ansys入門之三(應力分析).ppt

應力分析,2,應力分析 概述,應力分析 是用來描述包括應力和應變在內的結果量分析的通用術語，也就是結構分析。 正如第二章描述的， ANSYS 的應力分析包括如下幾個類型: 靜態(tài)分析 瞬態(tài)動力分析 模態(tài)分析 譜分析 諧響應分析 顯示動力學 本章將以一個線性靜態(tài)分析為例來描述分析步驟,只要掌握了這個分析步驟，很快就會作其他分析。,3,應力分析 .概述,主要內容: A. 分析步驟 B. 幾何建模 C. 網格劃分 D. 施加載荷 E. 求解 F. 查看 結果 G. 檢查解的正確性 H. 例題,4,應力分析 A. 分析步驟,每個分析包含三個主要步驟: 前處理 創(chuàng)建或輸入幾何模型 對幾何模型劃分網格 求解 施加載荷 求解 后處理 結果評價 檢查結果的正確性,5,應力分析 .應力分析步驟,注意！ANSYS 的主菜單也是按照前處理、求解、后處理來組織的,6,應力分析 .應力分析步驟,前處理器 (在ANSYS中稱為 PREP7) 提供了對程序的主要輸入 前處理的主要功能是生成有限元模型，主要包括節(jié)點、單元和材料屬性等的定義。也可以使用前處理器PREP7 施加載荷。 通常先定義分析對象的幾何模型。 典型方法是用實體模型 模擬幾何模型。 以 CAD-類型的數(shù)學描述定義結構的幾何模型。 可能是實體或表面，這取決于分析對象的模型。,7,典型的實體模型是由體、面、線和關鍵點組成的 。 體 由面圍成，用來描述實體物體。 面 由線圍成，用來描述物體的表面或者塊、殼等。 線 由關鍵點組成，用來描述物體的邊。 關鍵點 是三維空間的位置， 用來描述物體的頂點。,應力分析 - 前處理 B. 幾何模型,8,應力分析 - 前處理 .幾何模型,在實體模型間有一個內在層次關系，關鍵點是實體的基礎，線由點生成，面由線生成，體由面生成。 這個層次的順序與模型怎樣建立無關。,ANSYS 不允許直接刪除或修改與高層次相連接的低層次實體。(稍后，將討論哪些修改是許可的),9,應力分析- 前處理 .幾何模型,既可以在ANSYS中創(chuàng)建實體模型，也可以從其他軟件包中輸入實體模型 兩種方法的詳細情況以后介紹，現(xiàn)在，我們簡要地討論如何輸入一個 IGES 文件和縮放所需的幾何模型 IGES (Initial Graphics Exchange Specification) 是用來把實體幾何模型從一個軟件包傳遞到另一個軟件包的規(guī)范 IGES 文件是 ASCII碼文件, 很容易在兩個計算機系統(tǒng)間傳遞。 許多軟件包,包括 ANSYS在內, 允許讀寫 IGES文件,10,應力分析- 前處理 .幾何模型,輸入 IGES 文件到ANSYS中: Utility Menu File Import IGES. 在彈出的對話框中，選擇 No defeaturing * (缺省值) ，按下 OK (默認其他選項)。 在第二個對話框中選擇想要的文件并點擊OK. 或使用 IGESIN 命令: /aux15 ioptn,iges,nodefeat igesin,filename,extension,directory finish,11,應力分析- 前處理 .幾何模型,輸入完成后， ANSYS會自動繪出幾何模型圖,可以按需要修改幾何模型 ANSYS允許對輸入的實體模型進行多項操作，這在以后論述 現(xiàn)在，我們討論如何在不同的單位設置下確定模型的比例。 (注:縮放比例對輸入的“Defeature” IGES無效.),12,應力分析- 前處理 .幾何模型,當你需要把幾何模型的單位轉換成另一套單位， 比如說，從英寸到毫米，比例縮放就顯得十分必要。 在 ANSYS中縮放模型:,首先保存數(shù)據(jù)庫 - Toolbar SAVE_DB 或使用 SAVE 命令。 接著 Main Menu Preprocessor Operate Scale Volumes (在模型上選擇相應的實體部分) 使用Pick All拾取整個體 然后鍵入想要的比例系數(shù)（對 RX, RY, RZ 的比例系數(shù)），設置 IMOVE 為 “Moved”，取代 “Copied” 或使用 VLSCALE 命令: vlscale,all,25.4,25.4,25.4,1,13,應力分析- 前處理 .幾何模型,演示: 輸入 pipe.igs : 選擇“No Defeaturing” 方式 其他全部缺省 確定模型顯示方向 保存 pipe.db,14,應力分析- 前處理 .幾何模型,前處理 幾何模型 網格劃分 求解 加載 求解 后處理 結果評價 檢查結果正確性,15,應力分析- 前處理 C. 網格劃分,網格劃分 是用節(jié)點和單元等“填充”實體模型，創(chuàng)建有限元模型的過程。 請記住, 只有有限元求解需要節(jié)點和單元，實體模型不需要。實體模型不參與有限元求解。,16,應力分析 - 前處理 .網格劃分,網格劃分的三個步驟: 定義單元屬性 指定網格控制 生成網格 單元屬性 是網格劃分前必須建立的有限單元模型屬性。它們包括: 單元類型 實常數(shù) 材料性質,17,應力分析 - 前處理 .網格劃分,單元類型 單元類型是一個重要的選項，該選項決定如下的單元特性: 自由度 (DOF)設置. 例如，一個熱單元類型有一個自由度：TEMP，而一個結構單元類型可能有6個自由度： UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ. 單元形狀 - 塊,四面體, 四邊形,三角形等 維數(shù) - 2-D (僅有X-Y 平面), or 3-D. 假定的位移形函數(shù) - 線性及二次 ANSYS有超過150個的單元類型可供選擇。對于如何選取單元類型稍后介紹，現(xiàn)在，請看如何定義單元類型。,18,應力分析 - 前處理 .網格劃分,定義單元類型: Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Add 添加新單元類型 選擇想要的類型(如SOLID92) 并按 OK鍵 Options 指定附加的單元選項 或使用 ET 命令: et,1,solid92,19,應力分析 - 前處理 .網格劃分,注意: 設置想要分析學科的選項 (Main Menu Preferences)，這樣將只顯示所選學科的單元類型 。 應當在前處理階段盡早地定義單元類型，因為GUI方式中菜單的過濾依賴于當前自由度的設置。例如，如果選擇結構單元類型，則熱載荷選項成灰色，或根本不出現(xiàn)。,20,應力分析 - 前處理 .網格劃分,實常數(shù) 實常數(shù)用于描述那些由單元幾何模型不能完全確定的幾何形狀。 例如: 梁單元是由連接兩個節(jié)點的線來定義的，這只定義了梁的長度。要指明梁的橫截面屬性，如面積和慣性矩，就要用到實常數(shù)。 殼單元是由四面體或四邊形來定義的，這只定義了殼的表面積，要指明殼的厚度，必須用實常數(shù)。 許多 3-D 實體單元不需要實常數(shù)，因為單元幾何模型已經由節(jié)點完全定義。,21,應力分析 - 前處理 .網格劃分,定義實常數(shù): Preprocessor Real Constants Add 增加一種新的實常數(shù)設置。 如果定義了多個單元類型,首先選擇要指定實常數(shù)的單元類型 接著輸入實常數(shù)值. 或使用 R 系列命令 不同的單元類型需要不同的實常數(shù)，有些單元類型不需要任何實常數(shù)。獲取詳細資料，請參考在線單元手冊。,22,應力分析 - 前處理 .網格劃分,材料性質 每個分析都需要輸入一些材料性質：結構單元所需的楊氏模量 EX ，熱單元所需的熱傳導率 KXX 等。. 定義材料性質的兩種方法: 材料庫 單獨定義,23,應力分析 - 前處理 .網格劃分,使用材料庫 這種方法能夠對給定的材料選擇預先已定義的材料性質。 ANSYS 為一些常用材料提供了結構和熱的典型材料性質（線性），但我們強烈建議你建立自己的材料庫。,從材料庫選取材料: 先定義庫的路徑. Preprocessor Material Props Material Library Library Path 輸入要讀取的材料數(shù)據(jù)的位置 例如： /ansys57/matlib. 或使用 /MPLIB 命令,24,應力分析 - 前處理 .網格劃分,接著從庫中輸入一種材料 Preprocessor Material Library Import Library 選擇單位制。這僅僅用來篩選后續(xù)對話框中所列的文件，ANSYS 本身沒有單位制的概念，也不進行單位換算 選擇想要的材料文件 如鋼 AISI C1020. 或使用 MPREAD 命令中的 LIB選項.,25,應力分析 - 前處理 .網格劃分,單獨指定材料性質 這種方法通過 材料模型 GUI方式直接指定想要的材料性質，以取代選擇材料名稱。,單獨指定材料性質: Preprocessor Material Props Material Models 雙擊合適的性質選項來定義材料性質,26,應力分析 - 前處理 .網格劃分,先定義好材料類型的結構樹 接著輸入單個材料的性質值 或使用 MP 命令 mp,ex,1,30e6 mp,prxy,1,.3,27,應力分析 - 前處理 .網格劃分,添加與溫度相關的材料性質 繪出性質-溫度曲線,28,應力分析 - 前處理 .網格劃分,從一個材料表復制材料模型到另一個材料表 刪除材料模型,29,應力分析 - 前處理 .網格劃分,A 單位制注釋 無需告訴 ANSYS你所使用的單位制，只需確定要使用的單位制，在輸入時保持數(shù)據(jù)單位一致。 例如,如果幾何模型的尺寸是英寸，確保其他的輸入數(shù)據(jù) 材料性質, 實常數(shù), 載荷等 也以英寸為單位 ANSYS 不進行單位換算 ! 它只是簡單的接受所輸入的數(shù)據(jù)而不會懷疑它們的合法性。 命令 /UNITS 允許你指定單位制, 但它只是一個紀錄設計，從而使 使用你模型的用戶知道你所用的單位。,30,應力分析 - 前處理 .網格劃分,指定網格控制 是網格劃分的第二步。 ANSYS 中有許多可用的網格控制。現(xiàn)在， 我們介紹一個指定網格密度的簡單方法，智能網格劃分。 智能網格劃分是一種運算法則，它按照線的長度，曲率和對孔的近似確定模型中線的分割單