ANSYS基础教程——应力分析
- 格式：doc
- 大小：204.50 KB
- 文档页数：13
ANSYS基础教程——应力分析
关键字：ANSYS应力分析ANSYS教程
信息化调查找茬投稿收藏评论好文推荐打印社区分享
应力分析是用来描述包括应力和应变在内的结果量分析的通用术语，也就是结构分析，应力分析包括如下几个类型:静态分析瞬态动力分析、模态分析谱分析、谐响应分析显示动力学，本文主要是以线性静态分析为例来描述分析，主要内容有： 分析步骤、几何建模、 网格划分。
应力分析概述
·应力分析是用来描述包括应力和应变在内的结果量分析的通用术语，也就是结构分析。
ANSYS 的应力分析包括如下几个类型:
●静态分析
●瞬态动力分析
●模态分析
●谱分析
●谐响应分析
●显示动力学
本文以一个线性静态分析为例来描述分析步骤,只要掌握了这个分析步骤，很快就会作其他分析。
A. 分析步骤
每个分析包含三个主要步骤:
·前处理
–创建或输入几何模型
–对几何模型划分网格
·求解
–施加载荷
–求解
·后处理
–结果评价
–检查结果的正确性
·注意！ANSYS 的主菜单也是按照前处理、求解、后处理来组织的； ·前处理器(在ANSYS中称为PREP7)提供了对程序的主要输入；
·前处理的主要功能是生成有限元模型，主要包括节点、单元和材料属性等的定义。也可以使用前处理器PREP7 施加载荷。
·通常先定义分析对象的几何模型。
·典型方法是用实体模型模拟几何模型。
–以CAD-类型的数学描述定义结构的几何模型。
–可能是实体或表面，这取决于分析对象的模型。
B. 几何模型
·典型的实体模型是由体、面、线和关键点组成的。
– 体由面围成，用来描述实体物体。
– 面由线围成，用来描述物体的表面或者块、壳等。
– 线由关键点组成，用来描述物体的边。
– 关键点是三维空间的位置， 用来描述物体的顶点。
·在实体模型间有一个内在层次关系，关键点是实体的基础，线由点生成，面由线生成，体由面生成。
·这个层次的顺序与模型怎样建立无关。
·ANSYS 不允许直接删除或修改与高层次相连接的低层次实体。(稍后，将讨论哪些修改是许可的)
·既可以在ANSYS中创建实体模型，也可以从其他软件包中输入实体模型
·两种方法的详细情况以后介绍，现在，我们简要地讨论如何输入一个IGES 文件和缩放所需的几何模型
·IGES (Initial Graphics Exchange Specification) 是用来把实体几何模型从一个软件包传递到另一个软件包的规范 –IGES 文件是ASCII码文件, 很容易在两个计算机系统间传递。
–许多软件包,包括ANSYS在内, 允许读写IGES文件。
·输入IGES 文件到ANSYS中:
– Utility Menu > File > Import > IGES...
◆在弹出的对话框中，选择No defeaturing *(缺省值) ，按下OK (默认其他选项)。
◆在第二个对话框中选择想要的文件并点击OK.
– 或使用IGESIN 命令:
◆/aux15
◆ioptn,iges,nodefeat
◆igesin,filename,extension,directory
◆finish
·输入完成后， ANSYS会自动绘出几何模型图
·可以按需要修改几何模型 – ANSYS允许对输入的实体模型进行多项操作，这在以后论述
– 现在，我们讨论如何在不同的单位设置下确定模型的比例。(注:缩放比例对输入的“Defeature” IGES无效.)
·当你需要把几何模型的单位转换成另一套单位，比如说，从英寸到毫米，比例缩放就显得十分必要。
·在ANSYS中缩放模型:
–首先保存数据库--Toolbar > SAVE_DB 或使用SAVE 命令。
–接着Main Menu > Preprocessor > Operate > Scale > Volumes (在模型上选择相应的实体部分)
◆使用[Pick All]拾取整个体
◆然后键入想要的比例系数（对RX, RY, RZ 的比例系数），设置IMOVE 为“Moved”，取代“Copied” –或使用VLSCAL命令:
◆vlscale,all,,,25.4,25.4,25.4,,,1
·演示:
– 输入 pipe.igs :
选择“No Defeaturing” 方式
– 确定模型显示方向
– 保存 pipe.db
·前处理
– 几何模型
– 网格划分
·求解
– 加载
– 求解
·后处理
– 结果评价
– 检查结果正确性
C. 网格划分
·网格划分是用节点和单元等“填充”实体模型，创建有限元模型的过程。
–请记住, 只有有限元求解需要节点和单元，实体模型不需要。实体模型不参与有限元求解。
·网格划分的三个步骤:
– 定义单元属性
– 指定网格控制
– 生成网格
·单元属性是网格划分前必须建立的有限单元模型属性。它们包括:
– 单元类型
– 实常数
– 材料性质
单元类型
·单元类型是一个重要的选项，该选项决定如下的单元特性:
– 自由度(DOF)设置. 例如，一个热单元类型有一个自由度：TEMP，而一个结构单元类型可能有6个自由度： UX, UY, UZ, ROTX, ROTY,ROTZ.
– 单元形状-- 块,四面体, 四边形,三角形等
– 维数-- 2-D (仅有X-Y 平面), or 3-D.
– 假定的位移形函数-- 线性与二次
·ANSYS有超过150个的单元类型可供选择。对于如何选取单元类型稍后介绍，现在，请看如何定义单元类型。
·定义单元类型:
–Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete
◆[Add]添加新单元类型
◆选择想要的类型(如SOLID92) 并按OK键
◆[Options]指定附加的单元选项
–或使用ET命令:
◆et,1,solid92
·注意:
– 设置想要分析学科的选项(Main Menu > Preferences)，这样将只显示所选学科的单元类型。
– 应当在前处理阶段尽早地定义单元类型，因为GUI方式中菜单的过滤依赖于当前自由度的设置。例如，如果选择结构单元类型，则热载荷选项成灰色，或根本不出现。
实常数
·实常数用于描述那些由单元几何模型不能完全确定的几何形状。例如:
– 梁单元是由连接两个节点的线来定义的，这只定义了梁的长度。要指明梁的横截面属性，如面积和惯性矩，就要用到实常数。
– 壳单元是由四面体或四边形来定义的，这只定义了壳的表面积，要指明壳的厚度，必须用实常数。
– 许多3-D 实体单元不需要实常数，因为单元几何模型已经由节点完全定义。
·定义实常数:
– Preprocessor > Real Constants
◆[Add] 增加一种新的实常数设置。
◆如果定义了多个单元类型,首先选择要指定实常数的单元类型
◆接着输入实常数值.
– 或使用R 系列命令
·不同的单元类型需要不同的实常数，有些单元类型不需要任何实常数。获取详细资料，请 参考在线单元手册。
材料性质
·每个分析都需要输入一些材料性质：结构单元所需的杨氏模量EX ，热单元所需的热传导率KXX 等。
·定义材料性质的两种方法:
– 材料库
– 单独定义
使用材料库
·这种方法能够对给定的材料选择预先已定义的材料性质。
·ANSYS 为一些常用材料提供了结构和热的典型材料性质（线性），但我们强烈建议你建立自己的材料库。
·从材料库选取材料:
– 先定义库的路径.
·Preprocessor > Material Props >Material Library > Library Path
– 输入要读取的材料数据的位置例如： /ansys57/matlib.
·或使用/MPLIB 命令
– 接着从库中输入一种材料
·Preprocessor > Material Library >Import Library
– 选择单位制。这仅仅用来筛选后续对话框中所列的文件，ANSYS本身没有单位制的概念，也不进行单位换算；
– 选择想要的材料文件如钢AISI C1020.
·或使用MPREAD 命令中的LIB选项
