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ANSYS结构静力学与动力学分析教程第一章：ANSYS结构静力学分析基础ANSYS是一种常用的工程仿真软件，可以进行结构静力学分析，帮助工程师分析和优化设计。

本章将介绍ANSYS的基本概念、步骤和常用命令。

1.1 ANSYS的基本概念ANSYS是一款基于有限元方法的仿真软件，可以用于解决各种工程问题。

其核心思想是将结构分割成有限数量的离散单元，并通过求解线性或非线性方程组来评估结构的行为。

1.2 结构静力学分析的步骤进行结构静力学分析一般包括以下步骤：1）几何建模：创建结构的几何模型，包括构件的位置、大小和形状等信息。

2）网格划分：将结构离散为有限元网格，常见的有线性和非线性单元。

3）边界条件：定义结构的边界条件，如固定支座、力、力矩等。

4）材料属性：定义结构的材料属性，如弹性模量、泊松比等。

5）加载条件：施加外部加载条件，如力、压力、温度等。

6）求解方程：根据模型的边界条件和加载条件，通过求解线性或非线性方程组得到结构的响应。

7）结果分析：分析模拟结果，如应力、应变、变形等。

1.3 ANSYS常用命令ANSYS提供了丰富的命令，用于设置分析模型和求解方程。

以下是一些常用命令的示例：1）/PREP7：进入前处理模块，用于设置模型的几何、边界条件和材料属性等。

2）/SOLU：进入求解模块，用于设置加载条件和求解方程组。

3）/POST1：进入后处理模块，用于分析和可视化模拟结果。

4）ET：定义单元类型，如BEAM、SOLID等。

5）REAL：定义单元材料属性，如弹性模量、泊松比等。

6）D命令：定义位移边界条件。

7）F命令：定义力或压力加载条件。

第二章：ANSYS结构动力学分析基础ANSYS还可以进行结构动力学分析，用于评估结构在动态载荷下的响应和振动特性。

本章将介绍ANSYS的动力学分析理论和实践应用。

2.1 结构动力学分析的理论基础结构动力学分析是研究结构在动态载荷下的响应和振动特性的学科。

它基于质量、刚度和阻尼三个基本量，通过求解动态方程来描述结构的振动行为。

目录Project1 简支梁的变形分析 (1)Project2 坝体的有限元建模与受力分析 (3)Project3 受内压作用的球体的应力与变形分析 (5)Project4 受热载荷作用的厚壁圆筒的有限元建模与温度场求解 (7)Project5 超静定桁架的有限元求解 (9)Project6 超静定梁的有限元求解 (11)Project7 平板的有限元建模与变形分析 (13)Project1 梁的有限元建模与变形分析计算分析模型如图1-1 所示, 习题文件名: beam。

NOTE:要求选择不同形状的截面分别进行计算。

梁承受均布载荷：1.0e5 Pa图1-1梁的计算分析模型梁截面分别采用以下三种截面（单位：m）：矩形截面：圆截面：工字形截面：B=0.1, H=0.15 R=0.1 w1=0.1，w2=0.1，w3=0.2,t1=0.0114，t2=0.0114，t3=0.0071.1进入ANSYS程序→ANSYSED 6.1 →Interactive →change the working directory into yours →input Initial jobname: beam→Run1.2设置计算类型ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK1.3选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete… →Add… →select Beam 2 node 188 →OK (back to Element Types window)→Close (the Element Type window)1.4定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural→Linear→Elastic→Isotropic→input EX:2.1e11, PRXY:0.3→OK1.5定义截面ANSYS Main Menu: Preprocessor →Sections →Beam →Common Sectns→分别定义矩形截面、圆截面和工字形截面：矩形截面:ID=1,B=0.1，H=0.15 →Apply →圆截面：ID=2,R=0.1 →Apply →工字形截面：ID=3,w1=0.1，w2=0.1，w3=0.2，t1=0.0114，t2=0.0114，t3=0.007→OK1.6生成几何模型✓生成特征点ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →依次输入三个点的坐标：input:1(0,0),2(10,0),3(5,1)→OK✓生成梁ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →lines →Straight lines →连接两个特征点，1(0,0),2(10,0) →OK1.7网格划分ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing→Mesh Attributes→Picked lines →OK →选择: SECT:1（根据所计算的梁的截面选择编号）；Pick Orientation Keypoint(s):YES→拾取：3#特征点(5,1) →OK→Mesh Tool →Size Controls) lines: Set →Pick All(in Picking Menu) →input NDIV:5→OK (back to Mesh Tool window) →Mesh →Pick All (in Picking Menu) →Close (the Mesh Tool window)1.8模型施加约束✓最左端节点加约束ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply→Structural →Displacement →On Nodes→pick the node at (0,0) →OK→select UX, UY,UZ,ROTX →OK✓最右端节点加约束ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply→Structural →Displacement →On Nodes→pick the node at (10,0) →OK→select UY,UZ,ROTX →OK✓施加y方向的载荷ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply→Structural →Pressure→On Beams→Pick All→V ALI:100000 →OK1.9 分析计算ANSYS Main Menu: Solution →Solve →Current LS→OK(to close the solve Current Load Step window) →OK1.10 结果显示ANSYS Main Menu: General Postproc →Plot Results→Deformed Shape…→select Def + Undeformed→OK (back to Plot Results window) →Contour Plot→Nodal Solu →select: DOF solution, UY, Def + Undeformed , Rotation, ROTZ ,Def + Undeformed→OK1.11 退出系统ANSYS Utility Menu: File→Exit →Save Everything→OKProject2 坝体的有限元建模与应力应变分析计算分析模型如图2-1 所示, 习题文件名: dam 。

word格式文档第一章模态分析§1.1模态分析的定义及其应用模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型），即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。

同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。

ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。

前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。

ANSYS产品家族中的模态分析是一个线性分析。

任何非线性特性，如塑性和接触（间隙）单元，即使定义了也将被忽略。

ANSYS提供了七种模态提取方法，它们分别是子空间法、分块Lanczos法、PowerDynamics法、缩减法、非对称法、阻尼法和QR阻尼法。

阻尼法和QR阻尼法允许在结构中存在阻尼。

后面将详细介绍模态提取方法。

§1.2模态分析中用到的命令模态分析使用所有其它分析类型相同的命令来建模和进行分析。

同样，无论进行何种类型的分析，均可从用户图形界面（GUI）上选择等效于命令的菜单选项来建模和求解问题。

后面的“模态分析实例（命令流或批处理方式）”将给出进行该实例模态分析时要输入的命令（手工或以批处理方式运行ANSYS时）。

而“模态分析实例（GUI方式）” 则给出了以从ANSYS GUI中选择菜单选项方式进行同一实例分析的步骤。

（要想了解如何使用命令和GUI选项建模，请参阅<<ANSYS 建模与网格指南>>）。

<<ANSYS命令参考手册>>中有更详细的按字母顺序列出的ANSYS命令说明。

§1.3模态提取方法典型的无阻尼模态分析求解的基本方程是经典的特征值问题：其中：=刚度矩阵,=第阶模态的振型向量（特征向量）,=第阶模态的固有频率（是特征值）,=质量矩阵。

ANSYS动力学分析教程在实际工程结构的设计工作中，动力学设计和分析是必不可少的一部分。

几乎现代的所有工程结构都面临着动力问题。

在航空航天、船舶、汽车等行业，动力学问题更加突出，在这些行业中将会接触大量的旋转结构例如：轴、轮盘等等结构。

这些结构一般来说在整个机械中占有及其重要的地位，它们的损坏大部分都是由于共振引起较大振动应力而引起的。

同时由于处于旋转状态，它们所受外界激振力比较复杂，更要求对这些关键部件进行完整的动力设计和分析。

通常动力分析的工作主要有系统的动力特性分析(即求解结构的固有频率和振型)，和系统在受到一定载荷时的动力响应分析两部分构成。

根据系统的特性可分为线性动力分析和非线性动力分析两类。

根据载荷随时间变化的关系可以分为稳态动力分析和瞬态动力分析。

谐响应分析是用于确定线性结构在承受随时间按正弦(简谐)规律变化的载荷时稳态响应的一种技术。

可以用瞬态动力学分析确定结构在静载荷，瞬态载荷，和简谐载荷的随意组合作用下的随时间变化的位移，应变，应力及力。

而谱分析主要用于确定结构对随机载荷或随时间变化载荷的动力响应情况。

可以很方便地进行各类动力分析问题：模态分析、谐响应分析、瞬态动力分析和谱分析。

动力学分析分类动力学分析根据载荷形式的不同和所有求解的内容的不同我们可以将其分为：模态分析、谐响应分析、瞬态动力分析和谱分析。

下面将逐个给予介绍。

模态分析模态分析在动力学分析过程中是必不可少的一个步骤。

在谐响应分析、瞬态动力分析动分析过程中均要求先进行模态分析才能进行其他步骤。

模态分析的定义模态分析用于确定设计机构或机器部件的振动特性(固有频率和振型)，即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。

同时，也可以作为其他动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析。

其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谱响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。

ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。

ANSYS学习教程简介ANSYS是一种强大的有限元分析软件，广泛应用于工程领域。

它具有丰富的功能和强大的求解能力，可以模拟各种复杂的物理现象和工程问题。

本教程将介绍ANSYS的基本知识和使用方法，帮助初学者快速入门。

安装与配置ANSYS的安装过程比较简单，用户只需按照官方说明进行下载和安装即可。

安装完成后，需要进行一些基本的配置，以确保软件的正常运行。

这些配置包括设置工作目录、导入所需的模块和插件等。

设置工作目录在使用ANSYS之前，首先需要设置一个工作目录，用于存储工程文件和计算结果。

用户可以选择一个合适的目录，然后在ANSYS的设置中进行配置。

导入模块和插件ANSYS提供了多个模块和插件，用于不同类型的工程分析。

用户可以根据自己的需求选择相应的模块和插件，并将其导入到ANSYS中。

导入完成后，这些模块和插件将在软件中显示为可用的功能。

建模和网格生成在进行工程分析之前，需要先进行建模和网格生成。

建模就是根据实际物理对象创建虚拟模型，网格生成则是将模型划分为小的单元，以便进行数值计算。

几何建模几何建模是将物理对象抽象为几何图形的过程。

ANSYS提供了多种建模工具，包括实体建模和面建模。

用户可以使用这些工具创建复杂的几何模型，并添加相应的约束和条件。

网格生成网格生成是将几何模型划分为小的单元的过程。

ANSYS提供了多种网格生成算法，包括结构化网格和非结构化网格。

用户可以选择合适的算法，并进行参数设置，以获得高质量的网格。

边界条件和加载在进行工程分析之前，需要确定边界条件和加载。

边界条件是对系统边界的约束，加载是对系统施加的外界力或位移。

边界条件边界条件包括固支约束、自由度约束和热边界条件等。

用户需要根据具体情况设置适当的边界条件，以准确模拟实际工程问题。

加载加载是对系统施加的外界力或位移。

ANSYS提供了多种加载方式，包括点力、面力、压力和位移等。

用户可以根据实际需求设置加载方式和加载大小。

求解和后处理求解和后处理是ANSYS的核心功能之一。