第二讲结构静力分析

第二讲结构静力分析第1页，课件共52页，创作于2023年2月内容简介ANSYS结构分析功能介绍结构静力分析实例操作演示结构分析的背景简介第2页，课件共52页，创作于2023年2月结构分析的应用领域机械结构，例如：活塞、连杆土木工程结构，例如：桥梁、建筑军事，例如：船体航空，例如：机身合力叉车，例如：车架、前桥等。第3页，课件共52页，创作于2023年2月结构分析的类型静力分析求解静态载荷下的应力和变形。线性和非线性。非线性包括塑性、应力刚化、大变形、大应变、超弹性、接触和蠕变分析等。模态分析(频率域)计算自然频率和固有振型。多种求解方法。谐响应分析计算对正弦输入的响应。瞬态动力分析计算对任意时变信号的响应。谱分析(频率域)模态分析的延伸。分析随机振动。屈曲分析线性和非线性。显式动力分析 LS-DYNA第4页，课件共52页，创作于2023年2月单元类型杆梁管二维实体三维实体壳接触耦合场特殊显示动力第5页，课件共52页，创作于2023年2月求解方法H－方法任何类型的结构分析P－方法线性结构静力分析比较：H－方法需要较细的网格划分，特别是对敏感区域；然而，对于较为粗糙的网格，P－方法往往能获得更高的求解精度。第6页，课件共52页，创作于2023年2月结构静力分析的定义分析由于稳态外载荷所引起的系统或零部件的位移、应力、应变和作用力，很适合求解惯性及阻尼的时间相关作用对结构响应的影响并不显著的问题。稳态载荷：外部施加的力和压力稳态的惯性力强迫位移温度（热应力计算）第7页，课件共52页，创作于2023年2月分析流程建立模型（Preprocessor）施加边界条件施加载荷解算（Solution）查看结果（GeneralPostproc）（ApplyLoads）第8页，课件共52页，创作于2023年2月建立模型定义工作文件名（ChangeJobname）UtilityMenu>File>ChangeJobname指定分析标题（ChangeTitle）UtilityMenu>File>ChangeTitle前处理器/PREP7，MainMenu>Preprocessor选择单元类型设置单元实常数定义材料属性创建几何模型第9页，课件共52页，创作于2023年2月ChangeJobname…Enternewjobname：输入文件名Newloganderrorfiles？复选框打上钩第10页，课件共52页，创作于2023年2月ChangeTitle…在工作区左下角显示标题不能输入中文UtilityMenu>Plot>Replot第11页，课件共52页，创作于2023年2月建模的注意事项单元类型必须指定为线性单元。材料属性可以为线性、各向同性、常量。必须定义杨氏模量和泊松比。惯性载荷必须定义密度。温度载荷必须定义热膨胀系数。对应力、应变感兴趣的区域，采用更细的网格划分。第12页，课件共52页，创作于2023年2月设置单元类型123第13页，课件共52页，创作于2023年2月设置单元选项注意：不是所有的单元都能设置单元选项！第14页，课件共52页，创作于2023年2月定义单元的实常数第15页，课件共52页，创作于2023年2月定义实常数第16页，课件共52页，创作于2023年2月定义材料属性第17页，课件共52页，创作于2023年2月几何建模第18页，课件共52页，创作于2023年2月几何模型示例LineModel第19页，课件共52页，创作于2023年2月网格划分第20页，课件共52页，创作于2023年2月网格划分示例3-DMesh第21页，课件共52页，创作于2023年2月施加载荷几何模型（点、线、面、体）有限元模型（节点、单元）注意：求解时，几何模型上的载荷会被自动转换到有限元模型上。载荷类型：约束条件（Constraints）力（Forces）面载荷（SurfaceLoads）体载荷（BodyLoads）惯性载荷（InertiaLoads）第22页，课件共52页，创作于2023年2月TABLE类载荷用户可以定义随时间变化的一维表。TIME为主变量，其他主变量无效。TIME必须按照升序定义。第23页，课件共52页，创作于2023年2月位移（Displacement）UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZDOF约束主要用来定义模型的支承条件，包括对称边界条件和特定形式的运动。第24页，课件共52页，创作于2023年2月力（Forces）和力矩（Moments）FX,FY,FZ,MX,MY,MZ施加在模型外部的集中载荷第25页，课件共52页，创作于2023年2月压力（Pressure）正值的压力作用于单元表面的法线方向。第26页，课件共52页，创作于2023年2月惯性力（InertiaForce）输入惯性加速度第27页，课件共52页，创作于2023年2月求解控制NewAnalysisAnalysisType:StaticLargeDeformationEffectsStressStiffeningEffectsNewton-RaphsonOption（非线性选项）EquationSolver（线性选项）第28页，课件共52页，创作于2023年2月Basic标签第29页，课件共52页，创作于2023年2月Basic标签设置ANTYPE和NLGEOMSmallDisplacementStaticLargeDisplacementStaticRestartCurrentAnalysis设置TIME载荷步的时间缺省为1，可以设置子步。对于静力分析，时间没有物理意义。设置OUTRES缺省最多1000个结果集记录到Jobname.rst中。第30页，课件共52页，创作于2023年2月Sol’sOptions标签第31页，课件共52页，创作于2023年2月Sol’sOptions标签设置EQSLV程序选择求解器（ANSYS自动挑选）稀疏矩阵求解器（线性和非线性的缺省项）PCG求解器（适用于较大的模型）AMG求解器（适用于多处理器环境）DDS求解器（通过网络提供并行算法）迭代求解器波前直接求解器单独购买第32页，课件共52页，创作于2023年2月Nonlinear标签第33页，课件共52页，创作于2023年2月AdvancedNL标签第34页，课件共52页，创作于2023年2月应力刚化MainMenu>Solution>UnabridgedMenu>AnalysisOptions应力刚化仅于非线性相关。分析前，用户明确结构不会因屈曲而破坏。通常，考虑应力刚化加速收敛过程。第35页，课件共52页，创作于2023年2月Newton-Raphson选项ProgramChosen默认选择，自动激活“自适应下降”。Full完全牛顿－拉普森处理方法，每进行一次迭代修改刚度矩阵一次。Modified修正的牛顿－拉普森方法，正切刚度矩阵在每个子步被修正。InitialStiffness每次平衡迭代使用初始刚度矩阵。迭代次数较多。第36页，课件共52页，创作于2023年2月Newton-Raphson选项应力刚化设置求解器设置大变形设置第37页，课件共52页，创作于2023年2月输出控制输出文件：Jobname.out第38页，课件共52页，创作于2023年2月求解保存基本数据到文件UtilityMenu>File>SaveAs开始求解计算MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS第39页，课件共52页，创作于2023年2月检查信息列表第40页，课件共52页，创作于2023年2月检查计算结果结果文件：Jobname.rst基本数据：节点位移（UX,UY,UZ,ROTX，ROTY，ROTZ）导出数据：节点和单元应力、应变和约束反力通用后处理器POST1时间历程后处理器POST26（非线性分析）第41页，课件共52页，创作于2023年2月用POST1检查结果检查输出文件是否在所有的子步分析中收敛恢复模型UtilityMenu>File>Resumefrom进入POST1MainMenu>GeneralPostproc读取需要的载荷步和子步结果MainMenu>GeneralPostproc>ReadResults>Loadstep第42页，课件共52页，创作于2023年2月结果选项变形情况MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShapes等值线MainMenu>GeneralPostproc>ContourPlot>NodalSolu或ElementSolu列表MainMenu>GeneralPostproc>ListResults>NodalSolu,ElementSolu,ReactionSolu其他性能第43页，课件共52页，创作于2023年2月变形情况第44页，课件共52页，创作于2023年2月变形示例第45页，课件共52页，创作于2023年2月VonMises应力云图第46页，课件共52页，创作于2023年2月应力示例第47页，课件共52页，创作于2023年2月误差评估（PRERR）对壳单元或实体单元，列出网格离散误差的平均值。按照结构能量模（SPEC）计算和列出误差百分比。第48页，课件共52页，创作于2023年2月用POST26检查结果根据输出文件检查是否所有载荷步内都收敛进入POST26MainMenu>TimeHistPostproc定义后处理期间使用的变量MainMenu>TimeHistPostproc>DefineVariables图形或者列表显示变量MainMenu>TimeHistPostproc>GraphVaribles或ListVaribles第49页，课件共52页，创作于2023年2月第50页，课件共52页，创作