Workbench有限元静力学分析.ppt
Workbench有限元静力学分析.ppt
固定不变的载荷和响应是一种假定，即假定载荷和 结构相应随时间的变化非常缓慢。
2.1 结构静力分析简介
静力分析所施加的载荷类型有
外部施加的作用力和压力 稳态的惯性力 强迫位移 温度载荷 能流
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.4 结构线性静力分析实例1
GUI分析步骤 b. 模型剖分
5)模型剖分：为了对应力集中区域进行较准确的捕捉，划分 有限元网格之前，通常需要对几何模型进行适当的剖分，以 利于网格的划分。选择Utility Menu>WorkPlane>Display Working Plane，然后选择Utility>WorkPlane>Offset WP by Increments，在Offset WP对话框的Degrees框中输入：0,-90,0 然后点击OK确定。
Basic>Analysis Options:选择Small Displacement Static Sol’n Option选项指定采用的求解器 实际上，求解控制对话框的绝大多数默认选项对于静力线性分
析是合适的，用户只需要作很少的设置。
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.2 施加载荷并求解
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.1 建模
选择的材料特性可以是线性或者是非线性，可以是各 向同性或者各向异性材料，并且可以随温度变化或者 与温度无关。
GUI: Main Menu>Preprocessor>Material Props>-ConstantIsotropic/Orthotropic
选项获得结果数据，如应力和应变等。
有限元静力学及动力学分析课件
03
操作步骤
利用有限元软件建立动力学模型， 进行瞬态模拟，将模拟结果与实
验结果进行对比分析。
02
实验设计
设计动力学实验，如自由落体冲 击实验，选用合适的实验设备和
试样。
04
结果分析
对比实验数据和模拟结果，评估 有限元分析方法在处理动力学问
题时的性能和准确性。
工程案例分析
案例背景
介绍汽车碰撞事故的背景，阐述有限元分析在汽车碰撞研 究中的重要性。
实验设计
设计简单的静力学实验，如悬 臂梁弯曲实验，准备相应的实
验设备和试样。
操作步骤
结果分析
利用有限元软件建立实验模型， 进行数值模拟，并将模拟结果
与实验结果进行对比分析。
通过对比实验数据和模拟结果， 评估有限元分析方法的精度和
适用性。
动力学实验验证
01
验证目的
通过动力学实验验证有限元分析 方法在处理动态问题时的准确性
模型建立
详细描述汽车碰撞有限元模型的建立过程，包括几何清理、 网格划分、材料属性赋值等步骤。
边界条件与求解设置
说明碰撞模拟中的边界条件，如初始速度、角度等，以及 求解器的选择和参数设置。
结果分析
展示碰撞过程中的变形、应力、应变等关键参数的变化情 况，并结合实验结果进行验证和讨论。最后，基于分析结 果提出汽车结构改进的建议。
自适应网格技术：结合并行计 算，实现自适应网格细化，以 在关键区域获得更精确的计算 结果，同时减少计算资源消耗。
通过这些高级有限元分析技术， 可以更准确、高效地模拟和分 析复杂工程问题，为设计和优 化提供有力支持。
PART 06
实验验证与案例分析
静力学实验验证
ansysworkbench静力分析讲解1
示例
分析一个零件，在圆孔处固定，在手柄和端部受到2MPa压力
问题分析
• 目的：静力分析示例 • 材料：默认材料结构钢 • 模型简化：可以保留模型上的孔，网格精细程度不需要太高，示
意说明问题即可 • 分析：不考虑非线性 • 求解：使用ansys求解器
建立一个分析模块
• 首先打开ansysworkbench • 在左侧的工具箱中直接拖拽 • 建立一个模块 • 静力学模块有3个，区别在
geometry，导入的模型可以是 在三维模型中建好的
模型处理
• 用DM打开模型，可以对模型进行修改 • 包括修复模型，简化孔，简化边缘 • 本次仿真已示意为主，默认设置
网格划分
• 划分网格，修改默认尺寸大小
增加约束
添加压力
求解计算
• 根据不同的要求，会有不同的设置 • 本次采用默认设置
求解
• 如果是要定性说明，一个简单简化的模型就足够了，如果需要定量分析， 模型和网格可能要加大投入。
• 计算时间也同样，简单模型计算快，复杂模型计算慢。
• 想清楚这几个问题，再开始仿真。
静力分析
• 静力分析主要研究由外部载荷引起的结构上的位移，应力，应变 和力，
• 这里指的外部载荷，是不会引起明显的惯性和阻尼效应 • 简单理解，就是缓慢加载，缓慢反应，和时间无关，是受载荷之
后的稳定状态。
静力分析
• 可以施加的载荷类型
• 外部力和压力，比如：静水压力或者大气压 • 稳态惯性力，比如：重力和转动速度 • 非零位移 • 温度
静力分析
• 分析可以是线性的 ，也可以是非线性的，所有的非线性都是被允许的， 非线性包括大变形，塑性，应力强化，接触
• 非线性主要包括三类，几何非线性，材料非线性，接触AnsΒιβλιοθήκη sworkbench静力分析 讲解
有限元静力分析ppt课件
载荷和位移方向（续）
图1─8 变形前后载荷方向
39
非线性瞬态过程的分析
1. ..... 2. ..... 3. .....
Procedure
用于分析非线性瞬态行为的过程，与对线性静态行为的处 理相似,以步进增量加载，程序在每一步中进行平衡迭代。 静态和瞬态处理的主要不同是在瞬态过程分析中要激活时 间积分效应。（因此，在瞬态过程分析中“时间”总是表 示实际的时序。）自动时间分步和二等分特点同样也适用 于瞬态过程分析。
ANSYS程序通过使用牛顿-拉普森平衡迭代方法（NR 法）克服了上述困难，它迫使解在每个荷载增量的末端达到 平衡收敛。图 1─3（b）描述了描述了在单自由度非线性分 析中牛顿-拉普森平衡迭代的使用。
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逐步递增载荷和平衡迭代(续)
(a)纯粹增量式解
（b)全牛顿－拉普森迭代求解（2个载荷增量）
图1─3 纯粹增量近似与牛顿－拉普森近似的关系
·自动时间步长
ANSYS程序，基于结构的特性和系统的响应， 来调查时间步长
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子步数
如果你的结构在它的整个加载历史期间显 示出高度的非线性特点，而且你对结 构的 行为子解足够好可以确保深到收敛的解， 那么你也许能够自己确定多小的 时间步长 是必需的，且对所有的载荷步使用这同一 时间步。（务必允许足够大的 平衡迭代 数）。
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逐步递增载荷和平衡迭代（续）
对某些物理意义上不稳定系统的非线性静态分析，如果你仅仅 使用NR方法，正切刚度矩阵可能变为降秩短阵，导致严重的收敛 问题。这样的情况包括独立实体从固定表面分离的静态接触分析， 结构或者完全崩溃或 者“突然变成”另一个稳定形状的非线性弯 曲问题。对这样的情况，你可以激活另外一种迭代方法，弧长方 法，来帮助稳定求解。弧长方法导致NR平衡迭代沿一段弧收敛， 从而即使当正切刚度矩阵的倾斜为零或负值时，也往往阻止发散。 这种迭代方法以图形表示在图1─4中。
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
• Solver Controls（求解控制）：
– 两种求解方式（默认是Program Controlled）：
• 直接求解 （ANSYS中是稀疏矩阵法） • 迭代求解 （ ANSYS中是PGC（预共轭梯度法））.
– Weak springs：
• 尝试模拟得到无约束的模型
对称接触
非对称接触
4-8
Static Structural Analysis
…组件 – 实体接触
• 可以使用的五种接触类型：
Contact Type Bonded No Separation Frictionless Rough Frictional Iterations 1 1 Multiple Multiple Multiple Normal Behavior (Separation) Tangential Behavior (Sliding) No Gaps No Sliding No Gaps Sliding Allowed Gaps Allowed Sliding Allowed Gaps Allowed No Sliding Gaps Allowed Sliding Allowed
有限元静力分析(精品资料)PPT
I. 结构分析概述
2
一、结构分析的定义
3
结构分析的定义
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；
Definition 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。
10
二、静力分析中的载荷
11
静力分析中的载荷
Definition
静力分析用于计算由那些不包括惯性和阻尼效应的 载荷作用于结构或部件上引起的位移，应力，应变 和力。固定不变的载荷和响应是一种假定；即假定 载荷和结构的响应随时间的变化非常缓慢。静力分 析所施加的载荷包括：
外部施加的作用力和压力
稳态的惯性力〔如重力和离心力〕
19
非线性结构的定义〔续〕
图1─1 非线性结构行为的普通例子
20
二、非线性行为的原因
21
非线性行为的原因
引起结构非线性的原因很多，它可以被分成三种主要
1. ..... 2. .....
类型：
3. .....
状态变化〔包括接触〕
Procedure
几何非线性
材料非线性
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三、非线性分析的重要信息
接触是一种很普遍的非线性行为，接触是状态变化非线性 类型形中一个特殊而重要的子集。
PRITER〔子步总计数据〕等等。
分析在下一节中介绍. 5、存储根本数据的备份副本于另一文件。
求解步骤二:加载求解〔续〕 GUIS：Main Menu>General Postproc>Element Table>Plot Element Table 求解步骤二:加载求解〔续〕 图1─6完全依赖位移收敛检查有时可能产生错误的结果 许多其它的后处理函数──在路径上映射结果。 可以用POST1，通用后处理器，或者用POST26，时间历程后处理器，来考察这些结果。 ANSYS程序借助在每一个载荷步末端给定的TIME参数识别出载荷步和子步。
Ansys Workbench详解教程PPT课件
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。
第4页/共71页
有限元法的分类
位移法：以节点位移为基本未知量； 力 法：以节点力为基本未知量； 混合法：一部分以节点位移为基本未知量， 一部分以节点力为基本未知量。
第5页/共71页
有限元法的基本思想
对弹性区域离散化
进行单元集成， 在节点上加外载荷力
三维实体的六面体（Hexahedron） 单元划分
第34页/共71页
4 选择分析类型
静力学分析(Static Analysis) ：
计算在固定不变的载荷作用下结构的响应，不考虑惯性和阻 尼的影响，如结构受随时间变化载荷的影响。
载荷——外部施加的作用力与压力； 稳态的惯性力（重力、离心力）； 强迫位移；
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5 设置边界条件
边界条件的设置包括载荷和约束的施加，都作用在几何实 体 上，通过节点和单元进行传递。
载荷和约束是在所选择的分析类型的分支（如模态分析、 热分析 等），以下以静力分析为例进行说明。
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设置边界条件
1、类型 选中结构树中的Static Structural，
击进行目标的选取。
2、框选
与单选的方法类似，只需选择Box Select，再在图形窗口 中按住
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左键、画矩形框进行选取。
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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 选取一
，该目标即被隐藏。用户还可以在结构树中
有限元静力学及动力学分析课件
网格类型
一维、二维、三维网格， 以及六面体、四面体、四 边形等形状的网格。
网格质量
对计算结果的精度和稳定 性有重要影响，需要保证 网格质量良好。
材料属性定义
材料属性
弹性模量、泊松比、密度、热膨胀系数等。
材料属性赋值
根据实际材料属性赋予有限元模型相应的值。
材料非线性
考虑材料在不同应力应变状态下的非线性行为。
03
有限元动力学分析基础
动力学基本概念
01
02
03
04
动力学
研究物体运动和力之间关系的 科学。
牛顿第二定律
物体运动加速度与作用力成正 比，与物体质量成反比。
动能
物体由于运动而具有的能量。
势能
物体由于位置或形变而具有的 能量。
有限元动力学方程
拉格朗日方程
描述系统运动状态的微分方程。
哈密顿原理
最小作用量原理的一种形式，用于确定系统的运动轨迹。
有限元分析的历史与发展
有限元分析的思想起源于20世纪40年代，但直到20世纪60年代 才由Clough提出并命名为“有限元法”。
随着计算机技术的发展，有限元分析得到了广泛的应用和推广， 逐渐成为工程领域的重要工具。
近年来，随着计算能力的提高和数值算法的发展，有限元分析在 精度、稳定性和适用范围等方面得到了显著提升，能够处理更加 复杂和大规模的问题。
01
刚度矩阵的定义和 性质
描述刚度矩阵的物理意义、计算 方法和特性，以及它在建立有限 元方程中的作用。
02
载荷向量的定义和 计算
介绍载荷向量的概念、计算方法 和作用，以及它在建立有限元方 程中的作用。
03
边界条件的处理
描述如何将边界条件引入有限元 方程中，以及常见的边界条件类 型。
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
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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
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
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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
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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
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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
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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。
Beam单元实例运用_ANSYS Workbench有限元分析实例详解（静力学）_[共14页]
![Beam单元实例运用_ANSYS Workbench有限元分析实例详解（静力学）_[共14页]](https://img.taocdn.com/s3/m/12d9cb7dd1f34693dbef3e0b.png)
– 80 –（5）其余不变，结果如图4-2-23所示。
图4-2-23 计算结果结果评估：① 前一个模型左右角几乎为90°，梁之间为焊接。
② 后一个模型左角约为90°，右角明显小于90°。
③ 对比Total Shear Force 、Total Bending Moment 、Total Displacement ，前者对称分布，最大量值均在中间；后者不对称，最大量值偏向左边，且Total Bending Moment 出现拐点。
4.2.4 Beam 单元实例运用螺栓是机载设备设计中常用的连接件之一，具有结构简单、拆装方便、调整容易等优点，被广泛应用于航空、航天、汽车以及各种工程结构之中。
螺栓是否满足强度要求，关系到机载设备的稳定性和安全性。
针对螺栓的有限元分析，可以使用Beam188或实体单元进行计算，两者结果只存在细节差别。
对于实体单元由于实体完整，特别在15.0版本之后加入了螺纹接触，可以看到应力细节，缺点是加载预紧力后易出现应力集中现象，应力结果存在一些偏差；对于Beam188单元由于采用二维模型，忽略模型细节，可以得出整体的受力结果，对于大批量螺栓分析易于处理，缺点是忽略了螺栓实体本身的刚度，在螺母和螺栓头所在区域，应力是不真实的。
下面以法兰盘螺栓连接分析为例，分别以Beam188和实体建模，对比分析结果。
先以梁单元分析为例，简要说明计算流程。
（1）在DM里建模。
思路：首先建立一对法兰盘，然后基于小圆孔建立梁模型。
具体操作如下所示。
①在XYPlane建立Sketch1，建立一同心圆，实体拉伸（Extrude1）；再建立Sketch2，绘制一小孔，实体拉伸（Extrude2）；最后阵列（Pattern1）小孔。
具体设置及模型如图4-2-24所示。
图4-2-24 法兰盘建模②切分模型，将模型一分为二，如图4-2-25所示。
– 81 –。
Ansysworkbench结构线性静力学分析
Ansysworkbench结构线性静力学分析01基础知识•1.1 结构线性静力分析的主要对象包括：（1）平面问题（平面应力、平面应变、轴对称）（2）杆系与梁系问题（3）板壳问题（4）3D问题•1.2Ansys workbench中求解线性静力学分析是由Mechanical模块求解的。
在Mechanical模块中，关于结构静力分析的内容包括几何模型和单元、接触和装配类型、环境（包括在和及其约束）、求解类型、结果和后处理等方面。
02实例-受拉力作用的平板建立工程导入Geometry 和 Static Structural 模块。
确定分析类型。
设置类型和厚度双击moedel,进入Mechanical，设置分析类型和平板厚度。
划分网格结果如图插入载荷插入Equivalent Stress.计算结果聚仪网微信号：juyitest聚仪网依托国内多家顶尖高校和研究所资源，提供各类科研测试服务，网站仪器众多，测试种类齐全，价格透明。
网站仪器是严格筛选，保证测试质量。
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有限元静力学及动力学分析PPT课件
那么，怎样才能避免这种结果呢?
[M ]{}[K]{} {0}
– 答案：进行 模态分析 来确定结构的振动特性
（2）谐响应分析
什么是谐响应分析？ 确定一个结构在已知频率的正弦（简谐）载荷作用下结构响应的技术。
为什么要作谐响应分析？ – 确保一个给定的结构能经受住不同频率的各种正弦载荷（例如：以 不同速度运行的发动机）； – 探测共振响应，并在必要时避免其发生（例如：借助于阻尼器来避 免共振）。
1. 基本方程和术语
通用运动方程： 假定为自由振动并忽略阻尼：
M u Cu Ku F(t
M u Ku 0
假定为谐运动u = u0cos( t) ：
(K 2M u0 0
1. 这个方程的根是 i， 即特征值， i 的范围从1到自由度的数目，特征 值的平方根是i ， 它是结构的自然圆周频率（弧度/秒），并可得出 自然频率 fi = i /2π 。
无阻尼时 D=0，则
Z a
1
1
2
式中，η为频率比，η=ωp/ω，线路激励频率ωp 与结构固有频率ω之比。D为相对阻尼率，等于实 际阻尼系数C与临界阻尼系数qc之比。
qc 2 MK ωp=2πV/L
由增幅系数与频率比η的关系曲线可见：
在o＜ η ＜1之间， η大，即运行速度高，则受迫振动 振幅大；在η ＞1时， η 大，即运行速度高，则受迫振 动振幅小。
{0}1 [K ]1[M ]{0}0
2
{0}T [K ]{0} {0}T [M ]{0}
3. ANSYS模态分析步骤
固有 频率
要输 密度
均匀 网格
前处理：定类型，画模型，设属性，分网格。 求 解：添约束，加载荷，查错误，求结果。 后处理：列结果，绘图形，显动画，下结论。
ANSYSWorkbench结构线性静力学分析和优化设计PPT课件
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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
4.1 有限元求解静力学基本原理[共2页]
![4.1 有限元求解静力学基本原理[共2页]](https://img.taocdn.com/s3/m/d5372d00c1c708a1294a442d.png)
– 63 – 第4章 线性静力学分析静力学分析是结构有限元分析的基础。
静力学分析主要研究静止或者匀速状态下的结构响应，不考虑惯性和阻尼效应，以及与时间有关载荷的影响。
通过静力学分析，可以得到结构的刚度、强度、稳定性、约束反力等技术指标。
但是静力学分析并不是只能用于纯粹静力载荷条件，还可以加载惯性载荷为定值的载荷，同时，也可以计算作用时间较长的准静态问题，包括模拟诸如大变形、大应变、接触、塑性、超弹、蠕变等非线性行为。
本章主要讲述线性行为的静力学分析，基于胡克定律[F ]=[k ][X ]，其中[k ]包含了材料属性、模型尺寸和约束条件，可以简单认为，当一个物体受到10N 的载荷，变形为1mm ；如果受到20N 的载荷，变形即为2mm 。
4.1 有限元求解静力学基本原理有限元计算是将连续系统离散成为有限个分区或单元，对每个单元提出一个近似解，再将所有单元按标准方法组合成一个与原有系统近似的系统。
以有限元法求一等截面直杆在自重作用下的应力应变为例，如图4-1-1所示。
已知：一受自重作用的等截面直杆，杆的长度为L ，截面积为A ，弹性模量为E ，单位长度的重量为q ，杆的内力为N 。
试求：杆的位移分布，杆的应变和应力。
（1）将等截面直杆划分成3个等长的单元，每段长度为L /3。
每段之间假定为一个铰接点连接，故称这些铰接点为节点，分别为节点1、2、3、4；称每个线段为单元，分别为单元L 1、L 2、L 3。
（2）用单元节点位移表示单元内部位移，第i 个单元中的位移用所包含的节点位移来表示：1()()i i i i iu u u x u x x L +−=+− 其中，u i 为第i 节点的位移；x i 为第i 节点的坐标。
第i 个单元的应变、应力、内力分别为1d d i i i i u u u xL ε+−==图4-1-1 直杆问题及离散模型。
有限元workbench案例分析【扳手静力分析】
案例：有限元workbench扳手静力分析
班级：*****
姓名：****
学号：*******
1、转轴分析概述
问题描述
如下图所示，材料为结构钢，零件中间圆孔能绕着中间轴转动，图中面1被完全固定，在面2上受到一个与该面垂直的载荷力作用，已知力大小为200N，分析其应力、位移变形情况，假设零件工作时要求能够承受的最大应力为10Mpa，校核零件强度。
2、分析思路、流程及关键点
5.2选择毫米为单位，点击Generate生成
5.3创建坐标系
新的坐标系如图所示
6、有限元网格划分
6.1进入model
6.2在面1上施加fixed support
6.3划分网格
6.4调整网格
最终效果
选中模型，在load中为模型添加force设置如下
8、定义分析结果及后处理
8.1总的变形
8.2等效应力
结论：超过了题目所给的10MPa，该结构强度不够。
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2.1 结构静力分析简介
静力分析计算在固定载荷作用下结构的响应，它不 考虑惯性和阻尼影响，如结构受随时间变化载荷作 用的情况
静力分析可以计算那些固定不变的惯性载荷对结构 的影响（如重力和离心力），以及那些可以近似为 等价静力作用的随时间变化载荷（如通常在许多建 筑规范中所定义的等价静力风载）的作用
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.3 计算结果的后处理与分析
在结构线性静力分析中，后处理常用命令如下
a. 查看结果
▪ 从数据文件中读取数据 ▪ GUI: Utility Menu>File>Resume from ▪ Command: Resume
▪ 读取选定的结果数据 ▪ GUI: Main Menu>General Postproc>Read Results>By Load Step ▪ Command: SET ▪ 使用SET命令可以用载荷步、子步或通过时间来选择数据读 取，如果数据文件中没有制定时间点上的数据结果，程序会 通过线性插值计算出该时间点上的结果
静力分析用于计算由那些不包括惯性和阻尼效应的 载荷作用于结构或部件上引起的位移、应力、应变 和力。
固定不变的载荷和响应是一种假定，即假定载荷和 结构相应随时间的变化非常缓慢。
2.1 结构静力分析简介
静力分析所施加的载荷类型有
外部施加的作用力和压力 稳态的惯性力 强迫位移 温度载荷 能流
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.3 计算结果的后处理与分析
后处理包括两个模块：
通用后处理其POST1
▪ 检查整个模型在指定时间步（或子步）下的计算结果
时间历程后处理器POST26
▪ 用于非线性分析中特定加载历史下的结果跟踪。
无论使用哪个后处理器，程序的数据库都必须包含求 解时相同的计算模型，且计算结果文件Jobname.RST必 须可用。
Command: MP
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.1 建模
另外在选择材料特性时，还需要注意以下几点：
材料的基本弹性性能参数必须定义：如杨氏模量EX、泊松比 PRXY
如果施加惯性载荷（如重力），必须定义材料的密度DENS
创建几何实体须定义材料的热膨胀系数ALPX 对应力敏感区域应划分较细的有限元网格
施加载荷，设定载荷步
静力线性分析的载荷可以是DOF约束、集中载荷、分布力、温 度、重力和旋转惯性力
载荷步可以在求解控制对话框中设置，不设置载荷子步
保存数据文件 开始求解计算 退出求解器
Command: Finish GUI: Main Menu>Finish
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.3 计算结果的后处理与分析
在结构线性静力分析中，后处理常用命令如下 b. 显示变形结果 ▪ GUI: Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape ▪ Command: PLDISP c. 列表出力和力矩的信息 ▪ 列出节点的支反力和反力矩 ▪ GUI: Main Menu>General Postproc>List Results>Reaction Solu ▪ Command: PRRSOL
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.1 建模
为了建模，用户首先应指定作业名（Jobname） 、分析 标题（Title）和单位（Unit），然后应用PREP7前处理 程序定义单元类型、实常数、材料特性、模型的几何参 数。
在线性静力分析中，单元类型同样可以使用线性或者是 非线性的单元类型
GUI: Main Menu>Preprocessor>Element Type> Add/Edit/Delete Command: ET
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.2 施加载荷并求解
进入ANSYS求解器（Main Menu>Solution） 定义分析类型并对求解进行控制
分析类型选New Analysis (GUI: Solution>New Analysis)，进入 求解控制对话框（GUI: Solution>Sol’n Contros）
2.2.3 计算结果的后处理与分析
在结构的静力分析中，其计算结果将被写入结果文件 Jobname.RST中，一般结果文件包含了一下数据：
基本数据：主要是关于节点的位移信息（UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ）
导出数据：包括节点和单元应力、节点和单元应变、单元集中 力和节点支反力等
静力分析既可以是线性的也可以是非线性的
非线性静力分析包括：大变形、塑性、蠕变、应力刚化、 接触和超弹性等。
本节主要讨论线性静力分析，对非线性静力分析只 作简单介绍
2.2 结构线性静力分析基本步骤
在线性静力分析中，主要有以下几个关键步骤
建模 施加载荷和边界条件并求解 结果的后处理与分析
Basic>Analysis Options:选择Small Displacement Static Sol’n Option选项指定采用的求解器 实际上，求解控制对话框的绝大多数默认选项对于静力线性分
析是合适的，用户只需要作很少的设置。
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.2 施加载荷并求解
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.1 建模
选择的材料特性可以是线性或者是非线性，可以是各 向同性或者各向异性材料，并且可以随温度变化或者 与温度无关。
GUI: Main Menu>Preprocessor>Material Props>-ConstantIsotropic/Orthotropic
<<航空工程先进数值计算技术>>
有限元静力学分析
王晓军 航空科学与工程学院固体力学研究所
第二章 ANSYS静力分析
主要内容
结构静力分析简介 结构线性静力分析基本步骤
建模、施加载荷并求解、计算结果的后处理与分析、结构线性 静力分析实例
结构非线性静力分析实例 静力非线性计算的高级应用
屈曲分析的概念、结构线性屈曲分析一般步骤、线性屈曲分析 实例、接触分析实例