有限元第五讲 结构线性静力分析

4.1结构静力分析过程与步骤
一般包括建立模型、施加载荷并求解和检查结果3个步骤 4.1.1 建立模型 主要包括定义单元类型、单元实常数、材料属性和几何模型等。 建立模型注意事项： (1)单元类型必须指定为线性或非线性结构单元类型。 (2)材料属性可为线性或非线性、各向同性或正交各向异性、常量或与温 度相关的量等。 (3)必须定义杨氏模量和泊松比。 (4)对于诸如重力等惯性载荷，必须定义能计算出质量的参数，如密度等。 (5)对热载荷，必须要定义热膨胀系数。 (6)对应力、应变感兴趣的区域，网格划分比仅对位移感兴趣的区域要密。 (7)如果分析中包含非线性因素，网格应划分到能捕捉非线性因素影响的 程度。
4.1结构静力分析过程与步骤

结构静力分析主要用来分析由于稳态外载荷所引起的系统或 零部件的位移、应力、应变和作用力，很适合求解惯性及阻 尼的时间相关作用对结构响应的影响并不显著的问题，其中 稳态载荷主要包括外部施加的力和压力、稳态的惯性力，如 重力和旋转速度、施加位移、温度和热量等。静力分析可分 为线性静力分析和非线性静力分析。
4.1.2 施加载荷并求解




2．在模型上施加载荷 用户能够将载荷施加在几何模型或有限元模型上。结构静力分析的载荷 类型主要包括位移、力或力矩、压力、温度、流通量、重力和旋转角速 度等。 GUI路径为：Main Menu>Solution>DefineLoads>Apply。 指定载荷步选项主要包括普通和非线性选项，其中普通选项包括对载荷 步终止时间(Time)、对热应变计算的参考温度(Reference temperature)和 用于轴对称单元的摸态数 (Mode number)等；非线性选项包括对下面选 项的设置：时间子步数、时间步长、渐变加载还是阶跃加载、是否采用 自动时间步跟踪、平衡迭代的最大数、收敛精度、矫正预测、线搜索、 蠕变准则、求解终止选项、数据和结果文件的输入输出，以及结果外插 法等。

4.1.2 施加载荷并求解


1．定义分析类型及分析选项 表4-1用于静态分析的选项
4.1.2 施加载荷并求解-表说明





(1)NewAnalysis(新的分析，ANTYPE)：一般情况下使用。 (2)Analysis Type：Static：(分析类型：静态，ANTYPE)；选择静态分析。 (3)Large Deformation Effects(大变形或大应变选项，GEOM)：并不是所 有的非线性分析都产生大变形。 (4)Stress Stiffening Effects(应力刚化效应，SSTIF)：如果存在应力刚化 效应，应选择ON。 (5)Newton ．Raphson Option( 牛顿一拉普森选项， NROPT) ：仅在非线 性分析中使用，用于指定在求解期间修改一次正切矩阵的间隔时间。 (6)Equation Solver(方程求解器)：对于非线性分析使用前面的求解器(默 认)
4.1.2 施加载荷并求解
3．输出控制选项 (1)打印输出：在输出文件中包括进一步所需要的结果数据。 GUI ： Main Menu>Solution>Unabridged Menu>Load Step Opts>Output Ctrls>Solu Printout。 命令：OUTPR。 (2)结果文件输出：控制结果文件中的数据。 GU7 ： Main Menu>Solutlon>Unabridged Menu>Load Step Opts>Ouput ctrls>Solu Printout。 命令：OUTRES。 (3)结果外推：如果在单元中存在非线性(塑性、蠕变或膨胀)，默认复制一个单元 的积分点应力和弹性应变结果到节点而替代外推它们，积分点非线性变化总是 被复制到节点。 GUI ： Main Menu>Solution>Unabridged Menu>Load Step opts>Output Ctrls>Integration。 命令：ERESX。
4.1.3检查结果





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1．用POSTI检查结果 (1)检查输出文件是否在所有的子步分析中都收敛。 (2)进入POSTI。如果用于求解的模型现在不在数据中，则执行RESUME命令。 GUI：Main Menu>General Postproc。 (3)读取需要的载荷步和子步结果，可以依据载荷步和予步号或时间来识别，然而；能依据时间识别 弧长法结果。 GUI：Main Menu>General Postproc>Read Resets>By Load Step。 (4)使用下列任意选项显示结果。 ●显示已变形的形状： GUI：Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deforrned Shapes。 命令：PLDISP。 ●显示等值线： GUI：Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour P10t>Nodal Solu或E1ement Solution。 命令：PLNSOL或PLESOL。 使用选项显示应力、应变或任何其他可用项目的等值线。如果邻接单元具有不同材料行为 (可能由于 塑性或多线性弹性的材料性质、不同的材料类型，或邻近的单元的死活属性不同而产生 )，则应注意避 免结果中的节点应力平均错误。 ●列表： GUI：Utility Menu>LiSt Results>Nodal Solution。 Utility Menu>List Results>Element Solution。 Utilicy Menu>List Results>Reactlon Solution。 命令：PRNSOU(节点结果)、PRESOL(单元结果)、PRRSOU反作用力结果 )、PRETAB PRITER(子 步总计数据)，以及在数据列表前排序的NSORT和ESORT。
第四章 结构线性静力分析
目 录






4.1结构静力分析过程与步骤 4.1.1建立模型 4.1.2 施加载荷并求解 4.1.3检查结果 4.2标准光盘处于高速运行时的应力实例分析 4.3 薄壁圆筒受力分析 4.4轴类零件受拉分析 4.5 三角托架静力分析实例 4.6 齿轮泵应力分析
4.1.2 施加载荷并求解




(1)保存基本数据到文件。 GUI：Utility Menu>File>Save As。 命令：SAVE。 (2)开始求解计算。 GUI：Main Menu>Solution>Solve>Current LS。 命令：SOLVE。
4.1.3检查结果

在 结 构 分 析 完 成 后 ， 可 进 入 通 用 后 处 理 器 (GeneralPostprocessor ， POSTl) 和 时 间 历 程 后 处 理 器 (Time>history Processor ， POST26) 中 浏 览 分 析 结 果 。 POSTl 检查整个模型指定子步上的结果， POST26 用于跟踪 指 定 结 果 与 施 加 载 荷 历 程 的 关 系 。 要 注 意 在 POSTl 或 POST26中浏览结果时，数据库必须包含求解前使用的模型， 并且Jobname．rst文件必须用到。