利用ansys分析结构静力.ppt
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1、8.结构静力分析结构静力分析第一页,编辑于星期六:十七点 二十七分。2本章的目标是,假如已将几何模型划分网格,应如何加载、求解.LessonObjectives目目 标标 第第1课课.载荷载荷6-1.列表和分类载荷。列表和分类载荷。6-2.在实体模型上完成下列操作在实体模型上完成下列操作:a.加载加载.b.校验载荷校验载荷.c.删除载荷删除载荷.第第2课课.求解求解6-3.描述求解过程描述求解过程.第第3课课.结果后处理结果后处理6-4.描述描述ANSYS后处理中观看结果的各种功能后处理中观看结果的各种功能.6-5.描述静力分析结果后处理的五个步骤描述静力分析结果后处理的五个步骤.6-6 实例
2、实例第二页,编辑于星期六:十七点 二十七分。3第第 1 1 课课 加加 载载 第三页,编辑于星期六:十七点 二十七分。4载荷分类载荷分类Objective6-1.列表和分类载荷列表和分类载荷ANSYS中的载荷可分为中的载荷可分为:自由度自由度DOF-定义节点的自由度(定义节点的自由度(DOF)值值(结构分析结构分析_位移、热分析位移、热分析_ 温度、电磁分析温度、电磁分析_磁势等磁势等)集中载荷集中载荷-点载荷点载荷(结构分析结构分析_力、热分析力、热分析_ 热导率、电磁分析热导率、电磁分析_ magnetic current segments)面载荷面载荷-作用在表面的分布载荷作用在表面的分
3、布载荷(结构分析结构分析_压力、热分析压力、热分析_热对流、电磁热对流、电磁分析分析_magnetic Maxwell surfaces等等)体积载荷体积载荷-作用在体积或场域内作用在体积或场域内(热分析热分析_ 体积膨胀、内生成热、电磁分析体积膨胀、内生成热、电磁分析_ magnetic current density等等)惯性载荷惯性载荷-结构质量或惯性引起的载荷结构质量或惯性引起的载荷(重力、角速度等重力、角速度等)第四页,编辑于星期六:十七点 二十七分。5加载加载Objective6-2a.加载加载.可在实体模型或可在实体模型或 FEA 模型模型(节点和单元节点和单元)上加载上加载.在
4、关键点处约在关键点处约束束实体模型实体模型沿线均布的压力沿线均布的压力在关键点加集中力在关键点加集中力在节点处约束在节点处约束FEA 模型模型沿单元边界均布的压力沿单元边界均布的压力在节点加集中力在节点加集中力第五页,编辑于星期六:十七点 二十七分。6加载加载(续续)+几何模型加载几何模型加载独立于有限元网格独立于有限元网格.重新划分网格或局部网格修改不影响重新划分网格或局部网格修改不影响载荷载荷.+加载的操作加载的操作更加容易更加容易,尤其是在图形中直接拾取时尤其是在图形中直接拾取时.直接在实体模型加载的优点直接在实体模型加载的优点:Guidelines第六页,编辑于星期六:十七点 二十七分
5、。7加载加载(续续)无论采取何种加载方式无论采取何种加载方式,ANSYS求解前都将载荷转化到有限元模型求解前都将载荷转化到有限元模型.因此因此,加载到实体的载荷将加载到实体的载荷将自动转化到自动转化到 其所属的节点或单元上。其所属的节点或单元上。实体模型实体模型加载到实加载到实体的载荷体的载荷自动转化自动转化到其所属到其所属的节点或的节点或单元上单元上FEA 模型模型沿线均布的压力沿线均布的压力 均布压力转化到以线为边界的均布压力转化到以线为边界的各单元上各单元上第七页,编辑于星期六:十七点 二十七分。8加载加载(续续)注意到这是注意到这是 很长的菜单很长的菜单,对于结构分析,部对于结构分析,
6、部分菜单呈暗淡灰色,表示不属于结构分析的分菜单呈暗淡灰色,表示不属于结构分析的范畴。范畴。(ANSYS 可由模型中的单元类可由模型中的单元类型识别分析类型型识别分析类型)实体模型加载实体模型加载:Main Menu:Solution -Loads-Apply 步骤步骤1.2.3.说明说明:可通过在可通过在preferences 中选择适当中选择适当的分析类型过滤菜单中的选项。的分析类型过滤菜单中的选项。第八页,编辑于星期六:十七点 二十七分。9加载加载(续续)输入一个输入一个压力值即为压力值即为 均布载荷均布载荷,两个数值两个数值 定义定义坡度压力坡度压力说明:压力数值为正表示其方向指向表面说
7、明:压力数值为正表示其方向指向表面Main Menu:Solution -Loads-Apply Pressure On Lines加载面力载荷加载面力载荷拾取拾取Line第九页,编辑于星期六:十七点 二十七分。10加载加载(续续)VALI=500VALI=500VALJ=1000VALI=1000VALJ=500500L3500L31000500L31000500坡度压力载荷沿起始关键点坡度压力载荷沿起始关键点(I)线性变化到第二个关键点线性变化到第二个关键点(J)。如果加载后坡度的方向相反如果加载后坡度的方向相反,将两个将两个压力数值颠倒即可。压力数值颠倒即可。加载面力载荷(续)加载面力载
8、荷(续)第十页,编辑于星期六:十七点 二十七分。机械工程学院 王开松11加载加载(续续)轴对称载荷可加载到具有对称轴的3-D 结构上。3-D 轴对称结构可用一2-D 轴对称模型描述。加载轴对称载荷加载轴对称载荷10”直径直径5”半径半径轴对称模型轴对称模型3-D 结构结构对称轴对称轴第十一页,编辑于星期六:十七点 二十七分。12加载加载(续续)加载加载 轴对称载荷轴对称载荷,注意以下方注意以下方面面:载荷数值载荷数值(包括输出的反力包括输出的反力)基基于于360度转角的度转角的3-D结构。结构。在右图中,轴对称模型中的载荷是在右图中,轴对称模型中的载荷是3-D结构均布面力载荷的总量。结构均布面
9、力载荷的总量。Total Force=2p pr=47,124 lb.准则准则3-D 结构结构2-D 有限元模型有限元模型Axis of symmetry第十二页,编辑于星期六:十七点 二十七分。13加载加载(续续)在关键点加载位移约束在关键点加载位移约束:加载约束载荷加载约束载荷Main Menu:Solution -Loads-Apply-Structural-Displacement On Keypoints+procedure1.2.3.Expansion option 可使相同的载荷加在位可使相同的载荷加在位于两关键点连线的所有节点上于两关键点连线的所有节点上拾取拾取keypoint
10、s例例要固定一边,只要拾取要固定一边,只要拾取关键点关键点6、7,并设置并设置 all DOFs=0 和和 KEXPND=yes.K6K7第十三页,编辑于星期六:十七点 二十七分。14加载加载(续续)加载约束载荷(续)加载约束载荷(续)在线和面上加载位移约束在线和面上加载位移约束:Main Menu:Solution -Loads-Apply-Structural-Displacement On Lines+OR On Areas+步骤步骤1.2.3.拾取拾取 lines 拾取拾取areas第十四页,编辑于星期六:十七点 二十七分。15校验载荷校验载荷实体模型载荷显示在几何模型上实体模型载荷显
11、示在几何模型上(体体、面面、线或关键点线或关键点)有限元模型载荷在画节点或单元时有限元模型载荷在画节点或单元时显示显示通过通过 plotting画出载荷画出载荷:Utility Menu:PlotCtrls Symbols.或通过或通过 listing列表载荷列表载荷:Utility Menu:List Loads步骤步骤1.2.3.Objective6-2b.校验载荷校验载荷第十五页,编辑于星期六:十七点 二十七分。16将载荷转化到有限元模型上将载荷转化到有限元模型上说明说明:只有到求解初始化时只有到求解初始化时,才将模型中的载荷自动转化到有限元模型,才将模型中的载荷自动转化到有限元模型中的
12、节点和单元上。中的节点和单元上。Procedure1.2.3.下面将载荷转化到节点和单元上,不进行求解下面将载荷转化到节点和单元上,不进行求解:Main Menu:Solution -Loads-Operate这些选项出现的信息大致相同这些选项出现的信息大致相同第十六页,编辑于星期六:十七点 二十七分。17删除载荷删除载荷Main Menu:Solution -Loads-Delete All Load Data 选项可同时删除模型中选项可同时删除模型中的任一类载荷。的任一类载荷。individual entities by picking 选项只选项只删除模型选定的载荷。删除模型选定的载荷。
13、而而.Procedure1.2.3.6-2c.删除载荷删除载荷Objective第十七页,编辑于星期六:十七点 二十七分。18删除载荷(续)删除载荷(续)当删除实体模型时当删除实体模型时,ANSYS 将自动删除其上所有的载荷将自动删除其上所有的载荷实体模型实体模型FEA 模型模型l删除线上的均布压删除线上的均布压力力 自动删除以线为边界自动删除以线为边界的各单元均布压力的各单元均布压力 记住这记住这 一关系一关系?第十八页,编辑于星期六:十七点 二十七分。19删除载荷(续)删除载荷(续)两关键点的扩展位移约束载荷例外:两关键点的扩展位移约束载荷例外:删除两点的约束删除两点的约束 只删除了两角点
14、只删除了两角点(CORNER)约束,约束,而加载时而加载时扩展的扩展的(inside)节点约束必须节点约束必须手工删除手工删除.实体实体 模型模型FEA 模型模型l第十九页,编辑于星期六:十七点 二十七分。20第第 2 2 课课 求求 解解 第二十页,编辑于星期六:十七点 二十七分。21求解求解求解结果保存在数据库中并输出到结果文件求解结果保存在数据库中并输出到结果文件(Jobname.RST,Jobname.RTH,Jobname.RMG,or Jobname.RFL)结果文件结果文件结果数据结果数据数据库数据库求解器求解器结果结果输入数据输入数据第二十一页,编辑于星期六:十七点 二十七分。
15、2023/2/32023/2/322模态分析谐波分析瞬态分析频谱分析子结构分析 求解前使用该对话框将各个控制项设置好,就可以求解了。命令:SOLCONTROL,Key1,Key2,Key3,VtolGUI:MainMenuSolutionAnalysis TypeSolution Ctrl第二十二页,编辑于星期六:十七点 二十七分。23求解时模型是否准备就绪求解时模型是否准备就绪?在求解初始化前,应进行分析数据检查,包括下面内容在求解初始化前,应进行分析数据检查,包括下面内容:统一的单位统一的单位单元类型和选项单元类型和选项材料性质参数材料性质参数考虑惯性时应输入材料密度考虑惯性时应输入材料密
16、度热应力分析时应输入材料的热膨胀系数热应力分析时应输入材料的热膨胀系数实常数实常数(单元特性单元特性)单元实常数和材料类型的设置单元实常数和材料类型的设置实体模型的质量特性实体模型的质量特性(Preprocessor Operate Calc Geom Items)模型中不应存在的缝隙模型中不应存在的缝隙壳单元的法向壳单元的法向节点坐标系节点坐标系集中、体积载荷集中、体积载荷面力方向面力方向温度场的分布和范围温度场的分布和范围热膨胀分析的参考温度热膨胀分析的参考温度(与与 ALPX 材料特性协调材料特性协调?)第二十三页,编辑于星期六:十七点 二十七分。24求解过程求解过程:1.求解前保存数据
17、库求解前保存数据库2.将将Output 窗口提到最前面观看求解信息窗口提到最前面观看求解信息3.Main Menu:Solution -Solve-Current LS.进行求解进行求解Objective6-3.描述求解过程描述求解过程Procedure1.2.3.第二十四页,编辑于星期六:十七点 二十七分。机械工程学院 王开松25进行求解进行求解(续续)在求解过程中,应将在求解过程中,应将OUTPUT窗口提到最前面。窗口提到最前面。ANSYS 求解过求解过程中的一系列信息都将显示在此窗口中,主要信息包括程中的一系列信息都将显示在此窗口中,主要信息包括:模型的质量特性模型的质量特性-模型质量是
18、精确的模型质量是精确的-质心和质心和 质量矩的值质量矩的值有一定误差。有一定误差。单元矩阵系数单元矩阵系数-当单元矩阵系数最大当单元矩阵系数最大/最小值的比率最小值的比率 1.0E8 时将预示模型中的材料性质、实常数或几何模型可能时将预示模型中的材料性质、实常数或几何模型可能存在问题。当比值过高时,求解可能中途退出。存在问题。当比值过高时,求解可能中途退出。模型尺寸和求解统计信息模型尺寸和求解统计信息。汇总文件和大小。汇总文件和大小。第二十五页,编辑于星期六:十七点 二十七分。机械工程学院 王开松26进行求解进行求解(续续)没有获得结果的原因是什么没有获得结果的原因是什么?往往是求解输入的模型
19、不完整或存在往往是求解输入的模型不完整或存在错误,典型原因有错误,典型原因有:约束不够约束不够!(通常出现的问题通常出现的问题)。当模型中有非线性单元当模型中有非线性单元(如缝隙如缝隙 gaps、滑块滑块sliders、铰铰hinges、索索cables等),整体或部分结构出现崩溃或等),整体或部分结构出现崩溃或“松脱松脱”。材料性质参数有负值材料性质参数有负值,如密度或瞬态热分析时的比热值。如密度或瞬态热分析时的比热值。未约束铰接结构未约束铰接结构,如两个水平运动的梁单元在竖直方向没有约如两个水平运动的梁单元在竖直方向没有约束。束。屈曲屈曲-当应力刚化效应为负(压)时,在载荷作用下整个结构刚
20、度当应力刚化效应为负(压)时,在载荷作用下整个结构刚度弱化。如果刚度减小到零或更小时,求解存在奇异性,因为整个结弱化。如果刚度减小到零或更小时,求解存在奇异性,因为整个结构已发生屈曲。构已发生屈曲。第二十六页,编辑于星期六:十七点 二十七分。27第第 3 3 课课 结果后处理结果后处理 第二十七页,编辑于星期六:十七点 二十七分。28结果的绘图和列表结果的绘图和列表ANSYS 有两个后处理器有两个后处理器:通用后处理器通用后处理器(即即“POST1”)只能观看整个模型在某一时刻的结果只能观看整个模型在某一时刻的结果(如:结果如:结果的照相的照相“snapshot”).时间历程后处理器时间历程后
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