《有限元基础教程》 - ANSYS算例4.8.1(2) 基于4节点四面体单元的

【ANSYS算例】4.8.1(2) 基于4节点四面体单元的空间块体分析

针对【MATLAB算例】4.8.1(1)的模型，即如图4-22所示的一个块体，在右端面上端点受集中力F作用，计算各个节点位移、支反力以及单元的应力。在ANSYS平台上，完成相应的力学分析。

取相关参数为：E?1?1010Pa,?=0.25,F=1?105N。

图4-22 一个空间块体的分析

解答 计算分析模型如图4-22所示，下面同样采用5个4节点四面体单元对该结构进行分析。

1. 基于图形界面的交互式操作(step by step)

(1) 进入ANSYS(设定工作目录和工作文件)

程序 →ANSYS → ANSYS Interactive →Working directory (设置工作目录) →Initial jobname(设置工作文件名): TBrick→Run → OK

(2) 设置计算类型

ANSYS Main Menu: Preferences… → Structural → OK (3) 选择单元类型

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete… →Add… →Solid：Brick 8node 45 →OK (返回到Element Types窗口) →Close

(4) 定义材料参数

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models→Structural →Linear →Elastic→ Isotropic: EX:1e10(弹性模量)，PRXY: 0.25 (泊松比) → OK → 鼠标点击该窗口右上角的“?”来关闭该窗口

(5) 定义节点和单元 定义节点

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling → Create → Node → In Active CS → NODE : 1, X,Y,Z : 分别输入0,0,0（表示1号节点的坐标）→ Apply → 继续输入2~8号节点的坐标，在输入完8号节点坐标后→按OK

生成单元

ANSYS Main Menu: Preprocessor → Modeling → Create → Element → User Numberd → Thru Nodes → Number to assign to element: 1 → 弹出对话框中输入：1，4，2，6 → OK → 再点击Thru Nodes → Number to assign to element: 2 → 在弹出的对话框中输入：1，4，3，7 → OK →重复操作上面的过程，按照表中给出的节点顺序输入完5个单元→ OK

(6) 模型施加约束和外载

在7，8节点施加沿－Z方向的集中载荷

ANSYS Main Menu: Solution → Define Loads → Apply →Structural → Force/Moment → On Nodes → 在方框中键入：7（也可用鼠标在模型中点选相应的节点）→ OK → Direction of Force: FZ，VALUE：-1e5 → Apply → 在方框中输入：8 → Direction of Force: FZ，VALUE：-1e5 → OK 在1，2，5，6节点施加约束

ANSYS Main Menu: Solution → Define Loads → Apply →Structural → Displacement → On Nodes → 用鼠标选择节点 → OK → Lab2 All DOFs (默认值为零) → OK

(7) 分析计算

ANSYS Main Menu: Solution → Solve → Current LS →OK → Should The Solve Command be Executed? Y→ Close (Solution is done! ) → 关闭文字窗口

(8) 对比结果

节点位移

ANSYS Main Menu: General Postproc → List Results → Nodal Solution → DOF Solution → Displacement vector sum → OK (对比结果，和Matlab计算结果一致) 支反力

ANSYS Main Menu: General Postproc → List Results → Reaction Solu → All items → OK (对比结果，和Matlab计算结果一致) 单元应力

ANSYS Main Menu: General Postproc → List Results → Element Solution → Stress → X –component of stress → OK (对比结果，和Matlab计算结果一致) (9) 退出系统

ANSYS Utility Menu: File→ Exit …→ Save Everything→OK

2 完整的命令流

!%%%%%%%%%% [ANSYS算例] 4.8.1(2) %%%%% begin %%%% /PREP7 !进入前处理

!=====设置单元和材料

ET,1,SOLID45 !定义单元类型(SOLID45) MP,EX,1,1e10 !定义材料弹性模量 MP,PRXY,1,0.25 !定义材料泊松比 !------定义8个节点

N,1,0,0,0,,,, !节点1,坐标(0,0,0)，以下类似 N,2,0.2,0,0,,,, N,3,0,0.8,0,,,, N,4,0.2,0.8,0,,,, N,8,0.2,0.8,0.6,,,, N,7,0,0.8,0.6,,,, N,6,0.2,0,0.6,,,, N,5,0,0,0.6,,,,

!------基于节点生成单元

EN,1,1,4,2,6 !由节点1,4,2,6生成单元1，以下类似，共5个单元 EN,2,1,4,3,7 EN,3,6,7,5,1 EN,4,6,7,8,4 EN,5,1,4,6,7 FINISH

!=====进入求解模块 /SOLU

F,7,FZ,-100000,,, !在节点7处施加FZ, -100000 F,8,FZ,-100000,,, !在节点8处施加FZ, -100000 D,1, ,0, ,2, ,ALL, , , , , !对节点1和2，施加固定约束 D,5, ,0, ,6, ,ALL, , , , , !对节点5和6，施加固定约束 SOLVE !求解

FINISH !退出该模块 !=====进入一般的后处理模块 /POST1 !进入后处理

PLDISP,1 !计算的变形位移显示(变形前与后的对照) !%%%%%%%%%% [ANSYS算例] 4.8.1(2) %%%%% end %%%%

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