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1、2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-1,结构静力分析,Lesson Objectives,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-2,目录,第一章、结构分析概述 第一讲、结构分析的定义 第二讲、结构分析的类型 第二章、结构线性静力分析 第一讲、静力分析的定义 第二讲、静力分析中的载荷 第三讲、线性静力分析和非线性静力分析 第四讲、线性静力分析的求解步骤 第三章、非线性结构分析 第一讲、非线性结构分析的定义 第二讲
2、、非线性行为的原因 第三讲、非线性分析的重要信息 第四讲、非线性分析中使用的命令,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-3,目录（续）,第五讲、非线性分析步骤综述 第一步：建模 第二步：加载且得到解 第三步：考察结果 第六讲、非线性分析例题（GUI方法） 第一步：设置分析标题 第二步：定义单元类型 第三步：定义材料性质 第四步：定义双线性各向同性强化数据表 第五步：产生矩形 第六步：设置单元尺寸 第七步：划分网格 第八步：定义分析类型和选项 第九步：定义初始速度,Guideline
3、s,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-4,目录（续）,第十步：施加约束 第十一步：设置载荷步选项 第十二步：求解 第十三步：确定柱体的应变 第十四步：画等值线 第十五步：用Post26定义变量 第十六步：计算随时间变化的速度 第七讲、非线性分析例题（命令流方法）,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-5,第一章 结构分析概述,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJT
4、U MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-6,第一讲 结构分析的定义,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-7,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；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。 在ANSYS产品家族中有七种结构分析的类型。结构分析中计算得出的基本未知量（节点自由度）是位移，其他的一些未知量，如应变，应力，和
5、反力可通过节点位移导出。,Definition,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-8,第二讲 结构分析的类型,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-9,结构分析类型,静力分析-用于求解静力载荷作用下结构的位移和应力等。静力分析包括线性和非线性分析。而非线性分析涉及塑性，应力刚化，大变形，大应变，超弹性，接触面和蠕变。 模态分析-用于计算结构的固有频率和模态。 谐波分析-用于确定结构在随时间正弦变化的载荷作用下
6、的响应。 瞬态动力分析-用于计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的响应，并且可计及上述提到的静力分析中所有的非线性性质。 谱分析-是模态分析的应用拓广，用于计算由于响应谱或PSD输入（随机振动）引起的应力和应变。 曲屈分析-用于计算曲屈载荷和确定曲屈模态。ANSYS可进行线性（特征值）和非线性曲屈分析。 显式动力分析-ANSYS/LS-DYNA可用于计算高度非线性动力学和复杂的接触问题。,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-10,结构分析类型（续）,此外，前面提到的七种分析类型还
7、有如下特殊的应用： 断裂力学 复合材料 疲劳分析 p-Method 结构分析所用的单元：绝大多数的ANSYS单元类型可用于结构分析，单元类型从简单的杆单元和梁单元一直到较为复杂的层合壳单元和大应变实体单元。,Guidelines,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-11,第二章 结构线性静力分析,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-12,第一讲 静力分析的定义,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本
8、5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-13,静力分析的定义,静力分析计算在固定不变的载荷作用下结构的效应，它不考虑惯性和阻尼的影响，如结构受随时间变化载荷的情况。可是，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和地震载荷）。,Definition,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-14,第二讲 静力分析中的载荷,2001年10月1日,ANS
9、YS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-15,静力分析中的载荷,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（如中力和离心力） 位移载荷 温度载荷,Definition,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-16,第三讲 线性静力分析 和非线性静力分析,2
10、001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-17,线性静力分析和非线性静力分析,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所有的非线性类型：大变形，塑性，蠕变，应力刚化，接触（间隙）单元，超弹性单元等。本节主要讨论线性静力分析，非线性静力分析在下一节中介绍.,Definition,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-18,第四讲 线性静力分析的求解步骤,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5
11、.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-19,线性静力分析的求解步骤,1建模 2施加载荷和边界条件，求解 3. 结果评价和分析,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-20,第三章 结构非线性静力分析,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-21,第一讲 非线性结构的定义,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(0
12、11001),Stru-22,非线性结构的定义,在日常生活中,会经常遇到结构非线性。 例如，无论何时用钉书针钉书，金属钉书钉将永久地弯曲成一个不同的形状 (图11(a) 。 如果你在一个木架上放置重物，随着时间的迁移它将越来越下垂。(图11(b)。 当在汽车或卡车上装货时，它的轮胎和下面路面间接触将随货物重量而变化 (看图11) 。 如果将上面例子所载荷变形曲线画出来,你将发现它们都显示了非线性结构的基本特征-变化的结构刚性.,Definition,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-23,非线性结构
13、的定义（续）,图11 非线性结构行为的普通例子,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-24,第二讲 非线性行为的原因,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-25,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类型： 状态变化（包括接触） 几何非线性 材料非线性,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-26,
14、第三讲 非线性分析的重要信息,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-27,状态变化（包括接触）,许多普通结构表现出一种与状态相关的非线性行为,例如，一根只能拉伸的电缆可能是松散的,也可能是绷紧的。轴承套可能是接触的,也可能是不接触的。冻土可能是冻结的,也可能是融化的。这些系统的刚度由于系统状态的改变在不同的值之间突然变化。状态改变也许和载荷直接有关（如在电缆情况中）， 也可能由某种外部原因引起（如在冻土中的紊乱热力学条件）。ANSYS程序中单元的激活与杀死选项用来给这种状态的变化建模。 接触是一种很普遍
15、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。,Lesson Objectives,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-28,几何非线性,如果结构经受大变形，它变化的几何形状可能会引起结构的非线性地响应。一个例的垂向刚性）。随着垂向载荷的增加，杆不断弯曲以致于动力臂明显地减 少，导致杆端显示出在较高载荷下不断增长的刚性。,Lesson Objectives,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru
16、-29,材料非线性,非线性的应力应变关系是结构非线性的常见原因。许多因素可以影响材料的应力应变性质，包括加载历史（如在弹塑性响应状况下），环境状况（如温度），加载的时间总量（如在蠕变响应状况下）。,Definition,2001年10月1日,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV By: Haich Gao(011001),Stru-30,逐步递增载荷和平衡迭代,近似的非线性求解是将载荷分成一系列的载荷增量。可以在几个载荷步内或者在一个载步的几个子步内施加载荷增量。在每一个增量的求解完成后，继续进行下一个载荷。在增量之前，程序调整刚度矩阵来反映结构刚度的非线性变化。但遗憾的是，纯粹的增量近似不可避免地产生每一个载荷增量积累误差，导种结果最终失去平衡，如图13（a）
