《ANSYS有限元分析实用教程-m04应力分析(2020年整理).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ANSYS有限元分析实用教程-m04应力分析(2020年整理).ppt（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、应力分析 第4章 January30 2001Inventory 0014414 2 应力分析概述 应力分析是用来描述包括应力和应变在内的结果量分析的通用术语 也就是结构分析 正如第二章描述的 ANSYS的应力分析包括如下几个类型 静态分析瞬态动力分析模态分析谱分析谐响应分析显示动力学本章将以一个线性静态分析为例来描述分析步骤 只要掌握了这个分析步骤 很快就会作其他分析 January30 2001Inventory 0014414 3 应力分析 概述 主要内容 A 分析步骤B 几何建模C 网格划分D 施加载荷E 求解F 查看结果G 检查解的正确性H 例题 January30 2001Inve
2、ntory 0014414 4 应力分析A 分析步骤 每个分析包含三个主要步骤 前处理创建或输入几何模型对几何模型划分网格求解施加载荷求解后处理结果评价检查结果的正确性 January30 2001Inventory 0014414 5 应力分析 应力分析步骤 注意 ANSYS的主菜单也是按照前处理 求解 后处理来组织的 January30 2001Inventory 0014414 6 应力分析 应力分析步骤 前处理器 在ANSYS中称为PREP7 提供了对程序的主要输入前处理的主要功能是生成有限元模型 主要包括节点 单元和材料属性等的定义 也可以使用前处理器PREP7施加载荷 通常先定义分
3、析对象的几何模型 典型方法是用实体模型模拟几何模型 以CAD 类型的数学描述定义结构的几何模型 可能是实体或表面 这取决于分析对象的模型 January30 2001Inventory 0014414 7 典型的实体模型是由体 面 线和关键点组成的 体由面围成 用来描述实体物体 面由线围成 用来描述物体的表面或者块 壳等 线由关键点组成 用来描述物体的边 关键点是三维空间的位置 用来描述物体的顶点 应力分析 前处理B 几何模型 January30 2001Inventory 0014414 8 应力分析 前处理 几何模型 在实体模型间有一个内在层次关系 关键点是实体的基础 线由点生成 面由线生
4、成 体由面生成 这个层次的顺序与模型怎样建立无关 ANSYS不允许直接删除或修改与高层次相连接的低层次实体 稍后 将讨论哪些修改是许可的 January30 2001Inventory 0014414 9 应力分析 前处理 几何模型 既可以在ANSYS中创建实体模型 也可以从其他软件包中输入实体模型两种方法的详细情况以后介绍 现在 我们简要地讨论如何输入一个IGES文件和缩放所需的几何模型IGES InitialGraphicsExchangeSpecification 是用来把实体几何模型从一个软件包传递到另一个软件包的规范IGES文件是ASCII码文件 很容易在两个计算机系统间传递 许多软
5、件包 包括ANSYS在内 允许读写IGES文件 January30 2001Inventory 0014414 10 应力分析 前处理 几何模型 输入IGES文件到ANSYS中 UtilityMenu File Import IGES 在弹出的对话框中 选择Nodefeaturing 缺省值 按下OK 默认其他选项 在第二个对话框中选择想要的文件并点击OK 或使用IGESIN命令 aux15ioptn iges nodefeatigesin filename extension directoryfinish 关于NoDefeaturing及Defeaturing方法及其他选项将在后面论述 J
6、anuary30 2001Inventory 0014414 11 应力分析 前处理 几何模型 输入完成后 ANSYS会自动绘出几何模型图 可以按需要修改几何模型ANSYS允许对输入的实体模型进行多项操作 这在以后论述现在 我们讨论如何在不同的单位设置下确定模型的比例 注 缩放比例对输入的 Defeature IGES无效 January30 2001Inventory 0014414 12 应力分析 前处理 几何模型 当你需要把几何模型的单位转换成另一套单位 比如说 从英寸到毫米 比例缩放就显得十分必要 在ANSYS中缩放模型 首先保存数据库 Toolbar SAVE DB或使用SAVE命令
7、 接着MainMenu Preprocessor Operate Scale Volumes 在模型上选择相应的实体部分 使用 PickAll 拾取整个体然后键入想要的比例系数 对RX RY RZ的比例系数 设置IMOVE为 Moved 取代 Copied 或使用VLSCALE命令 vlscale all 25 4 25 4 25 4 1 January30 2001Inventory 0014414 13 应力分析 前处理 几何模型 演示 输入pipe igs 选择 NoDefeaturing 方式其他全部缺省确定模型显示方向保存pipe db January30 2001Inventory
8、 0014414 14 应力分析 前处理 几何模型 前处理几何模型网格划分求解加载求解后处理结果评价检查结果正确性 January30 2001Inventory 0014414 15 应力分析 前处理C 网格划分 网格划分是用节点和单元等 填充 实体模型 创建有限元模型的过程 请记住 只有有限元求解需要节点和单元 实体模型不需要 实体模型不参与有限元求解 January30 2001Inventory 0014414 16 应力分析 前处理 网格划分 网格划分的三个步骤 定义单元属性指定网格控制生成网格单元属性是网格划分前必须建立的有限单元模型属性 它们包括 单元类型实常数材料性质 Janu
9、ary30 2001Inventory 0014414 17 应力分析 前处理 网格划分 单元类型单元类型是一个重要的选项 该选项决定如下的单元特性 自由度 DOF 设置 例如 一个热单元类型有一个自由度 TEMP 而一个结构单元类型可能有6个自由度 UX UY UZ ROTX ROTY ROTZ 单元形状 块 四面体 四边形 三角形等维数 2 D 仅有X Y平面 or3 D 假定的位移形函数 线性及二次ANSYS有超过150个的单元类型可供选择 对于如何选取单元类型稍后介绍 现在 请看如何定义单元类型 January30 2001Inventory 0014414 18 应力分析 前处理 网
10、格划分 定义单元类型 Preprocessor ElementType Add Edit Delete Add 添加新单元类型选择想要的类型 如SOLID92 并按OK键 Options 指定附加的单元选项或使用ET命令 et 1 solid92 January30 2001Inventory 0014414 19 应力分析 前处理 网格划分 注意 设置想要分析学科的选项 MainMenu Preferences 这样将只显示所选学科的单元类型 应当在前处理阶段尽早地定义单元类型 因为GUI方式中菜单的过滤依赖于当前自由度的设置 例如 如果选择结构单元类型 则热载荷选项成灰色 或根本不出现 J
11、anuary30 2001Inventory 0014414 20 应力分析 前处理 网格划分 实常数实常数用于描述那些由单元几何模型不能完全确定的几何形状 例如 梁单元是由连接两个节点的线来定义的 这只定义了梁的长度 要指明梁的横截面属性 如面积和惯性矩 就要用到实常数 壳单元是由四面体或四边形来定义的 这只定义了壳的表面积 要指明壳的厚度 必须用实常数 许多3 D实体单元不需要实常数 因为单元几何模型已经由节点完全定义 January30 2001Inventory 0014414 21 应力分析 前处理 网格划分 定义实常数 Preprocessor RealConstants Add
12、增加一种新的实常数设置 如果定义了多个单元类型 首先选择要指定实常数的单元类型接着输入实常数值 或使用R系列命令不同的单元类型需要不同的实常数 有些单元类型不需要任何实常数 获取详细资料 请参考在线单元手册 January30 2001Inventory 0014414 22 应力分析 前处理 网格划分 材料性质每个分析都需要输入一些材料性质 结构单元所需的杨氏模量EX 热单元所需的热传导率KXX等 定义材料性质的两种方法 材料库单独定义 January30 2001Inventory 0014414 23 应力分析 前处理 网格划分 使用材料库这种方法能够对给定的材料选择预先已定义的材料性质
13、 ANSYS为一些常用材料提供了结构和热的典型材料性质 线性 但我们强烈建议你建立自己的材料库 从材料库选取材料 先定义库的路径 Preprocessor MaterialProps MaterialLibrary LibraryPath输入要读取的材料数据的位置例如 ansys57 matlib 或使用 MPLIB命令 January30 2001Inventory 0014414 24 应力分析 前处理 网格划分 接着从库中输入一种材料Preprocessor MaterialLibrary ImportLibrary选择单位制 这仅仅用来筛选后续对话框中所列的文件 ANSYS本身没有单位
14、制的概念 也不进行单位换算选择想要的材料文件如钢AISIC1020 或使用MPREAD命令中的LIB选项 January30 2001Inventory 0014414 25 应力分析 前处理 网格划分 单独指定材料性质这种方法通过材料模型GUI方式直接指定想要的材料性质 以取代选择材料名称 单独指定材料性质 Preprocessor MaterialProps MaterialModels双击合适的性质选项来定义材料性质 January30 2001Inventory 0014414 26 应力分析 前处理 网格划分 先定义好材料类型的结构树接着输入单个材料的性质值或使用MP命令mp ex
15、1 30e6mp prxy 1 3 January30 2001Inventory 0014414 27 应力分析 前处理 网格划分 添加与温度相关的材料性质绘出性质 温度曲线 January30 2001Inventory 0014414 28 应力分析 前处理 网格划分 从一个材料表复制材料模型到另一个材料表删除材料模型 January30 2001Inventory 0014414 29 应力分析 前处理 网格划分 A单位制注释无需告诉ANSYS你所使用的单位制 只需确定要使用的单位制 在输入时保持数据单位一致 例如 如果几何模型的尺寸是英寸 确保其他的输入数据 材料性质 实常数 载荷等
16、 也以英寸为单位ANSYS不进行单位换算 它只是简单的接受所输入的数据而不会怀疑它们的合法性 命令 UNITS允许你指定单位制 但它只是一个纪录设计 从而使使用你模型的用户知道你所用的单位 January30 2001Inventory 0014414 30 应力分析 前处理 网格划分 指定网格控制是网格划分的第二步 ANSYS中有许多可用的网格控制 现在 我们介绍一个指定网格密度的简单方法 智能网格划分 智能网格划分是一种运算法则 它按照线的长度 曲率和对孔的近似确定模型中线的分割单元数 你只需要指定从1 最细网格 到10 最粗网格 的 尺寸水平 其他的由ANSYS处理 January30 2001Inventory 0014414 31 应力分析 前处理 网格划分 MeshTool是最好的定义网格划分控制的方式 Preprocessor MeshTool 激活SmartSizing尺寸级别缺省为6生成网格是网格划分的最后一步首先存储数据库然后按MeshTool中的 Mesh 按钮这将打开一个拾取器 点击拾取器的 PickAll 按钮指示所有的实体 January30 2001Inv
