ansys教程 桥梁土木建筑ppt课件

1、平面应变、应力和板壳单元平面应变、应力和板壳单元静力屈曲分析静力屈曲分析1 “工程软件运用课程工程软件运用课程 Ansys软件软件王志强王志强同济大学土木工程学院桥梁工程系同济大学土木工程学院桥梁工程系_办办 公公 室：桥梁馆室：桥梁馆 405 室：公共邮箱：室：公共邮箱：ansys2019密码：密码：tj2019联络：联络：65987577：提交作业邮箱：提交作业邮箱Email: wzq2019_ansys1qq2 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强二维单元自在度二维单元 (平面单元、板、壳单元类型)Truss an

2、d Beam Elements (1D,2D,3D)Plane Stress, Plane Strain, Axisymmetric, Plate and Shell Elements (2D,3D)Brick Elements3 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强平面应变、平面应力问题引见平面应变、平面应力问题引见 弹性体在满足一定条件时，其变形和应力的分布规弹性体在满足一定条件时，其变形和应力的分布规律可以用在某一平面内的变形或应力的分布规律来替代，律可以用在某一平面内的变形或应力的分布规律来替代，这类问题称为平面

3、问题。平面问题分为平面应力问题和这类问题称为平面问题。平面问题分为平面应力问题和平面应变问题。平面应变问题。 4 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强设板的厚度为 t，在板面上： 02tzz， 02tzzx， 02tzzy 由于平板很薄，外力不沿厚度变化，因此在整块板上有， 0z， 0zx， 0zy 剩下平行于 XY 平面的三个应力分量xyyx、未知。 平面应力问题：如设有很薄的等厚薄板，只在板边平面应力问题：如设有很薄的等厚薄板，只在板边上遭到平行于板面并且不沿厚度变化的面力，膂力上遭到平行于板面并且不沿厚度变化的面力

4、，膂力也平行于板面且不沿厚度变化。也平行于板面且不沿厚度变化。 平面应力问题引见平面应力问题引见5 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强平面应变问题：如设有很长的柱形体，支承情况不平面应变问题：如设有很长的柱形体，支承情况不沿长度变化，在柱面上遭到平行于横截面而且不沿沿长度变化，在柱面上遭到平行于横截面而且不沿长度变化的面力。长度变化的面力。 以 柱 体 的 任 一 横 截 面 为 XY 平 面 ， 任 一 纵 线 为 Z 轴 。 假 定 该 柱 体 为 无 限 长 ， 则 任 一 截 面都 可 以 看 作 对 称 面

5、。 由 对 称 性 ， 0zx，0zy，0w 由 于 没 有 Z 方 向 的 位 移 ， Z 方 向 的 应 变0z。 未 知 量 为 平 行 于 XY 平 面 的 三 个 应 力 分 量xyyx、， 物 体 在 Z 方 向 处 于 自 平 衡 状 态 。 平面应变问题引见平面应变问题引见6 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强1 unitx1x3x23D Problem2D ProblemPlain-StrainAssumptionsxx平面应力问题平面应力问题 平面应变问题平面应变问题 7 “工程软件应用课程工程软件

6、应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强Ansys平面单元引见平面单元引见8 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强Ansys主要单元类型举例主要单元类型举例 X-Y 平面单元平面单元: 在整体笛卡尔在整体笛卡尔X-Y平面内模型必需建在此面内，有几种类型的平面内模型必需建在此面内，有几种类型的ANSYS单元可以选用。其中任何一种单元类型只允许有平面应力、平面应变等特性。单元可以选用。其中任何一种单元类型只允许有平面应力、平面应变等特性。 平面应力或应变平面应力或应变:OKNJMP

7、LIIJK,L,OPNMTriangular OptionY(or Axial)X (or Radial)9 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强平面单元平面单元 Plane42 引见引见 PLANE42 常用于模拟平面构造，单元可以模拟平面应力、平面应变问题。常用于模拟平面构造，单元可以模拟平面应力、平面应变问题。单元有四个节点，每个节点有两个自在度单元有四个节点，每个节点有两个自在度X、Y方向平动。方向平动。单元坐标系统：单元坐标系统：1.1.与整体坐标系平行；与整体坐标系平行；2.2.由边由边I-JI-J确定确定1

8、0 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强平面单元平面单元Plane42中的选项中的选项11 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强平面单元平面单元 Plane82 引见引见 PLANE82 常用于模拟平面不规那么、曲的构造，可以模拟平面应力、平面常用于模拟平面不规那么、曲的构造，可以模拟平面应力、平面应变问题。单元有八个节点，每个节点有两个自在度应变问题。单元有八个节点，每个节点有两个自在度X、Y方向平动。方向平动。12 “工程软件应用课程工程软件应

9、用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强算例引见算例引见两个圆孔的平面支座分析两个圆孔的平面支座分析(Ansys(Ansys提供的一个平面模型例如一个圆孔提供的一个平面模型例如一个圆孔约束，另一个圆孔施加一个压力，进展平面应力分析，如图：约束，另一个圆孔施加一个压力，进展平面应力分析，如图：1、建立几何模型；、建立几何模型；2、定义资料特性等；、定义资料特性等；3、生成有限元网格；、生成有限元网格；4、施加荷载和求解；、施加荷载和求解；5、查看结果和终了分析。、查看结果和终了分析。13 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Less

10、on9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强1、Main Menu Preprocessor Modeling Create Areas Rectangle By Dimensions X1 = 0，X2 = 6，Y1 = -1，Y2 = 1，按，按 Apply ； X1 = 4，X2 = 6，Y1 = -1，Y2 = -3 ，按，按 OK ；2、Utility Menu WorkPlane Display Working Plane (toggle on)3、Utility Menu WorkPlane WP Settings 拾取拾取 on Polar，拾取，拾取 on Grid and

11、Triad，Enter 1 for snap increment. 按按 OK ；4、Main Menu Preprocessor Modeling Create Areas Circle Solid Circle WP X = 0 ，WP Y = 0；半径为；半径为 1 按按OK键画圆；键画圆；5、Utility Menu WorkPlane Offset WP to Keypoints 先拾取下面矩形的左下角关键点，其次拾取右侧关键点，先拾取下面矩形的左下角关键点，其次拾取右侧关键点，按按OK键。键。6、Main Menu Preprocessor Modeling Create Area

12、s Circle Solid Circle WP X = 0 ，WP Y = 0；半径为；半径为 1 按按OK键画圆；键画圆；7、Main Menu Preprocessor Modeling Operate Booleans Add Areas， 拾取拾取ALL。建立几何模型建立几何模型14 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强8、Utility Menu PlotCtrls Numbering，Turn on line numbering，按按OK。9、Utility Menu WorkPlane Display W

13、orking Plane (toggle off)10、Main Menu Preprocessor Modeling Create Lines Line Fillet，拾取线，拾取线17 和和 8，按，按OK，Rad处输入处输入0.4 ，按，按OK 。11、Utility Menu Plot Lines12、Main Menu Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary By Lines，拾取线，拾取线1、4、5，按，按OK。13、Utility Menu Plot Areas14、 Main Menu Preprocessor Modeling

14、 Operate Booleans Add Areas， 拾取拾取ALL。15、Utility Menu WorkPlane Display Working Plane (toggle on)建立几何模型续建立几何模型续15 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强16、Main Menu Preprocessor Modeling Create Areas Circle Solid Circle WP X = 0 ，WP Y = 0；半径为；半径为 0.4，按，按OK键画圆；键画圆；17、Utility Menu Work

15、Plane Offset WP to Global Origin；18、Main Menu Preprocessor Modeling Create Areas Circle Solid Circle WP X = 0 ，WP Y = 0；半径为；半径为 0.4，按，按OK键画圆；键画圆；19、Utility Menu WorkPlane Display Working Plane (toggle off)20、Utility Menu Plot Replot 21、 Main Menu Preprocessor Modeling Operate Booleans Subtract Areas

16、，拾取面，拾取面A2，按，按APPLY，拾取面，拾取面A1、A3，按，按OK。建立几何模型续建立几何模型续16 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强22、Main Menu Preprocessor Material Props Material Models 双击双击 on Structural, Linear, Elastic, Isotropic，输入，输入EX 为为30e6 、 PRXY 为为.27 ，按，按OK。并退出对话框。并退出对话框。23、Main Menu Preprocessor Element Ty

17、pe Add/Edit/Delete 按按Add键，选键，选PLANE82，按，按OK。按。按Options for PLANE82 ，K3中，选取中，选取plane stress with thickness 项，按项，按CLOSE退出。退出。24、Main Menu Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete 按按Add键，选键，选PLANE82，按，按OK，输入，输入 THK为为 0.5，按，按OK，按，按Close退出。退出。定义资料特性等定义资料特性等17 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程

18、系桥梁工程系 王志强王志强25、Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Tool Set Global Size control，输入，输入 0.5，按，按OK。选择面进展。选择面进展Mesh。生成有限元网格生成有限元网格18 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强26、Utility Menu Plot Lines27、Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Lines，拾取线，拾取线 9、10、11

19、、12，按，按OK，拾，拾取取All DOF，displacement处输入处输入0。按。按OK。28、Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Lines，拾取线，拾取线6，按，按Apply，VALUE处输入处输入50， optional value 处输入处输入500，按，按Apply；拾取线；拾取线7，按，按Apply， VALUE处输入处输入500， optional value 处输入处输入50，按，按OK。29、Main Menu Solution Solve Current LS，按，按OK，按，按C

20、LOSE。施加荷载和求解结果施加荷载和求解结果19 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强30、Main Menu General Postproc Read Results First Set31、Main Menu General Postproc Plot Results Deformed 选择选择Def + undeformed，按，按OK。32、Main Menu General Postproc Plot Results Contour Plot Nodal Solu 选择选择Stress 和和von Mise

21、s (SEQV).按按OK。33、Exit the ANSYS program。查看结果和终了查看结果和终了20 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强板、壳单元引见板、壳单元引见 实体单元建立有限元模型通常规模较大，实体单元建立有限元模型通常规模较大，尤其对于三维实体单元尤其对于三维实体单元 假设选用适当的构造单元假设选用适当的构造单元 (shells and (shells and beams) beams) 会得到一个更经济的处理方案，会得到一个更经济的处理方案，模拟一样的问题，用构造体单元通常需模拟一样的问题，用构

22、造体单元通常需求的单元数量比实体单元少很多求的单元数量比实体单元少很多构造层次上的单元构造层次上的单元 ( (壳和梁单元壳和梁单元) )是与延续的实体单元相对应的是与延续的实体单元相对应的21 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强 主要受弯曲主要受弯曲 弯矩和剪力弯矩和剪力 适用于模拟中等程度厚的板适用于模拟中等程度厚的板 仅受平面外荷载仅受平面外荷载22 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强总的阐明总的阐明General每个节点自在度为每个节点自

23、在度为 3每个节点位移自在度为每个节点位移自在度为 1每个节点转动自在度为每个节点转动自在度为 2用于平板式构造用于平板式构造运用运用Application模拟面构造接受面外荷载模拟面构造接受面外荷载，如楼板受竖向荷载等，如楼板受竖向荷载等R1Node 1U3R2123R1Node 2U3R2R1Node 3U3R2R1Node 4U3R2Plate板单元引见23 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强Ansys Ansys 壳单元引见壳单元引见当构造的总体厚度相对于典型长度很小时可运用壳单元，长度比厚当构造的总体厚度相对

24、于典型长度很小时可运用壳单元，长度比厚度大十倍以上的问题可决议运用壳单元。度大十倍以上的问题可决议运用壳单元。公开的文献中有各种壳实际，这源于对壳位移的不同近似描画。公开的文献中有各种壳实际，这源于对壳位移的不同近似描画。ANSYS ANSYS 中的壳单元的实际主要有两种，包括中的壳单元的实际主要有两种，包括 “薄壳实际和薄壳实际和“厚厚壳实际。壳实际。24 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强AnsysAnsys壳单元壳单元 引见引见( (续续) )经典 Love-Kirchhoff 实际 Shell63 是“ 薄壳单

25、元。Shell63 包含弯曲和薄膜效应但忽略横向剪切变形。Reissner/Mindlin 实际 Shell43, 143, 181, 91, 93 和 99 是“ 厚壳单元。其包含弯曲、薄膜和横向剪切效应。横向剪切被表示为整个厚度上的常剪切应变,这种一阶近似只适用于“ 中等厚度壳体。25 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强Ansys 板、壳单元类型举例板、壳单元类型举例 SHELL63 SHELL63单元具有模单元具有模拟平面外弯曲和平面内拟平面外弯曲和平面内变形的才干，可接受面变形的才干，可接受面内、面外荷载。内、

26、面外荷载。 单元通单元通常有四个节点，每个节常有四个节点，每个节点有点有6 6个自在度三个平个自在度三个平动自在度动自在度X X、Y Y、Z Z和三个和三个转动自在度。可输入转动自在度。可输入4 4个个厚度尺寸。厚度尺寸。26 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强壳单元壳单元 Shell63 中的选项中的选项27 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强 SHELL93 SHELL93单元适宜于模拟单元适宜于模拟曲面构造，平面内形函数是曲面构造，平面内

27、形函数是二次的。二次的。 单元通常有八个节单元通常有八个节点，每个节点有点，每个节点有6 6个自在度个自在度三个平动自在度三个平动自在度X X、Y Y、Z Z和和三个转动自在度。可输入三个转动自在度。可输入4 4个个厚度尺寸。厚度尺寸。壳单元壳单元 Shell93 引见引见28 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强算例引见 板壳构造的动力分析也是一类重要的工程问题，这里我们对一板壳构造的动力分析也是一类重要的工程问题，这里我们对一个悬臂板进展模态分析计算个悬臂板进展模态分析计算, , 计算板的前计算板的前5 5阶频率。阶

28、频率。 29 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强1. 启动 ANSYS.以交互方式进入ANSYS，任务文件名为Shell.2. 创建根本模型a. Main Menu: Preprocessor -Modeling- Create Keypoints In Active CS.b.输入关键点编号 1.c.输入x,y,z坐标 0,-0.06,0.d.选择 Apply.e.输入关键点编号 2.输入x,y,z坐标0.5,-0.06,0 选择 Apply30 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson

29、9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强输入关键点编号 3.输入x,y,z坐标0.5,0.06,0选择 Apply输入关键点编号 4.输入x,y,z坐标 0,0.06,0.k.选择 OK.l. Main Menu: Preprocessor -Modeling- Create -Areas- Arbitrary Through KPsm. 选取四个关键点；n. 在拾取菜单中选择OK。31 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强3. 设定单元类型相应选项.a.Main Menu: Preprocessor Element T

30、ype Add/Edit/Deleteb.选择 Add . . .c.左边单元库列表中选择 Shell.在右边单元列表中选择 (Shell 63). 选择 OK 接受单元类型并封锁对话框.f.选择 Close 封锁单元类型对话框.32 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强4.定义实常数.a.Main Menu: Preprocessor Real Constants选择 Add . . .在Shell thickness at node I (TK)对话框中输入0.03厚度选择 OK 定义实常数并封锁对话框选择 Clos

31、e 封锁实常数对话框33 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强5.定义资料属性.a.Preprocessor Material Props -Structural-Linear-elastic- Isotropicb.选择 OK 定义资料 1.在EX框中输入2.07e11弹性模量在PRXY框中输入0.33泊松比Preprocessor Material Props -Structural- Density在Dens框中输入7800密度选择OK 定义资料属性并封锁对话框。34 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys

32、软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强对几何模型划分网格.a.Main Menu: Preprocessor MeshTool 在Element Attributes中选Global，点Set设置TYPE = 1, MAT = 1, REAL = 1, then OKSize Controls: Lines: press Set在拾取框点Pick L2和L4, NDIV = 2, then OK Size Controls: Lines: press Set在拾取框点Pick L1和L3, NDIV = 10, then OKMesh: 设置到 Areas ，Shap

33、e:设置为 Quad and Free点 Mesh, Pick Allb.在拾取对话框中选择 OK.35 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强7.施加约束.a.Main Menu: Solution -Loads- Apply -Structural- Displacement On Nodesb.拾取节点111.c.在拾取菜单中选择 OK.d. 选择All DOF.e. 选择 OK. 假设不输入任何值，位移约束默以为08.定义分析类型.a.Main Menu: Solution -Analysis Type- New

34、Analysis ModalMain Menu: Solution - Analysis Options - MODOPT- Block Lanczos-5Main Menu: Solution - Analysis Options -MXPAND - 5选择 OK.36 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强9.进展求解.a.Main Menu: Solution -Solve- Current LSb.查看形状窗口中的信息, 然后选择 File Closec.选择 OK开场计算.d.当出现 “Solution is d

35、one! 提示后，选择OK封锁此窗口.10. 进入通用后处置读取分析结果.a.Main Menu: General Postproc -Read Results- First Set11. 图形显示变形.a.Main Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shapeb.在对话中选择 deformed and undeformed.c.选择 OK.37 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强12. 进入通用后处置读取分析结果.a.Main Menu: General Pos

36、tproc -Read Results- Next Set13. 图形显示变形.a.Main Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shapeb.在对话中选择 deformed and undeformed.c.选择 OK.14. 退出ANSYS.a.工具条: Quitb.选择Quit - No Save!c.选择 OK.38 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强39 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志

37、强王志强 屈曲分析是一种用于确定构造开场变得不稳定时的临屈曲分析是一种用于确定构造开场变得不稳定时的临界载荷和屈曲模态外形界载荷和屈曲模态外形( (构造发生屈曲呼应时的特征外形构造发生屈曲呼应时的特征外形) )的技术。的技术。屈曲分析的类型屈曲分析的类型 两种构造屈曲载荷和屈曲模态的分析方法：非线性屈两种构造屈曲载荷和屈曲模态的分析方法：非线性屈曲分析和特征值曲分析和特征值( (线性线性) )屈曲分析。这两种方法通常得到不屈曲分析。这两种方法通常得到不同的结果，下面先讨论一下二者的区别。同的结果，下面先讨论一下二者的区别。40 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Less

38、on9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强特征值屈曲分析特征值屈曲分析 特征值屈曲分析用于预测一个理想弹性构造的实际屈特征值屈曲分析用于预测一个理想弹性构造的实际屈曲强度曲强度( (分叉点分叉点) )。该方法相当于教科书里的弹性屈曲分析。该方法相当于教科书里的弹性屈曲分析方法。但是，初始缺陷和非线性使得很多实践构造都不是方法。但是，初始缺陷和非线性使得很多实践构造都不是在其实际弹性屈曲强度处发生屈曲。因此，特征值屈曲分在其实际弹性屈曲强度处发生屈曲。因此，特征值屈曲分析经常得出非保守结果，通常不能用于实践的工程分析。析经常得出非保守结果，通常不能用于实践的工程分析。非线性屈曲分析非线性屈曲分

39、析 非线性屈曲分析比线性屈曲非线性屈曲分析比线性屈曲分析更准确，故建议用于对实践分析更准确，故建议用于对实践构造的设计或计算。该方法用一构造的设计或计算。该方法用一种逐渐添加载荷的非线性静力分种逐渐添加载荷的非线性静力分析技术来求得使构造开场变得不析技术来求得使构造开场变得不稳定时的临界载荷。稳定时的临界载荷。41 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强特征值屈曲分析可按如下步骤进展分析：特征值屈曲分析可按如下步骤进展分析： 1 1、建立模型；、建立模型； 2 2、获得静力解；、获得静力解； 3 3、获得特征值屈曲解；、获

40、得特征值屈曲解； 4 4、展开解；、展开解； 5 5、察看结果。、察看结果。特征值特征值( (线性线性) )屈曲分析步骤屈曲分析步骤42 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强1 1、建立模型、建立模型 定义作业名和分析标题，进入定义作业名和分析标题，进入 PREP7 PREP7 定义单元类型、单元实常定义单元类型、单元实常数、资料性质、模型几何实体。这些义务与其它大多数分析类似。数、资料性质、模型几何实体。这些义务与其它大多数分析类似。本卷须知：本卷须知： 只允许线性行为。假设定义了非线性单元，那么将按线性单元对待。只允

41、许线性行为。假设定义了非线性单元，那么将按线性单元对待。假设构造中包含有接触单元，那么基于它在静态预应力分析后的形状假设构造中包含有接触单元，那么基于它在静态预应力分析后的形状来进展其刚度计算，而且在后续分析中永不改动。来进展其刚度计算，而且在后续分析中永不改动。 必需定义资料的弹性模量必需定义资料的弹性模量EX(EX(或某种方式的刚度或某种方式的刚度) )。资料性质可以是。资料性质可以是线性、各向同性或各向异性，恒值或与温度相关。非线性性质即使定线性、各向同性或各向异性，恒值或与温度相关。非线性性质即使定义了也将被忽略。义了也将被忽略。43 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件

42、软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强2 2、获得静力解、获得静力解 该过程与普通静力分析过程一致，只是要留意以下几点：该过程与普通静力分析过程一致，只是要留意以下几点： 必需激活预应力影响。因该分析需求计算应力刚度矩阵。必需激活预应力影响。因该分析需求计算应力刚度矩阵。 通常只需施加一个单位载荷就足够了通常只需施加一个单位载荷就足够了( (亦即不用施加实践载荷亦即不用施加实践载荷) )。由屈。由屈曲分析计算出的特征值，表示屈曲载荷系数。因此，假设备加的是单位曲分析计算出的特征值，表示屈曲载荷系数。因此，假设备加的是单位载荷，那么该特征值就表示实践的屈曲载荷，并且一切的载

43、荷都是作相载荷，那么该特征值就表示实践的屈曲载荷，并且一切的载荷都是作相应的缩放。应的缩放。 留意特征值对一切的载荷都作相应的缩放。留意特征值对一切的载荷都作相应的缩放。44 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强3 3、获得特征值屈曲解、获得特征值屈曲解 这一步需求从静力分析中得到的这一步需求从静力分析中得到的 Jobname.EMAT Jobname.EMAT 和和 Jobname.ESAV Jobname.ESAV 文件。而且，数据库必需包含该模型文件。而且，数据库必需包含该模型( (需求时可以运用需求时可以运用 R

44、ESUME RESUME 命令恢命令恢复复) )。获得特征值屈曲解有如下几个步骤：。获得特征值屈曲解有如下几个步骤： 1 1、进入求解、进入求解 GUI GUI：Main MenuSolutionMain MenuSolution 2 2、定义分析类型、定义分析类型 GUI GUI：Main MenuSolution-Analysis Type-New AnalysisMain MenuSolution-Analysis Type-New Analysis 3 3、定义分析选项、定义分析选项 GUI GUI：Main MenuSolutionAnalysis OptionsMain MenuS

45、olutionAnalysis Options留意：用户可以指定下面这些选项：留意：用户可以指定下面这些选项： Method Method：指定特征值提取方法。选择子空间迭代法或：指定特征值提取方法。选择子空间迭代法或Block LanczosBlock Lanczos方法。方法。 NMODE NMODE：指定提取的特征值数。缺省为：指定提取的特征值数。缺省为1 1，普通来说曾经足够。，普通来说曾经足够。 SHIFT SHIFT：指定要计算特征值的点：指定要计算特征值的点( (荷载系数荷载系数) )。该选项在遇到数值问题时。该选项在遇到数值问题时( (例如由负特征值例如由负特征值引起的问题引起

46、的问题) )很有用。缺省值是很有用。缺省值是0.00.0。45 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强4 4、定义载荷步选项、定义载荷步选项 特征值屈曲分析中，有效的载荷步选项是扩展过程选项和输出控制。特征值屈曲分析中，有效的载荷步选项是扩展过程选项和输出控制。 GUI GUI：Main MenuSolution-Load Step Opts-Output CtrlsSolu Main MenuSolution-Load Step Opts-Output CtrlsSolu PrintoutPrintout 可以把扩展过程

47、作为特征值求解过程的一个选项，也可以单独的步可以把扩展过程作为特征值求解过程的一个选项，也可以单独的步骤执行。在此处，按单独执行来思索。骤执行。在此处，按单独执行来思索。5 5、用一个另外的文件名保管一个数据库的备份文件、用一个另外的文件名保管一个数据库的备份文件(SAVE(SAVE命令命令) ) GUI GUI：Utility MenuFileSave AsUtility MenuFileSave As6 6、开场求解、开场求解 GUI GUI：Main MenuSolution-Solve-Current LSMain MenuSolution-Solve-Current LS7 7、退出

48、求解器、退出求解器 GUI GUI：封锁求解菜单。：封锁求解菜单。46 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强4 4、扩展解、扩展解 假设用户想要察看屈曲模态外形，那么不论采用何种方法提取的假设用户想要察看屈曲模态外形，那么不论采用何种方法提取的特征值，都必需对解作展开。对于子空间迭代法特征值，都必需对解作展开。对于子空间迭代法( (这时运用完全系统矩这时运用完全系统矩阵阵) )，用户可简单地以为此步是将屈曲模态外形写入结果文件。，用户可简单地以为此步是将屈曲模态外形写入结果文件。 本卷须知本卷须知 必需存在从特征值屈曲分

49、析得到的模态文件必需存在从特征值屈曲分析得到的模态文件(Jobname.MODE)(Jobname.MODE)。 数据库必需包含与求解时一样的模型。数据库必需包含与求解时一样的模型。47 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强5 5、查看结果、查看结果 屈曲扩展过程的结果写在结果文件屈曲扩展过程的结果写在结果文件(Jobname.RST)(Jobname.RST)中，包括屈曲载中，包括屈曲载荷系数、屈曲模态外形、相对应力分布等，可在荷系数、屈曲模态外形、相对应力分布等，可在 POST1 POST1 中对结果进展中对结果进展

50、察看。察看。1 1、显示一切屈曲载荷系数、显示一切屈曲载荷系数 GUI GUI：Main MenuGeneral PostprocResults SummaryMain MenuGeneral PostprocResults Summary2 2、读入想要察看的模态，以显示屈曲模态外形、读入想要察看的模态，以显示屈曲模态外形( (在结果文件中，每个模态是作为一个独立在结果文件中，每个模态是作为一个独立的子步来保管的的子步来保管的) )。 GUI GUI：Main MenuGeneral Postproc-Read Results-load stepMain MenuGeneral Postpr

51、oc-Read Results-load step3 3、显示模态外形、显示模态外形 GUI GUI：Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsDeformed ShapeMain MenuGeneral PostprocPlot ResultsDeformed Shape4 4、等值线显示相对应力分布、等值线显示相对应力分布 GUI GUI：Main MenuGeneral PostprocPlot Results-Contour Plot-Nodal Solution Main MenuGeneral PostprocPlot Results-Contour

52、 Plot-Nodal Solution 或或 Main MenuGeneral PostprocPlot Results-Contour Plot-Element Solution Main MenuGeneral PostprocPlot Results-Contour Plot-Element Solution48 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强问题：问题： 计算一个底部嵌固，顶部自在的计算一个底部嵌固，顶部自在的钢柱截面尺寸钢柱截面尺寸10mm10mm10mm10mm在顶在顶部受一个集中力时的临界屈曲力？部

53、受一个集中力时的临界屈曲力？49 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强1.1. 启动启动 ANSYS. ANSYS.以交互方式进入以交互方式进入ANSYSANSYS，任务文件名为，任务文件名为buckling.buckling.2.2. 创建根本模型创建根本模型a.a. Main Menu: Preprocessor -Modeling- Create Keypoints Main Menu: Preprocessor -Modeling- Create Keypoints In Active CS.In Active

54、CS.b.输入关键点编号输入关键点编号 1.c.输入输入x,y,z坐标坐标 0,0,0.d.选择选择 Apply.e.输入关键点编号输入关键点编号 2.输入输入x,y,z坐标坐标0,100,0 选择选择 OK50 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强Main Menu: Preprocessor -Modeling- Create -Lines- Lines In Active Coord选取选取 2 个关键点；个关键点；在拾取菜单中选择在拾取菜单中选择OK。3. 设定单元类型相应选项设定单元类型相应选项.a.Main

55、Menu: Preprocessor Element Type Add/Edit/Deleteb.选择选择 Add . . .c.左边单元库列表中选择左边单元库列表中选择 Beam.在右边单元列表中选择在右边单元列表中选择 (BEAM3). 选择选择 OK 接受单元类型并封锁对话框接受单元类型并封锁对话框.f.选择选择 Close 封锁单元类型对话框封锁单元类型对话框.51 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强4.定义实常数定义实常数.a.Main Menu: Preprocessor Real Constants选择选

56、择 Add . . .在在Cross-sectional area AREA 中输入中输入 100 面积面积在在Area moment of inertia IZZ 中输入中输入 833.333抗弯惯矩抗弯惯矩在在Total Beam Height HEIGHT中输入中输入10 梁高梁高选择选择 OK 定义实常数并封锁对话框定义实常数并封锁对话框选择选择 Close 封锁实常数对话框封锁实常数对话框52 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强5.定义资料属性定义资料属性.a.Preprocessor Material Pr

57、ops -Structural-Linear-elastic- Isotropicb.选择选择 OK 定义资料定义资料 1.在在EX框中输入框中输入200000弹性模量弹性模量在在PRXY框中输入框中输入0.3泊松比泊松比选择选择OK 定义资料属性并封锁对话框。定义资料属性并封锁对话框。53 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强6. 对几何模型划分网格对几何模型划分网格.a. Main Menu: Preprocessor MeshTool 在在Element Attributes中选中选Global，点，点Set设置设

58、置TYPE = 1, MAT = 1, REAL = 1then OKSize Controls: Lines: press Set在拾取框点在拾取框点Pick All.NDIV = 20, then OKMesh: 设置到设置到 Lines ，点，点 MeshPick Allb. 在拾取对话框中选择在拾取对话框中选择 OK.54 “工程软件应用课程工程软件应用课程 Ansys软件软件 （Lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强7.施加约束施加约束.a.Main Menu: Solution - Define Loads- Apply -Structural- Displacement On Nodesb.拾取节点拾取节点1.c.在拾取菜单中选择在拾取菜单中选择 OK.d. 选择选择All DOF.e. 选择选择 OK. 假设不输入任何值，位移约束默以为假设不输入任何值，位移约束默以为08.施加荷载施加荷载.a.Main Menu: Solution -Define Loads- Apply -Structural- Force/Moment