第二讲结构静力分析精选文档.ppt

《第二讲结构静力分析精选文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二讲结构静力分析精选文档.ppt（52页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第二讲结构静力分析第二讲结构静力分析本讲稿第一页，共五十二页内容简介ANSYS结构分析功能介绍结构静力分析实例操作演示结构分析的背景简介本讲稿第二页，共五十二页结构分析的应用领域l机械结构，例如：活塞、连杆l土木工程结构，例如：桥梁、建筑l军事，例如：船体l航空，例如：机身l合力叉车，例如：车架、前桥等。本讲稿第三页，共五十二页结构分析的类型l静力分析求解静态载荷下的求解静态载荷下的应力应力和和变形变形。线性和非线性。非线性包括塑性、应力刚。线性和非线性。非线性包括塑性、应力刚化、大变形、大应变、超弹性、接触和蠕变分析等。化、大变形、大应变、超弹性、接触和蠕变分析等。l模态分析(频率域)计算计

2、算自然频率自然频率和和固有振型固有振型。多种求解方法。多种求解方法。l谐响应分析计算对计算对正弦输入正弦输入的响应。的响应。l瞬态动力分析计算对计算对任意时变任意时变信号的响应。信号的响应。l谱分析(频率域)模态分析的延伸。分析模态分析的延伸。分析随机随机振动。振动。l屈曲分析线性和非线性。线性和非线性。l显式动力分析LS-DYNA本讲稿第四页，共五十二页单元类型 杆杆 梁梁 管管二维实体二维实体三维实体三维实体 壳壳 接触接触 耦合场耦合场 特殊特殊显示动力显示动力本讲稿第五页，共五十二页求解方法lH方法任何类型的结构分析任何类型的结构分析lP方法线性结构静力分析线性结构静力分析l比较：H方

3、法需要较细的网格划分，特别是对敏感区方法需要较细的网格划分，特别是对敏感区域；然而，对于较为粗糙的网格，域；然而，对于较为粗糙的网格，P方法往往方法往往能获得更能获得更高高的求解精度。的求解精度。本讲稿第六页，共五十二页结构静力分析的定义l分析由于稳态外载荷所引起的系统或零部件的位移、应力、应变和作用力，很适合求解惯性及阻尼的时间相关作用对结构响应的影响并不显著的问题。l稳态载荷：外部施加的力和压力外部施加的力和压力稳态的惯性力稳态的惯性力强迫位移强迫位移温度（热应力计算）温度（热应力计算）本讲稿第七页，共五十二页分析流程建立模型（Preprocessor）施加边界条件施加载荷解算（Solut

4、ion）查看结果（General Postproc）（Apply Loads）本讲稿第八页，共五十二页建立模型l定义工作文件名（Change Jobname）Utility Menu File Change Jobnamel指定分析标题（Change Title）Utility Menu File Change Titlel前处理器/PREP7，Main Menu Preprocessor选择单元类型选择单元类型设置单元实常数设置单元实常数定义材料属性定义材料属性创建几何模型创建几何模型本讲稿第九页，共五十二页Change Jobname lEnter new jobname：输入文件名lNe

5、w log and error files？复选框打上钩本讲稿第十页，共五十二页Change Title l在工作区左下角显示标题l不能输入中文lUtility Menu Plot Replot本讲稿第十一页，共五十二页建模的注意事项l单元类型必须指定为线性单元。l材料属性可以为线性、各向同性、常量。l必须定义杨氏模量和泊松比。l惯性载荷必须定义密度。l温度载荷必须定义热膨胀系数。l对应力、应变感兴趣的区域，采用更细的网格划分。本讲稿第十二页，共五十二页设置单元类型123本讲稿第十三页，共五十二页设置单元选项注意：不是所有的单元都能设置单元选项！本讲稿第十四页，共五十二页定义单元的实常数本讲稿

6、第十五页，共五十二页定义实常数本讲稿第十六页，共五十二页定义材料属性本讲稿第十七页，共五十二页几何建模本讲稿第十八页，共五十二页几何模型示例Line Model本讲稿第十九页，共五十二页网格划分本讲稿第二十页，共五十二页网格划分示例3-D Mesh本讲稿第二十一页，共五十二页施加载荷l几何模型（点、线、面、体）l有限元模型（节点、单元）l注意：求解时，几何模型上的载荷会被自动转换到有限元模型上。l载荷类型：约束条件（约束条件（Constraints）力（力（Forces）面载荷（面载荷（Surface Loads）体载荷（体载荷（Body Loads）惯性载荷（惯性载荷（Inertia Loa

7、ds）本讲稿第二十二页，共五十二页TABLE类载荷l用户可以定义随时间变化的一维表。lTIME为主变量，其他主变量无效。lTIME必须按照升序定义。本讲稿第二十三页，共五十二页位移（Displacement）lUX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZlDOF约束主要用来定义模型的支承条件，包括对称边界条件和特定形式的运动。本讲稿第二十四页，共五十二页力（Forces）和力矩（Moments）lFX,FY,FZ,MX,MY,MZl施加在模型外部的集中载荷本讲稿第二十五页，共五十二页压力（Pressure）l正值的压力作用于单元表面的法线方向。本讲稿第二十六页，共五十二页惯性力（Inerti

8、a Force）l输入惯性加速度本讲稿第二十七页，共五十二页求解控制lNew AnalysislAnalysis Type:StaticlLarge Deformation EffectslStress Stiffening EffectslNewton-Raphson Option（非线性选项）lEquation Solver（线性选项）本讲稿第二十八页，共五十二页Basic标签本讲稿第二十九页，共五十二页Basic标签l设置ANTYPE和NLGEOMSmall Displacement StaticLarge Displacement StaticRestart Current Analy

9、sisl设置TIME载荷步的时间缺省为载荷步的时间缺省为1，可以设置子步。对于静力分析，可以设置子步。对于静力分析，时间没有物理意义。时间没有物理意义。l设置OUTRES缺省最多缺省最多1000个结果集记录到个结果集记录到Jobname.rst中。中。本讲稿第三十页，共五十二页Sols Options标签本讲稿第三十一页，共五十二页Sols Options标签l设置EQSLV程序选择求解器（程序选择求解器（ANSYS自动挑选）自动挑选）稀疏矩阵求解器（线性和非线性的缺省项）稀疏矩阵求解器（线性和非线性的缺省项）PCG求解器（适用于较大的模型）求解器（适用于较大的模型）AMG求解器（适用于多处理

10、器环境）求解器（适用于多处理器环境）DDS求解器（通过网络提供并行算法）求解器（通过网络提供并行算法）迭代求解器迭代求解器波前直接求解器波前直接求解器单独购买本讲稿第三十二页，共五十二页Nonlinear 标签本讲稿第三十三页，共五十二页Advanced NL 标签本讲稿第三十四页，共五十二页应力刚化lMain Menu Solution Unabridged Menu Analysis Optionsl应力刚化仅于非线性相关。l分析前，用户明确结构不会因屈曲而破坏。l通常，考虑应力刚化加速收敛过程。本讲稿第三十五页，共五十二页Newton-Raphson 选项lProgram Chosen默

11、认选择，自动激活默认选择，自动激活“自适应下降自适应下降”。lFull完全牛顿拉普森处理方法，每进行一次迭代修改刚度矩阵完全牛顿拉普森处理方法，每进行一次迭代修改刚度矩阵一次。一次。lModified修正的牛顿拉普森方法，正切刚度矩阵在每个子步被修正。修正的牛顿拉普森方法，正切刚度矩阵在每个子步被修正。lInitial Stiffness每次平衡迭代使用初始刚度矩阵。迭代次数较多。每次平衡迭代使用初始刚度矩阵。迭代次数较多。本讲稿第三十六页，共五十二页Newton-Raphson 选项选项应力刚化设置应力刚化设置求解器设置求解器设置大变形设置大变形设置本讲稿第三十七页，共五十二页输出控制l输出

12、文件：Jobname.out本讲稿第三十八页，共五十二页求解l保存基本数据到文件Utility Menu File Save Asl开始求解计算Main Menu Solution Solve Current LS本讲稿第三十九页，共五十二页检查信息列表本讲稿第四十页，共五十二页检查计算结果l结果文件：Jobname.rstl基本数据：节点位移（UX,UY,UZ,ROTX，ROTY，ROTZ）l导出数据：节点和单元应力、应变和约束反力l通用后处理器POST1l时间历程后处理器POST26（非线性分析）本讲稿第四十一页，共五十二页用POST1检查结果l检查输出文件是否在所有的子步分析中收敛l恢复

13、模型Utility Menu File Resume from l进入POST1Main Menu General Postprocl读取需要的载荷步和子步结果Main Menu General Postproc Read Results Load step本讲稿第四十二页，共五十二页结果选项l变形情况Main Menu General Postproc Plot Results Deformed Shapesl等值线Main Menu General Postproc Contour Plot Nodal Solu 或或 Element Solul列表Main Menu General Po

14、stproc List Results Nodal Solu,Element Solu,Reaction Solul其他性能本讲稿第四十三页，共五十二页变形情况本讲稿第四十四页，共五十二页变形示例本讲稿第四十五页，共五十二页Von Mises应力云图本讲稿第四十六页，共五十二页应力示例本讲稿第四十七页，共五十二页误差评估（PRERR）l对壳单元或实体单元，列出网格离散误差的平均值。l按照结构能量模（SPEC）计算和列出误差百分比。本讲稿第四十八页，共五十二页用POST26检查结果l根据输出文件检查是否所有载荷步内都收敛l进入POST26Main MenuTime Hist Postprocl定

15、义后处理期间使用的变量Main Menu Time Hist Postproc Define Variablesl图形或者列表显示变量Main Menu Time Hist Postproc Graph Varibles 或或 List Varibles本讲稿第四十九页，共五十二页本讲稿第五十页，共五十二页实例演示连杆的受力分析l问题描述连杆厚度连杆厚度0.5in，图中标注尺寸的单位均为英寸。在小孔头的内侧，图中标注尺寸的单位均为英寸。在小孔头的内侧90范围承范围承受受P=1000psi的面载荷作用，分析该连杆的受力状态。的面载荷作用，分析该连杆的受力状态。连杆的材料属性：杨氏模量连杆的材料属性：杨氏模量E=30E6，泊松比为，泊松比为0.3。本讲稿第五十一页，共五十二页分析思路l由于连杆结构和载荷均对称，分析时采用一半进行分析。采用由底向上的建模方式，用20节点的SOLID95单元划分网格并用PCG求解器求解。本讲稿第五十二页，共五十二页