有限元分析的基本步骤Word文件下载.docx
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(3)
定义分析类型
Preprocessor
Loads
Analysis
Type
New
Analysis→
STATIC
1.3
定义单元类型
Menu→Preprocessor→Element
Type→Add/Edit/Delete
单击[Options]按钮,在[Element
behavior]下拉列表中选择[Plane
strs
w/thk]选项,单击
确定
1.4
定义单元常数
在
程序主界面中选择
MainMenu→Preprocessor→Real
Constants→Add/Edit/Delete
单击[Add]按钮,进行下一个[Choose
Element
Type]对话框
1.5
定义材料参数
程序主界面,选择
MainMenu→Preprocessor→MaterialProps→Material
(1)
选择对话框右侧
Structural→Linear→Elastic→Isotropic
命令,并单击[Isotropic]选项,
接着弹出如下所示[Linear
Isotropic
Properties
for
Number
1]对话框。
在[EX]文本框中输入弹性模量“200000”,在[PRXY]文本框中输入泊松比“0.3”,单
击
2
创建几何模型
Main
Menu→Preprocessor→Modeling→Creat→Areas→Rectangle→By
2Corners
Menu→Preprocessor→Modeling→Creat→Areas→Circle→Solid
Circle
3
网格划分(之前一定要进行材料的定义和分配)
Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→Arears
命
令
Menu→Preprocessor→Meshing→Mesh→Areas→Free
命令,弹出实体选择对话框,
单击[Pick
All]按钮,得到如下所示网格
4
加载数据
MainMenu→Preprocessor→Loads→Define
Loads→Apply→Structural→Displacement→On
Lines
命令,
出现如下所示对话框,选择约束[ALL
DOF]选项,并设置[Displacement
value]为
0,单击
OK。
(2)选择
Loads→Apply→Structural→Pressure→On
5
求解
Menu→Solution→Solve→Current
LS
命令,弹出如下所示窗口
结果分析
6.1
显示变形图
Menu→General
PostProc→Read
Results→First
Set
命令,读入最初结果文
件
PostProc→Plot
Results→Deformed
Shape
命令,弹出[Plot
Deformed
Shape]对话框
6.2
显示
Von
Mises
等效应力
1)选择
Results→Contour
Plot→Nodal
Solu
2)选择
Favorites→Nodal
Solution→Von
stress
命令,并展开[Additional
Options]
折叠菜单,设置[Interpolation
Nodes]为[All
applicable]
,单击
OK,出现如下所示等效
应力图。
单元类型的选择:
单元类型的选择,跟你要解决的问题本身密切相关。
在选择单元类型前,
首先你要对问题本身有非常明确的认识,然后,对于每一种单元类型,每个节
点有多少个自由度,它包含哪些特性,能够在哪些条件下使用,在
的
帮助文档中都有非常详细的描述,要结合自己的问题,对照帮助文档里面的单
元描述来选择恰当的单元类型。
1.
该选杆单元(Link)还是梁单元(Beam)?
这个比较容易理解。
杆单元只能承受沿着杆件方向的拉力或者压力,杆单元
不能承受弯矩,这是杆单元的基本特点。
梁单元则既可以承受拉,压,还可以承受弯矩。
如果你的结构中要承受弯矩,
肯定不能选杆单元。
对于梁单元,常用的有
beam3,beam4,beam188
这三种,他们的区别在
于:
1)beam3
是
2D
的梁单元,只能解决
维的问题。
2)beam4
3D
的梁单元,可以解决
维的空间梁问题。
3)beam188
梁单元,可以根据需要自定义梁的截面形状。
2.
壁结构,是选实体单元还是壳单元?
对于薄壁结构,最好是选用
shell
单元,shell
单元可以减少计算量,
如果你非要用实体单元,也是可以的,但是这样计算量就大大增加了。
实际工程中常用的
单元有
shell63,shell93。
shell63
是四节点
的
单元(可以退化为三角形),shell93
是带中间节点的四边形
shell
单元(可以退化为三角形),shell93
单元由于带有中间节点,计算精度比
更高,但是由于节点数目比
多,计算量会增大。
对于一
般的问题,选用
就足够了。
3.
实体单元的选择。
体单元类型也比较多,实体单元也是实际工程中使用最多的单元类型。
常用的实体单元类型有
solid45,
solid92,solid185,solid187
这几种。
其
中把
solid45,solid185
可以归为第一类,他们都是六面体单元,都可以退
化为四面体和棱柱体,单元的主要功能基本相同,(SOLID185
还可以用于
类别
形状和特性
单元类型
杆
普通
双线性
LINK1
LINK8
LINK10
梁
普通
截面渐变
塑性
考虑剪切变形
BEAM3,BEAM4
BEAM54,BEAM44
BEAM23,BEAM24
BEAM188,BEAM189
管
浸入
PIPE16,PIPE17,PIPE18
PIPE59
PIPE20,PIPE60
2-D
实体
四边形
三角形
超弹性单元
粘弹性
大应变
谐单元
P
单元
PLANE42,PLANE82,PLANE182
PLANE2
HYPER84,HYPER56,HYPER74
VISCO88
VISO106,VISO108
PLANE83,PPNAE25
PLANE145,PLANE146
3-D
实体块
四面体
层
各向异性
SOLID45,SOLID95,SOLID73,SOL
ID185
SOLID92,SOLID72
SOLID46
SOLID64,SOLID65
HYPER86,HYPER58,HYPER158
VISO89
VISO107
SOLID147,SOLID148
壳
轴对称
剪切板
SHELL93,SHELL63,SHELL41,SHE
LL43,SHELL181
SHELL51,SHELL61
SHELL91,SHELL99
结构静力学中常用的单元类型
不可压缩超弹性材料)。
Solid92,
solid187
可以归为第二类,他们都是带
中间节点的四面体单元,单元的主要功能基本相同。
如果所分析的结构比较简单,可以很方便的全部划分为六面体单元,
或者绝大部分是六面体,只含有少量四面体和棱柱体,此时,应该选用第
一类单元,也就是选用六面体单元;
如果所分析的结构比较复杂,难以划
分出六面体,应该选用第二类单元,也就是带中间节点的四面体单元。
前面把常用的实体单元类型归为
类了,对于同一类型中的单元,应
该选哪一种呢?
通常情况下,同一个类型中,各种不同的单元,计算精度
几乎没有什么明显的差别。
选取的基本原则是优先选用编号高的单元。
比
如第一类中,应该优先选用
solid185。
第二类里面应该优先选用
solid187。
对于实体单元,总结起来就一句话:
复杂的结构用带中间节点的四面
体,优选
solid187,简单的结构用六面体单元,优选
单元SHELL28
HELL150
一、典型分析过程
前处理——创建有限元模型
1)单元属性定义(单元类型、实常数、材料属性)
2)创建或读入几何实体模型
3)有限元网格划分
4)施加约束条件、载荷条件
施加载荷进行求解
1)定义分析选项和求解控制
2)定义载荷及载荷步选项
2)求解
solve
后处理
1)查看分析结果
2)检验结果
分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现.
建立有限元模型
施加载荷求解
查看结果
1、ANSYS
GUI
中的功能排列按照一种动宾结构,以动词开始(如
Create),
随后是一个名
词
(如
Circle).菜单的排列,按照由前到后、由简单到复杂的顺序,与典型分析的顺序相同.
2、ANSYS
的数据库,是指在前处理、求解及后处理过程中,ANSYS
保存在内存中的数
据。
数据库既存储输入的数据,也存储结果数据。
3、(左侧)主菜单包含
的主要功能,分为前处理、求解、后处理等。
4、(左上角)应用菜单包含例如文件管理、选择、显示控制、参数设置等功能.
三、前处理
实体建模
参数化建模
体素库及布尔运算
拖拉、旋转、拷贝、蒙皮、倒角等
多种自动网格划分工具,自动进行单元形态、求解精度检查及修正
自由/映射网格划分、智能网格划分、自适应网格划分
复杂几何体
Sweep
映射网格生成
六面体向四面体自动过渡网格:
金字塔形
边界层网格划分
在几何模型或
FE
模型上加载:
点载荷、分布载荷、体载荷、函数载荷
可扩展的标准梁截面形状库
四、几何实体模型并不参与有限元分析.所有施加在几何实体边界上的载荷或约束必须最
终传递到有限元模型上(节点或单元上)进行求解.
五、
由几何模型创建有限元模型的过程叫作网格划分
Meshing
几何模型有限元模型
六、
•体
(3D
模型)
由面围成,代表三维实体.
•面
(表面)
由线围成.
代表实体表面、平面形状或壳(可以是三维曲面).
•线
(可以是空间曲线)
以关键点为端点,代表物体的边.
•关键点
(位于
空间)
代表物体的角点.
七、