姓名： 大 连 理 工 大 学 学号： 课 程 名 称： 工程计算软件系统 试卷： 无 考试形式：大作业
院系： 授课院（系）：工程力学系 级 _ 班
标准分 得分 第一题 100 总分 100
一、综述题（共100分）用ansys软件建立如下模型，并进行静力与模态分析。静力分析要
求贴出结构Mises应力及合成位移的云图。模态分析要求求出结构前三阶自振模态，贴出前三
阶模态的振型图。并用文字简要叙述建模过程及思路。
材料性质：弹性模量E=2.1E11Pa，泊松比v=0.3，密度为7800kg/m3 边界条件：4个圆柱孔表面全部固定约束。
荷载：半圆弧表面受均布压力荷载，大小为1.5e6 Pa。
模型：图示尺寸均为毫米，4个圆孔半径均为150毫米。倒角半径均为250毫米
1R=1000 500×500×200 1200 ZYX荷载作用面 12000 2500 R=250 R=150 500 2800 3500 YZX
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ANSYS建模实例分析
1建模过程及思路
使用前处理器：Preprocessor
1．分析制定方案
材料性质：弹性模量E=2.1e5MPa，泊松比v=0.3，密度为7.8e-9T/mm^3。 边界条件：4个圆柱孔表面全部固定约束。 单元：solid92。
荷载：半圆弧表面受均布压力荷载，大小为1.5M Pa。
模型：图示尺寸均为mm，4个圆孔半径均为150mm，倒角半径均为250mm。 2．定义单元类型与材料属性
Main Menu: Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete>Select solid 92。
Main Menu: Preprocessor>Material Props>Materials Models>填入EX、PREX、DENS。 3．创建基座模型：3500x2800x500
Main Menu: Preprocessor>Modeling>Create>… Create>Volumes>Block。
4．在基座上创建四方体：2500x2000x1200
Main Menu: Preprocessor>Modeling>Create>… Create>Volumes>Block。
5．在此四方体（2500x2000x1200）上创建一个圆柱体：R=1000
移动工作平面：Utility Menu>Workplane>Offset WP by Increments。 创建圆柱体：Main Menu: Preprocessor>Modeling>Create>… Create>Volumes>Cylinder。 6．布尔运算生成半圆弧孔
Main Menu:Preprocessor >Modeling Operate>Booleans Subtract。 7．在基座上创建圆柱体：R=150
移动工作平面：Utility Menu>Workplane>Offset WP by Increments。 创建圆柱体：Main Menu: Preprocessor>Modeling>Create>… Create>Volumes>Cylinder。 8．复制圆柱体
Main Menu: Preprocessor>Modeling>Copy。 9．布尔运算生成圆孔
Main Menu:Preprocessor >Modeling>Operate>Booleans>Subtract。 10．创建倒角：R=250
多种方式，可以先创建小四方体，再创建1/4圆柱体，最后进行Add操作！ Main Menu:Preprocessor >Modeling>Operate>Booleans>Add。 也可以使用Area Fillet操作创建倒角！
Main Menu: Preprocessor>Modeling>Create>… Create>Area>Area Fillet。
11．在倒角上创建圆柱体：R=150
Main Menu: Preprocessor >Modeling>Create>… Create>Volumes>Cylinder。 12．布尔运算生成圆孔
Main Menu:Preprocessor >Modeling Operate>Booleans>Subtract。 13．镜像形成对称圆孔并粘接到一起
Main Menu:Preprocessor >Modeling>Reflect。 14．粘接到一起形成完整实体
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Main Menu:Preprocessor >Modeling>Operate>Booleans>Glue。 进行Add操作也可。 15．划分单元剖分网格
Main Menu:Preprocessor >Meshing>Meshtool。 16．模型检查 17．存储模型 附：
建模方案多种多样，上述建模方式为整体建模，而另一种高效率建模方式：可以先建立一半模型，然后镜像形成完整模型。
建模关键点：
1. 注意Ansys中的单位制使用问题
例如材料的实常数为：EX=2e11Pa，PRXY=0.3，DENS=7.8e3Kg/m^3。
那么上面的实常数在mm单位制（即模型尺寸单位为mm）下输入到Ansys时应为EX=2e5MPa，PRXY=0.3，DENS=7.8e-9T/mm^3。 2. 注意Ansys中的布尔运算操作
包括Add操作，Glue操作，Subtract等操作的使用。 3. 注意Ansys中的坐标系的使用 总体坐标系（Global CS），局部坐标系( Local CS )，工作平面坐标系( Working Plane CS )之间的关系及操作。
有孔实体的网格模型
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2静力分析-结构Mises应力图
使用求解器：Solution
使用后处理器：General Postproc/TimeHist Postproc
1．选择分析类型
Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analasis>Select Static。 2．施加边界条件：4个圆柱孔表面全部固定约束
Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Strucural>Displacement>On Areas。 3．施加荷载：半圆弧表面受均布压力荷载，大小为1.5MPa
Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Strucural>Pressure> On Areas。 4．执行求解Main Menu>Solution>Solve>Current LS。 5．查看Mises应力图
Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour plot>Nodal Solu>von Mises stress。 注：静力分析采用剖分网格的大小：100
Mises应力云图
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3静力分析-合成位移云图
5．查看位移云图
Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour plot>Nodal Solu>DOF Solution>Displacement vector sum。
注：静力分析采用剖分网格的大小：100
位移云图
说明：
静力分析（Static analysis）是结构分析的基础，目的是在静载荷作用下求出结构的应力分布，变形情况（刚度分析），失稳可能性及极限载荷。
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