Radioss Step by Step 教程之1：线性静力分析

机械基础杆件的静力分析1. 引言在机械领域中，杆件是一种常见的结构元素，用于构建各种机械装置。

静力分析是对杆件在静力作用下的力学性能进行分析和计算的过程。

本文将介绍机械基础杆件的静力分析方法，包括受力分析、应力分析和变形分析。

2. 受力分析在进行静力分析之前，首先需要进行受力分析，确定杆件上受到的外力和内力。

外力可以是来自其他结构物的载荷，也可以是外部施加的力或力矩。

内力则是由于外力作用而在杆件内部产生的应力引起的。

通过受力分析，可以获得各个杆件的受力情况，为后续的应力分析和变形分析提供依据。

3. 应力分析应力分析是静力分析中的重要环节。

通过对杆件内部的应力进行分析，可以确定杆件是否能够承受外力载荷，以及破坏的可能性。

应力分析包括两个方面：正应力和剪应力的计算。

正应力是指沿着杆件截面法线方向的应力，而剪应力则是沿着截面平面方向的应力。

常用的应力计算方法包括静力学平衡条件和材料力学方程。

3.1 正应力的计算正应力的计算通常采用静力学平衡条件。

根据平衡条件，杆件上各点的合力和合力矩为零。

通过求解这些方程，可以得到各点处的正应力分布。

此外，还需要考虑杆件的几何形状，以及材料的弹性模量和截面面积等参数。

正应力的计算公式如下：σ = F / A其中，σ是正应力，F是受力，A是截面面积。

3.2 剪应力的计算剪应力的计算也采用静力学平衡条件。

剪应力可以通过应力矢量的分解得到。

假设剪应力的作用平面为x-y平面，剪应力的计算公式如下：τ = F / A其中，τ是剪应力，F是受力，A是截面面积。

4. 变形分析变形分析是对杆件在受力作用下产生的变形进行分析和计算的过程。

变形分析的目的是确定杆件的位移和变形程度，评估其结构稳定性。

常用的变形计算方法包括位移方法和位移曲线法。

4.1 位移方法位移方法是根据杆件的几何形状和受力情况，通过求解位移方程来计算杆件的位移量。

位移方程的求解需要考虑杆件的几何形状、材料的弹性模量和截面惯性矩等参数。

ANSYS静力分析的简单步骤第一步，启动工作台软件，然后选择与启动DS模块弹出得界面。

第二步，导入三维模型。

根据操作步骤进行。

首先，单击“几何体”，选择“文件”，然后选择弹出窗口中的3D模型文件，如果当时catia文件格式不符，可以把三维图先转换为“.stp”的格式，即可导入。

第三步，选择零件材料：文件导入软件后，在这个时候，依次选择“几何”下的“零件”，并且在左下角的“Details of ‘Part’”中以调整零件材料属性，本次钟形壳的材料是刚。

第四步，划分网格：选择“Project”树中的“Mesh”，右键选择“Generate Mesh”即可在这一点上，你可以在左下角的“网格”对话框的细节调整网格的大小（体积元）。

第五步，添加类型分析：第一选择顶部工具栏上的“分析”按钮，添加需要的类型分析，因为我们需要做的是在这种情况下的静态分析。

所以选择结构静力。

第六步，添加固定约束：首先选择“Project”树中的“Static Structural”按钮，右键点击支持插入固定树。

这时候在左下角的“Details of ‘Fixed Support’”对话框中“Geometry”会被选中，会要求输入固定的支撑面。

在这种情况下，固定支架的类型是表面支持，确定六凹面（此时也可点击“Edge”来确定“边”）。

然后一直的按住“CTRL”键，连续选择其它几个弧面为支撑面，在点击“Apply”进行确认，第七步，添加载荷：选择“Project”树中的“结构静力”，右键选择“Insert”中的“Force”，然后在选择载荷的作用面，再次点击“Apply”按钮进行确定。

第八步，添加变形：右键点击选择“Project”树中的“Solution”，随后依次选择插入，变形，Total”，添加变形。

第九步，添加等效应变：右键单击“项目”的树，“>插入应变->解决方案->添加等效，等效应变。

第十步，添加等效应力：首先右键点击“Project”树中的“Solution—>Insert—> Stress—>Equivalent”，添加等效应力。

m i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i l图2.8.38 基于位移设计法的结构抗震性能评价m i d a s C i v i l示。

m i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i l1n λ- : 前一步骤(n-1)的荷载因子1λ : 第1荷载步的荷载因子nstep : 总步骤数i : 等差增量步骤号当前步骤的外力向量如下。

0n n λ=⋅P P(10)(3) 第3阶段: 最终步骤的荷载增量(n nstep =) 最终荷载步骤(nstep )的外力向量如下、0nstep nstep λ=⋅P P ; 1.0nstep λ= (11)图2.8.43 自动调整荷载步长的例题(荷载因子结果)m i d a s C i v i l2. 点击步长控制选项 > 增量控制函数定义步长控制函数m i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lATC-40中对不同结构响应类型规定了谱折减系数的下限值(参见表2.8.7)。

有孔平面的线性静态分析（Hypermesh,Radioss）Hypermesh，radioss帮助里的实例有孔平面的线性静态分析（Hypermesh,Radioss）下面的例子包含了以下内容：1，在Hypermesh 中设置问题2，加载荷和边界条件3，提交任务4，察看结果例子：Step1：运行Hypermesh进入RADIOSS（Bulk Date）1，从顶部菜单界面Preferences > User Profiles进入2，在User Profiles选择RADIOSS3，在后面的扩展栏里选择Bulk Data4，单击ok。

Step2：打开文件1，单击2，从/tutorials/hwsolvers/radioss/.路径中选择plate_hole.3，单击Open。

Step3：创建材料1，单击2，单击mat name，命名为steel3，选择一个颜色4，单击type设置为isotropic5，单击card image选择MAT16，单击create/edit7，输入E, NU and RHO; E = 2e5; NU = ， RHO a= . 8，单击returnStep4：创建属性properties组集Component Collector 1，单击2，单击prop name输入plate_hole3，选择一个颜色4，type选2D5，card image 选PSHELL6，material 选steel7，单击create/edit8，单击[T]输入为平面壳厚度9，单击return10，单击11，单击comps选plate_hole12,将转换成property13，单击property选择plate_hole14,单击update15，单击returnStep5：创建载荷集（spcs和forces）1，单击2，单击loadcol name输入spc3，选颜色4，单击creation method并选择no card image6，单击create7，单击loadcol name输入forces8，单击color选颜色9，单击create10，单击returnStep6：创建约束1，从Model Browser中将LoadCollectors点开，选择建好的spcs右键然后选择Make current使spcs作为当前工作层2，进入Anslysis面板，进入constraints（约束）子面板3，选择nodes，通过节点施加约束4，单击nodes，（鼠标先不要移动），弹出面板后，选择第一个by window，手动画出一个选择区域选取下图所示节点5，选择interior保证框选区域内部节点被选取，单击select entities。

线性静力学分析实例线性静力学问题是简单且常见的有限元分析类型，不涉及任何非线性（材料非线性、几何非线性、接触等），也不考虑惯性及时间相关的材料属性。

在ABAQUS 中，该类问题通常采用静态通用（Static，General）分析步或静态线性摄动（Static，Linear perturbation）分析步进行分析。

线性静力学问题很容易求解，往往用户更关系的是计算效率和求解效率，希望在获得较高精度的前提下尽量缩短计算时间，特别是大型模型。

这主要取决于网格的划分，包括种子的设置、网格控制和单元类型的选取。

在一般的分析中，应尽量选用精度和效率都较高的二次四边形/六面体单元，在主要的分析部位设置较密的种子；若主要分析部位的网格没有大的扭曲，使用非协调单元（如CPS4I、C3D8I）的性价比很高。

对于复杂模型，可以采用分割模型的方法划分二次四边形/六面体单元；有时分割过程过于繁琐，用户可以采用精度较高的二次三角形/四面体单元进行网格划分。

一悬臂梁的线性静力学分析1.1 问题的描述一悬臂梁左端受固定约束，右端自由，结构尺寸如图1-1所示，求梁受载后的Mises应力、位移分布。

ν材料性质：弹性模量32e=E=，泊松比3.0均布载荷：Mpap6.0=图1-1 悬臂梁受均布载荷图1.2 启动ABAQUS启动ABAQUS有两种方法，用户可以任选一种。

（1）在Windows操作系统中单击“开始”--“程序”--ABAQUS 6.10 -- ABAQUS/CAE。

（2）在操作系统的DOS窗口中输入命令：abaqus cae。

启动ABAQUS/CAE后，在出现的Start Section（开始任务）对话框中选择Create Model Database。

1.3 创建部件在ABAQUS/CAE顶部的环境栏中，可以看到模块列表：Module：Part，这表示当前处在Part（部件）模块，在这个模块中可以定义模型各部分的几何形体。