第二講結(jié)構(gòu)靜力分析

第二講結(jié)構(gòu)靜力分析第1頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)容簡(jiǎn)介ANSYS結(jié)構(gòu)分析功能介紹結(jié)構(gòu)靜力分析實(shí)例操作演示結(jié)構(gòu)分析的背景簡(jiǎn)介第2頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)構(gòu)分析的應(yīng)用領(lǐng)域機(jī)械結(jié)構(gòu)，例如：活塞、連桿土木工程結(jié)構(gòu)，例如：橋梁、建筑軍事，例如：船體航空，例如：機(jī)身合力叉車，例如：車架、前橋等。第3頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)構(gòu)分析的類型靜力分析求解靜態(tài)載荷下的應(yīng)力和變形。線性和非線性。非線性包括塑性、應(yīng)力剛化、大變形、大應(yīng)變、超彈性、接觸和蠕變分析等。模態(tài)分析(頻率域)計(jì)算自然頻率和固有振型。多種求解方法。諧響應(yīng)分析計(jì)算對(duì)正弦輸入的響應(yīng)。瞬態(tài)動(dòng)力分析計(jì)算對(duì)任意時(shí)變信號(hào)的響應(yīng)。譜分析(頻率域)模態(tài)分析的延伸。分析隨機(jī)振動(dòng)。屈曲分析線性和非線性。顯式動(dòng)力分析 LS-DYNA第4頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月單元類型桿梁管二維實(shí)體三維實(shí)體殼接觸耦合場(chǎng)特殊顯示動(dòng)力第5頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月求解方法H－方法任何類型的結(jié)構(gòu)分析P－方法線性結(jié)構(gòu)靜力分析比較：H－方法需要較細(xì)的網(wǎng)格劃分，特別是對(duì)敏感區(qū)域；然而，對(duì)于較為粗糙的網(wǎng)格，P－方法往往能獲得更高的求解精度。第6頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)構(gòu)靜力分析的定義分析由于穩(wěn)態(tài)外載荷所引起的系統(tǒng)或零部件的位移、應(yīng)力、應(yīng)變和作用力，很適合求解慣性及阻尼的時(shí)間相關(guān)作用對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響并不顯著的問題。穩(wěn)態(tài)載荷：外部施加的力和壓力穩(wěn)態(tài)的慣性力強(qiáng)迫位移溫度（熱應(yīng)力計(jì)算）第7頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月分析流程建立模型（Preprocessor）施加邊界條件施加載荷解算（Solution）查看結(jié)果（GeneralPostproc）（ApplyLoads）第8頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月建立模型定義工作文件名（ChangeJobname）UtilityMenu>File>ChangeJobname指定分析標(biāo)題（ChangeTitle）UtilityMenu>File>ChangeTitle前處理器/PREP7，MainMenu>Preprocessor選擇單元類型設(shè)置單元實(shí)常數(shù)定義材料屬性創(chuàng)建幾何模型第9頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月ChangeJobname…Enternewjobname：輸入文件名Newloganderrorfiles？復(fù)選框打上鉤第10頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月ChangeTitle…在工作區(qū)左下角顯示標(biāo)題不能輸入中文UtilityMenu>Plot>Replot第11頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月建模的注意事項(xiàng)單元類型必須指定為線性單元。材料屬性可以為線性、各向同性、常量。必須定義楊氏模量和泊松比。慣性載荷必須定義密度。溫度載荷必須定義熱膨脹系數(shù)。對(duì)應(yīng)力、應(yīng)變感興趣的區(qū)域，采用更細(xì)的網(wǎng)格劃分。第12頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)置單元類型123第13頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)置單元選項(xiàng)注意：不是所有的單元都能設(shè)置單元選項(xiàng)！第14頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月定義單元的實(shí)常數(shù)第15頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月定義實(shí)常數(shù)第16頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月定義材料屬性第17頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月幾何建模第18頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月幾何模型示例LineModel第19頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)格劃分第20頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)格劃分示例3-DMesh第21頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月施加載荷幾何模型（點(diǎn)、線、面、體）有限元模型（節(jié)點(diǎn)、單元）注意：求解時(shí)，幾何模型上的載荷會(huì)被自動(dòng)轉(zhuǎn)換到有限元模型上。載荷類型：約束條件（Constraints）力（Forces）面載荷（SurfaceLoads）體載荷（BodyLoads）慣性載荷（InertiaLoads）第22頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月TABLE類載荷用戶可以定義隨時(shí)間變化的一維表。TIME為主變量，其他主變量無效。TIME必須按照升序定義。第23頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月位移（Displacement）UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZDOF約束主要用來定義模型的支承條件，包括對(duì)稱邊界條件和特定形式的運(yùn)動(dòng)。第24頁，課件共52頁，創(chuàng)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載荷第25頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月壓力（Pressure）正值的壓力作用于單元表面的法線方向。第26頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月慣性力（InertiaForce）輸入慣性加速度第27頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月求解控制NewAnalysisAnalysisType:StaticLargeDeformationEffectsStressStiffeningEffectsNewton-RaphsonOption（非線性選項(xiàng)）EquationSolver（線性選項(xiàng)）第28頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月Basic標(biāo)簽第29頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月Basic標(biāo)簽設(shè)置ANTYPE和NLGEOMSmallDisplacementStaticLargeDisplacementStaticRestartCurrentAnalysis設(shè)置TIME載荷步的時(shí)間缺省為1，可以設(shè)置子步。對(duì)于靜力分析，時(shí)間沒有物理意義。設(shè)置OUTRES缺省最多1000個(gè)結(jié)果集記錄到Jobname.rst中。第30頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月Sol’sOptions標(biāo)簽第31頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月Sol’sOptions標(biāo)簽設(shè)置EQSLV程序選擇求解器（ANSYS自動(dòng)挑選）稀疏矩陣求解器（線性和非線性的缺省項(xiàng)）PCG求解器（適用于較大的模型）AMG求解器（適用于多處理器環(huán)境）DDS求解器（通過網(wǎng)絡(luò)提供并行算法）迭代求解器波前直接求解器單獨(dú)購買第32頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月Nonlinear標(biāo)簽第33頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月AdvancedNL標(biāo)簽第34頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)力剛化MainMenu>Solution>UnabridgedMenu>AnalysisOptions應(yīng)力剛化僅于非線性相關(guān)。分析前，用戶明確結(jié)構(gòu)不會(huì)因屈曲而破壞。通常，考慮應(yīng)力剛化加速收斂過程。第35頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月Newton-Raphson選項(xiàng)ProgramChosen默認(rèn)選擇，自動(dòng)激活“自適應(yīng)下降”。Full完全牛頓－拉普森處理方法，每進(jìn)行一次迭代修改剛度矩陣一次。Modified修正的牛頓－拉普森方法，正切剛度矩陣在每個(gè)子步被修正。InitialStiffness每次平衡迭代使用初始剛度矩陣。迭代次數(shù)較多。第36頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月Newton-Raphson選項(xiàng)應(yīng)力剛化設(shè)置求解器設(shè)置大變形設(shè)置第37頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月輸出控制輸出文件：Jobname.out第38頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月求解保存基本數(shù)據(jù)到文件UtilityMenu>File>SaveAs開始求解計(jì)算MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS第39頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月檢查信息列表第40頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月檢查計(jì)算結(jié)果結(jié)果文件：Jobname.rst基本數(shù)據(jù)：節(jié)點(diǎn)位移（UX,UY,UZ,ROTX，ROTY，ROTZ）導(dǎo)出數(shù)據(jù)：節(jié)點(diǎn)和單元應(yīng)力、應(yīng)變和約束反力通用后處理器POST1時(shí)間歷程后處理器POST26（非線性分析）第41頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月用POST1檢查結(jié)果檢查輸出文件是否在所有的子步分析中收斂恢復(fù)模型UtilityMenu>File>Resumefrom進(jìn)入POST1MainMenu>GeneralPostproc讀取需要的載荷步和子步結(jié)果MainMenu>GeneralPostproc>ReadResults>Loadstep第42頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)果選項(xiàng)變形情況MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShapes等值線MainMenu>GeneralPostproc>ContourPlot>NodalSolu或ElementSolu列表MainMenu>GeneralPostproc>ListResults>NodalSolu,ElementSolu,ReactionSolu其他性能第43頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月變形情況第44頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月變形示例第45頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月VonMises應(yīng)力云圖第46頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)力示例第47頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月誤差評(píng)估（PRERR）對(duì)殼單元或?qū)嶓w單元，列出網(wǎng)格離散誤差的平均值。按照結(jié)構(gòu)能量模（SPEC）計(jì)算和列出誤差百分比。第48頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月用POST26檢查結(jié)果根據(jù)輸出文件檢查是否所有載荷步內(nèi)都收斂進(jìn)入POST26MainMenu>TimeHistPostproc定義后處理期間使用的變量MainMenu>TimeHistPostproc>DefineVariables圖形或者列表顯示變量MainMenu>TimeHistPostproc>GraphVaribles或ListVaribles第49頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第50頁，課件共52頁，創(chuàng)作