Ansys_Workbench_静力分析讲义.ppt
ANSYS结构静力分析.ppt
ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XNJTU AME By: Guozheng Kang
Stru-7
练习－－步骤四:定义BISO
Exercise
步骤四：定义双线性各向同性强化数据表 （BISO）
6、对YLD Strs(屈服应力）键入400.0e06。 7、对 Tang Mod(剪切模量）键入100.0e06。 8、选择File>Apply & Quit。 9 、 选 择 菜 单 路 径 Main Menu>Preprosessor>Material
ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XNJTU AME By: Guozheng Kang
Stru-2
练习－－子弹冲击刚性壁（续）
图1─10 铜圆柱体图解
ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XNJTU AME By: Guozheng Kang
Stru-3
练习－－步骤一:设置分析标题
用轴对称单元模拟棒。求解最好能通过单一载荷步实现。 在这个载荷步中，将同时施加初始速度和约束。将圆柱 体末端的节点Y方向约束住以模拟一固壁面。打开自动 时间分步来允许ANSYS确定时间步长。定义分析结束的 时间为8E-5秒，以确保有足够长的时间来扑捉整个变形 过程。
ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XNJTU AME By: Guozheng Kang
Stru-6
练习－－步骤四:定义BISO
Exercise
步骤四：定义双线性各向同性强化数据表 （BISO）
1 、 选 择 菜 单 路 径 Main Menu>Preprocessor>Material Props>Data Tables> Define/Activate . Define/Activate Data Table(定义数据表）对话柜出现。
AnsysWorkbench基础演示课件
Collapse Models：折叠结构树中的Models项
3、工具条
Named Selections：命名工具条 Unit Conversion：单位转换工具
4、操作界面
Messages：Messages信息窗口 Simulation Wizard：向导
Graphics Annotations:注释
本手册对该步骤作出如下的规定： 3、导入的文件为.stp格式的文件。 4、导入模型时，路径必须为英文路径。
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建立局部坐标系
目的：便于施加载荷与约束 A 结构树中的操作 1、在结构树中添加坐标系分支
选中结构树的Model，点击右键，选取Insert-Coordinate Systems， 便在该分支中插入了该项，展开该项出现Global Coordinate System， 此为总体坐标系。
2、添加局部坐标系 选中上一步骤添加的Coordinate Systems，
与单选的方法类似，只需选择Box Select，再在图形窗口中按住 左键、画矩形框进行选取。 3、在结构树中的Geometry分支中进行选择。
屏幕下方的状态条中将显示被选择的目标的信息。
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显示 /隐藏目标
1、隐藏目标
在图形窗口的模型上选择一个目标，单击鼠标右键，在弹出的选
项里选择
，该目标即被隐藏。用户还可以在结构树中选取一
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视图显示
视图的显示主要在View菜单中进行控制。 1、图形窗口
Shade Exterior and Edges：轮廓线显示 Wireframe：线框显示 Ruler：显示标尺 Legend：显示图例 Triad：显示坐标图示
15
视图显示
2、结构树 Expand All：展开结构树 Collapse Environments：
ANSYS课件5静力分析解析
验证分析
验证分析就是用最简单的模型提取最有效的数据做为参考数 据。在试图解决一个新的分析类型时，需要对比数据（比如解析
解或者经验数据等），这就需要首先分析简化模型。如果简化模
型的分析结果可以认定是可靠，则表明对实际模型的处理方案是 可行的。分析简化模型的过程中确保分析类型、单位、比例等参 数准确。本例用简单悬臂梁模型作为验证，验证模型如图所示。 铝管的外径为25mm，壁厚2mm。
谭秋林
第5章 结构静力分析
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，如飞机机身等；同时还包 括机械零部件，如活塞传动轴等等。
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
§3 平面应力分析
分析题目：
对一个书架上常用的钢支架进行结构静力分析。假定支架在厚度方向上
无应力（即平面应力问题）
选用8节点的平面应力单元； 支架厚度为3.125mm； 材料普通钢材， 弹性模量取E=200 GPa； 支架左边界固定； 顶面上作用一个2.625KN/m均布荷载
§4 轴对称结构的静力分析
结构的影响（如重力和离心力），以及那些可以近似为 等价静力的随时间变化荷载（如通常在许多建筑规范中 所定义的等价静力风荷载和地震荷载）。
§2 桁架结构静力分析
桁架（Truss）是由细直构件在端点连接而成的一种结构，这些细直构件通 常是木质或者金属制的。 平面桁架：位于一平面，常用于支承屋顶或者桥梁。 三维桁架结构：与二维桁架相差不是很大，只是载荷与桁架不在同一个平 面内，不能简化为二维问题分析。 桁架分析的基本假设： 1．所有载荷均作用于连接点； 2．构件由光滑插销连接。 上述两个假设，使得桁架中的每个构件均为二力构件，即只有构件的 两端受力，且作用力沿构件轴线方向。
(PPT幻灯片版)最全的ANSYS-Workbench培训教程课件合集
July 3, 2006 Inventory #002010
7-3
ANSYS Workbench SSimmuulaatioon
介绍
培训材料
Training Manual
• 培训手册是这个PPT文件的完全拷贝。
• 作业的内容和说明在练习手册中都有。
• 作业的电子文档也可以从培训员那里得到。
• 还有一些针对专题的高级培训，这些培训的日程安排 可以在ANSYS公司的主页： / 下 “Training Services”上得到。
– ANSYS Structural
• 所有的线性和非线性的结构分析
– ANSYS Mechanical (包括 ANSYS Multiphysics)
• 可以进行所有结构分析和热分析
– (其他的 ANSYS licenses 仅可用于划分网格)
Training Manual
July 3, 2006 Inventory #002010
V ers ion 8.0 2001, W ildfire 18, NX 1.0 2001+, 2003 R6, R7 12, 14 6.0, 2004 2.x R2-R11 11 15.0 4.0, 5.2, 5.3
W indows x x x x x x x x x x x x
Solaris x x x
FE Modeler
July 3, 2006 Inventory #002010
7-10
ANSYS Workbench SSimmuulaatioon
介绍
… Design Simulation 概述
Training Manual
• DS可以做的分析类型:
– 线性应力:
Workbench详细教程 PPT
屏幕下方的状态条中将显示被选择的目标的信息。
大家好
17
显示/隐藏目标
1、隐藏目标
在图形窗口的模型上选择一个目标，单击鼠标右键，在弹出的选
项里选择
，该目标即被隐藏。用户还可以在结构树中选取一
折叠结构树
Collapse Models：折叠结构树中的Models项
3、工具条
Named Selections：命名工具条 Unit Conversion：单位转换工具
4、操作界面
Messages：Messages信息窗口 Simulation Wizard：向导
Graphics Annotations:注释
几个可以互相切换的窗口。
大家好
11
向导
作用： 帮助用户设置分析过程中的基本步骤，如选择分析类型、定义材 料属性等基本分析步骤。 显示： 可以通过菜单View中的Windows选项或常用工具条中的图标 控制其显示。
大家好
12
基本操作
创建、打开、保存文档 复制、剪切、粘贴
图形窗口的显示 视图显示 结构树的显示
大家好
22
导入模型
本手册对该步骤作出如下的规定： 3、导入的文件为.stp格式的文件。 4、导入模型时，路径必须为英文路径。
大家好
23
建立局部坐标系
目的：便于施加载荷与约束 A 结构树中的操作 1、在结构树中添加坐标系分支
选中结构树的Model，点击右键，选取Insert-Coordinate Systems， 便在该分支中插入了该项，展开该项出现Global Coordinate System， 此为总体坐标系。
Ansys-Workbench详解教程ppt课件
ppt课件.
33
网格控制
具体操作：选中结构树的Mesh项，点击鼠标右键，选择Insert，弹出 对网格进行控制的各分项，一般只需设置网格的形式（Method）和单元的 大小（Sizing）。
其余一些网格控制项的意义：
Refinement—细化网格 Mapped Face Meshing—映射网格；
定义
真实系统
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有限元模型
4
节点和单元
载荷
节点: 空间中的坐标位置，具有一定自由度和 存在相互物理作用。
单元: 一组节点自由度间相互作用的数值、矩阵 描述（称为刚度或系数矩阵)。单元有线、面或实 体以及二维或三维的单元等种类。
约束
有限元模型由一些简单形状的单元组成，单元之间通过 节点连接，并承受一定载荷。
与单选的方法类似，只需选择Box Select，再在图形窗口中按住 左键、画矩形框进行选取。 3、在结构树中的Geometry分支中进行选择。
屏幕下方的状态条中将显示被选择的目标的信息。
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22
显示/隐藏目标
1、隐藏目标
在图形窗口的模型上选择一个目标，单击鼠标右键，在弹出的选
项里选择
，该目标即被隐藏。用户还可以在结构树中选取一
操作界面的显示 工具条的显示 选择目标 显示/隐藏 旋转、平移、缩放
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创建、打开、保存文档
File菜单或者工具条的 1、创建一个新文档。选择File—New命令。 2、 打开文档。选择File—Open命令。 3、保存文档。选择File—Save或Save As命令，
一般保存为.dsdb格式的文档。
ANSYSWORKBENCH静力结构分析解析分析新
ANSYS WORKBENCH 11.0培训教程（DS）第四章静力结构分析序言•在DS中关于线性静力结构分析的内容包括以下几个方面:–几何模型和单元–接触以及装配类型–环境（包括载荷及其支撑）–求解类型–结果和后处理•本章当中所讲到的功能同样适用与ANSYS DesignSpace Entra及其以上版本.–本章当中的一些选项可能需要高级的licenses，但是这些都没有提到。
–模态，瞬态和非线性静力结构分析在这里没有讨论，但是在相关的章节当中将会有所阐述。
线性静力分析基础•在线性静力结构分析当中，位移矢量{x} 通过下面的矩阵方程得到:在分析当中涉及到以下假设条件:–[K] 必须是连续的•假设为线弹性材料•小变形理论•可以包括部分非线性边界条件–{F} 为静力载荷•不考虑随时间变化的载荷•不考虑惯性（如质量，阻尼等等）影响•在线性静力分析中，记住这些假设是很重要的。
非线性分析和动力学分析将在随后的章节中给予讨论。
[]{}{}F x K =A. 几何结构•在结构分析当中，可以使用所有DS 支持的几何结构类型.•对于壳体，在几何菜单下厚度选项是必须要指定的。
•梁的截面形状和方向在DM已经指定并且可以自动的传到DS模型当中。
–对于线性体，仅仅可以得到位移结果.ANSYS License AvailabilityDesignSpace Entra xDesignSpace xProfessional xStructural xMechanical/Multiphysics x…Point Mass•Point Mass 在“Geometry”分支在模拟没有明确建模的重量–只有面实体才能定义point mass–可以用以下方式定义point mass位置:•在任意用户定义坐标系中(x, y, z)坐标•选择点/边/面来定义位置–重量/质量大小在“Magnitude”中输入–在结构静力分析中,point mass只受“加速度”，“标准重力加速度,”和“旋转速度”的作用.–质量和所选面相连通时它们之间没有刚度. 这不是一个刚度区域假设而是一个类似与分布质量的假设–没有旋转惯性项出现.ANSYS License AvailabilityDesignSpace Entra xDesignSpace xProfessional x…Point Mass•point mass 将会以灰色圆球出现–前面提到，只有惯性力才会对point mass 起作用。
(完整版)ANSYSWorkbench结构线性静力学分析与优化设计解析
要求：运用适当的网格划分方法，阶梯 和圆角处网格细化；求解结果显示模型的 整体变形和等效应力。
截图：材料添加，网格划分效果，受拉 伸载荷的变形、应力，受弯曲载荷的变形、 应力，受扭转载荷的变形、应力。共15张 截图。
要求：运用适当的网格划分方法，网格 大小均匀一致不得少于60万个节点（或者 运用膨胀层网格划分方法）；求解结果显 示模型的整体变形和等效应力。
截图：材料添加，网格划分效果，结果 的整体变形、等效应力以及径向变形和应 力的网格显示图、矢量线时图、等值线图。 共8张截图。
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作业7
截图：材料添加，网格划分效果，结果 的整体变形、等效应力以及径向变形和应 力的网格显示图、矢量线时图、等值线图。 共8张截图。
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作业6 问题描述：如右图模型（螺旋桨），其
材料为聚乙烯，模型如图所示方向的 1000rad/s的角加速度惯性载荷；模型内圈 用圆柱面约束且轴向为0，径向和周向为 free；螺旋桨面施加压力载荷0.5MPa。
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作业3 问题描述：如右图模型（连接件），其
材料为不锈钢，模型两个小孔固定，一个 大孔上施加轴承载荷500N，另一个大孔上 施加力载荷800N，且耳内侧受静水压力 5MPa。
要求：运用适当的网格划分方法，两个 小孔和两个大孔处网格细化（或者运用多 区域网格划分方法）；求解结果显示模型 的整体变形和等效应力。
1、材料的变形范围在弹性范围，且材料的变形量较小， 方便建立静力学方程； 2、对于塑性变形或大变形，必须考虑材料非线性和几 何非线性。
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利用ansys分析结构静力课件
输入数据 数据库 结果数据
求解器
结果
结果文件
19
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，Vtol
GUI：MainMenu>Solution>Analysis Type>Solution Ctrl
进行求解(续)
在求解过程中，应将OUTPUT窗口提到最前面。 ANSYS 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:
• 模型的质量特性- 模型质量是精确的 - 质心和 质量矩的
值有一定误差。
• 单元矩阵系数 - 当单元矩阵系数最大/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 型可能存在问题。当比值过高时，求解可能中途退出 。
• 面载荷 - 作用在表面的分布载荷 (结构分析_压力、热分析_热对流、 电磁分析_magnetic Maxwell surfaces等)
• 体积载荷 - 作用在体积或场域内 (热分析_ 体积膨胀、内生成热、电 磁分析_ magnetic current density等)
• 惯性载荷 - 结构质量或惯性引起的载荷 (重力、角速度等)
2024/4/3
20
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: • 统一的单位 • 单元类型和选项 • 材料性质参数
– 考虑惯性时应输入材料密度 – 热应力分析时应输入材料的热膨胀系数 • 实常数 (单元特性) • 单元实常数和材料类型的设置 • 实体模型的质量特性 (Preprocessor > Operate > Calc Geom Items) • 模型中不应存在的缝隙 • 壳单元的法向 • 节点坐标系 • 集中、体积载荷 • 面力方向 • 温度场的分布和范围 • 热膨胀分析的参考温度 (与 ALPX 材料特性协调?)
有限元分析培训(第4讲 ANSYS Workbench结构静力分析&模态分析)
有限元分析培训
邵世林 喻炜 董大鹏
传统设计过程 设计 制造
重新设计循环
CAD
试验
批量生产
CAE驱动设计过程
概念设计
设计
CAD
CAE
制 造
试 验
批量生 产
优化循环
导入或建立几何模型
HyperMesh、ANSA、Patran、SimXpert、 MEDINA、FEMAP等
四 连接关系
接触类型
对于理想无限大的Knormal , 零穿透. 但对于罚函数法， 这在数值计算中是不可能，但是只要Xpenetration 足够 小或可忽略，求解的结果就是精确的。
四 连接关系
接触类型
Pure Penalty 和Augmented Lagrange 公式使用积分点探测，Normal Lagrange 和MPC 公式 使用节点探测(目标法向)。节点探测在处理边接触时会稍好一些，但是，通过局部网格细化， 积分点探测也会达到同样的效果。
Nastran
ANSYS
Samcef Linear
OptiStruct
FEPG
（国产）
MSC
非线性分析
Marc
ADINA
Samcef Mecano
Fluent 流体分析
Star-CD Star-CCM+
XFlow
PowerFlow
LS-DYNA
MSC
显式分析
Dytran
Radioss
MADYMO
结构静力分析 & 模态分析
有限元分析系列课程 ANSYS Workbench篇 第四讲
一 结构静力分析概述
ANSYS WORKBENCH 静力结构分析
ANSYS WORKBENCH 11.0培训教程（DS）第四章静力结构分析序言•在DS中关于线性静力结构分析的内容包括以下几个方面:–几何模型和单元–接触以及装配类型–环境（包括载荷及其支撑）–求解类型–结果和后处理•本章当中所讲到的功能同样适用与ANSYS DesignSpace Entra及其以上版本.–本章当中的一些选项可能需要高级的licenses，但是这些都没有提到。
–模态，瞬态和非线性静力结构分析在这里没有讨论，但是在相关的章节当中将会有所阐述。
线性静力分析基础•在线性静力结构分析当中，位移矢量{x} 通过下面的矩阵方程得到:在分析当中涉及到以下假设条件:–[K] 必须是连续的•假设为线弹性材料•小变形理论•可以包括部分非线性边界条件–{F} 为静力载荷•不考虑随时间变化的载荷•不考虑惯性（如质量，阻尼等等）影响•在线性静力分析中，记住这些假设是很重要的。
非线性分析和动力学分析将在随后的章节中给予讨论。
[]{}{}F x K =A. 几何结构•在结构分析当中，可以使用所有DS 支持的几何结构类型.•对于壳体，在几何菜单下厚度选项是必须要指定的。
•梁的截面形状和方向在DM已经指定并且可以自动的传到DS模型当中。
–对于线性体，仅仅可以得到位移结果.ANSYS License AvailabilityDesignSpace Entra xDesignSpace xProfessional xStructural xMechanical/Multiphysics x…Point Mass•Point Mass 在“Geometry”分支在模拟没有明确建模的重量–只有面实体才能定义point mass–可以用以下方式定义point mass位置:•在任意用户定义坐标系中(x, y, z)坐标•选择点/边/面来定义位置–重量/质量大小在“Magnitude”中输入–在结构静力分析中,point mass只受“加速度”，“标准重力加速度,”和“旋转速度”的作用.–质量和所选面相连通时它们之间没有刚度. 这不是一个刚度区域假设而是一个类似与分布质量的假设–没有旋转惯性项出现.ANSYS License AvailabilityDesignSpace Entra xDesignSpace xProfessional x…Point Mass•point mass 将会以灰色圆球出现–前面提到，只有惯性力才会对point mass 起作用。
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作业5 问题描述：如右图模型（支撑座-4-切
向），其材料为铜合金，模型受如图所示 方向的314rad/s的角加速度惯性载荷；模 型内圈用圆柱面约束且轴向为0，径向和周 向为free；模型外圈施加径向轴承载荷 1000N。
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1、连续性假设：
可变形固体视为连续密实的物体，即组成固体的质 点无空隙的充满整个空间；
固体内部任何一点的力学性能都是连续的，且变形 前后物体上的质点是一一对应的；
构件变形时材料既不相互分离，也不相互挤入，时 刻满足变形协调条件。
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结构优化设计
1、镁钛合金-泡沫夹层复合板的有限元强度计算与结构优化分析 2、设备架强度计算与优化设计
Ansys_Workbench_静力分析讲义详解
Training Manual
Surface Body Edge
Solid Body Face (Scope = Target) Solid Body Edge (Scope = Target) Surface Body Face (Scope = Target)
(Scope = Contact) Bonded, No Separation All formulations Asymmetric only 1 Not supported for solving Bonded, No Separation All formulations Asymmetric only Bonded, No Separation Bonded, No Separation All formulations Symmetry respected All formulations Asymmetric only Bonded only MPC formulation Asymmetric only
Training Manual
•
本节描述的应用一般都能在ANSYS DesignSpace Entra或更高版本中使 用。
– 尽管本章中讨论的一些选项可能需要更高级的许可， 但都给了提示。
4-2
Static Structural Analysis
线性静态结构分析基础
Training Manual
• 对于一个线性静态结构分析（ Linear Static Analysis ），位移{x}由下面的矩 阵方程解出：
– 质量点只受包括加速度、重力加速度和角加速度的影响。 – 质量是与选择的面联系在一起的，并假设它们之间没有刚度。 – 不存在转动惯性
4-5