有限元与ANSYS基础培训.pptx

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1、会计学1有限元与有限元与ANSYS基础培训基础培训使用单元使用单元使用单元使用单元A.A.单元坐标系单元坐标系B.B.表面效应单元表面效应单元第1页/共19页使用单元使用单元使用单元使用单元A.单元坐标系单元坐标系n n模型中每一个单元都有一个单元坐标系与之相关模型中每一个单元都有一个单元坐标系与之相关n n目的在于确定下列量的方向目的在于确定下列量的方向:n n各向异性材料熟悉各向异性材料熟悉(EX,KXX,etc.)(EX,KXX,etc.)n n求解中应变和应力的计算求解中应变和应力的计算(EPX,SX,SY,etc.)(EPX,SX,SY,etc.)n nESYSESYS是单元的另一种

2、属性是单元的另一种属性第2页/共19页使用单元使用单元使用单元使用单元单元坐标系单元坐标系n n缺省单元方向取决于单元类型，如缺省单元方向取决于单元类型，如:n n线单元的取向从节点线单元的取向从节点I I到到J J是单元的是单元的X X轴轴n n壳通常缺省为壳通常缺省为:n n从节点从节点I I到到J J是单元的是单元的X X轴轴n n单元的平面上单元的平面上Y Y垂直于垂直于 X Xn n单元的单元的Z Z通过右手定则垂直于通过右手定则垂直于X-YX-Yn n实体单元缺省为总体笛卡尔实体单元缺省为总体笛卡尔IJXXYZIJKLIJKPMNOXgYgZgXYZ第3页/共19页使用单元使用单元

3、使用单元使用单元单元坐标系单元坐标系n n需要改变单元坐标系的情况需要改变单元坐标系的情况:n n实体单元的材料属性方向，代表玻璃纤维，不与总体笛卡尔坐标系平行实体单元的材料属性方向，代表玻璃纤维，不与总体笛卡尔坐标系平行n n给施加在表面效应单元上的切向压力取向给施加在表面效应单元上的切向压力取向XgYgZgX第4页/共19页使用单元使用单元使用单元使用单元单元坐标系单元坐标系n n改变缺省的单元坐标系改变缺省的单元坐标系ESYS,ESYS,需要将其对应一个定义的需要将其对应一个定义的局部坐标系局部坐标系(CSYS 11(CSYS 11 或更大或更大)n n步骤如下步骤如下:1.1.定义一个

4、合适方向的局部坐标系定义一个合适方向的局部坐标系n n位置一般是任意的位置一般是任意的n nUtility Menu WorkPlane Local Utility Menu WorkPlane Local Coordinate Systems Create Local CSCoordinate Systems Create Local CS第5页/共19页使用单元使用单元使用单元使用单元 单元坐标系单元坐标系2.2.选择需要的单元选择需要的单元3.3.修改所选单元的单元坐标系到步骤修改所选单元的单元坐标系到步骤1 1中定义的局部坐标系号中定义的局部坐标系号n nPreprocessor Mo

5、ve/Modify -Elements-Modify AttribPreprocessor Move/Modify -Elements-Modify Attribn n或或 EMODIFEMODIF 命令命令(如如emodif,all,esys,11emodif,all,esys,11)4.4.重新激活所有的单元并将其变换到前面的坐标系重新激活所有的单元并将其变换到前面的坐标系(CSYSCSYS).).第6页/共19页使用单元使用单元使用单元使用单元B.表面效应单元表面效应单元n n如何定义这样的压力载荷如何定义这样的压力载荷:n n与表面相切，诸如剪切载荷与表面相切，诸如剪切载荷?n n沿表

6、面空间变化的载荷，诸如螺栓载荷沿表面空间变化的载荷，诸如螺栓载荷?n n与一表面成一定角度，诸如屋顶的冰载荷与一表面成一定角度，诸如屋顶的冰载荷?n n表面效应单元表面效应单元 提供了一种有效的处理途径提供了一种有效的处理途径第7页/共19页使用单元使用单元使用单元使用单元.表面效应单元表面效应单元n n它们覆盖在划分了网格的表面象它们覆盖在划分了网格的表面象一层一层“皮肤皮肤”n n作用如同是表面载荷的导轨作用如同是表面载荷的导轨n n生成十分容易生成十分容易:n n选择表面上的节点选择表面上的节点n n激活适当的单元类型激活适当的单元类型n n执行执行ESURFESURF(or (or P

7、reprocessor Preprocessor Create Elements Surf Effect .Create Elements Surf Effect .).).n n选择所有节点选择所有节点第8页/共19页使用单元使用单元使用单元使用单元.表面效应单元表面效应单元n n对二维和三维模型都可用对二维和三维模型都可用:n nSURF151SURF151及及153 153 是线单元是线单元(热和结构热和结构)用于二维模型的边界用于二维模型的边界n nSURF152SURF152及及154 154 是面单元是面单元(热和结构热和结构)用于三维模型的表面用于三维模型的表面n n这里只讨论这

8、里只讨论SURF154SURF154单元单元第9页/共19页使用单元使用单元使用单元使用单元.表面效应单元表面效应单元n nSURF154 SURF154 利用不同的单元表面号接受不同类型的载荷利用不同的单元表面号接受不同类型的载荷n n面号是面号是“Apply PRES on elems”“Apply PRES on elems”对话框区域输入对话框区域输入(Solution -Loads-Apply Pressures On Elements)或或SFESFE 命令的命令的LKEYLKEY 区域：区域：n nSFE,SFE,ELEM,ELEM,LKEYLKEY,PRES,VAL1,VAL2

9、,VAL3,VAL4,PRES,VAL1,VAL2,VAL3,VAL4第10页/共19页使用单元使用单元使用单元使用单元.表面效应单元表面效应单元面面 1:1:n n法向压力法向压力n n正值进入单元正值进入单元(沿单元坐标沿单元坐标-Z-Z方向方向).).n n例如例如:sfe,all,1,pres,1000sfe,all,1,pres,1000(在选择了相应单元之后在选择了相应单元之后)第11页/共19页使用单元使用单元使用单元使用单元.表面效应单元表面效应单元面面2 2及及3:3:n n切向压力切向压力,分别沿单元分别沿单元 X X 及及 Y Y方向方向n n例如例如:sfe,eflat

10、,3,pres,1000sfe,eflat,3,pres,1000sfe,eslope,2,pres,1000sfe,eslope,2,pres,1000(eflateflat 及及eslopeeslope 是由单元组成的部件是由单元组成的部件)第12页/共19页使用单元使用单元使用单元使用单元.表面效应单元表面效应单元面面 4:4:n n法向压力法向压力,有梯度的。幅值有梯度的。幅值=P P1 1+X+Xg gP P2 2+Y+Yg gP P3 3+Z+Zg gP P4 4n nP P1 1-P-P4 4 通过通过SFESFE命令的命令的VAL1-VAL4VAL1-VAL4 指定指定n nX

11、 Xg g,Y,Yg g,Z,Zg g 是单元积分点的总体笛卡尔坐标位置是单元积分点的总体笛卡尔坐标位置n nP P2 2,P,P3 3,P,P4 4 分别是总体分别是总体X,Y,Z X,Y,Z 坐标的坡度，如果不填缺省为坐标的坡度，如果不填缺省为P P1 1n n正值作用到单元里正值作用到单元里(沿单元坐标沿单元坐标-Z-Z向向)XgP2Xg=0P1第13页/共19页使用单元使用单元使用单元使用单元.表面效应单元表面效应单元面面4(4(续续):):n n例如例如,在总体坐标的在总体坐标的X X向施加渐变的向施加渐变的200200到到10001000的压力的压力,X,X值变化值变化范围为范围为

12、 -2 -2 到到+2:+2:n n斜率斜率 P P2 2=(1000-200)/4=200;P=(1000-200)/4=200;P3 3=0;P=0;P4 4=0=0n nP P1 1 是是X Xg g=0=0的值的值,计算为计算为P P1 1=2(200)+200=600=2(200)+200=600n nsfe,eflat,4,pres,600,200,0,0sfe,eflat,4,pres,600,200,0,0第14页/共19页使用单元使用单元使用单元使用单元.表面效应单元表面效应单元面面 5 5n n幅值为幅值为P P1 1 的矢量相关压力的矢量相关压力n n方向方向=n nP

13、P2 2,P,P3 3,P,P4 4 现代表矢量的方向余弦，对幅值没有贡献现代表矢量的方向余弦，对幅值没有贡献n n例如例如:sfe,eflat,5,pres,1000,-1-1,0sfe,eflat,5,pres,1000,-1-1,0 定义在定义在X XY Y平面内平面内4545度方向的压力度方向的压力第15页/共19页使用单元使用单元使用单元使用单元.表面效应单元表面效应单元面面 5(5(续续):):n n矢量相关的压力幅值还与矢量相关的压力幅值还与KEYOPT(11)KEYOPT(11)的设定相关的设定相关n nKEYOPT(11)=0(KEYOPT(11)=0(缺省缺省)及及1 1

14、施加压力到表面效应单元的投影面施加压力到表面效应单元的投影面上上n n对螺栓载荷很有益处（对螺栓载荷很有益处（pin loadingpin loading）n n例如例如:sfe,ecurv,5,pres,1000,0,-1,0sfe,ecurv,5,pres,1000,0,-1,0 定义曲面上的螺栓载荷，定义曲面上的螺栓载荷，如下的后处理云图如下的后处理云图第16页/共19页使用单元使用单元使用单元使用单元.表面效应单元表面效应单元n nKEYOPT(11)=2 KEYOPT(11)=2 施加压力到整个表面上施加压力到整个表面上n n用于倾斜的表面用于倾斜的表面(如屋顶如屋顶)或风载或风载n

15、 n例如例如:sfe,eslope,5,pres,1000,0,-1,0sfe,eslope,5,pres,1000,0,-1,0 定义均匀、完全的压力到倾斜表面的所有面上，如定义均匀、完全的压力到倾斜表面的所有面上，如下所示下所示第17页/共19页使用单元使用单元使用单元使用单元.表面效应单元表面效应单元n n表面效应单元的其他应用表面效应单元的其他应用:n n实体单元的扭转载荷实体单元的扭转载荷n n借助修改的单元坐标系施加切向的压力借助修改的单元坐标系施加切向的压力n n用于轴和螺栓用于轴和螺栓n n热应用热应用(SURF151&152)(SURF151&152)有很多功能有很多功能,包括包括:n n一维管单元一维管单元FLUID116FLUID116的热和质量传输的热和质量传输n n易于计算通过一个表面的热损失易于计算通过一个表面的热损失(或获取或获取)n n辐射辐射第18页/共19页