ANSYS结构分析教程篇
ANSYS教程,非线性结构分析过程
ANSYS教程,非线性结构分析过程尽管非线性分析比线性分析变得更加复杂,但处理基本相同。
只是在非线形分析的适当过程中,添加了需要的非线形特性。
非线性结构分析的基本分析过程也主要由建模、加载并求解和观察结果组成。
下面来讲解其主要步骤和各个选项的处理方法。
建模这一步对线性和非线性分析都是必需的,尽管非线性分析在这一步中可能包括特殊的单元或非线性材料性质,如果模型中包含大应变效应,应力─应变数据必须依据真实应力和真实(或对数)应变表示。
加载求解在建立好有限元模型之后,将进入ANSYS求解器(GUI:Main Menu | Solution),并根据分析的问题指定新的分析类型(ANTYPE)。
求解问题的非线性特性在ANSYS中是通过指定不同的分析选项和控制选项来定义的。
非线性分析不同于线性分析之处在于,它通常要求执行多荷载步增量和平衡迭代。
下面就详细讲解一下进行非线性结构分析需要定义的各个求解选项、分析选项和控制选项是如何设置的,以及他们的意义是什么。
求解控制对于一些基本的非线性问题的分析选项,可以通过ANSYS提供的求解控制对话框中的选项设置来完成。
选择菜单路径:Main Menu | Solution | Analysis Type | Sol’n Controls,将弹出求解控制(Solution Controls)对话框,如下图所示。
从图中可以看出该对话框主要包括5个选项卡:基本选项(Basic)、瞬态选项(Transient)、求解选项(Sol’n Options)、非线性选项(Nonlinear)和高级非线性选项(Advanced NL)。
如果开始一项新的分析,在设置分析类型和非线性选项时,选择“Large Displacement Static”选项(不是所有的非线性分析都支持大变形)。
如果想要重新启动一个失败的非线性分析,则选择“Restart Current Analysis”选项。
选中下面的“Calculate prestress effects”单选按钮用于有预应力的模态分析时的预应力计算,具体内容见模态分析部分。
ANSYS 入门教程 - 结构的弹性稳定性分析
ANSYS 入门教程- 结构的弹性稳定性分析2011-01-09 15:06:42| 分类:默认分类| 标签:|字号大中小订阅第7 章结构弹性稳定分析7.1 特征值屈曲分析的步骤7.2 构件的特征值屈曲分析7.3 结构的特征值屈曲分析一、结构失稳或结构屈曲:当结构所受载荷达到某一值时,若增加一微小的增量,则结构的平衡位形将发生很大的改变,这种现象叫做结构失稳或结构屈曲。
结构稳定问题一般分为两类:★第一类失稳:又称平衡分岔失稳、分枝点失稳、特征值屈曲分析。
结构失稳时相应的载荷可称为屈曲载荷、临界载荷、压屈载荷或平衡分枝载荷。
★第二类失稳:结构失稳时,平衡状态不发生质变,也称极值点失稳。
结构失稳时相应的载荷称为极限载荷或压溃载荷。
●跳跃失稳:当载荷达到某值时,结构平衡状态发生一明显的跳跃,突然过渡到非邻近的另一具有较大位移的平衡状态。
可归入第二类失稳。
★结构弹性稳定分析= 第一类稳定问题ANSYS 特征值屈曲分析(Buckling Analysis)。
★第二类稳定问题ANSYS 结构静力非线性分析,无论前屈曲平衡状态或后屈曲平衡状态均可一次求得,即“全过程分析”。
这里介绍ANSYS 特征值屈曲分析的相关技术。
在本章中如无特殊说明,单独使用的“屈曲分析”均指“特征值屈曲分析”。
7.1 特征值屈曲分析的步骤①创建模型②获得静力解③获得特征值屈曲解④查看结果一、创建模型注意三点:⑴仅考虑线性行为。
若定义了非线性单元将按线性单元处理。
刚度计算基于初始状态(静力分析后的刚度),并在后续计算中保持不变。
⑵必须定义材料的弹性模量或某种形式的刚度。
非线性性质即便定义了也将被忽略。
⑶单元网格密度对屈曲载荷系数影响很大。
例如采用结构自然节点划分时(一个构件仅划分一个单元)可能产生100% 的误差甚至出现错误结果,尤其对高阶屈曲模态的误差可能更大,其原因与形成单元应力刚度矩阵有关。
经验表明,仅关注第1 阶屈曲模态及其屈曲载荷系数时,每个自然杆应不少于 3 个单元。
ANSYS结构静力学与动力学分析教程
ANSYS结构静力学与动力学分析教程第一章:ANSYS结构静力学分析基础ANSYS是一种常用的工程仿真软件,可以进行结构静力学分析,帮助工程师分析和优化设计。
本章将介绍ANSYS的基本概念、步骤和常用命令。
1.1 ANSYS的基本概念ANSYS是一款基于有限元方法的仿真软件,可以用于解决各种工程问题。
其核心思想是将结构分割成有限数量的离散单元,并通过求解线性或非线性方程组来评估结构的行为。
1.2 结构静力学分析的步骤进行结构静力学分析一般包括以下步骤:1)几何建模:创建结构的几何模型,包括构件的位置、大小和形状等信息。
2)网格划分:将结构离散为有限元网格,常见的有线性和非线性单元。
3)边界条件:定义结构的边界条件,如固定支座、力、力矩等。
4)材料属性:定义结构的材料属性,如弹性模量、泊松比等。
5)加载条件:施加外部加载条件,如力、压力、温度等。
6)求解方程:根据模型的边界条件和加载条件,通过求解线性或非线性方程组得到结构的响应。
7)结果分析:分析模拟结果,如应力、应变、变形等。
1.3 ANSYS常用命令ANSYS提供了丰富的命令,用于设置分析模型和求解方程。
以下是一些常用命令的示例:1)/PREP7:进入前处理模块,用于设置模型的几何、边界条件和材料属性等。
2)/SOLU:进入求解模块,用于设置加载条件和求解方程组。
3)/POST1:进入后处理模块,用于分析和可视化模拟结果。
4)ET:定义单元类型,如BEAM、SOLID等。
5)REAL:定义单元材料属性,如弹性模量、泊松比等。
6)D命令:定义位移边界条件。
7)F命令:定义力或压力加载条件。
第二章:ANSYS结构动力学分析基础ANSYS还可以进行结构动力学分析,用于评估结构在动态载荷下的响应和振动特性。
本章将介绍ANSYS的动力学分析理论和实践应用。
2.1 结构动力学分析的理论基础结构动力学分析是研究结构在动态载荷下的响应和振动特性的学科。
它基于质量、刚度和阻尼三个基本量,通过求解动态方程来描述结构的振动行为。
Ansys基础教程PPT
数、材料属性)
A1
•
2)创建或读入几何实体模型
•
3)有限元网格划分
YZX
•
4)施加约束条件、载荷条件
• 2. 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
ANSYS的分析方法(续)
2-2. ANSYS分析步骤在GUI中的体现.
Objective
分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现.
称为布尔运算。
实体建模 - 自顶向下建模
•二维图元包括矩形、圆、三角形和其它多边形。
•三维图元包括块体, 圆柱体, 棱体, 球 体, 圆锥体和圆环。
• 当建立二维图元时,ANSYS 将定义一个面,并包括其下层的线和关 键点。
• 当建立三维图元时,ANSYS 将定义一个体,并包括其下层的面、线 和关键点。
D. 自底向上建模
• 由下向上建模时首先建立关键点,从关键点开始建立其它实体。 • 如建立一个L-形时, 可以先下面所示的角点. 然后通过连接点简单地
形成面,或者先形成线,然后用线定义面.
关键点
•定义关键点:
– Preprocessor > -Modeling- Create > Keypoints – 或者用 K 命令组立的命令: K, KFILL, KNODE, 等.
即:生成一种体素时会自动生成所有的从属于该体素的较低级图元。
布尔运算
• 布尔运算 是对几何实体进行组合计算的过程。ANSYS 中布尔运算包 括加、减、相交、叠分、粘接、搭接.
• 布尔运算时输入的可以是任意几何实体从简单的图元到通过CAD输入 的复杂的几何体。
ANSYS结构有限元分析流程
ANSYS结构有限元分析流程下面将介绍ANSYS结构有限元分析的流程,包括前处理、求解和后处理三个主要步骤。
1. 前处理(Preprocessing):首先,需要将结构的几何形状导入到ANSYS中,并对其进行几何建模和网格划分。
几何建模可以使用ANSYS自带的几何建模工具,也可以导入CAD套件的几何模型。
然后,对结构进行网格划分,将其划分为有限元网格。
ANSYS提供了多种不同类型的有限元单元,可以根据具体情况选择合适的单元类型,并进行适当的划分。
在划分网格之后,还需要定义边界条件和加载条件。
边界条件包括约束和支撑条件,用于限制结构的自由度。
加载条件包括施加在结构上的载荷和其它外部作用,如压力、温度等。
这些边界条件和加载条件可以通过ANSYS界面设置或者通过命令的方式输入。
2. 求解(Solving):在设置好边界条件和加载条件之后,可以进行求解。
ANSYS使用有限元法将结构离散成许多小的有限元素,并通过求解线性或非线性方程组来预测结构的响应。
求解过程中需要选择求解方法、步长等参数,并可以通过迭代求解来稳定计算过程。
在求解过程中,可以观察结构的应力、应变、变形、位移等结果,并进行后处理分析。
ANSYS提供的针对不同目的的分析工具,如静力学分析、动力学分析、热力学分析等,可以根据需要选择相应的分析类型。
3. 后处理(Postprocessing):求解完成后,可以对计算结果进行后处理和分析。
ANSYS提供了多种后处理工具,用于可视化计算结果、绘制结构的应力、应变、变形等图形,并进行数据分析等。
可以根据需要导出计算结果,用于生成工程报告、论文等。
此外,在分析过程中还可以根据需要进行参数化分析、优化设计等。
参数化分析可以通过改变结构的几何形状、材料性质等参数,来研究这些参数对结构响应的影响。
优化设计可以根据指定的优化目标和约束条件,通过反复分析和优化,得到满足要求的最优结构。
总的来说,ANSYS结构有限元分析流程包括前处理、求解和后处理三个主要步骤。
ANSYS结构分析入门(好好看看)
1 ANSYS概述1.1 ANSYS简介ANSYS是一种广泛的商业套装工程分析软件。
所谓工程分析软件,主要是在机械结构系统受到外力负载所出现的反应,例如应力、位移、温度等,根据该反应可知道机械结构系统受到外力负载后的状态,进而判断是否符合设计要求。
一般机械结构系统的几何结构相当复杂,受的负载也相当多,理论分析往往无法进行。
想要解答,必须先简化结构,采用数值模拟方法分析。
由于计算机行业的发展,相应的软件也应运而生,ANSYS软件在工程上应用相当广泛,在机械、电机、土木、电子及航空等领域的使用,都能达到某种程度的可信度,颇获各界好评。
使用该软件,能够降低设计成本,缩短设计时间。
到80年代初期,国际上较大型的面向工程的有限元通用软件主要有:ANSYS, NASTRAN, ASKA, ADINA, SAP等。
以ANSYS为代表的工程数值模拟软件,是一个多用途的有限元法分析软件,它从1971年的2.0版本与今天的5.7版本已有很大的不同,起初它仅提供结构线性分析和热分析,现在可用来求结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题的解答。
它包含了前置处理、解题程序以及后置处理,将有限元分析、计算机图形学和优化技术相结合,已成为现代工程学问题必不可少的有力工具。
1.2 ANSYS软件主要功能ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元软件,可广泛的用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、生物医学、水利、日用家电等一般工业及科学研究。
该软件提供了不断改进的功能清单,具体包括:结构高度非线性分析、电磁分析、计算流体力学分析、设计优化、接触分析、自适应网格划分及利用ANSYS参数设计语言扩展宏命令功能。
1.3 ANSYS软件主要特点主要技术特点:• 唯一能实现多场及多场耦合分析的软件• 唯一实现前后处理、求解及多场分析统一数据库的一体化大型FEA软件• 唯一具有多物理场优化功能的FEA软件• 唯一具有中文界面的大型通用有限元软件• 强大的非线性分析功能• 多种求解器分别适用于不同的问题及不同的硬件配置• 支持异种、异构平台的网络浮动,在异种、异构平台上用户界面统一、数据文件全部兼容• 强大的并行计算功能支持分布式并行及共享内存式并行• 多种自动网格划分技术• 良好的用户开发环境支持的图形传递标准:• SAT• Parasolid• STEP与CAD软件的接口• Unigraphics• Pro/ENGINEER• I-Deas• Catia• CADDS• SolidEdge• SolidWorks1.4 运行环境(ANSYS5.7)Computer: Pentium-class systemMemory (RAM): 64 MB以上Hard Disk: 500MB以上自由空间.Operating System: Microsoft Windows 2000, Windows NT 4.0 (SP 5 or higher) or Windows 98 Graphics: A Windows 2000/NT 4.0 or 98 supported Graphics Card, capable of 1024x768 in High Color (16-bit).A 17 inch monitor (or larger) compatible with the above mentioned card is recommended.2 ANSYS 的基本使用2.1 ANSYS环境简介ANSYS有两种模式:一种是交互模式(Interactive Mode),另一个是非交互模式(Batch Mode)。
ANSYS结构分析指南
ANSYS结构分析指南ANSYS结构分析指南(上)第一章结构分析概述1.1 结构分析定义结构分析是有限元分析方法最常用的一个应用领域。
结构这个术语是一个广义的概念,它包括土木工程结构如桥梁和建筑物,汽车结构如车身骨架,海洋结构如船舶结构,航空结构如飞机机身,还包括机械零部件如活塞、传动轴等。
1.2 结构分析的类型在 ANSYS 产品家族中有七种结构分析的类型。
结构分析中计算得出的基本未知量(节点自由度)是位移。
其他的一些未知量,如应变、应力和反力可通过节点位移导出。
包含结构分析功能的ANSYS产品有:ANSYS/Multiphysics,ANSYS/Mechanical, ANSYS/S tructural和ANSYS/Professional。
下面简单列出了这七种类型的结构分析:静力分析--用于求解静力载荷作用下结构的位移和应力等。
包括线性和非线性分析。
非线性分析涉及塑性、应力刚化、大变形、大应变、超弹性、接触面和蠕变等。
模态分析--用于计算结构的固有频率和模态。
提供了不同的模态提取方法。
谐波分析--用于确定结构在随时间正弦变化的载荷作用下的响应。
瞬态动力分析--用于计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的响应,并且可计及上述静力分析中提到的所有的非线性特性。
谱分析--是模态分析的扩展,用于计算由于响应谱或 PSD 输入(随机振动)引起的应力和应变。
屈曲分析--用于计算曲屈载荷和确定曲屈模态。
ANSYS 可进行线性(特征值)屈曲和非线性曲屈分析。
显式动力分析--ANSYS/LS-DYNA 可用于计算高度非线性动力学问题和复杂的接触问题。
此外,除前面提到的七种分析类型外,还可以进行如下的特殊分析:断裂力学复合材料疲劳分析p-Method梁分析1.3 结构分析所使用的单元从简单的杆单元和梁单元,一直到较为复杂的层合壳单元和大应变实体单元,绝大多数的 ANSYS 单元类型都可用于结构分析。
注意--显式动力分析只能采用显式动力单元(LINK160、BEAM161、PLANE162、SHELL163、SOLID164、COMBI165、MASS166、LINK167)。
ANSYS结构分析报告教程篇
ANSYS结构分析基础篇一、总体介绍进行有限元分析的基本流程:1.分析前的思考1)采用哪种分析(静态,模态,动态...)2)模型是零件还是装配件(零件可以form a part形成装配件,有时为了划分六面体网格采用零件,但零件间需定义bond接触)3)单元类型选择(线单元,面单元还是实体单元)4)是否可以简化模型(如镜像对称,轴对称)2.预处理1)建立模型2)定义材料3)划分网格4)施加载荷及边界条件3.求解4.后处理1)查看结果(位移,应力,应变,支反力)2)根据标准规范评估结构的可靠性3)优化结构设计高阶篇:一、结构的离散化将结构或弹性体人为地划分成由有限个单元,并通过有限个节点相互连接的离散系统。
这一步要解决以下几个方面的问题:1、选择一个适当的参考系,既要考虑到工程设计习惯,又要照顾到建立模型的方便。
2、根据结构的特点,选择不同类型的单元。
对复合结构可能同时用到多种类型的单元,此时还需要考虑不同类型单元的连接处理等问题。
3、根据计算分析的精度、周期及费用等方面的要求,合理确定单元的尺寸和阶次。
4、根据工程需要,确定分析类型和计算工况。
要考虑参数区间及确定最危险工况等问题。
5、根据结构的实际支撑情况及受载状态,确定各工况的边界约束和有效计算载荷。
二、选择位移插值函数1、位移插值函数的要求在有限元法中通常选择多项式函数作为单元位移插值函数,并利用节点处的位移连续性条件,将位移插值函数整理成以下形函数矩阵与单元节点位移向量的乘积形式。
位移插值函数需要满足相容(协调)条件,采用多项式形式的位移插值函数,这一条件始终可以满足。
但近年来有人提出了一些新的位移插值函数,如:三角函数、样条函数及双曲函数等,此时需要检查是否满足相容条件。
2、位移插值函数的收敛性(完备性)要求:1)位移插值函数必须包含常应变状态。
2)位移插值函数必须包含刚体位移。
3、复杂单元形函数的构造对于高阶复杂单元,利用节点处的位移连续性条件求解形函数,实际上是不可行的。
ansys使用教程
ansys使用教程ANSYS使用教程ANSYS是广泛应用于工程领域的有限元分析软件,可以模拟各种结构、流体、电磁和多物理场的行为。
本教程将介绍如何使用ANSYS进行基本的静态结构分析。
1. 安装和启动ANSYS- 下载并安装ANSYS软件,并获取有效的许可证。
- 双击桌面上的ANSYS图标启动软件。
2. 创建新工程- 在菜单栏中选择“File”>“New”>“Jobname”,输入工程名称,并选择默认的工作文件夹。
- 在主界面的“Project Schematic”中右键单击“Geometry”>“Create Geometry”,选择相应的几何模型创建方法。
3. 导入几何模型- 在几何模块中选择“File”>“Import”,选择要导入的几何文件(如STEP、IGES等)。
- 在弹出的导入向导中,选择适当的选项进行导入。
4. 定义材料属性- 在工程树中选择“Engineering Data”>“Materials”>“Create”。
- 输入材料名称,选择材料类型,输入材料属性(如弹性模量、泊松比等)。
5. 定义边界条件- 在工程树中选择“Analysis Settings”>“StepSettings”>“Boundary Conditions”>“Apply”。
- 选择要应用边界条件的面或体,指定相应的约束(如固定、约束力等)。
6. 定义加载条件- 在工程树中选择“Analysis Settings”>“StepSettings”>“Loads”>“Apply”。
- 选择要加载的面或体,指定相应的加载类型和大小。
7. 网格划分- 在工程树中选择“Mesh”>“Create”,选择合适的网格类型(如四面体或六面体)。
- 对几何模型进行网格划分,确保网格质量和精度满足分析要求。
8. 运行分析- 在工程树中选择“Analysis Settings”>“Solution”>“Run”。
Ansys复合材料结构分析操作指导书
Ansys复合材料结构分析操作指导书Ansys10.0 复合材料结构分析操作指导书第⼀章概述复合材料是两种或两种以上物理或化学性质不同的材料复合在⼀起⽽形成的⼀种多相固体材料,具有很⾼的⽐刚度和⽐强度(刚度和强度与密度的⽐值),因⽽应⽤相当⼴泛,其应⽤即涉及航空、航天等⾼科技领域,也包括游艇、风电叶⽚等诸多民⽤领域。
由于复合材料结构复杂,材料性质特殊,对其结构进⾏分析需要借助数值模拟的⽅法,众多数值模拟软件中Ansys是个不错的选择。
Ansys软件由美国ANSYS公司开发,是⽬前世界上唯⼀⼀款通过ISO9001质量体系认证的分析设计软件,有着近40年的发展历史,经过多次升级和收购其它CAE(Computer Aided Engineering )软件,⽬前已经发展成集结构⼒学、流体⼒学、电磁学、声学和热学分析于⼀体的⼤型通⽤有限元分析软件,是⼀款不可多得的⼯程分析软件。
Ansys在做复合材料结构分析⽅⾯也有不俗的表现,此书将介绍如何使⽤该款软件进⾏复合材料结构分析。
在开始之前有以下⼏点需要说明,希望⼤家能对有限元法有⼤体的认识,以及Ansys软件有哪些改进,最后给出⼀些学习Ansys软件的建议。
1、有限元分析⽅法应⽤简介有限元法(Finite Element Method,简称FEM)是建⽴在严格数学分析理论上的⼀种数值分析⽅法。
该⽅法的基本思想是离散化模型,将求解⽬标离散成有限个单元(Element),并在每个单元上指定有限个节点(Node),单元通过节点相连构成整个有限元模型,⽤该模型代替实际结构进⾏结构分析。
在对结构离散后,要求解的基本未知量就转变为各个节点位移(Ansys中称之为DOF(Degree Of Freedom),试想⼀下,节点的位移包括沿x,y,z轴的平动和转动,也就是节点的⾃由度),节点位移通过求解⼀系列代数⽅程组得到,在求得节点位移后,利⽤节点位移和应⼒、应变之间的关系矩阵就可以求出各个节点上的应⼒、应变,应⽤线性插值便可以获得单元内任意位置的位移、应⼒、应变等信息。
Ansys Workbench基础操作和结构静力学分析
2024/7/4
8
属性窗口
属性窗口提供了输入数据的列表, 会根据选取分支的不同自动改变。
白色区域: 显示当前输入的数据。 灰色区域: 显示信息数据,不能
被编辑。
黄色区域: 未完成的信息输入。
2024/7/4
9
图形窗口
模型和结果都将显 示在这个区域中, 包括:
Geometry Worksheet PrintPreview ReportPreview
2024/7/4
6
工具条
常用工具条 图形工具条
Hale Waihona Puke 2024/7/47
结构树
结构树包含几何模型的信息和整个分析 的相关过程。
一般由Geometry、Connections、Mesh、 分析类型和结果输出项组成,分析类型里包 括载荷和约束的设置。
说明分支全部被定义 说明输入的数据不完整 说明需要求解 说明被抑制,不能被求解 说明体或零件被隐藏
2024/7/4
19
分析流程操作
初步确定
前处理 求解 后处理
分析类型:静力分析、模态分析 单元类型:壳单元、实体单元
模型类型:零件、组件 建立、导入几何模型
定义材料属性 划分网格
施加载荷和约束 求解
查看结果 得出结论 检验结果的正确性
分析流程操作
1 导入模型 2 定义材料属性 3 设定网格划分参数并划分网格 4 选择分析类型 (Static Analysis、Modal…) 5 施加载荷与约束(设置边界条件) 6 设定求解参数并求解 7 后处理
2024/7/4
14
视图显示
2、结构树 Expand All:展开结构树 Collapse Environments:
ANSYS经典应用实例结构分析详细讲解 PPT
⑹ 创建单元
GUI :Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Ele Ments→Auto Numbered→Thru Nodes。 弹出拾取窗口,拾取节点1与2,单击拾取窗口得“Apply”按钮,于 就是在节点1与2之间创建了一个单元。重复以上过程,在节点2 与3、1与4、3与4间分别创建单元,建模图形如左图5-2所示。
图5-1 平面桁架
思考:
根据静力平衡条件,很容易计算出轴向力Fa、轴向 应力σa,如表5-1所示。
杆
轴向力Fa/N
轴向应力
σa/MPa
①
1000
100
②
1000
100
③
-1414、2
-141、4
④
0
0
⑤
-1414、2
-141、4
表5-1 各杆得轴向力与轴向应力
大家学习辛苦了,还是要坚持
继续保持安静
⑻ 划分单元 GUI : Main Menu→Preprocessor→Meshing→MeshTool。
弹出MeshTool对话框,单击“Size Controls”区域中得 “Line”后得set按钮,弹出拾取窗口,拾取直线,单击ok按 钮,在NDIV文本框中输入50,单击Mesh按钮,弹出拾取窗口, 拾取直线,单击ok按钮。 ⑼ 显示点、线、单元 GUI:Utility→Plot→Multi-Plots。 ⑽ 施加载荷 ⒈施加第一个载荷步 ① 施加第一个载荷步得位移载荷
5、2、2 轴对称结构问题与周期对称结构问题
轴对称结构问题
特点:
(1)结构为回转体(截面绕它得回转中心轴旋 转而形成);(2)载荷关于轴心线对称。
ANSYS软件中提供了专门得分析方法对 这类问题进行求解,与普通方法相比可以节 约大量得人力与计算机资源,大大提高求解 问题得效率。
ANSYS结构分析教程篇(45页,详细)(图文)
ANSYS结构分析基础篇一、总体介绍进行有限元分析的基本流程:1.分析前的思考1)采用哪种分析(静态,模态,动态...)2)模型是零件还是装配件(零件可以form a part形成装配件,有时为了划分六面体网格采用零件,但零件间需定义bond接触)3)单元类型选择(线单元,面单元还是实体单元)4)是否可以简化模型(如镜像对称,轴对称)2.预处理1)建立模型2)定义材料3)划分网格4)施加载荷及边界条件3.求解4.后处理1)查看结果(位移,应力,应变,支反力)2)根据标准规范评估结构的可靠性3)优化结构设计高阶篇:一、结构的离散化将结构或弹性体人为地划分成由有限个单元,并通过有限个节点相互连接的离散系统。
这一步要解决以下几个方面的问题:1、选择一个适当的参考系,既要考虑到工程设计习惯,又要照顾到建立模型的方便。
2、根据结构的特点,选择不同类型的单元。
对复合结构可能同时用到多种类型的单元,此时还需要考虑不同类型单元的连接处理等问题。
3、根据计算分析的精度、周期及费用等方面的要求,合理确定单元的尺寸和阶次。
4、根据工程需要,确定分析类型和计算工况。
要考虑参数区间及确定最危险工况等问题。
5、根据结构的实际支撑情况及受载状态,确定各工况的边界约束和有效计算载荷。
二、选择位移插值函数1、位移插值函数的要求在有限元法中通常选择多项式函数作为单元位移插值函数,并利用节点处的位移连续性条件,将位移插值函数整理成以下形函数矩阵与单元节点位移向量的乘积形式。
位移插值函数需要满足相容(协调)条件,采用多项式形式的位移插值函数,这一条件始终可以满足。
但近年来有人提出了一些新的位移插值函数,如:三角函数、样条函数及双曲函数等,此时需要检查是否满足相容条件。
2、位移插值函数的收敛性(完备性)要求:1) 位移插值函数必须包含常应变状态。
2)位移插值函数必须包含刚体位移。
3、复杂单元形函数的构造对于高阶复杂单元,利用节点处的位移连续性条件求解形函数,实际上是不可行的。
ansys模态结构分析教程解析
SOLID185 类似SOLID45;可模拟不可压缩塑性和 超弹性材料
SOLID186 类似SOLID95;可模拟不可压缩塑性和 超弹性材料
SOLID187 类似SOLID92;可模拟不可压缩塑性和 超弹性材料
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但如果振型是相对于单位矩阵归一的,则可以在给定的振型中 比较不同点的应力,从而发现可能存在的应力集中。
练习1:机翼模态分析 练习2:上机指南练习5
练习1:机翼模态分析 网格拖拉:面单元——体单元
拖拉
1、设置拖拉选项
MainMenu>Preprocessor>-ModelingOperate>Extrude>ElemExtOpts
任一截面都是对称面。
w 0, zx xz 0, zy yz 0
z 0, zx zy 0
结论:
平面应变问题只有三个应变分量:
x x (x, y)
y y (x, y)
xy yx xy (x, y)
应力分量、位移分量也仅为 x、y 的函数,与 z 无关。
1、什么叫做轴对称问题
集中质量矩阵对角阵,按重心不变原则,不考虑质 量分布
m/2
m/2
m
M e
2
0
0
m
Al
2
1 0
0 1
2
集中质量矩阵
M
e
vN T
N
dv
Al
6
2 1
1 2
一致质量矩阵
四、ANSYS模态分析注意问 题
• 模态分析中的四个主要步骤: • 建模 • 施加边界条件 • 求解设置 • 后处理
模态分析是线性分析,所有非线性选项忽略。 模态分析不采用对称性(除循环对称外)
ansys workbench结构分析入门操作教程
在接触类型(Type)选项中,软件共提供了绑
定 接 触 ( B o n d e d ) 、 不 分 离 接 触 ( N o Frictionless 无摩擦:这种接触类型代表单边接触,即如果
Separation)、无摩擦接触(Frictionless)、 出现分离则法向压 力为零,只适用于面接触,因此根据不
粗糙接触(Rough)、摩擦接触(Frictional) 同的载荷模型间可以出现间隙。它是非线 性求解因为在载
和 强 迫 摩 擦 滑 动 接 触 ( F o r c e d F r i c t i on a l 荷施加过程中接触面积可能会发生改变,假设摩擦系数为零
Sliding)6种接触类型。常用的类型为绑定接触 因此 允许自由滑动,使用这种接触方式时需注意模型约束
线间有相对滑动或分离, 可以将此区域看做被 下不自动消除间隙。这种情况相当于接触体 间的摩擦系数
连接在一起, 因为接触长 度/面积是保持不变 为 无 穷 大 。 ( 法 向 可 分 离 , 不 渗 透 , 切 向 不 滑 动 )
的所以这种接触可以用作线性求解,如果接触是 Frictional 有摩擦:这种情况下在发生相对滑动前两接触面
静力学分析
基于Workbench
目
1 软件介绍
录
2 建模与模型简化
| CONTENTS
3 网格划分
4 载荷与约束
5 结果分析与后处理
1 软件介绍
Workbench是ANSYS公司提出的 协同仿真环境,解决企业产品研发过程 中CAE软件的异构问题。
ANSYS Workbench 仿 真 平 台 能 对复杂机械系统的结构静力学、结构动 力学、刚体动力学、流体动力学、结构 热、电磁场以及耦合场等进行分析模拟
ANSYS分析经验讨论篇之结构分析
一、求解分析(结构分析)(一)求解设置(二)边界条件l对称与反对称边界条件——实体和单元1)针对对称边界条件下实体结构的分析,可利用ANSYS对称边界条件设置,求解半个或者1/4实体结构,将所得结果对称/循环,得到整体结果分析;2)针对反对称边界条件下实体结构的分析,可利用ANSYS反对称边界条件设置,求解半个实体结构,将所得结果按180度CYCLIC循环对称定义,注意反对称要求如下因素亦满足反对称条件:材料、约束方程、载荷、外形。
l位移边界条件——实体和单元1. 位移约束与强制位移位移约束(displacement constraint)是在节点、或关键点(自由点)上施加某种条件以限制其沿某一自由度方向的运动强制位移(enforced displacement)是在约束点(节点或关键点)上施加某种条件以促使其沿某一自由度方向运动。
2. 限制刚体位移问题一:分析中有时会遇到这样一种情况:即外加载荷是整体平衡的,从理论上来说不会引起刚体位移,只会引起结构变形。
但在进行静力分析时,如果不施加任何约束却会由于刚度矩阵的奇异无法计算,这是怎么回事?这种情况下约束应该如何施加?答1:这种情况叫做Pure Neumann boundary value problem。
这种情况下所得到的位移都是相对位移加上一个常数,常数即为刚体位移。
一个很简单的例子就是一根一维杆两端加大小相等方向相反的力,杆内任意两点之间有相对位移,但每一点的绝对位移却是整个杆的刚体位移加上相对位移。
但是固定杆上的一个点,就会使这个常数即刚体位移为零。
对于Pure Neumann boundary value problem,讨论位移或者温度没有意义,有意义的量是位移和温度的导数的函数。
梁,杆,壳单元可以通过固定任意一个节点,如固定刚体,刚体转动。
对于体单元或者二维平面单元,固定一个点,会导致应力奇异。
应该固定一个面或一条线,这样就不会发生应力奇异了。
ANSYS教程
ANSYS 入门教程(1) - ANSYS 与结构分析第1章ANSYS 与结构分析1.1 ANSYS 功能与软件结构1.1.1 ANSYS 软件的技术特点⑴强大的建模能力⑵强大的求解能力⑶强大的非线性分析能力⑷强大的网格划分能力⑸良好的优化能力⑹多场及多场耦合分析能力⑺具有多种接口能力⑻强大的后处理能力⑼强大的二次开发能力⑽数据统一能力强⑾支持多种硬件平台和操作系统平台1.1.2 ANSYS 软件的分析功能结构分析、热分析、流体分析、电磁场分析、耦合场分析等。
结构分析有七种类型,功能如下:⑴静力分析:用于求解静力载荷作用下结构的静态行为,可以考虑结构的线性和非线性特性。
非线性特性如大变形、大应变、应力刚化、接触、塑性、超弹、蠕变等。
⑵特征屈曲分析:用于计算线性屈曲荷载和屈曲模态。
非线性屈曲分析和循环对称屈曲分析属于静力分析类型,不属于特征值屈曲分析类型。
⑶模态分析:计算线性结构的固有频率和振型,可采用多种模态提取方法。
可计算自然模态、预应力模态、阻尼复模态、循环模态等。
⑷谐响应分析:确定线性结构在随时间正弦变化的载荷作用下的响应。
⑸瞬态动力分析:计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的响应,可以考虑与静态分析相同的结构非线性特性。
可考虑非线性全瞬态和线性模态叠加法。
⑹谱分析:模态分析的扩展,用于计算由于响应谱或PSD输入(随机振动)引起的结构应力和应变。
可考虑单点谱和多点谱分析。
⑺显式动力分析:ANSYS/LS-DYNA可用于计算高度非线性动力学和复杂的接触问题。
除上述七种分析类型外,还可进行如下的特殊分析:断裂、复合材料、疲劳、P-方法等。
1.1.3 ANSYS 软件主要处理模块1.1.4 ANSYS 软件的文件格式1.1.5 ANSYS 软件的输入方式ANSYS 的输入方式常规可分为菜单方式、命令方式、宏方式、函数方式、文件方式等。
从使用角度分为两大类,即GUI(Graphical User Interface)方式和命令流方式。
ANSYS结构有限元分析流程
有限元法的基本思想是将连续的结构离散成有限个单元,并在每一个单元中设定有限个节点,将连续体看做是只在节点处相连接的一组单元的集合体;同时选定场函数的节点值作为基本未知量,并在每一个单元中假设一个近似插值函数表示单元中场函数的分布规律;然后利用力学中的变分原理建立求解节点未知量的有限元方程,这样就将一个连续域中的无限自由度的问题转化为离散域的自由度问题。
求解后可以利用已知的节点值和插值函数确定单元以及整个集合体上场函数。
ANSYS结构有限元分析流程1.前处理前处理的目的是建立一个符合实际情况的结构有限元模型。
在Preprocessor 处理器中进行。
包括:分析环境设置(指定分析工作名称、分析标题)、定义单元类型、定义实常数、定义材料属性(如线弹性材料的弹性模量、泊松比、密度)、建立几何模型(一般用自底向上建模:先定义关键点,由这些点连成线,由线组成面,再由线形成体)、对几何模型进行网格划分(分为三个步骤:赋予单元属性、指定网格划分密度、网格划分)2.施加载荷、设置求解选项并求解这些工作通过SOLUTION 处理器实现。
指定分析类型(静力分析、模态分析、谐响应分析、瞬态动力分析、谱分析等)、设置分析选项(不同分析类型设置不同选项,有非线性选项设置、线性设置和求解器设置)、设置载荷步选项(包括时间、子步数、载荷步、平衡迭代次数和输出控制)、加载(ANSYS结构分析的载荷包括位移约束、集中力、面载荷、体载荷、惯性力、耦合场载荷,将其施加于几何模型的关键点、线、面、体上)然后求解。
3.后处理当完成计算以后,通过后处理模块查看结果。
ANSYS软件的后处理模块包括通用后处理模块(POST1)和时间历程后处理模块(POST26)。
可以轻松获得求解计算结果,包括位移、温度、应变、热流等,还可以对结果进行数学运算,然后以图形或者数据列表的形式输出。
结构的变形图、内力图(轴力图、弯矩图、剪力图),各节点的位移、应力、应变,还有位移应力应变云图都可以得出,为我们分析问题提供重要依据。
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ANSYS结构分析基础篇一、总体介绍进行有限元分析的基本流程:1.分析前的思考1)采用哪种分析(静态,模态,动态...)2)模型是零件还是装配件(零件可以form a part形成装配件,有时为了划分六面体网格采用零件,但零件间需定义bond接触)3)单元类型选择(线单元,面单元还是实体单元)4)是否可以简化模型(如镜像对称,轴对称)2.预处理1)建立模型2)定义材料3)划分网格4)施加载荷及边界条件3.求解4.后处理1)查看结果(位移,应力,应变,支反力)2)根据标准规范评估结构的可靠性3)优化结构设计高阶篇:一、结构的离散化将结构或弹性体人为地划分成由有限个单元,并通过有限个节点相互连接的离散系统。
这一步要解决以下几个方面的问题:1、选择一个适当的参考系,既要考虑到工程设计习惯,又要照顾到建立模型的方便。
2、根据结构的特点,选择不同类型的单元。
对复合结构可能同时用到多种类型的单元,此时还需要考虑不同类型单元的连接处理等问题。
3、根据计算分析的精度、周期及费用等方面的要求,合理确定单元的尺寸和阶次。
4、根据工程需要,确定分析类型和计算工况。
要考虑参数区间及确定最危险工况等问题。
5、根据结构的实际支撑情况及受载状态,确定各工况的边界约束和有效计算载荷。
二、选择位移插值函数1、位移插值函数的要求在有限元法中通常选择多项式函数作为单元位移插值函数,并利用节点处的位移连续性条件,将位移插值函数整理成以下形函数矩阵与单元节点位移向量的乘积形式。
位移插值函数需要满足相容(协调)条件,采用多项式形式的位移插值函数,这一条件始终可以满足。
但近年来有人提出了一些新的位移插值函数,如:三角函数、样条函数及双曲函数等,此时需要检查是否满足相容条件。
2、位移插值函数的收敛性(完备性)要求:1)位移插值函数必须包含常应变状态。
2)位移插值函数必须包含刚体位移。
3、复杂单元形函数的构造对于高阶复杂单元,利用节点处的位移连续性条件求解形函数,实际上是不可行的。
因此在实际应用中更多的情况下是利用形函数的性质来构造形函数。
形函数的性质:1)相关节点处的值为1,不相关节点处的值为0。
2)形函数之和恒等于1。
这里我们称为的相关节点,为的相关节点,其它点均为不相关节点。
三、单元分析目的:计算单元弹性应变能和外力虚功。
使用最小势能原理,需要计算结构势能,由弹性应变能和外力虚功两部分构成。
结构已经被离散,弹性应变能可以由单元弹性应变能叠加得到,外力虚功中的体力、面力都是分布在单元上的,也可以采用叠加计算。
2、计算单元外力功从前面推导可以看出:单元弹性应变能可计算的部分只有单元刚度矩阵,单元外力虚功可计算的部分只有单元等效体力载荷向量和等效面力载荷向量。
在实际分析时并不需要进行上述推导,只需要将假定的位移插值函数代入本节推导得出的单元刚度矩阵、等效体力载荷向量和等效面力载荷向量的计算公式即可。
所以我们说有限元分析的第三步是计算单元刚度矩阵、等效体力载荷向量和等效面力载荷向量。
几点说明:1)单元刚度矩阵具有正定性、奇异性和对称性三各重要特性。
所谓正定性指所有对角线元素都是正数,其物理意义是位移方向与载荷方向一致;奇异性是说单元刚度矩阵不满秩是奇异矩阵,其物理意义是单元含有刚体位移;对称性是说单元刚度矩阵是对称矩阵,程序设计时可以充分利用。
2)按照本节公式计算的单元等效体力载荷向量和等效面力载荷向量称为一致载荷向量。
实际分析时有时也采用静力学原理计算单元等效体力载荷向量和等效面力载荷向量,实际应用表明在大多数情况下,这样做可以简化计算,同时又基本上不影响分析结果。
二、预处理总述1、实体分析可是3D或2D,3D分析采用的高阶单元(SOLID186或SOLID187)划分的四面体(TET)或六面体(HEX)单元,2D分析采用的高阶单元的三角形(TRI)或四边形(QUA)单元,2D分析时需要在创建项目时在GEOMETRY的分析类型项选择2D,实体分析得每个节点结构上只有3个自由度,如下图所示2、面体分析几何上是2D但离散元是3D,通常面体厚度给予赋值。
面体网格划分采用壳单元,具有6个自由度。
3、线体几何上是1D,离散元是3D,截面形状可通过line body进行设置,线体网格划分采用梁单元,具有6个自由度。
4、同个part下的所有body共享相交边界,网格划分时共用交界上的节点,不需要设置接触。
5、NameSelection的使用技巧,在model模块下,可点击右键insert NameSelection,一般Nameselection的选择方法可用几何选取,直接在模型上鼠标点选。
另一种实用的选取方法为Worksheet,可以添加多种条件进行筛选,模型划分网格后,可以精确到对每个单元的选取。
三、网格划分1、relevance选项控制网格的精度,值在-100到100间,越小越粗糙,越大越精密。
relevance center 控制relevance中间点的精度,element size控制整个模型的最大单元尺寸。
2、网格的高级尺寸控制a)接近度和曲度结合控制b)曲度c)邻近度d)固定尺寸曲度对于一些含曲线特征的几何体,可以控制其划分网格的精密度邻近度可以控制某个区域两个邻近的几何特征间的网格划分密度2、网格的高级选项形状检测:标准力学-线性分析、模态和热分析进阶力学-大变形分析、材料的非线性分析3、局部网格划分控制Method 选择Automatic 首先若能SWEEP则选用sweep划分HEX网格,否则选用patchconforming划分TET网格。
四面体TET网格划分有两种方法:patchconforming和patch independent。
对于不能通过sweep得到六面体的几何体可以选用Hex dominant或者Multizone 划分方法4、尺寸控制Sizing可以通过element size(单元最大尺寸)、Number of divisions(每个边的单元数量)、Sphere of influence(控制影响区,可设置影响半径)来调节网格划分尺寸。
Contact sizing可设置接触面的尺寸。
5、其他设置element refinement可设置选择几何体的网格密度加密倍数;mapped face meshing 可设置映射面生成结构化网格;可通过side、corner、end 点的定义来设置映射策略。
inflation control设置膨胀层,主要用于流体分析的边界层划分。
pinch 可以移出一些不必要的小的几何特征,划分网格时可以去掉一些小的凸起部分。
划分网格前有个小圆台采用pinch划分网格后没有凸台Master选择蓝色线,Slave选择红色线,tolerance的值要比凸台的高度大。
6、虚拟拓扑的应用虚拟拓扑有助于优化几何模型,可以合并面,分割面或边来提高网格划分质量。
虚拟拓扑可以自动控制虚拟拓扑合并面虚拟拓扑分割边虚拟拓扑设置:behavior可以设置拓扑搜寻深度。
7、子模型的应用当原几何模型较大,网格数量有限,为了对模型局部进行更精确的计算分析,可以采用子模型。
子模型的一般创建方法:先对整体模型(项目A)进行分析计算,然后copy原项目得到项目B,对项目B中几何进行切割细化网格,将项目A的solution栏拖到Setup栏,最好在B项目求解设置下的submodeling插入边界条件,子模型的切割边界应远离高应力区。
四、静力学分析线弹性静力分析假设:a)各向同性线弹性材料b)小变形理论c)无时间、无阻尼效应1、point mass,质量点可以通过坐标或选择几何面、线、点加载在几何体上,质量点只受Acceleration,Standard earth gravity,Rotational velocity影响。
2、求解设置可设置求解步数,定义每步的终止时间,静力分析中的time只是一个跟踪量求解器选择:自动,直接求解(Direct),迭代求解(Iterative)弱弹簧的使用:为了满足静止约束,程序可自动添加弱弹簧,可以在结果中查看弱弹簧的反力,应该是一个很小的值,并不影响结构的应力分析。
惯性释放:当物体受力不平衡产生加速度时,利用惯性释放可以产生一个惯性力进行静力分析,惯性释放只能用于线性结构分析。
惯性释放下的应力:静力平衡下的应力3、施加载荷加速度、角速度、压力、力,静水压力(模拟水压)轴承力(Bearing Load),施加在整个圆柱面上。
remote force(定义力的作用点)螺栓预紧力(Bolt Pretension)施加在圆柱面上,可以定义预紧力或伸长量。
Thermal condition,计算热应力,需要设置reference temperature4、施加约束Fix support 约束点、线、面的所有自由度。
Displacement 位移约束Elastic Support 无摩擦的弹性支持面Frictionless Support,约束面的法向运动,作用在平面上等同于对称边界条件作用在圆柱面上约束径向运动cylindrical support 只作用在圆柱面上,可以设轴向,径向,切向三个自由度compression only support 基于罚函数方法对目标面建立一个刚性接触面simply supported 作用于点或边,面体或线体,约束所有平动除了转动自由度Fixed rotation 约束转动,放开平动nodal load and support 必须通过name selection 来选取nodetools-Solve process settings可以设置求解用的计算机CPU数五、接触基本设置接触是一种高度非线性特征,接触一般通过接触对描述,包括接触面(contact)和目标面(target),程序一共有5种接触方式,其主要特征如下:Bonded 和no separation 都是线性接触,bonded使两个接触面固定在一起,无间隙不能相对滑动而no separation 允许有较小的滑动,其他接触都是非线性。
contact 接触行为behavior分为对称和非对称两种行为。
接触面的处理interface treatment:adjust to touch程序自动取消两个接触面的间隙。
add offset 可以设置偏移量,正值使两个接触面靠近(可以模拟过盈配合),负值使两个接触面远离。
Pinball region 可以设置判断接触区域的大小,当两个面都进入pinball region时程序则判定为发生接触。
mesh connections建立网格连接connection worksheet表格查看连接信息joint 定义约束副,共有九种约束形式来约束body-body 或者body-ground。