ANSYS基础教程—准备工作

ANSYS基础教程—准备工作

发表时间：2011-3-8

关键字：ANSYSANSYS教程ANSYS准备工作

信息化调查找茬投稿收藏评论好文推荐打印社区分享

本文讨论了在开始ANSYS分析之前，需要作哪些决定。目的是在彻底进入分析之前有一个理想的总体规划。主要包含以下三个方面：哪一种分析类型、模拟什么？采用哪一种单元类型？

概述

·在开始ANSYS分析之前，您需要作一些决定，诸如分析类型及所要创建模型的类型。

·在这一章，我们将讨论这一过程的决策。目的是在您彻底进入分析之前给您一个理想的总体规划。

·标题如下：

–A. 哪一种分析类型？

–B. 模拟什么？

–C. 采用哪一种单元类型？

A. 哪种分析类型？

·分析类型通常遵循以下原则：

结构分析：实体的运动、压力、接触

热分析：热、高温及温度变化。

电磁场分析：装置承受电流（交流或直流）、电磁波、电压或电荷激励

流体分析：气体或液体的运动，或包容的气体/流体

耦合场：上述分析的任意组合

·在这里，我们将集中讨论结构分析。

·当您选择了结构分析，接下来的问题是：

–静力还是动力分析？

–线性还是非线性分析？

·要回答这些问题，先要知道物体承受什么样的激励（载荷），因为下述三种类型的力决定了它的响应。

–静力（刚度）

–惯性力（质量）

–阻尼力

静力与动力分析的区别

·静力分析假定只有刚度力是重要的。

·动力分析考虑所有三种类型的力。

·例如：考虑跳水板的分析

–如果潜水者静止地站在跳水板上，做一个静力分析已经足够了。

–但是如果潜水者在跳水板上下跳动，必须进行动力分析。

·如果施加的荷载随时间快速变化，则惯性力和阻尼力通常是重要的。

·因此可以通过载荷是否是时间相关来选择是静力还是动力分析。

–如果在相对较长的时间载荷是一个常数，请选择静态分析。

–否则，选择动态分析

·总之，如果激励频率小于结构最低阶固有频率的1/3，则可以进行静力分析。线性与非线性分析的区别

·线性分析假设忽略荷载对结构刚度变化的影响。典型的特征是：

–小变形

–弹性围的应变和应力

–没有诸如两物体接触或分离时的刚度突变。

·如果加载引起结构刚度的显著变化，必须进行非线性分析。引起结构刚度显著变化的典型因素有：

–应变超过弹性围（塑性）

–大变形，例如承载的鱼竿

–两体之间的接触

B. 模拟什么?

·在建立一个分析模型之前，必须进行许多建模的决策：

–应该考虑多少细节？

–是否应用对称性？

–模型中是否有应力奇异点？

细节

·在分析模型中不应该包括对分析无足轻重的细节。从CAD系统读取模型到ANSYS 之前，可以抑制这些细节。

·但是，对一些结构的“细节”可能很重要，如倒角或孔洞处，将会出现最大应力。是否保留这些细节取决于你的分析目标。

对称性

·许多结构在形状上是对称的，这就允许只取其中有代表性的部分或截面去建立模型。

·应用对称模型的主要优点是：

–通常更易于建立模型

–允许你创建一个更好更细的模型，以便获得比全模型可能更好的结果。

·要利用对称性，下列因素必须对称：

–几何形状

–材料属性

–荷载工况

·几种不同类型的对称：

–轴对称

–旋转对称

–平面或镜面对称

–重复或平移对称

轴对称

·沿一中心轴存在对称性，这类结构有：电灯泡，直管，圆锥体，圆盘和圆屋顶。

·对称面就是旋转形成结构的横截面，它可以在任何位置。因此你可以用一个二维“薄片”（旋转360°）代表一个真实的模型形状。

·在多数情况下载荷被假定为轴对称。然而，如果荷载不存在轴对称性，并且是线性分析，可以将荷载分解为简谐分量进行独立求解，然后进行叠加。

旋转对称

·结构由绕轴分布的几个重复部分组成，诸如涡轮转子。

·只须对结构的一个部分建立模型。

·载荷也被假定为沿轴是对称的。

平面或反射对称

·结构的一半与另一半成镜面映射关系，镜面称为对称平面

·加载可以是关于对称面对称或反对称。

该模型表明反射及旋转对称

重复或平移对称

·重复部分沿一直线排列，带有均匀分布冷却节的长管等结构。

·载荷也被假定为沿模型长度方向“重复”。

该模型同时表明重复及反射对称

·在某些情况下，仅仅是那些较次要的结构细节破坏了结构对称性。有时这些细节可以忽略（或认为它们是对称的），进而利用对称性的优点建立更小的分析模型。这样，计算结果的精度损失可能是难于估计的。

应力奇异

·应力奇异是指在有限元模型中那些应力值无限大的点处。例如：

–点荷载，如集中力或力矩作用处。

–孤立的约束点导致支反力如同点荷载。

–尖角（零倒角半径）处。

·在应力奇异点处网格越细化，应力值也随之增加且不收敛。

·真实结构不包含应力奇异。是对模型的简化假定虚构的。

·如何处理应力奇异?

–如果离感兴趣区域较远，可以在查看结果时通过不激活受影响的区域忽略它的影响。

–如果位于感兴趣区域，需要如下纠正:

·在尖角处增加倒角重新进行分析

·代替点力载荷为等效压力载荷

·“散布”位移约束至一个节点集

C. 何种单元类型?

·在开始分析之前，确定单元类型通常是很重要的。

·典型问题有：

–哪种单元类型？实体单元、壳单元、梁单元等。

–单元阶次。线性或二次单元。

–网格密度。通常由分析目标决定。

单元类别

·ANSYS提供许多不同类型的单元。经常采用的单元有：

–线单元

–壳单元

–二维实体单元

–三维实体单元

·线单元:

–梁单元是用于螺栓，薄壁管件，C型截面构件，角钢或细长薄膜构件（只需膜应力和弯应力的情况）等模型。

–杆单元是用于弹簧、螺杆、预应力螺杆和薄膜桁架等模型。

–弹簧单元是用于弹簧螺杆、或细长构件，或通过刚度等效替代复杂结构等模型。