ansys分析题目

ansys分析题目（精选6篇）

ansys分析题目 第1篇

关于ANSYS错误小结

1、把体用面分割的时候出现的错误提示： Boolean operation failed.try adjusting the tolerance value on the BTOL commmand to some fraction of the minimum keypoint distance.Model Size(current problem)1.183933e+000,BTOL setting 1.00000e-005,minmum KPT distance

4.308365e-006

先在要分割的地方设置一个工作平面，用布尔运算“divided--volumeby working plane”进行分割的时候，出现上述错误，主要原因可能是设置的公差太小，当时试了几次都么有成功，最后干脆把体重新建立了一个，又画了一个很大的面，终于成功了。

2、一个常见的代表性错误！

原来我的虚拟内存设置为“无分页文件”，现在改为“系统管理”，就不在出现计算内存不够的情况了。

Error!

Element type 1 is Solid95,which can not be used with the AMES command, meshing of area 2 aborted.刚开始学习的人经常出这种错误，这是因为不同单元类型对应不同的划分网格操作。上面的错误是说单元类型为Solid95（实体类型），不能用AMES命令划分面网格。

3、Meshing of volume 5 has been aborted because of a lack of memory.Closed down other processes and/or choose a larger element size, then try the VMESH command again.Minimum additional memory required=853MB（by kitty_zoe）

说你的内存空间不够，可能因为你的计算单元太多，增加mesh尺寸，减少数量或者增加最小内存设定（ansys10中在customization preferences菜单存储栏 可以修改）

你划分的网格太细了，内存不足。建议将模型划分为几个部分，分部分进行划分，可以减少内存使用，试一下！

4、The input volumes do not meet the conditions required for the VGLU operation.No new entities were created.The VOVLAP operation is a possible alternative

VGLU 是将两个或多个体粘到一块，体之间的交集应该是面，帮助里的说法，This operation is only valid if the intersections of the input volumes are areas along the boundaries of those volumes。你粘结glue的体可能有重叠，所以后面提示了一个VOVLAP命令，该命令是将两个或多个体的重叠部分拿出来作为结果

VMESH划分时，精度不同，单元数量差别太大了，如果是自由网格划分，那么尝试几个SMRT等级看看。还有就是单元形状不同，产生的网格质量也差别很大，我前几天才重新划了一次网格，印象很深。shape,0,3d和shape,1,3d就是划分体时控制单元形状的5、clear is not a recognized GEGIN command,abbreviation,or macro.this command will be ingored.那是因为打开了前处理，求解或者后处理，先用FINISH命令，再用CLEAR就可以了

6、约束不足，产生刚性漂移

我觉得这个不一定就是约束不足造成的刚性漂移。另外一个可能的原因是网格划分的不好。在曲线变化剧烈的区域，如果网格划的太疏，也可能产生这样的错误。

7、AN error occured during sweeping while meshing arer 39.change element sizing parameters(RSIZE,LESIZE,etc).or mesh this arer manually(AMESH or AMAP).then try the VSME command again.The VSWE command is ignored.在对一个规则的体进行扫略划分的时候，出现了这个命令，原因是边的尺寸，或者单元的个数设置不合理，对应不上，就行变数核对皆可解决问题！

8、Volume 1 cannot be meshed.208 location(s)found where non-adjacent boundary triangles touch.Geometry configuration may not be valid or smaller element size definition may be required.提示就是告诉你需要更小的单元

可能单元太大的时候出现的网格有有问题，比如狭长的网格，计算的时候集中应力太大

9、Shape testing revealed that 3 of the 13 new or modified elementsviolate shape warning limits.To review test results, please see the output file or issue the CHECK command.ansys 里面有自己带的网格检查，这说明你的网格尺寸有问题，重新划分

10、划分solid45单元的时候出现了 structural elements without mid nodes usually produce much more accurate results in quad or brick shape

提示你采用带中间节点的单元进行计算。但是solid45六面体网格精度一般够了，不需要理会。

11、Volume11 could not be swept because a source and a target area could not be determined automatically。please try again...体不符合SWEEP的条件，把体修改成比较规则的形状，可以分割试试

12、*** WARNING ***SUPPRESSED MESSAGECP =1312.641TIME= 16:51:48

An error has occurred writing to the file = 12 which may imply a fulldisk.The system I/O error = 28.Please refer to your system documentationon I/O errors.a、I/O 设备口错误，I/O=26，错误，告诉你磁盘已满，让你清理磁盘。但是实际问题的解决不是这样，是你的磁盘格式不对，将你的磁盘格式从FAT26改称 NTFS的就可以了。因为FAT26格式的要求你的单一文件不能大于4G。但是我们一旦做瞬态或者是谐相应的时候都很容易超过这个数，所以系统抱错。

b、I/O设备口错误，I/O=9,错误，和上一个一样告诉你磁盘已满，让你清理磁盘。但是实际问题是由于你的磁盘太碎了造成的，你只要进行磁盘碎片整理就可以了，这个问题就迎刃而解。

13、Topolgical degeneracy detected for ASBA command.Try modifying geometry slightly or loosening the tolerance(BTOL command).If BTOL is relaxed ,be sure to change the tolerance back to the default after operation

公差不能太大，默认公差值是1e-5,每次扩大10倍，即1e-4,1e-3,.....慢慢试试，如果不行，就得检查模型

14、计算时候出现：Input/output error on unit=9.Possible full disk，在一些论坛看到转换磁盘格式ntfs，转换后还是不行，我的ansys11.0安装在D盘，工作目录为E盘（30G大小），另外输出窗口提示for better cpu performace increase memory by 296mb using-m option

一.转化格式（先确定你D盘为fat格式后）点“开始->运行”输入:covert D:/FS:NTFS 就可以将D盘转换成NTFS格式了,不过转换后不可以恢复成FAT32格式了.（本人没有试过！）二.在开始——程序——ansys——ansys product launcher——customization，然后选择memory下面的方框里面打勾，然后调整work spcae 和data base15、Large negative pivot value(-8.419662714E-03)in Eqn.system.May bebecause of a badtemperature-dependent material property used in the model.这种错误经常出现的。一般与单元形状有关。

16、There are 21 small equation solver pivot terms.;

SOLID45 wedges are recommended only in regions of relatively low stress gradients.第一个问题我自己觉得是在建立contact时出现的错误，但自己还没有改正过来；第二个也不知道是什么原因。

还有一个：initial penetration 4.44089×10E-6 was detacted between contact element 53928 and target element 53616;也是建立接触是出现的，也还没有接近。唉，郁闷中！

第一个问题：There are 21 small equation solver pivot terms.;

不是建立接触对的错误，一般是单元形状质量太差（例如有i接近零度的锐角或者接近180度的钝角）造成small equation solver pivot terms

第二个问题:SOLID45 wedges are recommended only in regions of relatively lowstress gradients.这只是一个警告，它告诉你：推荐SOLID45单元只用在应力梯度较低的区域。它只是告诉你注意这个问题，如果应力梯度较高，则可能计算结果不可信。

17、There are 1 small equation solver pivot terms

ansys,刚度矩阵主元太小，可能是单元畸形，或者材料参数有问题，总之这个问题你就不断的换个方式建立模型，trial and error，往往就解决了这个问题

第一个问题：说明结构刚度矩阵出现小主元。如果矩阵D 的所有主元都是正的，这时结构的切线刚度矩阵正定，结构处于稳定状态；如果矩阵D 的 主元有小于0 的，则切线刚度矩阵非正定，结构处于不稳定状态。

如果出现的小主元不多，说明可能是达到某个临界点，以后还可以继续求下去；如果出现的小主元很多，而且越来越多，说明这个结构即将破坏，比如出现大面积的塑性区，形成多个塑性铰等。

当|D |=0时，矩阵D 为奇异矩阵，非线性方程会产生奇异解，奇异解出现于可能产生不定解或非唯一解的分析中，求解方程的主元为负或零会产生这样的奇异解。有些情况下，尽管遇到主元为负或零，仍需继续进行分析（特别是一些非线性分析中）。（since a negative or zero pivot value can occur for a valid analysis.）

下述条件会引起求解过程出现奇异性：（The following conditions may cause singularities in the solution process:）·约束条件不足 ·模型中有非线性单元：如间隙元、滑动元、铰链元、缆束员等。结构的一部分可能已经塌陷或分散了 ·材料特性为负：如在瞬态热分析中规定的密度或温度 ·连接点无约束，单元排列可能会引起奇异性。例如：两个水平梁单元在连接点的垂直方向存在无约束自由度，在线性分析中，将会忽略加在该连接点的垂直载荷。另外，考虑一个与梁单元或管单元垂直相连的无板面内的旋转刚度的壳单元，在连接点处不存在板面内的旋转刚度。在线性分析中，将会

忽略加在该点处的板面内力矩。·屈曲。当应力刚化效果为负（压缩）时，结构受载后变弱。若结构变弱到刚度减小到零或为负值，就会出现奇异解，且结构已经屈曲。会打印出“主元值为负”的消息。·零刚度矩阵（在行或列上）。如果刚度的确为零，线性或非线性分析都会忽略所加的载荷。

18、This model requires more scratch space than available, currently

8026545 words(31 MB).ANSYS was not able to allocate more memory toproceed.Please shut down other applications that may be running or increase the virtual memory on your system and rerun ANSYS.Problem terminated.原来我的虚拟内存设置为“无分页文件”，现在改为“系统管理”，就不在出现计算内存不够的情况了。

Input/Output error on unit= 20.Possible full disk.Input/Output error on unit= 9.Possible full disk.这些都是一类问题,引起这种问题的可能性有:

1.ANSYS的工作目录磁盘空间已满.(可能性很大)

2.ANSYS的虚拟内存不够

3.磁盘存在坏道.(可能性也很大,常见的是在一台机器上不可以计算,但是放到别的机器上就可以计算了,这时就要考虑你的机器是不是存在坏道)

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The value of UY at node 1195 is 449810067.It is greater than the current limit of 1000000.This generally indicates rigid body motion as a result of an unconstrained model.Verifythat your model si properly constrained.错误的可能：

1.出现了刚体位移，要增加约束

2.求解之前先merge或者压缩一下节点

3.有没有接触，如果接触定义不当，也会出现这样类似的情况

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Large negative pivot value...May be because of a bad temperature-dependent material property used in the model.出现这个错误很可能的原因是约束不够！

遇到了一个问题

开始求解后出现以下提示，Solid model data is contaminated

后来终于找到原因了

有限元网格里包含一些未被划分网格的线，一般来说出现在面于面之间有重合的线，导致虽然面被划分了网格，却包含未被划分网格的线。

解决办法，把模型存为.cdb格式（去掉几何信息），然后再读取，就可以求解了命令：cdwrite，db，模型名，cdb

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在导入IGES文件时老出现

Because keypoint merging has not been performed,automatic volume creation is suppressed这句警告说明模型里有重合的点，你可以在ansys里合并keypoint

对于稍微复杂的模型都不建议用iges格式，建议用,prt格式或者.x-t格式

另外推荐大家学习ansys workbench

它的接口做的比ansys强很多

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计算过程中出现某个点的位移很大，比如说达到1E13。

这个错误的原因有几个：

A、模型中存在重节点，即同一个位置有两个不同编号的节点，这些重节点不是你预先设定的，而是没有注意到它们的存在，导致计算时这些节点飞了！有时候甚至存在重单元。主要是由于建模粗心大意。特别是，如果用体和线的镜像命令时，会在镜像处生成重节点，重单元。

B、整个模型的约束不够，应该检查约束；

C、也有可能是模型中的某个局部出现屈服，破坏，导致位移过大。即使模型正确，但是在过大的荷载作用下，也会出现这种情况。

ansys分析题目 第2篇

线段中点的建立：Modling>Creat>Keypoints>Fill between kps 还不会环形阵列。

所谓杆系结构指的是长度远远大于其他方向尺寸（10：1）的构件组成的结构，如连续梁，桁架，钢架等。静力学分析的结果包括结构的位移，应变，应力和反作用力等，一般是使用POST1处理（普通后处理器）和查看这些结果。干系结构的静力学分析—平面桁架的建模，用NODE（节点），ELEMENT(元素)创建。复杂体积的建模一般用KPS(关键点)，LINE（Straight line—直线），再生成面，再生成体。8 如果输入的数据单位是国际单位制单位，则输出的数据单位也是国际制单位。9 创建正六边形：Creat>Areas>Polygon>Hexagon.指定中心和半径。10 由面沿线挤出体：Modling>Operate>Extrude>Areas>Along Lines.11 Ansys中没有Undo命令.需及时保存数据库文件.12 Def Shape Only:只显示变形图.Def + Undeformed:显示未变形的图.Def + Udef egde:显示未变形的图形的边界.13 用等高线显示：Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu.14 模态分析用于分析结构的振动特性，即确定结构的固有频率和振型，它也是谐响应分析，瞬态动力学分析以及谱分析等其他动力学分析的基础。Ansys的模态分析是线型分析。任何非线型分析，例如，塑性，接触单元等，即使被定义了也将被忽略。平面桁架：Beam(2D elastic 3)厚壁圆筒：Solid(8 node 13)>Options(K3—Plane strain)17 一般材料的弹性模量（EX）：2e11.泊松比(PRXY)：0.3.密度：7800 18 做完静力学分析后，再做模态分析时，要再次求解，同时预应力效果也应该打开（PSTRES,on）.可以在命令行中输入：pstres,on 也可以用菜单路径：Solution>Analysis Type>Analysis Options.19 弹簧阻尼器单元：Combination-Spring damper 14.20 接触问题属于状态非线性问题，是一种高度非线性行为，需要较多的计算资源。接触问题有两个基本类型：刚体-柔体的接触，柔体-柔体的接触（许多金属成型的接触问题）。在刚体-柔体的接触问题中，有的接触面与它接触的变形体相比，有较大的刚度而被当做刚体。而柔体-柔体的接触，是一种更普遍的类型，此时两个接触体具有近似的刚度，都为变形体。Ansys的接触方式： 点-点接触：过盈装配问题是用点点接触单元模拟面面接触的典型例子。点-面接触：不必预先知道准确的接触位置，接触面之间也不需要保持一致的网格，并且允许有较大的变形和相对滑动。典型实例：模拟插头插入插座里。3 面-面接触：刚性面作为目标面，柔性面作为接触面。打开自动时间步长：Solution>Load Step Opts>Time Frequenc>Time And Substps.23 屈曲分析是一种用于确定结构开始变得不稳定时的临界载荷和屈曲模态形状分析的技术。打开预应力效果：Solution> Analysis Type>Analysis Options.在弹出的对话框中的sstif pstres下拉列表框中选择Prestress ON.单击OK.25 交叠面：Modling>Opreat>Boolearns>Overlap>Areas.黏结体：：Modling>Opreat>Boolearns>Glue>Volums.27 黏结面：Modling>Opreat>Boolearns>Glue>Areas.28 壳体有厚度：shell63(八节点)，SHELL93(八节点)29（用关键点）直接建模，不需要智能化网格功能 过关键点定义面的命令中，关键点个数最多可以有18个，最少当然是3个 31 为了消除应力集中，可设置倒圆

面相加时的面号排序：如AADD,A1,A2,A3,A4，则最后得到A5号面

命令流支持混合运算，在处理三角函数时，必须化作弧度，三角函数符号用小写 29 建实体模型时，一定要用关键点，再连线，到面，到体。只用单元模拟时用节点 30 “C***”表示该行的内容是一个注释行，感叹号“!”也是注释行的标志 31 ANSYS中的数据“0”是可以省略的

为了减少分析的总自由度数，可以利用主自由度（Master）概念。这里“M,3,UY,5”就是利用主自由度定义命令，将第3个节点到第5个节点的Y方向的自由度UY设置为主自由度，这样在计算中，只有这些位移自由度才被计算和处理 33 ANSYS提供一百多种单元

ANSYS中的单元都有类型名称和编号组成，编号是该单元在ANSYS中惟一的总编号。这里的单元名称也可以只用编号，但是一般为了便于记忆和别人阅读，尽可能使用类型＋编号的名称，如“LINK1”，“BEAM3”等等

这是正常的，有限元在计算频率时，一般总是偏大的。所以在高阶模态分析，单元的网格应该更密一些

ANSYS中使用最多的实体单元是Solid45，它有8个结点，每个结点有3个线位移 37 建模时可以对集合尺寸进行赋值

做柔性体一定要定义密度，否则不能做出。即使能画网格，也得定义密度，才能做柔性体

在前处理模块设置工程选项、分析类型、单元类型和材料参数 22 模态分析

模态分析过程包括建模，施加载荷和求解，扩展模态和查看结果等几个步骤 1 必须定义材料的弹性模量和密度。模态分析的结果包括结构的频率，振型，相应应力和力等。3 模态分析的步骤：

①指定分析类型：Solution>Analysis Type>New Analysis在弹出的对话框中的Type of Analysis选项中选择Modal.②指定分析选项：Solution>Analysis Type>Analysis Options.在弹出的对话框中的No.of modes to extract文本框中输入10（十阶模态）。弹出Block Lanczos method对话框，单击OK.③指定要扩展的模态数：Solution>Load Step Opts Expansionpass>Single Expand Expand Modes在弹出的对话框中的NMODE文本框中输入10（扩展的模态数）。单击OK.④施加约束。⑤求解。

⑥列表固有频率：General Postproc>Results Summary ⑦从结果文件读出结果：General Postproc>Read Results>First Set ⑧用动画观察模型的一阶模态PlotCtrls>Animate>Mode Shape在弹出的对话框

中单击OK.⑨观察其余各阶模态：General Postproc>Read Results>Next Set.4 0阶模态（MODE = 0）是轴对称振动模态，而MODE = 2是它的第2阶振动频率。在0阶模态情况下，需要选择半径方向的自由度作为主自由度。对于MODE=2的情况，半径方向和环向自由度都必须指定为主自由度 23 结构动力学分析（谐响应分析）

谐响应分析主要用于确定线性结构承受随时间按正弦规律变化的载荷时的稳态响应。主要采用缩减发（reduced）,模态叠加法（Mode Superposition）,完全发（Full）。24 单元选择

初学ANSYS的人，通常会被ANSYS所提供的众多纷繁复杂的单元类型弄花了眼，如何选择正确的单元类型，也是新手学习时很头疼的问题。

单元类型的选择，跟你要解决的问题本身密切相关。在选择单元类型前，首先你要对问题本身有非常明确的认识，然后，对于每一种单元类型，每个节点有多少个自由度，它包含哪些特性，能够在哪些条件下使用，在ANSYS的帮助文档中都有非常详细的描述，要结合自己的问题，对照帮助文档里面的单元描述来选择恰当的单元类型。1.该选杆单元（Link）还是梁单元(Beam)？

这个比较容易理解。杆单元只能承受沿着杆件方向的拉力或者压力，杆单元不能承受弯矩，这是杆单元的基本特点。

梁单元则既可以承受拉，压，还可以承受弯矩。如果你的结构中要承受弯矩，肯定不能选杆单元。

对于梁单元，常用的有beam3,beam4,beam188这三种，他们的区别在于：

1)beam3是2D的梁单元，只能解决2维的问题。Beam3是一个具有张紧，压缩和弯曲能力的单向元素。它有三个自由度，分别是x方向和y方向的移动和沿z轴的旋转（UX,UY,ROTZ）。该元素由两个节点，两个横截面，转动惯量，高和材料性能来定义。2)beam4是3D的梁单元，可以解决3维的空间梁问题。3)beam188是3D梁单元，可以根据需要自定义梁的截面形状。2.对于薄壁结构，是选实体单元还是壳单元？

对于薄壁结构，最好是选用shell单元，shell单元可以减少计算量，如果你非要用实体单元，也是可以的，但是这样计算量就大大增加了。而且，如果选实体单元，薄壁结构承受弯矩的时候，如果在厚度方向的单元层数太少，有时候计算结果误差比较大，反而不如shell单元计算准确。

实际工程中常用的shell单元有shell63,shell93。shell63是四节点的shell单元(可以退化为三角形)，shell93是带中间节点的四边形shell单元(可以退化为三角形),shell93单元由于带有中间节点，计算精度比shell63更高，但是由于节点数目比shell63多，计算量会增大。对于一般的问题，选用shell63就足够了。

除了shell63,shell93之外，还有很多其他的shell单元，譬如shell91,shell131，shell163等等，这些单元有的是用于多层铺层材料的，有的是用于结构显示动力学分析的，一般新手很少涉及到。通常情况下，shell63单元就够用了。

3.实体单元的选择。

实体单元类型也比较多，实体单元也是实际工程中使用最多的单元类型。常用的实体单元类型有solid45, solid92,solid185,solid187这几种。

其中把solid45,solid185可以归为第一类，他们都是六面体单元，都可以退化为四面体和棱柱体，单元的主要功能基本相同,(SOLID185还可以用于不可压缩超弹性材料)。Solid92, solid187可以归为第二类，他们都是带中间节点的四面体单元，单元的主要功能基本相同。

实际选用单元类型的时候，到底是选择第一类还是选择第二类呢？也就是到底是选用六面体还是带中间节点的四面体呢？

如果所分析的结构比较简单，可以很方便的全部划分为六面体单元，或者绝大部分是六面体，只含有少量四面体和棱柱体，此时，应该选用第一类单元，也就是选用六面体单元；如果所分析的结构比较复杂，难以划分出六面体，应该选用第二类单元，也就是带中间节点的四面体单元。

新手最容易犯的一个错误就是选用了第一类单元类型(六面体单元)，但是，在划分网格的时候，由于结构比较复杂，六面体划分不出来，单元全部被划分成了四面体，也就是退化的六面体单元，这种情况，计算出来的结果的精度是非常糟糕的，有时候即使你把单元划分的很细，计算精度也很差，这种情况是绝对要避免的。

六面体单元和带中间节点的四面体单元的计算精度都是很高的，他们的区别在于：一个六面体单元只有8个节点，计算规模小，但是复杂的结构很难划分出好的六面体单元，带中间节点的四面体单元恰好相反，不管结构多么复杂，总能轻易地划分出四面体，但是，由于每个单元有10个节点，总节点数比较多，计算量会增大很多。

前面把常用的实体单元类型归为2类了，对于同一类型中的单元，应该选哪一种呢？通常情况下，同一个类型中，各种不同的单元，计算精度几乎没有什么明显的差别。选取的基本原则是优先选用编号高的单元。比如第一类中，应该优先选用solid185。第二类里面应该优先选用solid187。ANSYS的单元类型是在不断发展和改进的，同样功能的单元，编号大的往往意味着在某些方面有优化或者增强。

对于实体单元，总结起来就一句话：复杂的结构用带中间节点的四面体，优选solid187，简单的结构用六面体单元，优选solid185。25 命令书写

/FILNAM,EX3-1定义文件名/TITLE, 定义分析的标题 /UNITS,SI！定义单位制

/PREP7！进入前置处理

ET,1,3！定义元素类型为beam3 6 MP,EX,1,200E9!定义杨氏模量 R,1,3E-4,2.5E-9,0.01！定义实常数 26 当使用单元LINK1时：

创建了节点后，节点用ELEMENT连接，即：E,1,2 27 根据模型的对成型性，计算时只需要一半模型即可。28 PRXY与NUXY的区别：

在材料参数泊松比的定义中可以使用“PRXY”或者“NUXY”，对于各种异性材料它们分别表示最大泊松比和最小泊松比。对于一般的各向同性材料，两者的意义是等价的。29合并重合的关键点：

–Main Menu > Preprocessor > Numbering Ctrls > Merge Items.将Label 设置为 “Keypoints”, 单击 [OK] 30.绘等效应力(von Mises)图.Main Menu: General Postproc-> Plot Results-> Contour Plot-Nodal Solu 1.选择 stress 2.选择 von Mises 3.OK 31.应力动画Utility Menu: PlotCtrls-> Animate-> Deformed Results...1.选择 stress 2.选择 von Mises 3.OK 播放变形动画, 拾取MediaPlayer的 “>” 键。32.Exit.Toolbar: QUIT 1.Save Everything 2.OK 33 做柔性体时，建立刚性区域时，主从节点要分清，不能重复约束自由度（先加了约束，如：D,ALL,UX，后面建立刚性区域时不能再重复约束）34 模型几何形状非常规则时，易于用节点和单元直接建模来实现

如果需要了解其他模态的情况，需要在命令行输入“Set,1,N”来指定选择第N阶模态，然后利用PLDISP命令就可以显示模态了。再执行“ANMODE,10,0.05”就可以生成该模态的动画文件了。需要说明的是，动画生成之前，需要选择哪一阶模态，并使用PLDISP显示静态的模态后，才可以执行动画生成命令ANMODE。

基于Ansys的炉墙传热分析 第3篇

关键词：炉墙,传热分析,有限元

引言

在国外, ANSYS在热分析的应用取得了很大的进展, 与国内相比, 以多场耦合的应用较多, 如A.P.AmosovandA.F.Fedotov应用ANSYS5.1对在脆性壳中合成坯件的高温热力学状态进行了模拟, 有效的指导了具体工艺的实施。

300系列奥氏体不锈钢产品不能在热轧冷态下交货, 轧后要求进行固溶处理, 即淬火软化。目前, 某厂304系列5.5线材离线固溶处理每吨要加价200元, 改用在线固溶处理后, 除改造投资外, 消耗主要是保温用的煤气、气雾冷却消耗的压缩空气和水, 其他设备没有什么变化和消耗, 假如增加成本吨钢30元, 则每吨钢的效益是170元。每年固溶处理线材按6万吨计, 则年经济效益1042万元, 是十分可观的。304系列深加工性能的改变对用户来说, 社会效益也可以显著增加。因此决定对现有设备进行改造, 为保证技改有一定的可行性, 事先进行了数值模拟分析, 然后确定最佳的技改方案。根据试验室的研究分析, 在1010～1150℃, 保温3～6分钟条件下, 304HC等钢种5.5mm线材的晶粒度可由10～11级长大为5～7级, 可由620～680MPa降低到520～580MPa。能达到最好的固溶效果。设计中由于保温炉内温度要长期维持在1100℃, 现有辊道侧墙、底座温度均将明显升高, 保温炉进出口的热辐射将对吐丝机外壳和其他设备产生影响。为此, 可在辊道下方与钢结构基础间加装耐火纤维毡, 并将辊道内侧的钢板换成导热系数低、高温强度高的溶融石英陶瓷板, 在保温炉的出、入口处, 各加一个带活动铰链的保温门帘, 这样, 有利于防止热辐射, 同时还可提高保温效果。

1. 炉墙材料的选择及分布

由于在设计过程中, 整体的钢架结构不可改变, 因此我们通过改变纤维毡的厚度和内侧板的材质来达到保温的要求。斯太尔摩线原有炉墙材质组成结构示意图:

炉墙的外部材料为钢板, 中间为纤维毡, 内部为耐热钢板。炉墙的传热过程主要是导热和对流两种基本的传热方式, 而且可以看着是一个稳态的传热过程。为了方便计算, 在建立模型的过程中作了如下一些简化:

1) 所使用的材料具有各向同性;

2) 忽略上盖缝隙处的漏热;

3) 炉墙的内壁温度恒定;

4) 材料的性能参数 (密度) 不随温度变化;

5) 炉墙外的空气温度不随时间变化, 并且空气与墙壁之间的换热系数视为常数。

2. 多层壁的导热方程

我们由傅立叶 (Fourier) 定律可以推得单层平壁的导热方程为:

依据式 (1) 可以写出多层壁各层的面积热阻表达式, 如下:

应用串联过程的总热阻等于其分热阻的总和, 即所谓串联热阻叠加原则, 把各层热阻叠加就得到多层壁的总热阻:

于是, 可导得热流密度的计算公式:

以此类推可得n层多层壁的计算公式为:

3. 炉墙材料的物性参数及边界条件

根据文献[3～5]查得炉墙材料的有关物性参数如表1:

说明:上表中导热系数的单位为W/ (m·K) ;在20℃时, 耐热钢板的密度ρ为7740kg/m3, 比热Cp为460kg·K;普通钢板的密度ρ为7790kg/m3, 比热Cp为470kg·K;纤维毡的密度为ρ, 导热系数ρ为0.032W/ (m·K) 。

边界条件:

4. 有限元模拟辊道边墙计算的模拟结果

5. 结果分析

在原有的炉墙结构中, 它的组成材料分别为耐热钢板-纤维毡-普通钢板, 在我们的设计中, 考虑到不改变钢架结构, 我们将耐热钢板改为陶瓷板, 这是因为陶瓷的线膨胀系数小, 耐急冷急热, 热导率低, 高温耐磨性强, 工作温度为1980℃。由模拟的结果图, 我们得出了外墙温度值的列表, 如表2所示:

说明:其中纤维毡的厚度为80mm时的耐热钢板的厚度为8mm, 其余的耐热钢板的厚度均为20mm。

从列表中的模拟计算结果值我们可以看出, 将内墙由耐热钢板换为陶瓷板时, 由于两种材料的导热系数不同, 对传热的最终结果产生了很大的影响, 相同厚度的耐热钢板和陶瓷板, 在所有的外界条件相同的情况下, 使用陶瓷板时外墙的温度值比使用耐热钢板的值要降低20℃以上 (表中, 当纤维毡的厚度为80mm时, 耐热钢板的厚度与陶瓷板的厚度不一样, 导致值略有差别) 。同时, 随着耐火纤维毡的厚度的增加, 温降也是逐渐降低的, 纤维毡的厚度每增加10mm, 不论是用陶瓷板内衬还是用耐热钢板作内衬, 炉外墙的温度都降低了5℃以上。由列表的结果我们可以得出如下结论, 选用陶瓷板作内衬, 同时将原纤维毡的厚度由80mm增加到100～120mm时, 能够保证炉外墙的温度值不超过80℃, 符合炉墙的设计要求。

参考文献

[1]A.P.Amosov, A.F.Fedotov.Finite Element Plane Model of Thermal Conditionsin Self ProgragatingHigh Temperature Synthesis of Blanksina Friable Shell[J].Journal of Engineering Physicsand Thermophysics, 2001, 74, (5) .

[2]李风岭.大连钢铁 (集团) 公司新建的合金钢棒线材机组[J].特殊钢, 2001, (5) :35-37.

[3]W.M.Rohsenow, J.P.Hartnett, Eds., Handbook of Heat Transfer[K], McGraw-Hill Book Company, New York, 1973.82.

[4]俞昌铭.热传导及其数值分析[M].北京:清华大学出版社, 1981.198.

ansys分析题目 第4篇

[关键词] 有限元分析 强度 刚度 连杆

引言

连杆是连接发动机活塞与曲轴的一个重要零件,工作中主要承受压缩、拉伸和弯曲等交变负荷。根据连杆的工作条件,连杆应具有足够的抗疲劳强度和结构刚度。若强度不足,连杆螺栓、连杆盖甚至连杆体都可能断裂。若刚度不够,则可能由于大头变形而使连杆螺栓弯曲等弊病[1]。

本文综合考虑连杆的结构强度与刚度,以某4缸高速汽油机为例,分别建立沿小头孔轴线杆身断面的传统连杆模型和垂直小头轴线杆身断面的新型连杆模型。运用商业有限元分析软件ANSYS 10.0进行有限元静强度分析,对比连杆在最大压缩和最大拉伸两种极限工况下的结构强度和刚度,为连杆的创新型设计提供参考。

1 连杆有限元静力分析

1.1 实体模型的建立

连杆组在整体结构上比较复杂,包括了连杆体、大头盖、连杆轴瓦、连杆小头衬套以及连杆螺栓等零件。由于本文主要考虑对象是连杆,故在建模时对连杆、大头盖建立详细实体模型,而对螺栓、曲柄销等则根据刚度等效原则进行适当简化,完成后保证两种结构的质量相当。图1、2分别为传统连杆体实体模型和新型连杆体实体模型。

Fig.1 Traditional connecting rodFig.2 New connecting rod

1.2有限元模型的建立

1.2.1 约束边界条件

边界约束的目的是为了消除整体模型的刚性位移。本文采用刚性约束,即曲柄销约束。连杆大头孔用曲柄销固定,曲柄销的一个端面全约束,另一个端面可以轴向移动,对连杆小头顶端在其一节点横向进行位移协调约束,应用ANSYS的接触向导在曲柄销和大头孔间建立接触单元。

1.2.2 载荷边界条件

由于连杆受力复杂,根据力的作用效果,考虑以下三种载荷的作用。

1.2.2.1 预紧载荷

连杆的预紧载荷包括螺栓预紧力、连杆小头和衬套间过盈装配预紧力、连杆大头和轴瓦间过盈装配预紧力。

(1) 螺栓连接预紧力

将实际连杆螺栓拧紧力矩转化为螺栓预紧力,在螺栓中间建立预紧单元,通过力加载的方式施加螺栓预紧力。

(2) 连杆过盈装配预紧力

连杆大头与轴瓦及连杆小头与衬套之间的过盈装配预紧力将以压强的形式作用在接触面上。配合面间的压强()与配合过盈量之间的关系为[2-3]:

式中:为配合面直径,;为衬套内径或轴瓦内径,;为小头外圆直径或大头外圆直径,;,为泊松比;为配合过盈量,;,为弹性模量,;

1.2.2.2 最大惯性力

连杆组件的最大惯性力出现在进气行程开始的上止点附近,此时连杆小头和活塞往复运动加速度最大,也即惯性力最大,最大惯性加速度的计算公式为[4]:

式中:为连杆比,为连杆长度,为曲柄半径,为曲轴角速度。

在连杆拉伸工况下,不但承受预紧工况时的载荷,还承受惯性载荷。惯性载荷作用在连杆小头孔上表面的圆周范围内。周向按余弦分布,轴向按二次抛物线分布。在ANSYS中考虑通过定义分段函数的方法施加惯性载荷。具体方法如下:

(1) 在连杆小头中心位置建立局部柱坐标系,使轴沿连杆中心线的方向,使轴垂直于中心线方向,使轴沿小头轴线方向。

(2) 以轴作为分段函数自变量,应用函数编辑器定义载荷分段函数,如式(3)所示:

式中:为连杆小头宽度的二分之一;为小头孔半径;为作用在小头上的总载荷;;。

(3) 应用函数加载器加载已定义的函数并定义表参数用于施加函数载荷,结果如图3所示:

Fig.3 Inertial load on the connecting rod

1.2.2.3 最大爆发压力

在做功行程时,连杆受到由活塞、活塞销传过来的最大爆发压力。在连杆压缩工况下,连杆不但承受预紧工况时的载荷,还承受做功行程时的最大爆发压力。该载荷作用在小头下半孔120°圆周范围内,具体施加方法参考惯性力的施加。

沿小头孔轴线开槽的连杆有限元模型如图4所示:

Fig.4Finite element model of the connecting rod

2 算例

某4缸高速汽油机,材料为45Mn,标定工况,转速为,文中考虑爆压为7.15,轴瓦过盈量为0.03,小头过盈量0.015,连杆螺栓预紧力为,最大惯性力5354.91。

2.1 应力结果分析

图5,6分别为传统连杆与新型连杆在压缩工况下的连杆等效应力云图。

Fig.5 Traditional connecting rod von miss stress on compression condition

Fig.6 New connecting rod von miss stress on compression condition

由于连杆在工作过程中承受交变载荷的作用,易发生疲劳破坏。所以,连杆应力水平的高低直接决定其疲劳强度是否满足要求。两种结构应力如表1所示:

从表中我们可以看出,两种结构形式的等效应力水平相当,连杆材料许用应力为790。两种结构均未超出许用应力且具有足够的静强度安全系数。

2.2 变形结果分析

连杆整体变形结果的大小直接决定连杆的结构刚度是否满足要求,由其是连杆大头孔的变形,它是判断连杆刚度是否满足要求的重要指标[5]。连杆变形结果如表2所示:

图7,8分别为两种结构在压缩和拉伸两种工况下,大头孔的径向位移。图中1,23两点连线对应连杆中心线。

Fig.7 Big end radial displacement on Largest compression condition

Fig.8 Big end radial displacement on Maximum tensile condition

综合表2和图7,8可以看出,在压缩工况下,新型连杆的总体位移变形及大头孔变形要小于传统连杆,新型连杆刚度要好于传统连杆。而在拉伸工况下,传统连杆的总体位移变形及大头孔变形要小于新型连杆,传统连杆表现出了更好的刚度水平。

3 结论

(1) 在相同质量的情况下,两种连杆的应力水平相当,且都具有足够的疲劳强度。

(2) 通过对两种结构的变形分析可知,在压缩工况下新型连杆具有更好的结构刚度,更适宜用做承受高爆压、低转速的发动机连杆。在拉伸工况下,传统连杆则具有更好的结构刚度,更适宜用做承受高转速、低爆压的发动机连杆。

参考文献:

[1] 陈家瑞.汽车构造[M].北京:人民交通出版社,2003.

[2] 苏铁熊. 接触问题对连杆有限元分析的影响[J].内燃机学报,2002,(1):80～83.

[3] C. Yi, W. Mingwu, T. Ling Fatigue Strength Reliability Analysis of Diesel Connecting Rod Based on Stochastic Finite Element Method,ASME,1999

[4] 潘琼瑶,陈凯.车用发动机连杆强度分析与结构改进[J].车用发动机,2008,(176):141～142.

分析ANSYS的齿轮结构静力 第5篇

摘要：本文基于强度分析的原理，利用三维建模软件SOLIDWORKS建立好齿轮模型，然后转换格式利用Pro/E和ANSYS接口，将齿轮模型导入到ANSYS中，从而在一定的载荷和约束作用下对齿轮进行强度分析。强度分析有动态分析和静态分析两种，本文只进行静态分析，分析齿轮的应力应变集中的地方是否合理，并从分析所得到的数据中研究其最大应力是否满足要求，从而完成对齿轮的结构静力分析。

关键词：强度分析 ANSYS 有限元分析 齿轮结构

1、前言

齿轮机构可以用来传递任意两轴之间的运动，其传递准确可靠，效率很高，而且齿轮机构是传统和现代机械中应用最为广泛的一种传动机构[1]。在各种零件失效的形式中，齿轮也是最容易出现失效的常见零件之一。而且零件的结构强度分析关系到所设计的机器能否正常工作并达到一定的使用要求，因此对齿轮的强度进行分析是很有必要的。强度分析的目的主要是分析零件的结构强度是否满足要求，分析所用的数据或图表的来源既可以是一些经验公式分析后得到的，也可以是从一些相关的强度分析软件中得到。一般的齿轮都是渐开线齿廓，可以利用相关的软件进行建模，如本文采用了美国参数技术公司开发的建模软件Pro/E进行齿轮建模，然后再导入ANSYS进行强度分析。

2、有限元模型的建立

2.1 几何模型的建立

齿轮的基本参数齿轮：模数m=2.5mm，齿数z=33，压力角α=25°，为正常齿制的齿轮，h*a=1，c*=0.25，齿宽b=94mm。

为了更加简便的建模，首先使用SOLIDWORKS软件将齿轮的三维实模型建立好。而且由于是结构静力分析，载荷往往只在一个齿上，为了使分析效率有所提高，又可以节约计算机的分析时间，根据圣维南原理，可将模型进行一定的简化。如图2-1所示。

2.2 模型的导入

2.2.1ANSYS简介

伴随有限元方法理论的发展，为了更好的使用有限元方法理论进行工程问题的分析求解，一些大型软件应运而生，其中就包括了ANSYS。ANSYSA是运用最为广泛的有限元分析软件之一，可以对分析对象进行动态、静态和热传导等分析。它还可以通过对分析对象输入相关属性、添加约束以及载荷后，可以由其相关的后处理模块进行应力、应变和温度等分析，进而得到相关的结果。

2.2.2模型的导入

齿轮其他的基本参数：齿轮的扭矩为T=325.320N·m，齿轮材料为40Cr[2]，密度为7.8×103kg/m3，弹性模量为211GPa，泊松比为0.277。

由于ANSYS存在有与Pro/E的接口，故可以把SOLIDWORKS建立好的模型另存为“prt”格式，再将模型导入ANSYS里面，进而就可以利用ANSYS进行有限元分析了。

2.3划分网格

为了对齿轮进行比较精确的结构静力分析，取简化后的模型为研究对象，考虑到一些实际的因素，如齿轮的齿形、齿轮的精度等，选用“solid95”型为有限元的网格单元。“solid95”是一种空间实体单元，适合曲线边界建模，且具备许多功能。采用“扫略”这种操作方式进行网格划分，网格的划分越精细，其结果也越精确，导入和划分后的图形如图2-2所示。

3、求解及后处理

对齿轮进行结构静力分析，约束主要是施加对圆柱孔面的约束以及一个齿面的约束。对齿轮施加的载荷为施加在圆柱孔面上的扭矩。这样经过施加约束和载荷后就可以用ANSYS的后处理来进行结构分析了。本文对齿面进行的.是静态分析，因此选择通用的后处理对结果进行分析。通过求解理后可得到齿轮等效应力云图，如图2-3所示。

4、结果分析

采用通用后处理操作方式对求解的结果进行处理，通过彩色云图显示应力、应变的分布，以不同的颜色表示不同的应力值，这样之后使得齿轮的内部应力应变分布情况一目了然。从应力云图可知，齿轮的齿根部分出现了最大的应力，其最大的应力为522.962Mpa。齿根也是齿轮发生应力集中的主要部位，有极大的可能出现疲劳断裂的现象。一般的渐开线齿轮最容易出现的失效形式之一是断裂，它发生的位置也是在齿根部位，因此从这个结果上看，与实际工作的情况相吻合。

5、结束语

本文通过Pro/E和ANSYS接口技术，对工程实际中的齿轮在一定的载荷和约束条件下进行有限元分析，得到相关强度分析的数据，研究得到结论与实际相符。本文为齿轮静力分析提供了宝贵的理论依据，具有重要的实际意义。

参考文献：

[1]谢进，万朝艳，杜力杰.机械原理[M].北京：高等教育出版社，.

[2]邱宣怀.机械设计[M].北京：高等教育出版社，.

[3]戴进，钟定铭.基于齿轮加工原理的精确建模及ANSYS有限元分析[J].机电工程技术，，37(04)：77-79.

[4]宋剑锋.ANSYS有限元分析[M].北京：中国铁道出版社，.

ansys分析题目 第6篇

采用通用大型有限元软件ANSYS,对吊钩进行仿真计算和分析,得出其应力和位移变化的分布图,从理论上对吊钩的`危险截面进行了分析研究,为吊钩进一步的结构设计和优化提供了必要的理论依据.

作 者：白学勇 黎姝 李勇刚 BAI Xue-yong LI Shu LI Yong-gang  作者单位：西安科技大学,机械工程学院,西安,710054 刊 名：煤矿机械  PKU英文刊名：COAL MINE MACHINERY 年，卷(期)：2009 30(11) 分类号：O241.82 TH114 关键词：吊钩   有限元分析   ANSYS  

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