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计算机辅助设计课程论文 学生姓名 学 号 班 级 指导教师 二一年六月二日目 录目 录2ANSYS有限元分析31 ANSYS软件简介32 有限元分析42.1凝固铸件的热分析42.1.1问题描述42.1.2 ANSYS程序42.1.3凝固的铸件的热分析结果截图122.2磁螺线管驱动器的电磁分析142.2.1问题描述142.2.2 ANSYS程序152.2.3磁螺线管驱动器的电磁分析的结果截图202.3角架结构的静态分析242.3.1问题描述242.3.2 ANSYS程序242.3.3角架结构的静态分析的结果截图293 实验总结31ANSYS有限元分析xxx(南京xxxxx, 南京210044)摘要: ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件,本文利用ANSYS软件完成了对凝固铸件的热分析,磁螺线管驱动器的电磁分析,以及角架结构的静态分析,加深对ANSYS有限元分析的认识。 关键词:有限元分析ANSYS1 ANSYS软件简介ANSYS是一种广泛的商业套装工程分析软件。所谓工程分析软件,主要是在机械结构系统受到外力负载所出现的反应,例如应力、位移、温度等,根据该反应可知道机械结构系统受到外力负载后的状态,进而判断是否符合设计要求。一般机械结构系统的几何结构相当复杂,受的负载也相当多,理论分析往往无法进行。想要解答,必须先简化结构,采用数值模拟方法分析。ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元软件,可广泛的用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、生物医学、水利、日用家电等一般工业及科学研究。该软件提供了不断改进的功能清单,具体包括:结构高度非线性分析、电磁分析、计算流体力学分析、设计优化、接触分析、自适应网格划分及利用ANSYS参数设计语言扩展宏命令功能。ANSYS软件主要特点:1). 唯一能实现多场及多场耦合分析的软件 2). 唯一实现前后处理、求解及多场分析统一数据库的一体化大型FEA软件 3). 唯一具有多物理场优化功能的FEA软件 4). 唯一具有中文界面的大型通用有限元软件 5). 强大的非线性分析功能 6). 多种求解器分别适用于不同的问题及不同的硬件配置 7).支持异种、异构平台的网络浮动,在异种、异构平台上用8. 多种自动网格划分技术 8). 良好的用户开发环境 2 有限元分析2.1凝固铸件的热分析2.1.1问题描述2.1.2 ANSYS程序/BATCH /COM,ANSYS RELEASE 10.0 /input,menust,tmp,1 /GRA,POWER/GST,ON/PLO,INFO,3/GRO,CURL,ON/CPLANE,1 /REPLOT,RESIZE WPSTYLE,0/REPLOT,RESIZE /INPUT,casting,inp,C:/ProgramFiles/Ansys Inc/v100/ANSYS/data/models /DIST,1,1.08222638492,1 !平移距离/REP,FAST /DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST !* MPTEMP, MPTEMP,1,0 MPDATA,KXX,1,0.025 !指定1号材料的热导率MPTEMP, MPTEMP,1,0 MPDATA,C,1,0.28 !指定1号材料的比热容MPTEMP, MPTEMP,1,0 MPDATA,DENS,1,0.54 !指定1号材料的质量密度MPTEMP, MPTEMP,1,0 MPTEMP,2,2643 MPTEMP,3,2750 MPTEMP,4,2850 MPDATA,KXX,2,1.44 !指定2号材料的热导率MPDATA,KXX,2,1.54 MPDATA,KXX,2,1.22 MPDATA,KXX,2,1.22 MPTEMP, MPTEMP,1,0 MPTEMP,2,2643 MPTEMP,3,2750 MPTEMP,4,2850 MPDATA,ENTH,2,0!指定2号材料的焓MPDATA,ENTH,2,128.1MPDATA,ENTH,2,163.8MPDATA,ENTH,2,174.2MPTEMP, MPTEMP,1,0 MPTEMP,2,2643 MPTEMP,3,2750 MPTEMP,4,2850 MPDE,KXX,2 MPDATA,KXX,2,1.44 MPDATA,KXX,2,1.54 MPDATA,KXX,2,1.22 MPDATA,KXX,2,1.22 MPTEMP, MPTEMP,1,0 MPTEMP,2,2643 MPTEMP,3,2750 MPTEMP,4,2850 MPDE,ENTH,2 MPDATA,ENTH,2,7.8886E-031 MPDATA,ENTH,2,128.1MPDATA,ENTH,2,163.8MPDATA,ENTH,2,174.2SAVE!保存!* ET,1,PLANE55 !定义单元类型1!* SAVEAPLOT SMRT,6 SMRT,5 SMRT,4 MSHAPE,0,2D !用四边形来给单元划分MSHKEY,0!free方式划分网格(缺省值)!* CM,_Y,AREA !定义部件ASEL, , , , 5 !选择面作为集合CM,_Y1,AREA CHKMSH,AREA !检查前面网格划分的面和体CMSEL,S,_Y !选择部件或者组合体作为子集!* AMESH,_Y1 !划分面单元网格!* CMDELE,_Y !删除一个部件或者部件组合体定义CMDELE,_Y1 CMDELE,_Y2 !* /REPLOT,RESIZE TYPE, 1 !定义单元类型MAT, 2!定义材料号REAL, ESYS, 0 !单元坐标系号SECNUM, !截面类型号!* APLOT CM,_Y,AREA ASEL, , , , 4 !选择有效面积CM,_Y1,AREA CHKMSH,AREA CMSEL,S,_Y !* AMESH,_Y1 !* CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 CMDELE,_Y2 !* /UI,MESH,OFFEPLOT /PNUM,KP,1 !在有限元模块图形中显示点号码/PNUM,LINE,0!在有限元模块图形中不显示线号码/PNUM,AREA,1!在有限元模块图形中显示面积号码/PNUM,VOLU,0!在有限元模块图形中不显示体积号码/PNUM,NODE,0!在有限元模块图形中不显示节点号码/PNUM,TABN,0/PNUM,SVAL,0/NUMBER,0 !* /PNUM,MAT,1 !在有限元模块图形中显示材料号码/REPLOT !* /PNUM,KP,1 /PNUM,LINE,0/PNUM,AREA,1/PNUM,VOLU,0/PNUM,NODE,0/PNUM,TABN,0/PNUM,SVAL,0/NUMBER,1 !* /PNUM,MAT,1 /REPLOT !* SAVELPLOT FLST,2,3,4,ORDE,3 !2表示拾取项作为后面命令的第一个条件,第一个3表示拾取3项 ,4 表示拾取直线号, 第二个2 表示有2项FITEMFITEM,2,1 FITEM,2,3 FITEM,2,-4 !负号表示与上面同类,即拾取1,2,3,4四条线/GO !* SFL,P51X,CONV, ,0.014, ,80 SAVEFINISH /SOL!* ANTYPE,4 !瞬态分析!* TRNOPT,FULL !指定瞬态分析选项LUMPM,0 !* APLOT ASEL,S, , , 4 !选择有效面积ALLSEL,BELOW,AREA !选指定项目的直接下属及更低级项目NPLOT !节点显示/DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST /DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST /DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST /DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST /DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST /DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST /DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST /DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST FLST,2,95,1,ORDE,6 FITEM,2,5 FITEM,2,-8 FITEM,2,60 FITEM,2,-90 FITEM,2,271 FITEM,2,-330IC,P51X,TEMP,2875, NSEL,INVE NSEL,INVE NSEL,INVE NPLOT /DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST /DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST /DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST /DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST /REPLOT,RESIZE /DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST /REPLOT,RESIZE FLST,2,235,1,ORDE,6 FITEM,2,1 FITEM,2,-4 FITEM,2,9 FITEM,2,-59 FITEM,2,91 FITEM,2,-270IC,P51X,TEMP,80, !定义温度值ALLSEL,ALL !选所有项目及其低级项目SAVE!* TIME,4 !指定荷载步结束时间AUTOTS,-1 !自动时间步长的设置DELTIM,0.01,0.001,0.25,1KBC,1 !指定载荷为阶跃载荷!* TSRES,ERASE !* OUTRES,ALL,ALL, !查看3-D 变形形状SAVE!保存/STATUS,SOLUSOLVE /REPLOT,RESIZE /PNUM,KP,1 !在有限元模块图形中显示点号码/PNUM,LINE,0 !在有限元模块图形中不显示线号码/PNUM,AREA,1 !在有限元模块图形中显示面积号码/PNUM,VOLU,0 !在有限元模块图形中不显示体积号码/PNUM,NODE,1 !在有限元模块图形中显示节点号码/PNUM,TABN,0/PNUM,SVAL,0/NUMBER,0 !* /PNUM,MAT,1 /REPLOT !* /REPLOT,RESIZE /REPLOT,RESIZE EPLOT *SET,cntr_pt,node(16,6,0) /REPLOT,RESIZE /REPLOT,RESIZE FINISH /POST26 !时间历程后处理FILE,file,rth,. /UI,COLL,1 NUMVAR,200 !在时间历程后处理器中定义节点变量的序号SOLU,191,NCMIT !进入解题处理器STORE,MERGE FILLDATA,191,1,1 REALVAR,191,191 !* NSOL,2,274,TEMP, center!节点自由度STORE,MERGE PLVAR,2, , , , , , , , , , !画出要显示的变量(作为纵坐标)/REPLOT,RESIZE /REPLOT,RESIZE FINISH /POST1 SET,FIRST /PNUM,KP,1 /PNUM,LINE,0/PNUM,AREA,1/PNUM,VOLU,0/PNUM,NODE,0/PNUM,TABN,0/PNUM,SVAL,0/NUMBER,0 !* /PNUM,MAT,1 ! !* EPLOT /REPLOT,RESIZE /REPLOT,RESIZE !* /CVAL,1,2643,2750,3000,0,0,0,0,0/REPLOT !* /DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST /DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST !* PLNS,TEMP, ANTIME,30,0.5, ,0,0,0,0 !* /REPLOT,RESIZE /REPLOT,RESIZE !* PLNS,TEMP, ANTIME,30,0.5, ,0,0,0,0 !* FINISH !完成! /EXIT,NOSAV 2.1.3凝固的铸件的热分析结果截图2.2磁螺线管驱动器的电磁分析2.2.1问题描述2.2.2 ANSYS程序/BATCH /COM,ANSYS RELEASE 10.0 /input,menust,tmp,1 /GRA,POWER/GST,ON/PLO,INFO,3/GRO,CURL,ON/CPLANE,1 WPSTYLE,0 /REPLOT,RESIZE /INPUT,solenoid,inp,C:/ProgramFiles/Ansys Inc/v100/ANSYS/data/models !* /NOPR /PMETH,OFF,1KEYW,PR_SET,1 KEYW,PR_STRUC,0 KEYW,PR_THERM,0 KEYW,PR_FLUID,0 KEYW,PR_ELMAG,1 KEYW,MAGNOD,1 KEYW,MAGEDG,0 KEYW,MAGHFE,0 KEYW,MAGELC,0 KEYW,PR_MULTI,0 KEYW,PR_CFD,0 /GO !* /COM, /COM,Preferences for GUI filtering have been set to display:/COM, Magnetic-Nodal !* !* MPTEMP, MPTEMP,1,0 MPDATA,MURX,1,1!指定1号材料的磁渗透系数*CSET,1,2, 1,2, MPCOPY, ,1,2TBCOPY,ALL,1,2 !* MPTEMP, MPTEMP,1,0 MPDE,MURX,2 MPDATA,MURX,2,1000 !指定2号材料的磁渗透参数*CSET,1,2, 1,3, MPCOPY, ,1,3TBCOPY,ALL,1,3 !* *CSET,1,2, 2,4, MPCOPY, ,2,4TBCOPY,ALL,2,4 !* MPTEMP, MPTEMP,1,0 MPDE,MURX,4 MPDATA,MURX,4,2000 !指定4号材料的磁渗透参数MPLIST,ALL,EVLT !* ET,1,PLANE13 !定义单元类型!* KEYOPT,1,1,0 !六个自由度,不限制扭转KEYOPT,1,2,0!截面因为轴线拉伸效应被缩放;当大变形开关打开的时候被调用KEYOPT,1,3,1!KEYOPT,1,4,0!仅仅输出扭转相关的剪应力KEYOPT,1,5,0!输出截面力、应变、和弯距!* FLST,5,4,5,ORDE,4 !第一个4 表示拾取4项 ,第二个4 表示有4项FITEMFITEM,5,13 FITEM,5,-14 FITEM,5,17 FITEM,5,-18 CM,_Y,AREA !定义组元_Y为面积型ASEL, , , ,P51X !选择有效面积CM,_Y1,AREA !定义组元_Y1为勉记型CMSEL,S,_Y !选择组元或者组合体作为子集!* CMSEL,S,_Y1 AATT, 1, , 1, 0, !将单元属性和选中的、未划分网络的面联系起来CMSEL,S,_Y !选择组元或者组合体作为子集CMDELE,_Y !删除组元_YCMDELE,_Y1 !删除组元_Y1!* FLST,5,5,5,ORDE,4 FITEM,5,7 FITEM,5,-9 FITEM,5,11 FITEM,5,-12 CM,_Y,AREA ASEL, , , ,P51X CM,_Y1,AREA CMSEL,S,_Y !* CMSEL,S,_Y1 AATT, 2, , 1, 0, CMSEL,S,_Y CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 !* CM,_Y,AREA ASEL, , , , 4 CM,_Y1,AREA CMSEL,S,_Y !* CMSEL,S,_Y1 AATT, 3, , 1, 0, CMSEL,S,_Y CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 !* FLST,5,3,5,ORDE,3 FITEM,5,10 FITEM,5,15 FITEM,5,-16 CM,_Y,AREA ASEL, , , ,P51X CM,_Y1,AREA CMSEL,S,_Y !* CMSEL,S,_Y1 AATT, 4, , 1, 0, CMSEL,S,_Y CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 !* SAVEFLST,5,4,4,ORDE,4 FITEM,5,41 FITEM,5,43 FITEM,5,-44 FITEM,5,46 CM,_Y,LINE LSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,_Y !* LESIZE,_Y1, , ,2, , , , ,1 !定义单元线号为_Y1,分割为2份,可改变!* ESIZE,0.25,0, !指定线的缺省划分份数MSHAPE,0,2D !指定单元形状为四边形MSHKEY,0!指定为自由网格划分方式!* FLST,5,13,5,ORDE,3 FITEM,5,4 FITEM,5,7 FITEM,5,-18 CM,_Y,AREA ASEL, , , ,P51X CM,_Y1,AREA CHKMSH,AREA !检查前面网格划分的面CMSEL,S,_Y !选择组元或者组合体作为子集!* AMESH,_Y1 !对面划分网格!* CMDELE,_Y !删除组元_YCMDELE,_Y1 !删除组元_Y1CMDELE,_Y2 !删除组元_Y2!* /PNUM,KP,0 !在有限元模块图形中不显示点号码/PNUM,LINE,0 !在有限元模块图形中不显示线号码/PNUM,AREA,1 !在有限元模块图形中显示面积号码/PNUM,VOLU,0 !在有限元模块图形中不显示体积号码/PNUM,NODE,0 !在有限元模块图形中不显示节点号码/PNUM,TABN,0/PNUM,SVAL,0/NUMBER,0 !* /PNUM,MAT,1 !在有限元模块图形中显示材料号码/REPLOT !* FLST,2,13,5,ORDE,3 FITEM,2,4 FITEM,2,7 FITEM,2,-18 ARSCALE,P51X, , ,0.01,0.01,1, ,0,1 !将一个面缩放,生成一系列成比例的面SAVE/UI,MESH,OFFESEL,S,MAT,4 !选择在本载荷步中将不激活的单元EPLOT CM,ARM,ELEM !定义ARM部件的单元编号!* !* FMAGBC,ARMALLSEL,ALL !选择所有元素EPLOT !可以看到所有单元APLOT !图形显示选中的面/DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST FLST,2,1,5,ORDE,1 FITEM,2,4 !* BFA,P51X,JS, , ,3250000,0 LPLOT FLST,2,14,4,ORDE,12 !2表示拾取项作为后面命令的第一个条件,4 表示拾取直线号,12 表示有12项FITEMFITEM,2,2 FITEM,2,4 FITEM,2,9 FITEM,2,11 FITEM,2,25 FITEM,2,28 FITEM,2,35 FITEM,2,38 FITEM,2,41 FITEM,2,44 FITEM,2,47 FITEM,2,-50 DL,P51X, ,ASYM !定义线上的反对称DOF约束SAVEFINISH /SOLMAGSOLV,0,3,0.001, ,25, FINISH /POST1 PLF2D,27,0,10,1 !* !* FMAGSUM,ARM !* /VSCALE,1,1,0 ! !* PLVECT,B, , , ,VECT,ELEM,ON,0 !* /EFACET,1 PLNSOL, B,SUM, 0!* /EXPAND,27,AXIS,10/REPLOT !* /VIEW, 1 ,1,1,1 !定义窗口的观察方向/ANG, 1 /REP,FAST /DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST FINISH ! /EXIT,NOSA2.2.3磁螺线管驱动器的电磁分析的结果截图2.3角架结构的静态分析2.3.1问题描述2.3.2 ANSYS程序/BATCH /COM,ANSYS RELEASE 10.0/input,menust,tmp,1 /GRA,POWER/GST,ON/PLO,INFO,3/GRO,CURL,ON/CPLANE,1 /REPLOT,RESIZE WPSTYLE,0/REPLOT,RESIZE /REPLOT,RESIZE /REPLOT,RESIZE /PREP7 RECTNG,0,6,-1,1,RECTNG,4,6,-1,-3, /REPLOT,RESIZE /PNUM,KP,0 /PNUM,LINE,0/PNUM,AREA,1/PNUM,VOLU,0/PNUM,NODE,0/PNUM,TABN,0/PNUM,SVAL,0/NUMBER,0 !* /PNUM,ELEM,0/REPLOT !* SAVE/DIST, 1 ,1.371742,1/REP,FAST WPSTYLE,1wpstyle,0.1,0.1,-1,1,0.003,1,0,5 CYL4,0,0,1 SAVEFLST,2,2,3,ORDE,2 FITEM,2,5 FITEM,2,-6 KWPAVE,P51X CYL4,0,0,1 SAVEFLST,2,4,5,ORDE,2 FITEM,2,1 FITEM,2,-4 AADD,P51X SAVE/PNUM,KP,0 /PNUM,LINE,1/PNUM,AREA,1/PNUM,VOLU,0/PNUM,NODE,0/PNUM,TABN,0/PNUM,SVAL,0/NUMBER,0 !* /PNUM,ELEM,0/REPLOT !* WPSTYLE,0!* LFILLT,17,8,.4, , /ZOOM,1,SCRN,0.524692,0.218573,0.815026,-0.047089 /ZOOM, 1, 2.5000 , -1.5000 , 0.0000 , 4.0751 LPLOT /ZOOM,1,SCRN,0.765817,-0.027411,0.445958,0.051304 FLST,2,3,4 FITEM,2,4 FITEM,2,1 FITEM,2,5 AL,P51X /AUTO, 1/REPAPLOT SAVEFLST,2,2,5,ORDE,2 FITEM,2,1 FITEM,2,5 AADD,P51X SAVEWPSTYLE,1CYL4,0,0,.4 CSYS,0 WPAVE,0,0,0 CSYS,0 !* CYL4,0,0,.4 WPSTYLE,0LPLOT SAVEFLST,3,2,5,ORDE,2 FITEM,3,1 FITEM,3,3 ASBA, 2,P51X

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