ANSYS基础培训PPT课件

1、ANSYS/STRUCTURAL基础安世亚太西安事务所，2020/7/15，有限单元法基础，有限单元法始于50年代航空工程飞机结构的沉积基质分析，在结构沉积基质分析中，一个结构可以看作是有限个力学小尤针织面料相互连接的集合体，表现尤针织面料力学特性的刚性，装配起来，就象是结构整体的当应用有限单元法来求解连续统时，可将求解区域划分成有限的单元，并为每个单元指定有限的结节点。 相邻单元在节点处连接到一系列单元的集合体，考虑模拟或近似分析求解区域并选择场函数的节点值。 例如，将节点位移设为基本未知量。 假定插值函数近似表示位移分布规律。 利用变分原理等方法，建立单元节点的力和位移之间的力学特性关系。

2、 得到以结节点位移为未知量的代数方程的定径套。 求出结节点的位移成分。小变形弹性静力问题为例进行详细介绍。 几何方程式： eij=1/2(ui，j uj，I )物理方程式： sij=aijklekl平衡方程： sij， j fi=0边界条件：位移已知边界条件ui=ui (由于在边界u上位移已知铰链上不存在力矩，因此每个结节点的力和位移分别有2个分量， 合并有四个自由度用四个方程式描述力位移的关系： f1x1=k 11 u 11 k 12 v 11 k 13 u 21 k 14 v 21 y1=k 21 u 11 k 22 v 11 k 21 k 24 v 21 (1-1) f1x2=k 31

3、u 11 k 32 v 11 k 33 u 21 k 31， 即，F 1=K 11是基于在(1-1)处U11=1、在V11=U21=V21=0时设定F1x1=K11、f1y1=k11的节点间的位移关协整关系字。 U11=U22，V11=V22或者根据每个节点的平衡条件，F=K .有限元分析步骤，有限单元法可以分成几个步骤：结构离散变化位移模式，即假设位移是坐标的一个简单函数，位移模式或内插函数，通常是多项式位移的模式f=Ne (1-9) f单元内的任意点的位移阵列e单元的结节点位移阵列n形函数矩阵，有限元分析步骤(接着)，从分析单元的力学特性(1-9)导出的结节点位移，单元失真的关系式=Be

4、(1-10 )单元内的任意点的失真阵列b单元失真沉积基质为(1-1) 中=DBe单元中任意点的应力沉积基质d和单元材料的弹性沉积基质利用变分原理建立了作用于单元的结节点力和整体有限元方程。引入边界条件求解有限元方程，得到未知结节点位移修正计算单位的应力，对不同单位，应力的处理还有不同的方法，ANSYS文件结构，二进制文件Jobname.db (数据库文件) Jobname.dbb (应用备份缓冲器Jobname.rst (结构性分析结果文件) Jobname.rth (热解析结果文件) Jobname.rmg件Jobname.emat (单元矩阵文件) Jobname.esav (单元保存文件

5、)，ANSYS文件结构(续)，文本文件，和ANSYS内存管理，ANSYS内存管理(续)，Workspace，ANSYS解析进程， 建模(/prep7)加载和解决(/solu )观察结果(/post1)作业名称和分析标题(/TITLE )定义单位选择单元定义实常数定义材料特性创建几何模型定有限元模型ANSYS/Structural求解功能Static -结构静力问题(包括线性和非线性问题) Modal -固有振动特性修正分析(结构固有频率和振动型) Harmonic -间谐波分析Transient -选择过渡分析ss。 的双曲馀弦值。 的双曲馀弦值。 的双曲馀弦值。 的双曲馀弦值。ANSYS/S

6、tructural求解功能，ANSYS非线性，材料非线性几何非线性针织面料非线性，几何非线性，大应变大挠曲应力刚化旋转软化，材料非线性，关于与速度无关的塑性速度的塑性超弹性黏弹性混凝土非线性弹性蠕变膨胀， 接触点-点-线点-面-面刚-柔柔-柔单元生死(焊接、土壤挖掘)非线性单元负荷的含义(六大类)、自由度限制(位移、对称边界条件、温度等)结节点力(力、力矩、热流量)表面负荷(压力、对流、热流量)体负荷(用于结构性分析下的温度、热解析一个分析的结果作为载荷施加到另一个分析)、实体几何模型载荷、网格不影响载荷的载荷实体少的生成缺陷的单元，在当前活动的单元坐标下，结节点是整体的垂直角坐标，因此， 实

7、体和有限元模型不能显示所有实体载荷，因为不同的坐标系和载荷方向实体载荷对聚集分析可能不方便的主自由度施加载荷会使关牛鼻子点约束复杂。 优点凝聚解析负荷便利约束扩展缺点网格变化后无需重新加载图案拾取负荷、ANSYS坐标系种类、整体坐标系局部坐标系结节点坐标系单位坐标系结果坐标系表示坐标系、ANSYS坐标系类型正交坐标系柱坐标系球坐标系环坐标系、误差推定， 选择SERR针织面料能量向量的模误差ei ei=1/2volDT-1 d(vol) PRERR能量向量的模%误差E E=100e/(U e)1/2 U模型整体应变能SDSG i单元策略，对线性结构(应力)分析提出了高阶单元对非线性应力分析在低阶

8、小区中采用更密集的网格，而不使用粗网格高阶小区对场分析，低阶小区通常可以获得与高阶小区一样好的结果对应力分析。 ANSYS用户针织面料介绍、ANSYS用户针织面料分类*ANSYS常用用户针织面料介绍*ANSYS常用用户针织面料介绍、ANSYS用户针织面料介绍、ANSYS的用户针织面料根据形状可分为以下3种：质点用户针织面料(质量用户针织面料等)线单元(杆、梁等)、ANSYS单元分类、 ANSYS用户针织面料分类，1 .包括杆用户针织面料、二维杆用户针织面料和三维杆用户针织面料的线性调整单元针织面料，主要包括链路1、链路8、链路10、链路11、链路180的2 .组合系列：组合7、组合14、组合3

9、7、组合3 .质量元，质量21。ANSYS优针织面料分类、4 .南朝梁优针织面料、二次元和三次元优针织面料、各种截面可分为弹性和塑性。 主要包括波束3、波束4、波束23、波束24、波束44、波束m 188、波束m 189。 5 .管针织面料分为弹性和塑性管元、直管、曲管、三通管。 主要是PIPE系列。 6.2维/3维预拉式针织面料PRET179可以使用预紧螺栓。 7.2维和3维、弹性和塑性、可分为低阶单针织面料和高阶单针织面料的构造实体针织面料。 主要是PLANE系列、SOLID系列。ANSYS优针织面料分类，8 .壳优针织面料分为薄壳、中厚壳、弹性壳优针织面料、塑性壳优针织面料和胶片优针织面

10、料。 主要是外壳系列。 9 .流体尤针织面料，FLUID系列。 超弹友针织面料，HYPER系列。 11 .黏弹性尤针织面料，VISCO系列。 12 .二次元、三次元表面效应针织面料。 热表面效应针织面料： SURF151、SURF152； 结构表面效应针织面料： SURF153、SURF154。ANSYS单元分类，13 .接触单元分类为二维和三维点-点接触、点-面接触、面-面接触。 联系性用户针织面料和营销对象用户针织面料可以成对使用。 主要是接触针织面料： CONTA系列营销对象用户针织面料： TRAGE系列。 14 .网格分割辅助针织面料，MESH200。 与解决无关，不影响修正计算结果。

11、 在低位ultra针织面料中创建高位ultra针织面料等状态时使用。 例如，拖动。 15 .其他用户针织面料超级用户针织面料： MATRIX50，主要用于子结构性分析等的刚度、阻尼大头针、质量因数针织面料： MATRIX27可用于弹性运动响应分析等。ANSYS常用用户针织面料介绍、ANSYS用户针织面料分类常用用户针织面料介绍* ANSYS常用用户针织面料介绍、ANSYS常用用户针织面料介绍、Link8 3三维杆用户针织面料可用于模拟管桁架、电缆、网络链接、弹簧等。 杆的轴向受到拉力，不受弯曲力矩。 每个节点有三个自由度(沿节点坐标系x、y和z平移运动)。 具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变

12、形、大应变等功能。 尤针织面料没有可选的要求。 所需实际常数：截面积和初始应变。 同种用户关针织面料字有Link1(2D )、Link10、Link11等。Combin14弹簧阻尼针织面料可用于一维、二维和三维轴向拉伸和扭转。 有轴向拉伸、扭转能力。 单元选项： K1-线性非线性求解选项K21D自由度选项(包括平移和旋转自由度) K3-2D，3D自由度选项(包括平移和旋转自由度)实际常数： K-弹簧刚度； CV1-阻尼系数CV2-非线性阻尼系数。ANSYS常用用户针织面料介绍、ANSYS常用用户针织面料介绍、BEAM4三次元弹性南朝梁针织面料能够承受轴向的拉伸、扭转和弯曲，各节点的6自由度(3

13、个平移和3个旋转自由度)具有应力硬化和大变形功能。 单元选项： k2刚化沉积基质选项(主沉积基质或心脏支架沉积基质)是否输出K6 yuu针织面料的力和力矩k7是否校正旋转矩阵k9追加中间选项输出k10以长度单位或长度的比例进行负荷片偏移处理。 实常数定义：可使用截面残奥表在截面格拉夫中通讯端口和定义截面尺寸和截面类型。 同类用户针织面料： BEAM3、BEAM23、BEAM24、BEAM44、BEAM188、BEAM189等。ANSYS共同用户针织面料介绍、PLANE42 2D构造实体用户针织面料。 可用于平面应力、平面应变、轴对称。 有四个节点，每个节点有两个平移自由度。 具有塑性、蠕变、膨

14、胀、应力刚化、大变形、大应变功能。 单元选项： K1单元坐标系定义(平行于全局坐标系或以IJ边为基准) K2包含额外的位移形状或K3-单元行为(平面应力、应变、轴对称等) K4附加应力输出(无、积分点、结节点) K5附加曲面输出选项。 实常数：没有实常数要求(单元厚度以单位厚度考虑)对应的上位单元为PLANE82，承受非轴对称负荷的轴对称单元为PLANE25。 同种的友针织面料有PLANE182、PLANE183等。ANSYS共同用户针织面料介绍、SOLID95 D20节点构造实体用户针织面料。 是3d8节点实体针织面料SOLID45的高级用户针织面料。 此yuu针织面料可在保证精度的同时使用

15、不规则的形状。 兼容的片偏移格式，适合曲线边界建模。 具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形、大应变功能。 单元选项：单元坐标系附加单元针织面料输出选项附加曲面输出选项积分原则。 同类的用户针织面料包括SOLID185、SOLID186等。ANSYS通用优针织面料介绍，壳93八结节点结构壳针织面料。 每个节点有六个自由度(三个平移和三个旋转自由度)。 在平面的两个方向上，变形的形状都是二次的。 具有塑性、应力刚化、大变形、大应变功能。 单元格选项：单元格坐标系附加的应力输出选项非线性积分点输出选项等。 实常数：单元的各点的厚度单元的x轴的旋转角增加的单位质量面等。同种单元：ANSYS常用单元介绍，壳63线性单元(4节点)具有应力刚化、大变形功能。 壳143四结节点塑性壳尤针织面料具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形、大应变功能。 可处理外壳和中等厚度的外壳针织面料。 外壳181有限应变外壳优针织面料。 特别适用于具有线性、大角度旋转/非线性大的失真特性的应用题。 非线性分析考虑了壳厚度的变化。 单元内积分可进行完全积分和缩小积分。 采用壳体43具有收敛困难问题，可由壳体181代替。