ansys有限元分析期末综合训练。
班级：06机制一班。
姓名：王叶挺。
学号：0645501129
江苏科技大学。
2023年3月18日。
空心轴的有限元建模与模态分析。
一、实验目的：熟悉创建实体的方法，学习倒角、旋转体、wp工作平面、局部坐标系、旋转拷贝和合并操作的用法。学会使用布尔运算（相减、粘接、搭接、模型体素的合并），基本网格的划分，基本加载，联系求解和后处理。
二、实验内容：皮带轮的实体建模、网格划分、加载、求解及后处理。弹性模量：2.1e11；材料密度：7.6e3kg/m3；泊松比：0.3
三、具体步骤：
、前期处理（preprocessor）
1、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。本次选用节点体单元solid186。
1)preprocessor>element type>add/edit/delete，打开“element type”(单元类型)。
2)单击add，打开“library of element types”(单元类型库)。
3)然后在左边的列表框中选择“solid”选项，选择实体单元类型。
4)在右边的列表框中选择“20node 186”选项。
5)返回第一步打开的窗口。
2、定义材料属性。
惯性力的静力分析中必须定义材料的弹性模量和密度。
1)main menu>preprocessor>material props>material model,打开“define material model beh**ior”窗口。
2)一次打开“structural>linear>elastic>isotropic”,展开材料属性的树形结构。打开材料的弹性模量ex和泊松比prxy的定义对话框。分别输入ex：
2.1e+011；prxy：0.
3。3)依次打开“structural>density”,打开定义材料密度对话框，在“dens”输入密度值7.6e+3。
4)在设定完成之后退出窗口，设定完成。
3、前处理—建立模型。
(1)打开关键点和线的颜色和编号。
utility menu>plotctrls>numbering
弹出编号控制对话框，选中line numbers和area numbers两项即设置为on，numbering shown with项设置为colors& numbers,其他项采用默认设置，单击ok按钮。
2)创建1-10号关键点。
main menu>preprocessor>modeling>create>keypoints>in active cs
3)创建1-7号直线。
main menu>preprocessor>modeling>create>lines>straight line
弹出拾取关键点对话框，依次拾取关键点1与2，然后单击apply按钮定义线l1并再次弹出拾取关键点对话框。
5)利用轮廓线围面方法创建半个截面。
main menu>preprocessor>modeling>create>areas>arbitrary>by lines
弹出拾取线对话框，选择对话框中选中loop，即如图，然后用鼠标选中轮廓线中的任意边线，如l1，即自动选中封闭所有轮廓线，单击ok即可。
6)旋转扫掠生成360度扇区旋转体。
main menu>preprocessor>modeling>operate>extrude>areas>about axis
选择上步围成的面，单击ok，弹出拾取定义轴线的两个关键点对话框，选择点9和10，单击ok，弹出扫绕轴掠面定义对话框，在arc项输入360，nseg输入1，单击ok。
7)合并重合的关键点。
main menu>preprocessor>numbering ctrls>merge items
弹出合并重合项的对话框，label项选择keypoints,其他选项为空或默认值，单击ok。
8)使用布尔运算合并或粘接模型。
main menu>preprocessor> modeling>operate>booleans>add>volumes
在弹出的对话框中选择“pick all”。
9)储存有限元分析模型。
有限元分析模型建模结束，至此前处理结束，需要进行保存，一边今后分析使用。
4、对模型进行划分网格。
1)从主菜单中选择网格工具。
main menu>preprocessor>meshing>mesh tool
2)激活“smart size”，将滑标设置为3，单击“mesh”，出现“mesh volumes”对话框，单击“pick all”。
、执行模态分析。
1、进行模态分析设置。
1)选取main menu>solution>analysis type>new analysis
选择“modal”,点击“ok”。
2)选取菜单途径main menu>solution>analysis options>modal analysis
选取block lanczos模态提取法，在“no. of modes to extract”出输入3，将“expand mode to shapes”设置为“yes”，出现“no. of modes to expand”对话框输入3，单击“ok”。
3)打开“block lanczos method”对话框，在“startfreq(initial shift)”输入0，在“end frequency”文本框中输入100000，单击ok。
2、施加边界条件。
1)选取菜单途经main menu>solution>define loads> apply>structural displacement>on keypoints
打开关键带你选择对话框，要求选择与施加位移约束的关键点，选择内径上的一个关键点。
2)单击“all dof”。
3、进行求解。
1)选择solution>solve>current ls,打开一个确定对话框和状态列表，查看列出的求解选项。
2)查看信息无误后确认无误后，单击ok。开始求解。系统会显示求解过程中的状态。求解完成后打开结束对话框。
4、进行模态扩展设置。
1)重新进入求解器。
main menu>solution>load step opts>expansion pass>single expand>expand modes
打开“expand modes”设置对话框，要求进行模态扩展设置，在“no. of modes to expand”文本框中输入3，在“frequency range”文本框中输入0，100000， 将“calculate elem results”设为“yes”，单击“ok”。
2) main menu>solution>load step opts>output ctrls>db/results files
打开数据输出设置对话框，在“item to be controlled”列表框中选择“all item”,在“file write frequency”单选列表中选择“every substep”,单击“ok”。
3) main menu>solution>load step opts>output ctrls>solu printout
打开结果输出设置对话框，在“item for printout control”列表框中选择“all item”，在“print frequency”单列表中选择“every substep”，单击“ok”。
5、进行扩展求解。
1)选择main menu>solution>solve>current ls
对弹出的对话框和状态列表，核对列出的求解选项，确认无误单击“ok”，开始求解。
、查看结果。
1、列表显示分析的结果。
1)main menu>general postproc>results summary
打开“set,list command”列表显示结果。
2)读取一个载荷步的结果，main menu>general postproc>read results>last set
2、查看总变形。
1)选择main menu>general postproc>plot results>contour plot>nodal solu
打开“contour nodal solution data”,在“item to be contoured”域的列表框中选择“dof solution”。
2)在上述打开的树状图中选择“displayement vector sun”选项。再选择“defor med shape with underformed edge”选项。
3)在图形窗口中显示出变形图，包含变形前的轮廓线。色谱表明不同的颜色对应的数值。
3、查看von mises应力。
1)main menu>general postproc>plot results>contour plot>nodal solu
打开“contour nodal solution data”，在“item to be contoured”域的列表框中选择“stress”。
2)选择“von mises stress”选项，再选择“defor med shape only”选项，单击“ok”。
3)图形窗口中显示出von mises等效应力分布图。
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