ansys建模
任命书范本-刘见桥
2023年2月19日发(作者：波峰焊接)1
计算分析模型如图所示,习题文件名:scf
材料参数：E=205GPa,v=0.3
力载：4500N
注意单位的一致性：使用N,mm,MPa单位制
建模教程
在ANSYS工作文件夹内新建“stressconcentrationfactor”目录，以存放模型文件。
注意定期保存文件，注意不可误操作，一旦误操作，不可撤销。
1.1进入ANSYS
开始→程序→ANSYS14.5→MechanicalAPDLProductLauncher14.5→然后在弹出的启动
界面输入相应的workingdirectory及文件名scf
如通过MechanicalAPDL14.5进入，则进入预设的workingdirectory
workingdirectory必须设置在电脑最后一个分区（因为教学用电脑只有最后一个分区不受系
统保护）
至此ANSYS静力学分析模块启动，ANSYS在“stressconcentrationfactor”目录下自动创建
了.log、.err等必要的文件。
2.2设置计算类型
ANSYSMainMenu:Preferences→selectStructural→OK
2.3选择单元类型
ANSYSMainMenu:Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete→Add→selectSolid
Quad4node182→OK(backtoElementTypeswindow)→Options…→selectK3:Plane
Strsw/thk→OK→Close(theElementTypewindow)
2
2.4
定义实常数
ANSYSMainMenu:Preprocessor→RealConstants→Add/Edit/Delete→Add→OK→
THK1.2→OK
3
2.5
定义材料参数
ANSYSMainMenu:Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels→Structural→Linear
→Elastic→Isotropic→inputEX:205e3,PRXY:0.3→OK
4
2.6生成几何模型
✓生成特征点（8个）
ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→InActiveCS→依次
输入四个点的坐标：input:1(0,0,0),2(75,0,0),3(75,4.5,0),4(120,4.5,0),5(120,19.5,0),6(75,
19.5,0),7(75,24,0),8(0,24,0)→Apply/OK（开始点Apply，最后一个点OK）
Tips：如何用ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→On
WorkingPlane→又该如何操作才能生成同样的点？？
✓直线（8条）
ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Lines→StraightLines→
跳出对话框，用鼠标（左键）依次选择点1、2生成直线1，依次类推生成直线2-8。
Tips：如何显示线的编号？？
5
✓生成圆导角（2条）
ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Lines→LineFillet→跳出对话
框，用鼠标（左键）依次选择直线2、3→Apply→跳出对话框，在RAD输入3→OK生
成第1个圆导角。按照相同的操作在直线5、6之间生成第2个圆导角。
✓生成薄壁钢板的面
ANSYSMainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→ByLines→
选择所有的线（包括直线和圆导角，不能遗漏，否则生不成面）→OK
6
2.7网格划分
ANSYSMainMenu:Preprocessor→Meshing→MeshTool→(ElementAttributes)Globalset
→跳出MeshingAttributes对话框，检查整体单元的相关信息，不改动该表，即只看不动
→(SizeControls)Global:Set→跳出GlobalElementSizes对话框，在SIZE输入:2
→OK→(backtothemeshtoolwindow)Mesh:Areas,Shape:Quad,Mapped→Mesh→PickAll
(inPickingMenu)→Close(theMeshToolwindow)
此处只看不改（目的为了解单元相关的单元类型、材料、实常数等信息）
Tips：
（1）设置单元尺寸时可否选Areas（即在SizeControls里选Areas），如何可以，该如何做
相应操作以获得想要的单元及网格？
（2）可否生成三角形网格？该如何操作？
（3）Mesh中的Shape、Free、Mapped的功能如何？试通过具体操作加以验证。
7
本教程采用四边形网格，但学生在完成大作业进行网格测试时，可选用三角形网格。
2.8模型施加约束
✓给左端施加固定约束（约束住全部自由度）
ANSYSMainMenu:Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Displacement→On
lines→pickthelines（选取左边端部线）→OK→跳出对话框，选择AllDOF，在Value中
输入0→OK。
✓给右端施加x方向的分布载荷（按照圣维南定理，将左边的集中力转换为等效的均布
力系，即应力F/A=4500N/(15*1.2mm2)=250MPa）
ANSYSMainMenu:Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Pressure→On
lines→pickthelines（选取右边端部线）→OK→跳出对话框，保持Constantvalue不变，
在VALUE中输入-250→OK。
8
Tips：可不可以直接对右端加点力？如果可以加在右端某一节点处，模拟结果与分布载荷的
情况相比如何？
2.9分析计算
ANSYSMainMenu:Solution→Solve→CurrentLS→OK(toclosethesolveCurrentLoad
Stepwindow)→OK
2.10结果显示
ANSYSMainMenu:GeneralPostproc→PlotResults→DeformedShape…→selectDef+
Undeformed→OK(backtoPlotResultswindow)→ContourPlot→NodalSolu…→select:
Stress,vonMisesStress→OK
可见：在导角处出现最大应力（最大值为363.653MPa），因此在构件中一旦出现尖、圆角确
确会在导角出出现不同程度的应力集中现象，在设计零件时应尽力避免或减缓应力集中现
象，此教程中的应力集中因子Kt根据提供的公式计算得到为：363.653MPa/250MPa=1.4546
因以该例为基础，通过网格收敛测试得到可靠的应力集中因子Kt。
例如：当细化一倍后，网格和载荷为：
9
模拟结果为：
此时，最大应力为420.507MPa，相应的应力集中因子为1.682。
10
此时，最大应力为452.576MPa，相应的应力集中因子为1.810。
网格收敛准则：
当各种细网格的解之间非常接近且相互之间的相对误差≤5％以内时，即可认为收敛。