特征值屈曲分析示例

几何建模和划分网格
所创建的立方体几何模型：
几何建模和划分网格
设置单元类型，使用三维实体单元 SOLID185,菜单路径 是： Main Menu > Preprocessor > Element Type > …
几何建模和划分网格
单元类型定义完毕：
几何建模和划分网格
定义材料属性，菜单路径是：
ANSYS 三种基本分析类型的 典型示例
目 录
示例 1. 静力分析 示例 2. 模态分析
示例 3. 特征值屈曲 分析
示例 4. 稳态热分析*
示例 1
介 绍
静力分析
概 述
本课程将讲述三种典型的基础分析的例子，分别是静力 分析、模态分析和屈曲分析的例子。 所有分析示例使用相同的模型：一个悬臂梁，三个方向 的尺寸分别是：10*15*100 mm； 材料性能是： 弹性模量 E = 201000 Mpa 泊松比 μ = 0.3 密度 ρ = 7.8 e-9 约束条件是：靠近坐标系原点的端面 (Z=0) 固支； 载荷条件是：另一端面 (Z=100) 受 Y 向合力 10000 N.
施加约束条件
然后将模型存盘：点击工具条上的 SAVE_DB 即可。
静力分析 – 求解类型
以上为三个示例共同的部分。下面开始静力分析专门的 部分。在 Solution 模块中，设置求解类型为 Static：
静力分析 – 施加载荷
在 Z=100 的端面上施加 Y 向合力 10000 N，由于不能 直接在 Areas 上施加力载荷，故将该力平均分配给属于 该面的节点。采用按位置选择的办法，选择所需的节点：
启动 ANSYS
启动 ANSYS，设置工作目录；工作名为 basic-static， 点击 RUN 按钮，启动 ANSYS：
几何建模和划分网格
创建几何模型 首先在设置分析类型为 Structural:
几何建模和划分网格
然后执行菜单路径： Main Menu > Propreccesor > Modeling > Create > Volumes > Block > By Dimensions > 输入三个方向的 尺寸 > OK
静力分析 – 查询结果
再在当前结果云图中查询给定点的结果值。可以在选 择框中点击 Max、Min，或在模型上点取任意点：
静力分析 – 查询结果
静力分析 – 存储云图
可以将当 前图形窗 口中的内 容存为盘 上的图片：
静力分析 – 存储云图
在当前目录下，可以找到所存储的图片：
静力分析 – 存储云图
பைடு நூலகம்
几何建模和划分网格
各线段的单元分段情况如下：
这里 Spacing ratio 为线段上最大单元分段长度与最小分段长度之 比，正值表示沿着整个线段单元长度逐渐变化；负值表示从线段中间 向两端逐渐变化，大于 1 时，中间单元最长。
几何建模和划分网格
如果某根线段的单元长度变化方向不对，可以使用 Flip Bias 长度将其颠倒过来：
对较长的 4 根线段设置单元分段数 20：
几何建模和划分网格
各线段的单元分段情况：
几何建模和划分网格
考虑到两端分别是约束和力边界，在设置单元长度时也 可以设置参数 Spacing ratio，使靠近两端处的单元长度 小一些。同样选择 4 条长边，然后 OK：
几何建模和划分网格
设置 Spacing ratio 为 -3，点击 OK：
Main Menu > Preprocessor > Material Models > 定义材料属性 对话框 > 左边点击材料 1 > 右边 Structural > … > Isotropic > 输入弹性模量 EX 和泊松比 PRXY > OK
几何建模和划分网格
输入材料密度 (动力分析用)：在材料属性对话框中 > 右边 Dencity > 输入 7.8e-9 > OK
几何建模和划分网格
然后选择体积，准备划分 MAP 网格：
几何建模和划分网格
网格划分结果：
施加约束条件
接下来，在 Z=0 的端面处约束所有自由度：
施加约束条件
选择约束端面上的所有自由度，然后 OK：
默认 VALUE 为零，也可以输入具体数值。
施加约束条件
设置完毕，执行 Plot > Areas，可以看到约束的标记：
几何建模和划分网格
材料属性定义完毕，退出材料属性对话框：
几何建模和划分网格
然后对结构划分网格，先设置默认的单元属性。 对三维实体，一般只需设置单元类型和材料：
几何建模和划分网格
接下来划分网格，准备采用 MAP 网格，先设置单元长 度。这里对较短的线段采用设置单元长度的方法：
几何建模和划分网格
静力分析 – 施加载荷
然后绘制节点：显然只有 z=100 端面处的节点
静力分析 – 施加载荷
还可以列表节点坐标值：
静力分析 – 施加载荷
对这些节点施加 Y 向作用力，合力为 10000：
静力分析 – 施加载荷
在弹出对话框中，选择力方向为 FY，将 y 向合力 10000 平均分配给这 35 个节点，力值为 10000/35：
静力分析 – 施加载荷
对普通的线弹性静力分析，一般不需设置更多的求解参 数，只是在模型规模较大时，可以设置求解器为迭代方法 (默认为程序选择或稀疏矩阵求解器)，以加快求解速度：
静力分析 – 求解
求解：弹出两个对话框。一个文本框，用于检查求解设 置，检查无误后，关闭该文本框，在另一个对话框中点击 OK，开始求解：
静力分析 – 求解
求解结束，弹出一个信息框：
静力分析 – 结果云图
下面进行结果后处理。先显示 Uy 结果：
静力分析 – 结果云图
再显示模型的 Von Mises 应力云图：
静力分析 – 查询结果
可以使用查询功能，查询模型上某个单元或节点的结果 项 – 不需要和当前显示的结果项相同。先选择要查询的 结果项：
静力分析 – 施加载荷
载荷施加完毕，可以开始求解设置和求解：
注意：弹出了一个警告信息，内容是：在模型上同时施加了实体模 型和有限元模型的边界条件。如果确认所施加的边界条件没有错，可 以不管这个警告信息。另外，Fy 的方向是与 Y 坐标轴的方向一致的。
静力分析 – 施加载荷
注意：求解前切记选择所有实体，否则只对当前选择集 中的实体而不是整个模型进行求解：