ANSYS Workbench 结构线性静力学分析与优化设计

1、西安嘉业航空科技有限公司,工程仿真结算方案： ANSYS Workbench 培训,张胜伦 博士 西安交通大学,西安嘉业航空科技有限公司,结构线性静力分析,西安嘉业航空科技有限公司,线性静力学分析的基本假设,结构材料,连续,均匀,各向同性,线性 非线性 静态 动态,对于纤维结构材料、粒子强化材料等各向异性非均匀材料 要特别注意、特别处理。,1、材料的变形范围在弹性范围，且材料的变形量较小，方便建立静力学方程； 2、对于塑性变形或大变形，必须考虑材料非线性和几何非线性。,西安嘉业航空科技有限公司,六个基本假设：,1、连续性假设 2、均匀性假设 3、各向同性假设 4、弹性假设 5、小变形假设 6、

2、缓慢加载过程,西安嘉业航空科技有限公司,1、连续性假设：,可变形固体视为连续密实的物体，即组成固体的质点无空隙的充满整个空间； 固体内部任何一点的力学性能都是连续的，且变形前后物体上的质点是一一对应的； 构件变形时材料既不相互分离，也不相互挤入，时刻满足变形协调条件。,西安嘉业航空科技有限公司,2、均匀性性假设：,可变行固体是由同一类型的均匀材料构成； 各部分的物理性质都相同，且不因坐标的变化而变化。,3、各向同性假设：,可变性固体内部任意一点在各个方向上都具有相同的物理性能，弹性常数不变。,西安嘉业航空科技有限公司,4、弹性假设：,应力应变存在一一对应关系； 应力不超过屈服应力点； 载荷卸载

3、后结构可恢复到原来的状态，不产生残余应力和参与应变。,5、小变形假设：,在载荷作用下的变形，远小于其自身的几何尺寸； 结构变形的挠度远小于结构的截面尺寸。,西安嘉业航空科技有限公司,6、缓慢加载过程：,载荷的施加和卸载过程足够慢； 不引起结构的动响应； 满足内外力平衡方程。,西安嘉业航空科技有限公司,工程数据材料添加,常规材料,常规非线性材料,显性材料,超弹性材料,磁性B-H曲线,热力学材料,流体材料,复合材料,铝合金,混凝土,铜合金,灰口铸铁,镁合金,聚乙烯,各向异性的硅,不锈钢,结构钢,钛合金,西安嘉业航空科技有限公司,西安嘉业航空科技有限公司,西安嘉业航空科技有限公司,西安嘉业航空科技有

4、限公司,西安嘉业航空科技有限公司,西安嘉业航空科技有限公司,西安嘉业航空科技有限公司,西安嘉业航空科技有限公司,西安嘉业航空科技有限公司,西安嘉业航空科技有限公司,西安嘉业航空科技有限公司,西安嘉业航空科技有限公司,西安嘉业航空科技有限公司,西安嘉业航空科技有限公司,谢谢关注,西安嘉业航空科技有限公司,西安嘉业航空科技有限公司,西安嘉业航空科技有限公司,结构优化设计,1、镁钛合金-泡沫夹层复合板的有限元强度计算与结构优化分析,2、设备架强度计算与优化设计,基本材料力学知识,西安嘉业航空科技有限公司,作业1 问题描述：如右图模型（杆-无圆角；杆-有圆角），其材料为铝合金，模型大端固定，小端分别承

5、受拉伸、弯曲载荷各200N，扭转载荷2Nm。 要求：运用适当的网格划分方法，阶梯和圆角处网格细化；求解结果显示模型的整体变形和等效应力。 截图：材料添加，网格划分效果，受拉伸载荷的变形、应力，受弯曲载荷的变形、应力，受扭转载荷的变形、应力。共15张截图。,西安嘉业航空科技有限公司,作业2 问题描述：如右图模型（轴承座），其材料为铸铁，模型四个小孔固定，轴承孔上施加轴承载荷1000N。 要求：运用适当的网格划分方法，四个小孔和轴承孔处网格细化（或者运用映射网格划分方法）；求解结果显示模型的整体变形和等效应力。 截图：材料添加，网格划分效果，结果的变形、应力以及变形和应力的等值线图。共6张截图。,

6、西安嘉业航空科技有限公司,作业3 问题描述：如右图模型（连接件），其材料为不锈钢，模型两个小孔固定，一个大孔上施加轴承载荷500N，另一个大孔上施加力载荷800N，且耳内侧受静水压力5MPa。 要求：运用适当的网格划分方法，两个小孔和两个大孔处网格细化（或者运用多区域网格划分方法）；求解结果显示模型的整体变形和等效应力。 截图：材料添加，网格划分效果，结果的变形、应力以及变形和应力的矢量显示图。共6张截图。,静水压力,西安嘉业航空科技有限公司,作业4 问题描述：如右图模型（支撑座-3-垂直），其材料为钛合金，模型外圈用圆柱面约束且轴向和径向为0，周向为free；模型内圈施加径向轴承载荷800N

7、；模型端面施加压力载荷6MPa。 要求：运用适当的网格划分方法，网格大小均匀一致在筋板厚度方向至少划分11个节点（或者运用扫略网格划分方法）；求解结果显示模型的整体变形和等效应力。 截图：材料添加，网格划分效果，结果的整体变形、等效应力以及径向变形和应力的网格显示图。共6张截图。,西安嘉业航空科技有限公司,作业5 问题描述：如右图模型（支撑座-4-切向），其材料为铜合金，模型受如图所示方向的314rad/s的角加速度惯性载荷；模型内圈用圆柱面约束且轴向为0，径向和周向为free；模型外圈施加径向轴承载荷1000N。 要求：运用适当的网格划分方法，网格大小均匀一致在筋板厚度方向至少划分11个节点

8、（或者运用refineing网格划分方法）；求解结果显示模型的整体变形和等效应力。 截图：材料添加，网格划分效果，结果的整体变形、等效应力以及径向变形和应力的网格显示图、矢量线时图、等值线图。共8张截图。,西安嘉业航空科技有限公司,作业6 问题描述：如右图模型（螺旋桨），其材料为聚乙烯，模型如图所示方向的1000rad/s的角加速度惯性载荷；模型内圈用圆柱面约束且轴向为0，径向和周向为free；螺旋桨面施加压力载荷0.5MPa。 要求：运用适当的网格划分方法，网格大小均匀一致不得少于60万个节点（或者运用膨胀层网格划分方法）；求解结果显示模型的整体变形和等效应力。 截图：材料添加，网格划分效果

9、，结果的整体变形、等效应力以及径向变形和应力的网格显示图、矢量线时图、等值线图。共8张截图。,西安嘉业航空科技有限公司,作业7 问题描述：如右图模型（叉壁），其材料为铝合金，孔1用圆柱面约束，径向、轴向位移均0，其周向free；孔2受x方向的力为200N，受z方向的力为100N；孔3约束为仅有压缩。 要求：运用适当的网格划分方法，各个孔处细化，两叉壁分叉处细化（运用虚拟球影响的网格划分方法）；求解结果显示模型的整体变形和等效应力。 截图：材料添加，网格划分效果，结果的整体变形、等效应力以及径向变形和应力的网格显示图、矢量线时图、等值线图。共8张截图。,1,2,3,西安嘉业航空科技有限公司,作业8 问题描述：螺栓的预紧力，分三个加载步，第