Analysis分析方法PPT推荐.ppt

1、C.选择何种单元类型?,00128912 Mar,20003-2,ANSYS的分析方法制订分析方案,ANSYS可以应用的分析类型可以是:结构（Structural）固体的运动，作用在固体上的压力或固体之间的接触等热（Thermal）施加于固体上热，高温或温度的变化等电磁场传输电流（AC/DC）、电磁波以及电压或电荷激励的（Electromagnetic）设备流场（Fluid）气体/流体的流动或容器内气体/流体耦合场（Coupled-Field）以上几种物理场的偶合作用本次讨论以结构分析为例,00128912 Mar,20003-3,制订分析方案判断分析类型,当你确定了是结构分析以后，接下来要考

2、虑的问题是：是静态还是动态分析?线性或非线性分析?要回答这些问题，只要记住不能物体承受何种激励（载荷），它不外对应以下三种类型的力:静态力（由于刚度）惯性力（由于质量）阻尼力,00128912 Mar,20003-4,制订分析方案判断分析类型,静态 vs.动态分析静态分析假设刚度引起的力占主导地位动态分析是考虑三种类型的力的作用,比如，考虑跳水板的分析如果跳水运动员静态地站在上面时，那用静态分析已足够了但如果跳水运动员在上面跳动时，您就要做动态分析,00128912 Mar,20003-5,制订分析方案判断分析类型,如果施加的载荷随时间变化很快，惯性力和阻尼力都是不可忽略的可以根据载荷和时间的

3、依赖关系来确定选择静态还是动态分析如果载荷在一个很长的时间内变化缓慢，甚至是常量，可以选择静态分析否则，选择动态分析一般来说，外加激励的频率低于结构最低固有频率的1/3，可以把它作为静态问题来处理,00128912 Mar,20003-6,制订分析方案判断分析类型,线性 vs.非线性分析线性分析假设载荷引起的对结构刚度的变化是可以忽略，它的特征是:小变形应变与应力的变化在弹性极限内无刚度突变，如两个物体发生接触或分离,00128912 Mar,20003-7,制订分析方案判断分析类型,非线性分析主要用于那些由于载荷引起的结构刚度变化的情况，刚度变化的主要原因是:应变超出弹性范围（朔性）大变形，

4、如垂钓用的钓鱼竿两物体之间的接触,00128912 Mar,20003-8,制订分析方案判断分析类型,许多建模决策必须在建立分析模型前就应该决定:模型中应该包含多少细节?可否利用对称性?模型中是否包含应力奇异性?,00128912 Mar,20003-9,制订分析方案如何建模,关于细节某些小的细节对分析来讲是不重要的，就不应该包含在分析模型中，如果你的模型是用其它CAD软件建的模型，那么在传到ANSYS之前就把这些特征去掉然而，对有些结构，一些如倒角、圆孔之类的“小”细节，它们可能就是发生最大应力的部位，这时就不能忽略。这取决于你的分析目的,00128912 Mar,20003-10,制订分析

5、方案如何建模,关于对称性许多结构可能存在某种对称性，允许你只用模型的某个部分或截面来描述整个模型的特性利用对称建模的优点是:通常能很方便地建立整个模型利用对称性可以把模型建的更精细，包含更多细节，因此可以获得比用整个模型得到的结果更好,00128912 Mar,20003-11,制订分析方案如何建模,要利用对称性进行分析，必须使以下条件同时满足对称性:几何材料属性载荷条件ANSYS可处理以下几种对称类型:轴对称（Axisymmetry）旋转对称（Rotational）平面或反射（Planar or reflective）重复或平移对称（Repetitive or translational）,

6、00128912 Mar,20003-12,制订分析方案如何建模,轴对称轴对称是指关于某个中心轴的对称，如灯泡、直的圆管、锥体、圆盘以及圆屋顶等对称面可以是是任意位置的横截面，这样就可以用一个2-D的“切片”来描述整个 360圆周 一种简化模型规模的手段!,载荷通常应该也是轴对称的，不过如果是一个线性分析，载荷不对称也没关系，可以把载荷分解成正谐分量，依次得到独立的解，然后进行叠加,00128912 Mar,20003-13,制订分析方案如何建模,旋转对称旋转对称是重复的块体关于中心轴排列，如汽轮机转子这时只需要对其中的一个块体建模载荷也假定关于该轴对称,00128912 Mar,20003-

7、14,制订分析方案如何建模,平面或反射对称结构关于某个平面呈镜像对称，整个镜面即为对称面载荷可以是关于对称面对称或反对称,00128912 Mar,20003-15,制订分析方案如何建模,本模型既是反射对称也是旋转对称,重复对称或平移对称每个重复段沿直线排列，如一个长的管子上均匀排列着冷却片载荷也假定沿模型长度“重复”加载,00128912 Mar,20003-16,制订分析方案如何建模,本模型既是重复对称也是反射对称,载有些情况下，由于几个小的细节而破坏了整个结构的对称性，有时你可以忽略这些细节（即当作对称处理）以便利用较小的模型。不过，由次造成的精度上的损失很难估计，因此应小心使用。,00

8、128912 Mar,20003-17,制订分析方案如何建模,应力奇异性应力奇异性是指有限元模型中应力值无限大的位置，如：点载荷,如集中力或集中力矩一个孤立的约束点，此处的约束反力呈点载荷一个很尖的凹角（倒角半径为零）当网格密度在应力奇异点加密时，应力值急剧加大并且永远不收敛,00128912 Mar,20003-18,制订分析方案如何建模,00128912 Mar,20003-19,制订分析方案如何建模,实际结构不存在应力奇异性，这是由于对实际模型简化后产生的那么如何来处理应力奇异性问题呢?如果它们离我们关心的区域比较远，只需在显示结果时简单地把这个区域排除在外如果它们离所关心的区域内，这时

9、就必须采用正确的方法，如:在尖角处加一个倒角（实际情况也如此），并重新进行分析用与点力等效的分布压力替代将点约束“扩大”倒一组节点约束,这也是在开始分析前必须做的重要决定典型的问题是:选择哪一类单元?实体单元（Solid）,壳单元（shell）,梁单元（beam）等单元的阶次.线性还是二阶网格密度.这通常由分析的目的所决定,00128912 Mar,20003-20,制订分析方案如何选择单元类型？,单元类别ANSYS提供了各种单元类型以适应不同的分析类型，常用的类型有:线单元（Line elements）壳单元（Shells）二维实体单元（2-D solids）三维实体单元（3-D solid

10、s）,线单元:梁（Beam）单元主要用于模拟螺栓、管状构件、C-截面、角铁或其它只考虑膜应力和弯曲应力的细长构件管（Spar）单元用于模拟弹簧、螺栓、带预应力螺栓和桁架构件弹簧（Spring）单元用于模拟弹簧、螺栓和长而软的部件以及用等效刚度替代复杂部件,00128912 Mar,20003-21,制订分析方案如何选择单元类型？,壳单元:用于模拟薄板或曲面“薄”的定义取决于实际应用，但一般的原则是，壳体结构的主要尺寸至少是板厚的10倍,00128912 Mar,20003-22,制订分析方案如何选择单元类型？,00128912 Mar,20003-23,分析的基本步骤,1.创建有限元模型创建或

11、读入几何模型.定义材料属性.划分单元（节点及单元）.2.施加载荷进行求解施加载荷及载荷选项.求解.3.查看结果查看分析结果.检验结果.（分析是否正确）,00128912 Mar,20003-24,ANSYS的分析方法,1.建立有限元模型,3.查看结果,2.施加载荷求解,主菜单,分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现.,00128912 Mar,20003-25,ANSYS的分析方法,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.,00128912 Mar,

12、20003-26,练习-悬壁梁,依照如下循序渐进的求解指导，进行一个悬壁梁的静力分析.注意在此分析中采用的ANSYS分析步骤，以及几次将内存中的数据存到文件中的操作.,Exercise,00128912 Mar,20003-27,练习-悬壁梁,使用ANSYS分析一个工字悬壁梁，如图所示.,P,Point A,L,H,求解在力P作用下点A处的变形，已知条件如下：P=4000 lbL=72 inI=833 in4E=29 E6 psi横截面积（A）=28.2 in2H=12.71 in,在练习之后，数值解将与用弹性梁理论计算的解析解进行对比.,1.启动 ANSYS.以交互模式进入ANSYS，工作文

13、件名为beam.2.创建基本模型a.Main Menu:Preprocessor-Modeling-Create Keypoints In Active CS.,00128912 Mar,20003-28,交互操作,解释,使用带有两个关键点的线模拟梁，梁的高度及横截面积将在单元的实常数中设置.,练习-悬壁梁,b.输入关键点编号 1.c.输入x,y,z坐标 0,0,0.d.选择 Apply.e.输入关键点编号 2.f.输入x,y,z坐标72,0,0.g.选择 OK.h.Main Menu:Preprocessor-Modeling-Create-Lines-Lines Straight Line

14、,00128912 Mar,20003-29,交互操作,解释,练习-悬壁梁,i.选取两个关键点.j.在拾取菜单中选择OK.3.存储ANSYS数据库.Toolbar:SAVE_DB,00128912 Mar,20003-30,交互操作,解释,注意弹出的拾取菜单，以及输入窗口中的操作提示.ANSYS数据库是当用户在建模求解时ANSYS保存在内存中的数据。由于在ANSYS初始对话框中定义的工作文件名为beam，因此存储的数据库的到名为beam.db的文件中。经常存储数据库文件名是必要的。这样在进行了误操作后，可以恢复上次存储的数据库文件.存储及恢复操作，可以点取工具条，也可以选择菜单：Utility

15、 Menu：File.,练习-悬壁梁,4.设定分析模块.a.Main Menu:Preferencesb.选择 Structural.c.选择 OK.,00128912 Mar,20003-31,交互操作,解释,使用“Preferences”对话框选择分析模块，以便于对菜单进行过滤。如果不进行选择，所有的分析模块的菜单都将显示出来。例如这里选择了结构模块，那么所有热、电磁、流体的菜单将都被过滤掉，使菜单更简洁明了.创建好几何模型以后，就要准备单元类型、实常数、材料属性，然后划分网格.,练习-悬壁梁,5.设定单元类型相应选项.a.Main Menu:Preprocessor Element Ty

16、pe Add/Edit/Deleteb.选择 Add.c.左边单元库列表中选择 Beam.d.在右边单元列表中选择 2D elastic（BEAM3）.,00128912 Mar,20003-32,交互操作,解释,对于任何分析，您必须单元类型库中选择一个或几个适合您的分析的单元类型.单元类型决定了辅加的自由度（位移、转角、温度等）。许多单元还要设置一些单元的选项，诸如单元特性和假设，单元结果的打印输出选项等。对于本问题，只须选择 BEAM3 并默认单元选项即可.,练习-悬壁梁,e.选择 OK 接受单元类型并关闭对话框.f.选择 Close 关闭单元类型对话框.6.定义实常数.a.Main Menu:Preprocessor Real Constantsb.选择 Add.,001