1、連桿受力分析問題描述：如圖1所示的幾何模型，連桿的厚度為0.5in。在小頭孔的內側 90°范圍內承受P=l 000Psi 的面載荷作用，利用有限元分析該連桿的受力狀態。連桿的材料屬性為楊氏模量 E=30X106psi, 泊松比為0.3。圖1連桿的幾何模型1 .定義工作文件名和工作標題(1) 定義工作文件名：執行 Utility Menu>File>Change Jobname命令,在彈出的 【ChangeJobname】對話框中輸入"c-rod",選擇【New log and error files】復選框，單擊I按鈕。(2) 定義工作標題： 執行Ut

2、ility Menu>File>Change Title 命令，在彈出的【Change Title 對話框中輸入"The stress calculating of c-rod ",單擊 I一丁1 按鈕。(3)重新顯示：執行 Utility Menu>Plot>Replot 命令。2 .定義單元類型及材料屬性(1) 設置單元類型：執行 Main Menu>Preprocessro>Element Type>Add/Edit/Delete 命令, 彈出【Element Tpyes 對話框。單擊 幽_1按鈕,彈出【Labrary of

3、Element Types 對話框。 選擇“Not Solved "和" Mesh Facet 200”選項，單擊I七1按鈕。(2)設置單元選項：單擊 Hement Types對話框中的 用工J按鈕，彈出如圖 2所示的 【MESH200 Element Type Option 對話框。設置 “ K1 ” 為 “QUAD 8-Node ”，單擊 I 業 1 按 鈕。單擊 幽J按鈕,彈出【Library Of Element Type 對話框。選擇"Structural Solid "和"Brick 20node 95”選項，單擊I"1按

4、鈕,單擊一曰按鈕。圖 2 【MESH200 Element Type Option 對話框3 3) 設置材料屬性：執行 Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models 命令， 彈出如圖 3 所示的【Define Material Models Behavior 】窗口。雙擊【Material Model Available 列表框中的"StructuralLinear曰asticIsotropic ”選項，彈出【Linea門sotropic Material Properties For Material

5、Number l對話框。輸入 “EX=30e6 , PRXY=0.3 "，單擊 DK 】按鈕。執行Material>Exit命令，完成材料屬性的設置。圖 3Define Material Models Behavior 】窗口4 .建立2D模型(1)創建兩個圓環面：執行 Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>By Dimensions命令，顯示【Circular Area by Dimensions】對話框。如圖4所示輸入數據，單擊 按鈕。在【THETAl 文本框中輸入“ 45

6、”，單擊I也1按鈕。圖4輸入數據(2)打開面編號控制：執行 Utility Menu>PlotCtrls>Numbering 命令，彈出如圖 5所示的 Plot Numbering Controls 對話框。選擇【Areas Number復選框，單擊 I DK 按鈕。圖 5【Plot Numbering Controls 對話框5 .創建兩個矩形面(1) 生成矩形面：執行 Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> AreasRectangleBy Dimensions命令，弓t出【Create Rectangle by

7、Dimensions 對話框。如圖 6所示輸入數據，單 擊 加”.按鈕。“X1, X2”及“Y1 , Y2”中分別輸入“ -1.8, -1.2”及“0, 0.3",單擊I-1按 鈕。圖6輸入數據(2) 平移工作平面： 執行 Utility Menu>WorkPlane>Offset WP to>XYZ Locations 命令，彈 出一個拾取框。在坐標欄中輸入“6.5",單擊I按鈕。(3) 將激活的坐標系設置為工作平面坐標系：執行Utility Menu>WorkPlane>ChangeActive CS to>Working Plane

8、 命令。(4) 創建另兩個圓環面： 執行 Main Menu>Preprocessor> Modeling>Create>Areas> Circle> By Dimensions 命令，弓出Circular Area by Dimensions 對話框。輸入" RADl=0.7 ”, “RAD2=0.4"，“THETAI=0 "，“THETA2=180 "，單擊 胸打 .按鈕。輸入 “ THETA2=135 ”，單 擊I業按鈕。(5) 面疊分操作：執行 Main Menu>Preprocessor>Mode

9、ling>Operate>Booleans> Overlap> Areas命令，彈出一個拾取木g。，合取對號為 A1、A2、A3和A4的面，單擊 酒按鈕。選擇 編號為A5和A6的面，單擊 他按鈕,生成結果如圖 7所示。圖7生成結果(6) 激活總體笛卡兒坐標系：執行 Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>Global Cartesian 命令。(7) 定義 4 個新的關鍵點：執行 Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>

10、In Active CS 命令，弓t出【Create Keypoints in Active Coordinate System 對話框，如圖 8 所示。 在【Keypoint number 和【Location in active CS 文本框中輸入"28"、"2.5"和"0.5",單 擊胸打.按鈕。輸入“ 29”、“3.25”和“ 0.4”，單擊 岫.按鈕，輸入“ 30”、“4”和“ 0.33”， 單擊 刖“按鈕，輸入“ 31”、“4.75”和“ 0.28”。單擊I仙1按鈕,生成結果如圖 9所示。圖8輸入數據圖9生成關鍵點的結果(

11、8)激活總體柱坐標系：執行 Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>GlobalCylindrical 命令。(9)創建樣條線：執行 Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Splines>With Options >Spline Thru KPs命令，彈出一個拾取框。按順序拾取編號為5、28、29、30、31和22這6個關鍵點。單擊I-1按鈕,彈出【B-Spline】對話框。如圖10所示輸入數據，單擊 I業1按鈕,生成的樣條曲線如圖11所

12、示。圖10輸入數據6 .生成一個新面 在關鍵點間創建直線： 執行 Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines> Lines> Straight Line命令，彈出一個拾取框。拾取編號為1和18的關鍵點，單擊I澗按鈕。(2) 打開線的編號并顯示線：執行 Utility Menu>PlotCtrls>Numbering 命令，弓t出【Plot Numbering Controls 對話框。選擇【Line Number復選框，單擊一丁!按鈕。執行 Utility Menu>Plot>Lines命

13、令，顯示名果如圖 12所示。圖12顯示所有線及其編號(3) 由線生成新的面：執行 Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas> Arbitrary By Lines命令，彈出一個拾取框。拾取編號為6、1、7和25的4條線，單擊I仙1按鈕,生成結果如圖13所示。圖13連桿體面的生成結果(4) 放大連桿的左面部分：執行 Utility Menu>PlotCtrls>Pan Zoom Rotate 命令，顯示Pan-Zoom-Rotate工具欄。單擊史如按鈕。然后拾取連桿的左面大頭孔部分，單擊完成 放入操作。(5

14、) 線倒角：執行 Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Line Fillet 命令，彈 出一個拾取框。拾取編號為 36和40的線，單擊 切所.按鈕，弓t出【Line Fillet】對話框。如 圖14所示輸入數據，單擊胸口.按鈕。然后重復上述操作，對編號為40、31、30和39的線進行倒角。單擊I,1按鈕,生成結果如圖15所示。圖14輸入數據圖15生成結果(6)由前面定義的 3 個線倒角創建新的面：執行 MainMenu>Preprocessor>Modeling >Create>Area

15、s>Arbitrary>By Lines 命令，彈出一個拾取框。拾 取編號為12、10和13的線，單擊 mm .按鈕。拾取編號為 17、15和19的線，單擊 皿心.按 鈕。拾取編號21、22和23的線，單擊I仙1按鈕。(7)面相加操作：執行 Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Areas 命令，彈出一個拾取框。單擊 上3按鈕。單擊【Pan-Zoom-Rotate工具欄中的I門|按鈕, 生成結果如圖16所示。圖16面相加操作后生成的結果(8) 關閉線及面的編號：執行 Utilit

16、y Menu>PlotCtrls>Numbering 命令，彈出【 Plot Numbering Controls 對話框。清除【Line Number 復選框，單擊I一I按鈕。(9)保存幾何模型：執行 Utility Menu>File>Save as 命令，弓t出Save as對話框。在 Save Database Td下拉列表框中入文件名" c-rod model",單擊I一按鈕。6. 生成2D網格(1) 設置單元尺寸并劃分網格：執行 Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool命令,彈出劃分

17、網格工具欄。單擊“ Size controls:"欄“ Global”旁邊的上按鈕，彈出如圖17所 示的【Global Element Sizes】對話框。在SIZE文本框中輸入“ 0.2”，單擊I業1按鈕。單 擊劃分網格工具欄中的_吧按鈕，彈出一個拾取框。單擊 上按鈕，采用自由網格劃分的結果如圖18所示。圖 17(Global Element Sizes對話框圖18生成的2-D網格的結果(2)保存網格結果：執行 Utility Menu>File>Save as 命令，弓t出Save as對話框。在 Save Database Td下拉列表框中入文件名" c_

18、rod_2D_mesh",單擊I一按鈕。7. 采用拖動生成3D網格(1)改變單元類型：單擊劃分網格工具欄中的第一個上按鈕，彈出如圖 19所示的【Meshing Attributes 對話框。在【Element Type Numbe】”下拉列表框中選擇"SOLID95 " 選項，單擊I也1按鈕。圖 19Meshing Attributes對話框(2) 設置拖動方 向的單 元數目；執行 Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate> Extrude>Elem Ext Opts命令，彈出如圖20所示的【El

19、ement Extrude Options】對話框。在【VALl】 文本框中輸入“ 3”，單擊I趾1按鈕。圖 20Element Extrude Options對話框(3)拖動生成 3D 網格：執行 Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude> Areas>Along Normal命令，彈出一個拾取框， 點擊整個面，彈出如圖21所示的【Extrude Area along Normal 對話框。在【DIST】文本框中輸入“ 0.5”，單擊I皿1按鈕。圖 21【Extrude Area along Norma

20、l對話框(4) 打開【Pan-Zoom-Rotate】工具欄：執行 Utility Menu>PlotCtrls> Pan Zoom Rotate 命令，弓t出Pan-Zoom-Rotate工具欄，單擊工具欄中的旦I按鈕。(5) 顯示網格：執行 Utility Menu>Plot>Plot Element ,生成的3D網格如圖22所示。圖22生成的3D網格結果(6)保存網格結果：執行 Utility Menu>File>Save as 命令，弓t出Save as對話框。在 Save Database Td下拉列表框中入文件名" c_rod _3D_

21、mesh",單擊I一按鈕。8.施加約束、載荷并求解 在大孔的內表面施加對稱約束：執行 Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Displacement>SymmetryB.C.>On Areas 命令，彈出一個拾取框。拾取大孔的內表面(面號為18和19),單擊I仙I按鈕。(2) 在 Y=0 的所有面上施加對稱約束：執行 Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Displacement>Symm

22、etry B .C>On Areas 命令，彈出一個拾取框。 拾取 Y=0的所有面(面號為15、16、17、20、21、22和25),單擊I業1按鈕。(3)施加 Z 方向的約束：執行 Main Menu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural >Displacement>On Nodes 命令，彈出一個拾取框。 拾取編號為 447 的 節點，單擊IL|按鈕，彈出一個對話框。 在【DOF to be constrained】下拉列表框中選擇"UZ" 選項，單擊I,1按鈕。(4)選擇所有實體：執行 U

23、tility Menu>Select>Everything 命令。(5) 顯示單元：執行 Utility Menu>Plot>Plot Elements 命令，結果如圖 23所示。圖23施加約束后生成的結果(6)設置面載荷的表示方式：執行 Utility Menu>PlotCtrls>Symbol命令，彈出一個對話 框。在【Show pres and convect as!下拉列表框中選擇"Arrow "選項，單擊I一按鈕。 在小孔 內表面 施加面載荷，執行 Main Menu>Solution>Defme Loads>

24、Apply> Structural>Pressure>On Areas命令，彈出一個拾取框。拾取小孔的內表面(面號為23),單擊I DK 1按鈕，顯示如圖 24所示的【Apply PRES on areas 對話框。在【Load PRES value文 本框中輸入“ 1000”，單擊I皿1按鈕。足 Apply FEES (in 外(!用丹S陽 Apply tais 3 w” 、|匚舊,nlm-，I£ Cfaisi-uil rUne IknTVALLI Likd giveliow ILEEYk阪j(rtijniircd axJy for 力1 tleicTits)圖

25、24(Apply PRES on areas對話框(8) 選擇 PCG 迭代求解器：執行 Main Menu>Solution>Analysis Type>Sol 'n Controls 命 令，彈出如圖25所示的【Solution Controls對話框。在最上面一行點擊"Sol's Options",在"Equation Solver”選項組中選擇"Pre-condition CG ”單選按鈕，單擊I一廠1按鈕。圖 25(Solution Controls】對話框(9) 開始求解運算：執彳M Main Menu>

26、;Solution>Solve>Current LS 命令，彈出一個提示框。 瀏覽后執行File>Close命令，單擊I一按鈕開始求解運算。出現一個【 Solution is done 對 話框時單擊 照I按鈕,完成求解運算。(10)保存分析結果：執行 Utility Menu>File>Save as 命令，弓t出Save as對話框。輸 入 “ c_rod_RESU ” 單擊 I nK 1 按鈕。9.瀏覽分析結果(1) 顯示變形形狀：Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape

27、命令，彈 出如圖26所示的【Plot Deformed Shape 對話框。在"KUND Items to be plotted ”選項組中 選擇"Def+undeformed ”單選按鈕，單擊I一按鈕，結果如圖27所示。圖 26【Plot Deformed Shape】對話框The Sctess rblrulbcma oE c»iod圖27變形形狀的結果(2) 顯示節 點位移 云圖：執行 Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour plot>Nodal Solu命令，彈出如圖28所示的【

28、Contour Nodal Solution Data 對話框。在兩個下 拉列表框中分別選擇 "DOF solution "和"Displacement vector sum”選項，選擇"Deformed shape with undeformed model "單選按鈕。單擊I一按鈕，生成結果如圖29所示。C(*Tit nor Hndnl n 1 rrt i nn PutnItm tn b。史。iLtnur 包>i 倒 F-LVOfLtiE：I娃 HN& Svl-qiipn博 DOF Solution。r'-CdhpOE

29、hAriL Cif djl.pl tedhAHL 電 丫-Cogoasit of dj xpl kcfeut 5 1一£屯小副白口皿t of di 印1 士電不皿tLEJ>14C4««Rt Tfti-W TinStressToLtl 配曲mid SLvA.inEl-ixlic StrainFl仇EAiE StTiLTi,Cri-tj Slr-tinrhemol. StTiiii.TdL*l 加曲wde辿J ThAth4l StE Aik,d,d_dUbdhS：h.KpAUELd%Mp1*cod ship4 k由p Sc kit FrielorIcforikt

30、d shift with 'iridcforptd,小。delAut 0 Chi'：til4.ted._ zlj|l L：L2OE(lteAddjOp tioas圖 28 Contour Nodal Solution Data對話框(3) 顯示節點的 Von Mises 應力：執行 Mani Menu>General Postproc>Plot Results>Contourplot>Nodal Solu 命令，彈出【Contour Nodal Solution Data 】對話框。分別選擇"Stress"和"vonMise

31、s stress”圖30生成結果(4) 映射節點 應力： 執行 Utility Menu>PlotCtrls>Style>Symmetry Expansion Periodic/Cyclic Symmetry Expansion 命令，彈出如圖 31 所示的【Periodic/Cyclic Symmetry Expansion對話框，選擇"Reflect About XZ ",單擊!一丁!按鈕，生成的結果如圖 32所示。圖 31【Periodic/Cyclic Symmetry Expansion 對話框UCC1L MUOTXOHIJTtMoj.TTHE-i j IXPJJDEg£曄 3MlMW健取 .£21044tifr! .15州ANm 1!$ £DD? £3nD：4l9,6N1 口 RE421,-934叼露 MB1s26 5