibute下的Set按钮,出现如图4-3所示的属性设置对话框。
在Elementtypenumber下拉列表中选择2SOLD186项,单击OK按钮。
图4-3
(5)设置单元尺寸大小
选取主菜单Preprocessor-Meshing-SizeCntrls-ManualSize-Global-Size命令,在单元尺寸设置对话框中设置Elementedgelength文本框为“1.8”。
显示体,Plot-Volumes命令。
(6)采用自由网格划分网格
选取主菜单Preprocessor-Meshing-MeshTool命令,在MeshTool工具条上选择Hex和Mapped,单击Mesh按钮,出现拾取框后拾取中间的实体,单击OK按钮,生成的网格如图4-4所示。
图4-4
(7)转变单元类型
选取主菜单Preprocessor-Meshing-ModifyMesh-ChangeTets命令,出现图4-5所示的对话框,在ChangeFrom下拉列表框中选择186to187项,单击OK按钮。
图4-5
(8)显示SOLID95的四面体单元
选择Select-Entities…命令,在出现的对话框中依次选择Element、ByAttributes、Elemtypenum复选框,并在Min,Max,Inc文本框中输入“2”,单击OK按钮。
显示单元Plot-Element命令,结果如图4-6所示。
图4-6
(9)选择全体实体和显示有限元模型
选择Select-Everything命令,Plot-Element命令。
步骤5:
求解
(1)在面上施加对称约束
选取主菜单Solution-DefineLoads-Apply-Structural-Displacement-SymmetryB.C-OnAreas命令,出现拾取框以后,拾取组成正面截面的所有平面,单击Apply按钮,再拾取组成背面截面的所有平面,单击OK按钮。
施加约束后,效果如图5-1所示。
图5-1
(2)施加UY方向的约束
选取主菜单Solution-DefineLoads-Apply-Structural-Displacement-OnNodes命令,出现拾取框,可以随便取一点,并单击OK按钮,弹出节点自由度约束施加对话框,在DOFstobeconstrained后面的列表框中选择UY项,单击OK按钮。
(3)施加旋转角速度
选取主菜单Solution-DefineLoads-Apply-Structural-Inertia-AngularVelocity-Global命令,在出现的如图5-2所示的对话框中GlobalCartesianY-comp后的文本框输入角速度“1000”,单击OK按钮。
图5-2
(4)选择PCG迭代求解器
选择主菜单Solution-AnalysisType-Sol’nContral命令,在图5-3所示的对话框中,选择标签为Sol’nOptions的选项卡,在卡中选Pre-ConditionCG单选框,单击OK按钮。
图5-3
(5)求解
选取主菜单Solution-Solve-CurrentLS,关闭后面出现的STATUSCommand窗口,在出现的SolveCurrentLoadStep对话框单击“OK”,求解开始,等到出现Solutionisdone!
对话框,求解结束,单击求解结束对话框中“Close”。
步骤6:
后处理
选取主菜单GeneralPostproc-PlotResult-ContourPlot-NodalSolu命令,弹出如图6-1所示的对话框后,选择Stress-VonMisesstress项,单击OK按钮确定。
结果如图6-2所示。
图6-1
图6-2
1.下图所示一平面结构,长杆材料为铝(
Pa,
),横截面积
m2,两短杆材料为不锈钢(
),中间短杆
m2,右边短杆横截面积
m2,力F=1441(1000+学号后3位)N,计算各杆的轴向力
、轴向应力
。
选取主菜单Preprocessor-ElementType-Add/Edit/Delete,在弹出图1-1所示的ElementType对话框中,单击“Add”按钮;
在弹出的图1-2所示的LibraryofElementTypes对话框左边的列表中,选“3Dfinitstn180”(表示选择单元Link180),单击对话框中的“OK”按钮;
在返回的ElementType对话框中,单击对话框中的“Close”按钮退出,完成单元类型的选择。
定义实常数
选取主菜单Preprocessor-RealConstants-Add/Edit/Delete,在弹出的图2-1所示的RealConstants对话框中,单击”Add”按钮;
在弹出的图2-2所示的ElementTypeforRealConstants
对话框中,单击“OK”;
然后在弹出的图2-3所示的RealconstantSetNumber1,forLINK180对话框的AREA文本框中,输入“1e-4”,单击Apply按钮;
再在图2-3所示的RealconstantSetNumber1,forLINK180对话框的RealConstantSetNo.文本框中输入“2”,在对话框的AREA文本框中,输入“2e-4”,单击Apply按钮;
再在图2-3所示的RealconstantSetNumber1,forLINK180对话框的RealConstantSetNo.文本框中输入“3”,在对话框的AREA文本框中,输入“1e-4”,单击OK按钮;
在关闭RealConstants对话框。
选取主菜单Preprocessor-Material-MaterialModels,在弹出的图3-1所示的DefineMaterialModeBehavior对话框的右边选项框中,依次单击Structural-Linear-Elastic-Isotropic按钮;
在弹出的图3-2所示的LinearIsotropicPropertiesforMaterialNumber1对话框的EX文本框中,输入“68e9”,在PRXY文本框中,输入“0.34”(定义杨氏弹性模量和泊松比)。
单击图3-1所示的DefineMaterialModeBehavior对话
框的菜单Material-NewModel,在出现的DefineMaterialID对话框中采用默认的代号2,单击“OK”退出;
在DefineMaterialModeBehavior对话框的右边选项框中,再次单击Structural-Linear-Elastic-
Isotropic按钮,在弹出的LinearIsotropicPropertiesforMaterialNumber2对话框的EX文本框中,输入“206e9”,在PRXY文本框中,输入“0.3”。
单击图3-1所示的DefineMaterialModeBehavior对话框的菜单Material-NewModel,在出现的DefineMaterialID对话框中采用默认的代号2,单击“OK”退出;
在DefineMaterialModeBehavior对话框的右边选项框中,再次单击Structural-Linear-Elastic-Isotropic按钮,在弹出的LinearIsotropicPropertiesforMaterialNumber1对话框的EX文本框中,输入“206e9”,在PRXY文本框中,输入“0.3”。
(1)创建各节点
选取主菜单Preprocessor-Modeling-Create-Nodes-InActiveCS,在弹出的图4-1所示的对话框的X,Y,ZLocationinCS后面的文本框,依次输入图示数据,单击“Apply”仍保留此对话框,即在激活的坐标系(默认的全局坐标系)原点创建了1号节点;
再在此对话框的X,Y,ZLocationinCS后面的文本框中,输入全局坐标系的(0.4,0,0)位置创建了2号节点(国际单位),单击“Apply”;
再在此对话框的X,Y,ZLocationinCS后面的文本框中,输入全局坐标系的(0.3,-0.173,0)位置创建了3号节点,单击“Apply”;
再在此对话框的X,Y,ZLocationinCS后面的文本框中,输入全局坐标系的(0.3,0,0)位置创建了4号节点,单击“OK”退出对话框。
(2)通过节点生成单元
选取主菜单Preprocessor-Modeling-Create-Elements-ElemAttributes,弹出4-2所示的ElementAttributes对话框,确认对话框[TYPE]Elementtypenumber(单元类型号)是1,[MAT]Materialnumber(材料号)是1,单击“OK”或“Cancel”退出,不需要作任何改动;
选取主菜单Preprocessor-Modeling-Create-Elements-AutoNumbered-ThruNodes,在图形窗口分别单击1号节点和3号节点,在鼠标选取对话框ElementsfromNodes中单击“OK”确认并退出,即生成了表示AB杆的一个Link180单元。
再选取主菜单Preprocessor-Modeling-Create-Elements-ElemAttributes,弹出4-3所示的ElementAttributes对话框,在材料号后的下拉文本框中选择材料号2,在实常数号后选择实常数2,单击“OK”退出;
选取主菜单Preprocessor-Modeling-Create-Elements-AutoNumbered-ThruNodes,在图形窗口分别单击2号节点和3号节点,在鼠标选取对话框ElementsfromNodes中单击“OK”确认并退出,即生成了表示AC杆的一个Link180单元。
再选取主菜单Preprocessor-Modeling-Create-Elements-ElemAttributes,弹出4-4所示的ElementAttributes对话框,在材料号后的下拉文本框中选择材料号3,在实常数号后选择实常数3,单击“OK”退出;
选取主菜单Preprocessor-Modeling-Create-Elements-AutoNumbered-ThruNodes,在图形窗口分别单击4号节点和3号节点,在鼠标选取对话框ElementsfromNodes中单击“OK”确认并退出,即生成了表示AD杆的一个Link180单元。
(1)定义分析类型
选取主菜单Solution-AnalysisType-NewAnalysis,在出现的图5-1对话框中选择第一项“Static”,单击“OK”退出。
(2)添加约束
选取主菜单Solution-DefineLoads-Apply-Structural-Displacement-OnNodes,在图形窗口分别单击1号节点、2号节点和4号节点,在鼠标拾取对话框中单击“OK”确认,在出现的5-2ApplyU,ROTonNodes对话框的Lab2DOFstobeconstrained后选择“ALLDOF”,在VALUEDisplacementvalue后的文本框中输入“0”或不输任何数值,单击“OK”退出(表示限制了1号、2号和4号节点的所有自由度)。
(3)添加载荷
选取主菜单Solution-DefineLoads-Apply-Structural-Force/Moment-Onnodes,在图形窗口单击3号节点,在鼠标拾取对话框中单击“OK”确认,在出现的图5-3对话框的LabDirectionofforce/mom后选择“FY”,在VALUEForce/momentvalue后文本框中输入“-1441”,单击“OK”退出。
图5-4为求解前所加的各边界条件
图5-4
(4)求解
(1)显示变形
选取主菜单GeneralPostproc-PlotResult-ContourPlot-NodalSolu,在出现的图6-1所示的ContourNodalSolutionData对话框的Itemtobecontoured中选择“NodalSolution-DOFSolution-Displacementvectorsum”(表示显示的是节点的总变形),在Undisplacedshapekey下拉框中选择“UserSpecified”,在此下拉框后面的文本框中输入“1000”(显示放大1000倍的变形结果,加入未变形的模型边界作为比较),单击“OK”退出。
变形图
(2)显示轴向力
选取主菜单GeneralPostproc-PlotResult-ContourP
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- 现代 设计 理论 方法