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第九章 周期对称结构的静力分析 如果结构绕其轴旋转一个角度α，结构（包括材料常数）与旋转前完全相同，则将这种结构称为周期对称结构（循环对称结构）。
符合这一条件的最小旋转角α称为旋转周期，从结构中任意取出夹角为α的部分都可以称为结构的基本扇区。
由基本扇区绕其轴旋转复制N （＝απ/2，N 必为整数）份，则可得到整个完整的结构。
在ANSYS 中可以利用结构的周期对称性，在建立模型和求解时，只对一个基本扇区建模和分析，在后处理中再进行扩展，也可得到整个结构的结果。
这样可以降低分析的规模，节省计算费用。
本章中介绍的实例依然是第八章的轮盘，区别是此处考虑了轮盘上的6个均压孔。
9．1 问题描述某型压气机盘如图9.1所示，其截面图如图9.2所示。
盘上6个均压孔均布。
将叶片的引起的离心效果均匀施加于轮盘的边缘。
图9.1 带有均压孔的压气机盘图9.2 压气机盘截面图中所标各点坐标如表9.1所示。
表9.1 盘上各关键点坐标 点编号 1 2 3 4 5 6 7 8X226226 157 237.5229.2237.5126 138 Z208.8258.7 258.7 220.3220.3208.8276.7276.7 点编号 9 10 11 12 13 14 15 16 17 X102.5102.5 237.5 237.5135 243.85243.85229.2 162.5 Z 263 248.7 273.8 264.1248.7273.8254.8254.8 264.1盘转速为11373转/分，盘材料TC4钛合金，其弹性模量为：1.15×10MPa ，泊松比为0.30782，密度为4.48×10吨/立方毫米。
59−叶片数目为74个，叶片和其安装边总共产生的离心力等效为628232N （沿径向等效），这些力假定其均匀作用于轮盘边缘。
孔数目为6个，孔半径为10mm ，均布于轮盘径向200mm 的圆上。
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。
钢结构框架模型静力分析1、参数选择钢结构框架模型共五层，底部以固定装置约束所有自由度。
（1）螺栓杆尺寸为ψ11，（2）钢板尺寸300mm*200mm*10mm，（3）层间距为400mm。
（4）钢材弹性模量为2.1*10^5N/mm^2（5）在最顶层短边中点处施加水平力F=10KN。
分析所受应力，及最危险处。
2、描述所选用的有限元模型及单元的特点采用ansys软件进行模拟计算，螺栓杆与钢板接触面视为刚性连接。
因材料相同，全部采用solid185单元进行模拟，solid185是常用的三维结构实体单元，具有八节点，每节点有UX, UY, UZ三个自由度。
solid185单元图示=============================================================================== !Copyright Hu Zhixiang, Li Jiajin, Huang jun!单位：mm,Nfinish$/clear/FILNAME,STEELFRAME,1 !新建文件并重新编写log文件/prep7et,1,solid185mp,ex,1,2.1e5mp,prxy,1,.3blc4,,,300,200,10cyl4,20,20,11,,,,410cyl4,280,20,11,,,,410cyl4,20,180,11,,,,410cyl4,280,180,11,,,,410VOVLAP,all!搭接命令VGLUE,ALL !粘结各个公共面vgen,5,all,,,,,400wpoff,,,2000blc4,,,300,200,10allselVOVLAP,ALL !搭接命令vglue,all !粘结各个公共面WPOFFS,,100wprota,,90vsbw,all !划分出短边方向中点wpcsys,-1WPOFFS,,,2005vsbw,all !划分出第一层中间施力点处wpcsys,-1VSEL,S,LOC,X,100,200 !选择各个钢板VATT,1,,1esize,5 !为板和柱设置不同的尺寸，便于划分网格mshape,1,3dmshkey,0vmesh,allVSEL,INVE !对刚才的选择集进行反选VATT,1,,1esize,10mshape,1,3dmshkey,0vmesh,allFINI/soluwpcsys,-1SELTOL,5E-4 !定义容差。
定义单元类型：Main menu | preprocessor | Element Type | Add/Edit/Delete命令出现Element Types 对话框，单击Add按钮，出现Library of Element Types 对话框。
在列表框中，选择单元类型，然后单击OK。
定义材料性能参数：选择Main menu | preprocessor | Material props | Material Models 命令，出现Define Material Model Behavior 对话框。
在Material Models Available 一栏中依次双击Structural、Linear、Elastic、isotropic 选项。
在EX输入栏中输入（弹性模量）2.2E11，(2.2E11=220Gpa)在PRXY中输入（泊松比）0.3单击OK关闭对话框。
创建几何模型，划分网格：选择Utility Menu | file | import 导入有限元模型。
通过Main menu | preprocessor | Modeling | create | point/line.... 给有限元模型添加相关的重要的点和线。
选择Main menu | preprocessor | Meshing | Mesh tool | 勾选Smart Size ，然后在下拉菜单Mesh 中选择V olumes，然后单击凸起按钮Mesh | 弹出选择对话框，用鼠标选取有限元模型，使得整个模型变色后单击OK开始网格划分，划分结束后关掉弹出的多余对话框。
运行计算：Main menu | Solution | analysis Type | New Analysis | 选择static 单击OKMain menu | Solution | Define Loads | Apply |Structural | Displacement | On Nodes/point/line/area....出现拾取菜单，用鼠标选择需要添加约束的点，线或者面，单击OK，出现另一对话框，在列表对话框选择需要约束的方向。
ANSYS结构分析指南第二章结构线性静力分析2.1 静力分析的定义静力分析计算在固定不变载荷作用下结构的响应，它不考虑惯性和阻尼影响--如结构受随时间变化载荷作用的情况。
可是，静力分析可以计算那些固定不变的惯性载荷对结构的影响(如重力和离心力)，以及那些可以近似为等价静力作用的随时间变化载荷(如通常在许多建筑规范中所定义的等价静力风载和地震载荷)的作用。
静力分析用于计算由那些不包括惯性和阻尼效应的载荷作用于结构或部件上引起的位移、应力、应变和力。
固定不变的载荷和响应是一种假定，即假定载荷和结构响应随时间的变化非常缓慢。
静力分析所施加的载荷包括：外部施加的作用力和压力稳态的惯性力(如重力和离心力)强迫位移温度载荷(对于温度应变)能流(对于核能膨胀)关于载荷，还可参见§2.3.4。
2.2 线性静力分析与非线性静力分析静力分析既可以是线性的也可以是非线性的。
非线性静力分析包括所有类型的非线性：大变形、塑性、蠕变、应力刚化、接触(间隙)单元、超弹性单元等。
本章主要讨论线性静力分析。
对非线性静力分析只作简单介绍，其详细论述见《ANSYS Structural Analysis Guide》§8。
2.3 静力分析的求解步骤2.3.1 建模首先用户应指定作业名和分析标题，然后通过PREP7 前处理程序定义单元类型、实常数、材料特性、模型的几何元素。
这些步骤是大多数分析类型共同的，并已在《ANSYS Basic Analysis Guide》§1.2 论述。
有关建模的进一步论述，见《ANSYS Modeling and Meshing Guide》。
2.3.1.1 注意事项在进行静力分析时，要注意如下内容：1、可以采用线性或非线性结构单元。
2、材料特性可以是线性或非线性，各向同性或正交各向异性，常数或与温度相关的：必须按某种形式定义刚度(如弹性模量EX，超弹性系数等)。
对于惯性载荷(如重力等)，必须定义质量计算所需的数据，如密度DENS。
Ansys 静力分析
一、实验目的
通过实例建模，了解和学习ansys在工程中的模拟应用和建模
二、实验内容
主要参数：E=30GPa §=0.26 F=(8-Y)*170220 N
三、实验步骤
1、单元属性设置
（1）单元类型选择。
由实验内容知所分析的对象是平面应力应变问题，可选择solid，8节点类型。
运行ansys软件，进入前处理界面单击Preprocessor –Element Type-双击Add/Edit/Delete-Add选择Solid-8node 82，然后单击ok按钮-close，图如下：
（2）材料属性。
定义恒定的各向同性材料属性，选择Preprocessor-Material Props-Material Models-Structural-Linear-Elastic-Isotropic,设定EX值为30e9,PRXY 值为0.26，图如下：
然后单击
ok-Material-Exit
2.、创建模型
选择Preferences-Modeling-Create-Keypoints-In Active CS，创建8个点的坐标分别是1(0,0),2(5,0),3(5,3),4(3,11),5(1,11),6(1,8),7(1,3),8(0,3);依次连接各点创建面Preferences-Modeling-Create-Areas-Arbitrary-Through KPs，结果图如下：
3、网格划分
本例采用自由网格划分：Preprocessor-Meshing-Mesh-Areas-Free，效果图如上图：
4、施加载荷
（1）自由度约束。
约束模型底边以及与底边相邻两边的全部自由度；Preprocessor-Loads-Define Loads –Apply-Structural-Displacement-On Lines （2）加载力。
在点6,7的线上加载变力；Preprocessor-Loads-Define Loads
–Apply-Functions-Define/Edit在等号后输入8*170220-170220*{Y}，保存到指定文件夹并读取。
然后：
Preprocessor-Loads-DefineLoads–Apply-Structural-Pressure-On Lines选择需要加载的边线，选择Existing table。
5、模拟计算
选择Solution-Solve-Current LS开始计算，结果检查无误后File-Close；至此模拟过程结束。
6、模拟结果
查看总的变形量：General Postproc-Plot Results-Contour Plot-Nodal Solu-Nodal Solution-DOF Solution-Displacement vector sum，结果图如下：
四、总结
通过本次实验，我知道了ansys静力分析的一般步骤和方法，并对ansys有了进一步的理解和学习掌握。
从中也知道了，ansys里面，采用不同的网格划分，得到的精度和结果是不一样的，要根据问题的分析和需要选择网格划分，这样才能得到较精确的结果。
