1、MEMS CAD實驗報告實驗三帶孔矩形板的實體建模及結構分析一、實驗目的1、進一步練習ANSYS軟件的操作及命令；2、掌握自底向上與自頂向下兩種建模思路；3、進一步練習網格劃分和靜力分析的操作及流程。二、實驗說明1、自底向上建模自底向上建立實體模型時，首先要定義關鍵點，再利用這 些已有的關鍵點定義較高級的圖元（線、面或體），這樣由 點到線，由線到面，由面到體，由低級到高級。2、自頂向下建模當用戶直接建立一個體時，ANSYS會自動生成所有從屬 于該體的低級圖元。這種一開始就從較高級圖元開始建模的 方法就叫做自頂向下建模。3、ANSYS的技術特點是:1）惟一能實現多場及多場藕荷功能的軟件;2）惟一

2、實現前后處理、分析求解及多場分析統一數據庫的大型FEA軟件；3）獨一無二的優化功能，惟一具有流暢優化功能的CFD軟件；4）融合前后處理與分析求解于一身；5）強大的非線形分析功能；6）快速求解器；7）最早采用并行計算技術的FEA軟件；8）從個人、工作站、大型機直至巨型機所有硬件平臺上全部數據文件兼容。三、實驗內容和步驟一個帶孔矩形板受平面內張拉，形狀如圖1所示。左邊 固定，右邊受荷載P作用，求其變形情況。相關參數:板厚度為20mm長為200mm寬為100mm孔半徑20mm載荷 P = 20 + (學號x0.2 ) N/mm彈性模量E = 200Gpa(一)帶孔矩形板的實體建模1自底向上1、創建關

3、鍵點；Main menu Preprocessor Modeling Create Keypoints InActive CS ;創建四個關鍵點，編號和坐標分別輸入為(0,0,0)(200,0,0)(200,100,0)(0,100,0)單擊【OK】，生成如圖3-1所示1MAR 31 201223:43:24POINTSTYPE NUM09060242-44-sunguoliang2、列出各點坐標值 Utility menu List Keypoints Coordinate only3、由關鍵點生成線操作;Main Menu Preprocessor Modeling Create Line

4、s Lines In Active Coord ；4、連接頂點組成四條邊線，再單擊【OK】，生成如圖LINESTYPE NUMANMAR 31 201223:45:4509060242-44-sunguoliang5、由統生成面操作;MainMenuPreprocessorModelingCreate Areas Arbitrary By Lines ;逆 時 針 選 線結 果 如 圖6、在矩形面中心生成圓面；顯示并更改工作平面；Utility Menu Workplane Display Working Plane ,Utility Menu WorkPlane Offset WP by I

5、ncrements ,彈出Offset WP對話框，在X, Y,Z Offset欄輸入100,50,0，單擊【OK】Main Menu Preprocessor Modeling Create Areas Circle Solid Circle，輸入參數WP X = 0WP Y = 0Radius = 20 ,單擊 【OK】,生成結果如圖1AREASTYPE NUMANMAR 31 201223:55:460906027、布爾減操作;Main Menu Modeling Operate Booleans Subtract Areas拾取矩形面，單擊【Apply，再拾取圓面，單擊【OK】，結果如

6、ANAREAS09060242-44-sunguoliang8、由面生成體；Main Menu Preprocessor Modeling Operate Extrude Areas Along Normal ,拾取帶孔矩形面，單擊【OK】，輸入DIST = 20,單擊【OK】，結果如圖所示 保存結果【SAVE_DB】VOLUMESTYPE NUMZYANMAR 31 201223:59:55Q9Q6Q242-44-sunguoliang1VOLUMESTYPE NUMMAR 31 201212:30:32（ 二）V帶孔矩形板的實體建模2自頂向下創建矩形板；Main Menu Preproce

7、ssor Modeling Create Volumes Block By Dimensions ,輸入參數X1 ,X2 = 0,200Y1 , Y2 = 0 , 100單擊【OK】，生成如圖所示長方體AN09060242-44-sunguoliang創建圓柱體；Main Menu Preprocessor Modeling Create Volumes Cylinder Solid Cylinder,設,參數WP X = 100, WP Y = 50, Radius=20 , Depth=20，點擊【OK】，生成如圖1VOLUMESMAR 31 201212:31:35TYPE NUM090

8、6024244sunguclian從長方體中減去圓柱體；Main Menu Preprocessor Modeling Operate Booleans Subtract Volumes ,首先拾取長方體，點擊Apply，然后拾取減去的圓柱體，點擊【OK】,ANVOLUMESTYPE NUMMAR 17 201215:42:4009060242-44-sungucliang（三）.帶孔矩形板的網格化與結構分析1、定義單元類型;Main Menu Preprocessor Element type Add/Edit/Delete，彈出Element Type對話框，單擊【Add】，顯示Libra

9、ry of ElementType對話框。在Library of Element Type下拉列表框中選擇Structural Solid選項，在右側選擇Brick 8node 45選項，單擊【OK】，單擊【Close】2、定義材料特性；Main Menu Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic，輸入參數EX = 200e9PRXY = 0.3 ,單擊【OK】，關閉對話框，保存結果【SAVE_DB】3、自由網格化;Main Menu Preprocessor Meshing

10、Mesh Tool,將智能網格劃分器(Smart Sizing )設定為“on”，將滑動碼設置為“6”, 確認 Mesh Tool 的各項為：Volumes，Tet，Free，單擊【Mesh】， 彈出拾取對話框，單擊【Pick All】，關閉Mesh Tool對話框，網格 化結果如圖保存結果【SAVE_DB】4、約束安裝孔：Main Menu - Solution - DefainLoads - Apply - Structural - Displacement-Symmetry B.C.-On Areas彈出一個拾取框繪出 Areas (Utility Menu: Plot- Areas)拾

11、取安裝孔的2個柱面(每個圓柱面包括兩個面)說明：在拾取時，按住鼠標的左鍵便有實體增亮顯示，拖動鼠標時顯示的實 體隨之改變，此時松開左鍵即選中此實體。單擊OK。1AREASTYPE NUMMAR 17 201215:52:005、整個左側施加位移約束（UX=0）Main MenuSolutionLoads-Apply Structural-DisplacementonLines +拾取基座底面的所有外邊界線，picking menu中的“count”應等于4 ,單擊OK。選擇UX作為約束自由度，單擊OK09060242-44-sunguoliang6、在右側施加載荷;Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Areas，拾取右側平面，單擊【OK】，輸入壓力值為-28.8，單擊【OK】，施 加約束后的結果如AREASTYPE NUMPRES -28.8ANMAR 17 201215:59:4209060242-44-sunguoliang7、求解;Main Menu Solution Solve Current LS ,8、生成節點等效應力(von Mises stress)圖；Main Menu