ANSYSAPDL操作平台上实施静力学分析

在ANSYS Apdl操作平台上，静力学分析的操作步骤与在ANSYS Workbench平台上相似：①建立一个工程项目；②定义材料属性；③建立/导入几何模型；④建立有限元模型，包括划分网格、施加载荷；⑤进行求解；⑥查看分析结果。

1.建立一个静力学分析项目

（1）进入前处理器

其操作如下：

GUI：Preprocessor。

命令：/PREP7。

（2）添加标题

其操作如下：

GUI：Utility Menu﹥File﹥Change Title...。

新标题为：Static Analysis。

命令：/TITLE，Static Analysis。

（3）修改工作名

其操作如下：

GUI：Utility Menu﹥File﹥Change Jobname...。

键入工作名：static　example。

命令：/FILNAME，static　example，0。

（4）选择分析类型

选择静力学分析，操作如下：

GUI：Solution﹥Analysis Type﹥New Analysis﹥static。

命令：ANTYPE，0。

（5）定义单位制

在命令行输入/units，si，然后回车，定义单位为国际单位制，即长度：m；力：N；压强/压力：Pa；面积：m²；质量：kg。

图5-16 定义杨氏模量和泊松比

2．定义材料属性

定义各向同性线性材料

GUI: Preprocessor﹥ Material Props﹥ Ma-terial Models﹥ Structural﹥ Linear﹥ Elastic﹥I—sotropic，弹出窗口如图5-16所示。

键入的材料参数如下：

杨氏模量(即弹性模量，Young s modulus EX)：2. 068ell。

泊松比( PRXY)：0.3。

命令：

MP,EX,1，2.068ell。

MP，PRXY，1，0.3。

注意：

在静力学分析过程中，如果不考虑结构的重力，材料的密度可以不定义。

3.建立几何模型

（1）定义关键点（梁的端点）

其操作如下：

GUI：Preprocessor﹥Modeling﹥Create﹥Keypoints﹥In Active CS，弹出如图5-17所示的对话框，按照图示进行设置。

图5-17 定义梁的左侧端点

单击Apply按钮，右侧端点的定义如图5-18所示，单击OK按钮，完成右侧端点定义。

图5-18 定义梁的右侧端点

命令：

定义1#关键点：k，1，0，0。

定义2#关键点：k，2，1，0。

（2）定义直线（梁的实体模型）

通过关键点定义直线（悬臂梁模型），操作如下：(www.xing528.com)

GUI：Preprocessor﹥Modeling﹥Create﹥Lines﹥Lines﹥Straight Line，单击鼠标左键拾取图形界面上的两个关键点，然后单击鼠标中键确认，在1#和2#关键点之间生成一条直线。

命令：L，1，2。

4.建立有限元模型

（1）选择单元

1）定义单元。

GUI：Preprocessor﹥Element Type﹥Add/Edit/Delete...，弹出如图5-19所示的对话框。

图5-19 定义单元

图5-20 定义BEAM3实常数

选择BEAM3单元（二维弹性梁），如图5-19所示，单击OK按钮。

命令：ET，1，BEAM3。

2）定义实常数。其操作如下：

GUI：Preprocessor﹥Real Constants﹥Add，弹出BEAM3实常数窗口（Real Constants for BEAM3），如 图5-20所示。

由于采用国际单位制，相关参数的计算一定要基于国际单位进行计算，通过计算，对图5-20进行填写，单击OK按钮。

梁横截面面积：

面积=0.01×0.01=0.0001m²

截面惯量：

命令：R，1，0.0001，8.3333333E-10，0.01。

（2）生成网格

1）设定网格尺寸。选定线性模型网格尺寸，操作如下：

GUI：Preprocessor﹥Meshing﹥Size Cntrls﹥ManualSize﹥Lines﹥All Lines...，弹出如图5-21所示的对话框。

将悬臂梁模型分为10份，即单元长度为100mm。按照如图5-21所示进行设置，单击OK按钮。

命令：LESIZE，ALL，，，10。

2）划分网格。其操作如下：

GUI：Preprocessor﹥Meshing﹥Mesh﹥Lines﹥Pick All。

命令：LMESH，1。

图5-21 定义网格尺寸

（3）施加载荷/约束

在关键点（梁的端点）定义位移约束，操作如下：

GUI：Solution﹥Define Loads﹥Apply﹥Structural﹥Displacement﹥On Keypoints。

弹出对象拾取对话框，选择1#关键点，固定（Fix）1#关键点所有自由度（ALL DOFs），单击OK按钮完成设置。

GUI：Solution﹥Define Loads﹥Apply﹥Structural﹥Force/Moment﹥On Nodes。

首先选择悬臂梁的右侧自由端节点，单击OK按钮。弹出Apply Force/Moment on Nodes对话框，按图5-22进行设置。

图5-22 施加载荷

单击OK按钮，完成设置。

5.求解

选择菜单GUI：Solution﹥Solve﹥Current LS。

命令：SOLVE。

6.查看分析结果

选择菜单GUI：General Postproc﹥Plot Results﹥Deformed Shape﹥Def+Undeformed。

分析结果如图5-23所示。从图中可以看出，最大变形量为0.19m。

图5-23 梁的变形分析结果