ansys大坝受力分析

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 Menu>File>Clear & Start New 弹出Clears database and Start New对话框,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 Menu>File>Change 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,选择菜单路径Utility Menu>File>Change Title,输入文字“The Plane Strain 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

Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit

/Delete弹出『Element Types』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3-2 『Library of Element Types』对话框

 左边列表框中选择Solid。

 右边列表框中选择Quad4node42。

 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『PLANE42 element 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3-3 『PLANE42 element type option』设置对话框

2) 定义材料属性1。选择菜单路径Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material 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:Structural>Linear>Elastic>Isotropic,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3-4 『Define Material Model Behavior』对话框

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:Structural>Density,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『Density for Material Number1』对话框

4) 创建六个关键点。选择菜单路径

Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In Active CS,弹出如图3-7所示『Create Keypoints In Active Coordinate System』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3-7『Create Keypoints In Active Coordinate System』对话框

单击Apply按钮,再次弹出『Create Keypoints In Active Coordinate System』对话框,同理依次定义关键点2~6,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) 创建大坝截面。选择菜单路径

Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>

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) 给面单元分配单元属性。选择菜单路径Main

Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool弹出如图3-9所示『MeshTool』对话框,在Element Attributes下拉框中选择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 Control>Areas后的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 Areas』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。

10) 存储有限元模型,单击ANSYS Toolbar窗口中的快捷建SAVE_DB。

11) 退出前处理器。选择菜单路径Main Menu>Finish。

图3-10『Area 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 Menu>Solution>Analysis

Type>New 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Utility Menu>PlotCtrls>Numbering弹出『Plot Numbering Controls』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 Menu>Plot>Lines,

4) 在L6上施加固定约束边界条件。选择菜单路径Main Menu>Solution>Define

Loads>Apply>Structural>Displacement>On Lines,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列表中选择All DOF,单击ok按钮。

图3-13『Apply U,ROT on Lines』对话框

5) 设置静水压力梯度。选择菜单路径Main Menu>Solution>Define Loads>Settings>for Surface Ld>Gradient弹出图3-14所示『Gradient Specification For Surface Loads』对话框,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3-14 『Gradient Specification For Surface Loads』对话框

6) 在L1和L2上施加静水压力。选择参菜单路径Main Menu>Solution>Define

Loads>Apply>Structural>Pressure>On Lines弹出拾取线对话框,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3-15 『Apply PRES on lines』

7) 施加重力加速度。选择菜单路径Main Menu>Solution>Define

Loads>Apply>Structural>inertia> Gravity>Global弹出如图3-16所示

『Apply(Gravitational) Acceleration』对话框,在ACELY项输入9.8,单击ok按钮。

图3-16 『Apply(Gravitational) Acceleration』对话框

8) 显示压力箭头。选择菜单路径Utility Menu>PlotCtrls>Symbols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。

 其他选项默认,单击ok按钮,

9) 画单元模型,选择菜单路径Utility Menu>Plot>Elements。

10) 执行求解。选择菜单路径Main Menu>Solution>current 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 Menu>Finish。

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 Menu>General Postproc。

2) 读入最后的结果序列。选择菜单路径Main Menu>General Postproc>read

results>Last set.

3) 位移观察总体变形。选择菜单路径Main Menu>General Postproc>Plot

Results>Nodal Sol弹出如图3-18所示『Contour Nodal Solution Data』对话框,设置下列选项:

Item to contoured:选择Nodal solution>DOF solution>Displacement 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3-18 『Contour Nodal Solution Data』对话框

图3-19位移等值图

4) 应力 选择菜单路径Main Menu>General Postproc>Plot Results>Nodal Sol弹出Contour Nodal Solution Data对话框,设置下列选项:

Item to contoured:选择Nodal solution>stress>von 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 Menu>General Postproc>Plot Results>Nodal Sol弹出Contour Nodal Solution Data对话框,设置下列选项:

Item to contoured:选择Nodal solution>strain>von 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


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