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1、ansys 水坝坝体受力分析 图 3-1 水坝截面 操作步骤 1.清除内存，准备分析 1）清除内存，开始一个新的分析，选择菜单路径 Utility MenuFileClear&Start New 弹出 Clears database and Start NeW 寸话框，采用默认状态，单击 ok 按钮弹出 Verify确认对话框，单击 Yes 按钮。2）指定工作文件名。选取菜单路径 Utility MenuFileChange Jobname 弹出 Change Jobname 对话框，在 enter New Jobname 项中输入“PlaneStrain 然 后单击 ok 按钮。3）定义标题
2、，选择菜单路径 Utility MenuFileChange Titles 输入文字“The PlaneStrain Pressure Gradient Example Dam Section，”单击 OK 按钮。2.创建有限元模型 1）进入前处理器，并定义单元类型 1,选取菜单路径 Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete 弹出Element Type 创 对话框，单击 Add 弹出如图 3-2 所示 Library of Element Types对话框，设置下列选项：图 3-2Library of Element Type 对话框
3、左边列表框中选择 Solid。右边列表框中选择 Quad4node42o Element type reference number：单元编号，输入 1。单击 ok 按钮，返回 Element 对话框，单击 Option 按钮，弹出如图 3-3 所示 PLANE42element type option 设置对话框，将 K3 设置成 Plane Strain,单击 OK 按钮返回 Element Type 对话框，单击 Close 按钮可关闭该对话框。图 3-3PLANE42 element type options 设置对话框 2）定义材料属性 1。选择菜单路径 Main MenuPrepr
4、ocessorMaterial PropsMaterial Models,打开如图 3-4 所示Define Material2 Model Behavior 材料属性对话框。在Material Model Available窗口中双击下面的路径：StructuralLinearElasticIsotropiq 打开图 3-5 所示的Linear Isotropic Properties for Material Number1对话框。设置下列选项：EX:弹性模量，输入 2.14e10。PRXY 泊松比，输入 0.25。图 3-4Define Material Model Behavior对话
5、框 图 3-5 所示的Linear Isotropic Properties for Material Number1对话框 3）单击 OK 按钮返回Define Material Model Behavior对话框，接着在右侧 Material Model Available窗口中双击下面的路径：StructuralDensity，弹出如图 3-6 所示的Density for Material Number1对 话框，设置下列选项：DENS 密度，输入 2500。单击 ok 返回，关闭Define Material Model Behavior材料属性对话框。图 3-6 所示的Densit
6、y for Material Number1对话框 4）创建六个关键点。选择菜单路径 Main MenuPreprocessorModelingCreateKeypointsIn Active C,S 弹出如 图 3-7 所示Create Keypoints In Active Coordinate Systerm 对话框，设置下列选 项：Keypoint number：关键点编号，输入 1。X,Y,Z Location in active CS(-20,0,0)图 3-7Create Keypoints In Active Coordinate Systeim 对话框 单击 Apply 按钮
7、，再次弹出Create Keypoints In Active Coordinate System 对话框，同理依次定义关键点 26,对应的坐标值如下：Keypoints 2 3 4 5 6 X,Y,Z(0,30,0)(0,100,0)(15,100,0)(15,85,0)(80,0,0)5)创建 xx 截面。选择菜单路径 Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasArbitrary Through KPs 弹出拾取关键点对话框，依次拾取关键点 1、2、3、4、5、6 单击 ok 按钮，生成结果如图 3-8 所示。图 3-8 生成结果 6)给面单元分配单元
8、属性。选择菜单路径 Main MenuPreprocessorMeshingMeshTool弹出如图 3-9 所示MeshTool对 话框，在 Element Attributes T 拉框中选择 Areas 选项，单击其后的 set 按钮，弹 出拾取面对话框，单击按钮 Pick all 弹出如图 3-10 所示Area Atibutes属性分 配对话框，设置下列选型：MAT Material numbers：材料类型，设置为 1 TYPE Element Type number 单元类型，设置为 1 PLANE42 其他选项默认。7）控制单元尺寸。单击 Meshtool 对话框中 Size
9、ControlArea 拒的 set 按 钮，弹出拾取面对话框，单击 Pick All 接着弹出如图 3-11 所示Element Size at Picked Areaa 对话框，在 Size 值域输入 3,单击 Ok 按钮。8）选择单元形状和网格划分器。首先在 meshtool 对话框的 mesh 下拉框中 选择 areas 选项：然后，在 MeshTool 对话框的 Shap 项中选择 Quad 按钮，接着选中 Free 按 钮。9）执行网格划分。单击 MeshTool 对话框中按钮 Mesh 弹出拾取面对话框名 单击 Pick All 按钮执行网格划分，生成结果如图 3-12 所示。1
10、0）存储有限元模型，单击 ANSYS Toolba 窗口中的快捷建 SAVE_DB 11）退出前处理器。选择菜单路径 Main MenuFinish。图 3-10Area Atibutes属性分配对话框 图 3-9 所示MeshTool对话框图 3-11 所示Element Size at Picked Areas 对话框 图 3-12 生成结果 3.施加载荷并求解 1）进入求解器，选择静力分析。选择菜单路径 Main MenuSolutionAnalysis TypeNew Analysis 弹出对话框选中 Static,然后单击 ok 按钮，2）打开关键点与线的编号和颜色开关。选择菜单路径
11、 Utility MenuPlotCtrlsNumbering 弹出Plot Numbering Control 国 对话框，设置下列选 项：Keypoint number：关键点编号设置为 ON。Line number：线编号设置为 ON。Numbering shown with:是否显示颜色和编号，设置为 Colors&numbers 即表示显示颜色和编号。其他选项默认，单击 ok 按钮。3）画线。选择菜单路径 Utility MenuPlotLines,4）在L6上施加固定约束边界条件。选择菜单路径 Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructural
12、DisplacementOn Line s 弹出拾取 形对话框，用鼠标拾取 L6（底线），单击 OK 按钮，弹出如图 3-13 所示Apply U,ROT on Lines 对话框，在 DOFs to be constrained表中选择 All DOF,单击 ok 按钮。图 3-13Apply U,ROT on Lines 对话框 5）设置静水压力梯度。选择菜单路径 Main MenuSolutionDefine LoadsSettingsfor Surface LdGradienW 出图 3-14 所示Gradient Specification For Surface Loads 对话框
13、，设置下列选项：Type of surface load:面载荷的类型，选择 Pressure（压力载荷）。Slope value(load/length):分布梯度数值，输入-9800。Slop direction：分布梯度的参考坐标轴，选择 Y direction,即 Y 方向上的梯度。Location along Sldir 施加载荷时压力施加的位置坐标，输入 100 Slope coordinate system：分布梯度定义的参考坐标，输入 0。单击 ok 按钮。图 3-14Gradient Specification For Surface Loads 对话框 6)在 L1 和 L
14、2 上施加静水压力。选择参菜单路径 Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructuralPressureOn LineS出拾取线对话框，用鼠标拾取 L1 和 L2,单击 OK 按钮，弹出如图 3-15 所示Apply PRES on lines 对话框，在 Value 处输入0,单击 ok 按钮。图 3-15Apply PRES on lines 7)施加重力加速度。选择菜单路径 Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructuralinertia GravityGloba8单出如图 3-16 所示 Apply(Gravit
15、ational)Acceleration对话框，在 ACEL 倾输入 9.8,单击 ok 按钮。图 3-16Apply(Gravitational)Acceleration对话框 8)显示压力箭头。选择菜单路径 Utility MenuPlotCtrlsSymbols 弹出对话 框，设置下列选项：Surface Load Symbols 选择 Pressure Show pres and convect as 选择 Arrows o 其他选项默认，单击 ok 按钮，9）画单元模型，选择菜单路径 Utility MenuPlotElements。10）执行求解。选择菜单路径 Main MenuS
16、olutioncurrent LS,单击 ok 按钮 开始执行求解，生成结果如图 3-17 所示。图 3-17 生成结果。11）退出求解器。选择菜单路径 Main MenuFinish。4.执行后处理器：查看变形、应力。1）进入后处理器。选择菜单路径 Main MenuGeneral Postproc 2）读入最后的结果序列。选择菜单路径 Main MenuGeneral Postprocread resultsLast set.3）位移观察总体变形。选择菜单路径 Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsNodal So8 单出如图 3-18 所示Contou
17、r Nodal Solution DataJ 对话 框，设置下列选项：Item to contoured:选择 Nodal solutionDOF solutionDisplacement vector sum 其他默认。单击 ok 按钮显示如图 3-19 所示的变形等值图。图 3-18Contour Nodal Solution Dat 创 对话框 图 3-19 位移等值图 4）应力选择菜单路径 Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsNodal ScW 出 Contour Nodal Solution Data 对话框，设置下列选项：Item to con
18、toured：选择 Nodal solutionstressvon mises stress 其他默认。单击 ok 按钮显示如图 3-20 所示的应力等值图。图 3-20 应力等值图 5）应变选择菜单路径 Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsNodal ScW 出 Contour Nodal Solution Data 对话框，设置下列选项：Item to contoured：选择 Nodal solutionstrainvon mises total stress 其他默认。单击 ok 按钮显示如图 3-21 所示的应变等值图。图 3-21 应变等值图