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。
ANSYS 压力容器应力分析中，列表应力名称问题
1. ** MEMBRANE ** 代表 PL?
2. ** BENDING ** 代表 PB?
3. ** MEMBRANE PLUS BENDING ** 代表 PL+PB?
4. ** PEAK ** 代表 F?
5. ** TOTAL ** 代表？
注：
（因为 JB4732 中规定，判定各种应力许用极限的参数有
一次总体薄膜应力强度 SⅠ（由 Pm 算得）；一次局部薄膜应力强度 SⅡ（由 PL 算得）；
一次薄膜加一次弯曲应力强度 SⅢ（由 PL+PB 算得）；一次加二次应力强度 SⅣ( 由 PL+PB+Q 算得 )；峰值应力强度 SⅤ( 由 PL+PB+Q+F 算得 )
Pm 是一次总体薄膜应力，
PL 是一次局部薄膜应力；
PB 是一次弯曲应力；
Q 是二次应力；
F 是峰值应力）
Pm 是一次总体薄膜应力，
PL 是一次局部薄膜应力；
PB 是一次弯曲应力；
Q 是二次应力；
F 是峰值应力）
1. ** MEMBRANE ** 代表 PL?
2. ** BENDING ** 代表 PB?
3. ** MEMBRANE PLUS BENDING ** 代表 PL+PB?
4. ** PEAK ** 代表 F?
5. ** TOTAL ** 代表？
ANSYS 后处理应力线性化得到的结果中：
** MEMBRANE ** 代表薄膜应力， 可能是一次总体薄膜应力也可能是一次局部薄膜应力。
** BENDING ** 代表弯曲应力， 可能是一次弯曲应力也可能属于二次应力。
** MEMBRANE PLUS BENDING ** 根据前 2 者可能是一次薄膜 + 一次弯曲（ 1.5kSm ），也可能是一次 + 二次应力（ 3 kSm ）
ANSYS 只能把应力根据平均应力、线性化应力和非线性化应力来区
ANSYS 理论基础
一、钢筋混凝土模型
1、Solid65单元——模拟混凝土和岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元，可以模拟混凝土中的加强钢筋（或玻璃纤维、型钢等）；普通8节点三维等参元，增加针对混凝土材料参数和整体式钢筋模型；
基本属性：
——可以定义3种不同的加固材料；
——混凝土具有开裂、压碎、塑性变形和蠕变的能力;
—-加强材料只能受拉压,不能承受剪切力。
三种模型：
分离式模型——把混凝土和钢筋作为不同的单元来处理，各自划分单元,或钢筋视为线单元（杆件link－spar8或管件pipe16,20）；钢筋和混凝土之间可以插入粘结单元来模拟界面的粘结和滑移；
整体式模型——将钢筋分布于整个单元中，假定混凝土和钢筋粘结很好,并把单元视为连续均匀材料；
组合式模型—-分层组合式：在横截面上分成许多混凝土层和若干钢筋层，并对截面的应变作出某些假设（如应变沿截面高度为直线）；或采用带钢筋膜的等参单元。
2、本构模型
线性弹性、非线性弹性、弹塑性等；强度理论——Tresca、Von Mises、Druck—Prager等；
3、破坏准则 单轴破坏（Hongnested等）、双轴破坏（修正的莫尔库仑等）、三轴破坏（最大剪应力、Druck—Prager等），三参数、五参数模型；
混凝土开裂前，采用Druck—Prager屈服面模型模拟塑性行为；开裂失效准则,采用William-Warnke五参数强度模型.
4、基本数据输入
混凝土：ShrCf-Op—张开裂缝的剪切传递系数,0~1
ShrCf—Ol—闭合裂缝的剪切传递系数，0。9～1
UnTensSt—抗拉强度，
UnCompSt—单轴抗压强度,（若取-1，则以下不必要）
BiCompSt—双轴抗压强度，
HydroPrs—静水压力,
BiCompSt—静水压力下的双轴抗压强度，
ANSYS Workbench是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件，它可以用于模拟和分析各种工程结构的应力、变形、热、流体等问题。在使用ANSYS Workbench进行应力分析时，需要在结构中选择合适的积分点位置来获取准确的等效应力结果。本文将从以下几个方面展开讨论ANSYS Workbench等效应力中积分点位置的选择问题：
1. 等效应力的概念和意义
等效应力是指在复杂应力状态下的一个单一应力值，它能够代表这个复杂应力状态对材料产生的影响。在工程实践中，我们常常使用等效应力来评估材料的强度、刚度和耐久性，从而指导工程设计和结构优化。
2. 等效应力的计算方法
在有限元分析中，等效应力的计算通常通过积分点上的Cauchy应力来实现。ANSYS Workbench采用积分点法来计算等效应力，积分点的位置对最终的计算结果有很大的影响。
3. 积分点位置的选择标准
在实际的工程应用中，如何选择合适的积分点位置是一个关键的问题。一般而言，积分点位置的选择应该考虑以下几个因素：结构的几何形状、应力场的分布、材料的特性等。不同的结构和应力状态可能需要不同的积分点位置来获得准确的等效应力结果。
4. ANSYS Workbench中积分点位置的设置
在使用ANSYS Workbench进行应力分析时，可以通过在Mesh
Controls中设置Integration Points来控制积分点位置。用户可以选择自动设置积分点位置，也可以手动指定积分点的位置和数量。
5. 积分点位置对等效应力的影响
积分点位置的选择会直接影响等效应力的计算结果。一般来说，在应力集中区域和结构的边界处，需要增加积分点的密度，以获得更精确的等效应力结果。
选择合适的积分点位置对于获得准确的等效应力结果至关重要。在使用ANSYS Workbench进行应力分析时，需要根据实际情况合理选择积分点位置，并通过对比不同积分点位置下的等效应力结果来验证模拟的准确性。希望本文对读者在工程分析中的实践有所帮助。等效应力的概念和意义
