有限元基礎(chǔ)與ANSYS軟件第3章典型結(jié)構(gòu)的ppt課件

1、有限元根底及ANSYS軟件 郭世偉第三章第三章 典型構(gòu)造的典型構(gòu)造的ANSYS建模分析建模分析一、負載的定義一、負載的定義ANSYS中的負載可分為邊境條件和實踐外中的負載可分為邊境條件和實踐外力兩類，主要有：力兩類，主要有：自在度約束，給定節(jié)點位自在度約束，給定節(jié)點位移值；移值；集中力力矩，作用于構(gòu)造節(jié)點；集中力力矩，作用于構(gòu)造節(jié)點；外表壓力負載，分布于單元面上的分布力；外表壓力負載，分布于單元面上的分布力；等等。等等。構(gòu)造的有限元模型建立后，開場聲明各種構(gòu)造的有限元模型建立后，開場聲明各種負載。負載的聲明可在負載。負載的聲明可在/prep7處置器和處置器和/solu處處置器中進展，建議全部負

2、載在置器中進展，建議全部負載在/solu處置器中聲處置器中聲明。明。分析類型的聲明：分析類型的聲明：ANTYPE，Antype，！Antype=STATIC 或或 0，靜態(tài)分析系統(tǒng)默許，靜態(tài)分析系統(tǒng)默許 BUCKLE 或或 1，屈曲分析，屈曲分析 MODEL 或或 2，振動模態(tài)分析，振動模態(tài)分析 HARMIC 或或 3，調(diào)和外力動力系統(tǒng)分析，調(diào)和外力動力系統(tǒng)分析 TRANS 或或 4，瞬時動力系統(tǒng)分析，瞬時動力系統(tǒng)分析定義節(jié)點自在度限制：定義節(jié)點自在度限制：D,DODE,LAB,VALUE,VALUE2, NEND,NINC,LAB2,LAB3,LAB=UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,R

3、OTZ, ALLDODE,NEND,NINC選取節(jié)點范圍選取節(jié)點范圍VALUE為位移值為位移值 定義節(jié)點上的集中力：定義節(jié)點上的集中力：F,NODE,LAB,VALUE,VALUE2, NEND,NINC，LAB = FX,FY,FZ,MX,MY,MZ NODE,NEND,NINC選取節(jié)點范圍選取節(jié)點范圍VALUE為外力值為外力值梁單元上的分布力定義：梁單元上的分布力定義：SFBEAM,ELEM,LKEY,LAB,VALI,VALJELEM為梁單元號碼為梁單元號碼LKEY為梁單元面的號碼為梁單元面的號碼LAB=“PRESVALI、VALJ為節(jié)點為節(jié)點I、J處的分布力密度處的分布力密度單元分布力

4、的定義：單元分布力的定義：SFE，ELEM,LKEY,LAB,KVAL,VAL1,VAL2,VAL3,VAL4ELEM為單元號碼為單元號碼LKEY為單元邊面的號碼，與節(jié)點順序相關(guān)為單元邊面的號碼，與節(jié)點順序相關(guān)LAB=“PRESVAL1VAL4為對應(yīng)邊面的節(jié)點上的分布力密度為對應(yīng)邊面的節(jié)點上的分布力密度以上為分布力的默許正方向，以上為分布力的默許正方向，留意節(jié)點留意節(jié)點 I、J 的順序！的順序！定義節(jié)點間的分布力：定義節(jié)點間的分布力：SF, Nlist, Lab, VALUE適于均布負載，作用于適于均布負載，作用于Nlist節(jié)點所包含的單元的邊或面節(jié)點所包含的單元的邊或面上。上。Lab=PRE

5、S表示為構(gòu)造所受壓力；表示為構(gòu)造所受壓力；VALUE為壓力值。為壓力值。OUTPR,Item,FREQ,用于控制分析后的結(jié)果能否顯示于輸出窗口文件，該用于控制分析后的結(jié)果能否顯示于輸出窗口文件，該命令需位于命令需位于SOLVE命令之前。命令之前。Item=ALL 一切結(jié)果，一切結(jié)果，=NSOL，節(jié)點自在度結(jié)果，節(jié)點自在度結(jié)果，=BASIC,系統(tǒng)默許所包含的內(nèi)容足以運用系統(tǒng)默許所包含的內(nèi)容足以運用FREQ為負載次數(shù)，為負載次數(shù)，=ALL時為最后負載時為最后負載 。SOLVE加完負載后，可執(zhí)行該命令對標(biāo)題進展求解。求解過程中加完負載后，可執(zhí)行該命令對標(biāo)題進展求解。求解過程中的剛度矩陣、質(zhì)量矩陣、負

6、載形狀、分析結(jié)果等數(shù)據(jù)會存儲于相的剛度矩陣、質(zhì)量矩陣、負載形狀、分析結(jié)果等數(shù)據(jù)會存儲于相關(guān)文件中，如關(guān)文件中，如jobname.rst，jobname.rth，jobname.rmg等。等。 二、后處置器二、后處置器 后處置器后處置器用于檢查分析、顯示分析用于檢查分析、顯示分析結(jié)果，不同單元有不同特性，所得各種解答結(jié)果，不同單元有不同特性，所得各種解答也不同。也不同。/POST1！進入后處置器！進入后處置器PLDISP, 圖示構(gòu)造受外力變形的結(jié)果圖示構(gòu)造受外力變形的結(jié)果PRDISP, 列表顯示各節(jié)點位移結(jié)果列表顯示各節(jié)點位移結(jié)果PRESOL, Item, Comp ！打印單元的解答！打印單元的

7、解答(以單元為單位以單元為單位) Item S(應(yīng)力應(yīng)力) F 力力 M力矩力矩 Comp XYZXYYZXZ XYZ XYZPRNSOL, Item, Comp ！打印節(jié)點的解答！打印節(jié)點的解答(以節(jié)點為單位以節(jié)點為單位) Item U(位移位移) S 應(yīng)應(yīng)力力 Comp XYZCOMP COMPPRIN可顯示普通構(gòu)造的可顯示普通構(gòu)造的2-D，3-D單元的分析結(jié)果！單元的分析結(jié)果！對于一維的桿、梁等單元的結(jié)果的圖形顯示可用對于一維的桿、梁等單元的結(jié)果的圖形顯示可用ETABLE命令。命令。ETABLE,Lab,Item,Comp ！將單元某項結(jié)果制成表格方式！將單元某項結(jié)果制成表格方式Lab為

8、字段稱號最多為字段稱號最多8個字個字Item為結(jié)果項次稱號為結(jié)果項次稱號Comp結(jié)果項次稱號的方向結(jié)果項次稱號的方向軸向應(yīng)力：軸向應(yīng)力：ETABLE,AXSTRESS,LS,1軸向力：軸向力：ETABLE,AXFORCE,SMISC,1軸向應(yīng)變：軸向應(yīng)變：ETABLE,AXE,LEPEL,1梁彎矩：梁彎矩：ETABLE,IMOMENT,SMISC,6梁彎矩：梁彎矩：ETABLE,JMOMENT,SMISC,12梁剪力：梁剪力：ETABLE,ISHEAR,SMISC,2梁剪力：梁剪力：ETABLE,JSHEAR,SMISC,8平面單元平面單元PLANE42等效應(yīng)力：等效應(yīng)力：ETABLE,AAA

9、,S,EQV平面單元平面單元X中心點位置：中心點位置：ETABLE,POSIX,CENT,XPRETAB,PLLS,圖象與動畫圖象與動畫1、平面桁架問題的求解、平面桁架問題的求解922207 10/,0.01EN mAm三、典型構(gòu)造的三、典型構(gòu)造的ANSYS分析分析/UNITS,SI /PREP7 ET,1,LINK1 MP,EX,1,207E9 R,1,0.01N,1,0,0 N,5,8,0 FILL,1,5N,6,2,1 N,7,4,2 N,8,6,1 E,1,2 EGEN,4,1,1,1,1 E,1,6 E,6,7 E,7,8 E,5,8 E,2,6 E,3,7 E,4,8 E,2,7

10、E,4,7 FINISH /SOLUANTYPE,STATIC OUTPR,BASIC,ALL D,1,ALL,0 D,5,ALL,0 F,6,FY,-1000F,7,FY,-1000F,8,FY,-1000F,8,FX,1000SOLVE FINISH /POST1PLDISP,1PRDISP PRNSOL,U,X PRNSOL,U,Y ETABLE,AXS,LS,1 ETABLE,AXF,SMISC,1 ETABLE,AXE,LEPEL,1 PLETAB,AXS PLETAB,AXF PLETAB,AXEFINISH2、梁構(gòu)造問題的求解、梁構(gòu)造問題的求解11202 10/,10 ,2,0.

11、5 ,10/EN mLm bhm qkN m/UNITS,SI/PREP7ET,1,BEAM3MP,EX,1,2E11R,1,2*0.5,2*0.5*3/12,0.5N,1,0,0N,11,10,0FILL,1,11E,1,2EGEN,10,1,1,1,1FINISH /SOLUANTYPE,STATICOUTPR,BASIC,ALL D,1,ALL,0 D,11,UX,0,UY SFBEAM,1,1,PRES,0,1000 SFBEAM,2,1,PRES,1000,2000 SFBEAM,3,1,PRES,2000,3000SFBEAM,4,1,PRES,3000,4000SFBEAM,5,

12、1,PRES,4000,5000SFBEAM,6,1,PRES,5000,6000SFBEAM,7,1,PRES,6000,7000SFBEAM,8,1,PRES,7000,8000SFBEAM,9,1,PRES,8000,9000SFBEAM,10,1,PRES,9000,10000! F,7,FY,1000SOLVE FINISH ETABLE,IM,SMISC,6 ETABLE,JM,SMISC,12 ETABLE,IS,SMISC,2 ETABLE,JS,SMISC,8 PRETAB PLLS,IS,JS PLLS,IM,JM FINISH3、彈性平面問題、彈性平面問題a=5cm,c=

13、2cm,d=2cm,q=1500N/m,q1=600N/m92200 10/,0.3EN m/UNITS,SI /PREP7 N,1,0,0 N,11,0.1,0 FILL,1,11 NGEN,7,11,1,11,1,0,0.01ET,1,PLANE42MP,EX,1,200E9 MP,NUXY,1,0.3 E,1,2,13,12 EGEN,10,1,1 EGEN,6,11,1,10 EDELE,21,25 EDELE,31,35 NDELE,34,38FINISH /SOLU ANTYPE,STATIC OUTPR,BASIC,ALLD,1,ALL,0 D,12,ALL,0 D,23,ALL

14、,0 D,45,ALL,0 D,56,ALL,0 D,67,ALL,0 D,11,UY,0 SFE,10,2,PRES,-600,-500SFE,20,2,PRES,-500,-400SFE,30,2,PRES,-400,-300SFE,40,2,PRES,-300,-200SFE,50,2,PRES,-200,-100SFE,60,2,PRES,-100,0 SFE,51,3,PRES,1500,1500SFE,52,3,PRES,1500,1500SFE,53,3,PRES,1500,1500SFE,54,3,PRES,1500,1500SFE,55,3,PRES,1500,1500SFE

15、,56,3,PRES,1500,1500SFE,57,3,PRES,1500,1500SFE,58,3,PRES,1500,1500SFE,59,3,PRES,1500,1500SFE,60,3,PRES,1500,1500SOLVE FINISH /POST1 PRDISP PLDISP,1PLNSOL,U,X PLNSOL,U,Y PLESOL,S,EQV四、多重負載四、多重負載 確定的機械構(gòu)造系統(tǒng)所受約束條件與載荷方式多樣，要分確定的機械構(gòu)造系統(tǒng)所受約束條件與載荷方式多樣，要分別求解不同約束條件和載荷單獨作用下的構(gòu)造呼應(yīng)情況。例如別求解不同約束條件和載荷單獨作用下的構(gòu)造呼應(yīng)情況。例如以下

16、圖中，可分別進展以下圖中，可分別進展F1、F2、F3單獨作用或不同組協(xié)作用單獨作用或不同組協(xié)作用下的構(gòu)造分析求解。下的構(gòu)造分析求解。 可采用多重負載方式來處置可采用多重負載方式來處置(約束條件也看作負載約束條件也看作負載)。 構(gòu)造的有限元模型完全一樣，只是在解答處置器中留意其構(gòu)造的有限元模型完全一樣，只是在解答處置器中留意其不同負載形狀下的分析流程。不同負載形狀下的分析流程。F1=10kN，F(xiàn)2=2kN，F(xiàn)3=5 kN有以下常用命令：有以下常用命令： 多重負載的資料保管：多重負載的資料保管：LSWRITE，n負載階段數(shù)負載階段數(shù)n=01，02，保管為文本文件，保管為文本文件Jobname.sn

17、 多重負載解答：多重負載解答：LSSOLVE,SLMIN,SLMX,SLINC讀取多重負載，并解答之，讀取多重負載，并解答之，SLMIN,SLMX,SLINC為階段負載為階段負載的范圍。每個負載的解答是獨立的。的范圍。每個負載的解答是獨立的。 設(shè)置不同的約束條件和載荷形狀時，可用到以下指令：設(shè)置不同的約束條件和載荷形狀時，可用到以下指令：刪除已定義的節(jié)點約束條件刪除已定義的節(jié)點約束條件DDELE, NODE,Lab,NEND,NINC，對應(yīng)于指令對應(yīng)于指令D。刪除已定義的節(jié)點集中力刪除已定義的節(jié)點集中力FDELE, NODE,Lab,NEND,NINC，對應(yīng)于指令對應(yīng)于指令F。刪除已定義的面負

18、載刪除已定義的面負載SFDELE, Nlist,Lab，對應(yīng)于指令，對應(yīng)于指令SF。刪除已定義的面負載刪除已定義的面負載SFEDELE, ELEM,LKEY,Lab，對應(yīng)于指，對應(yīng)于指令令SFE。 在在POST1/中，檢查多重負載的解答時，聲明多重負載的中，檢查多重負載的解答時，聲明多重負載的號碼號碼n：SET,n多重負載處置的普通流程為：多重負載處置的普通流程為：上面實例的程序流程為：上面實例的程序流程為：/UNITS,SI/PREP7ET,1,LINK1MP,EX,1,2.07E11R,1,1E-4R,2,2E-4N,1,0,0N,2,1,0N,3,2,0N,4,0.5,1N,5,1.5,

19、1TYPE,1MAT,1REAL,1E,1,2E,2,3E,4,5TYPE,1MAT,1REAL,2E,1,4E,2,4E,2,5E,5,3FINISH/SOLUD,1,ALLD,3,UY,0F,4,FY,-10000LSWRITED,1,ALLD,3,UY,0F,4,FY,-10000F,5,FX,2000LSWRITED,1,ALLD,3,UY,0FDELE,5,FXF,4,FY,-10000F,2,FY,-5000LSWRITED,1,ALLD,3,UY,0FDELE,4,FYF,5,FX,2000F,2,FY,-5000LSWRITED,1,ALLD,3,UY,0F,4,FY,-100

20、00F,2,FY,-5000F,5,FX,2000LSWRITELSSOLVE,1,5FINISH/POST1SET,1PLDISP,1SET,2PLDISP,1SET,3PLDISP,1SET,4PLDISP,1SET,5PLDISP,11、多自在度振動系統(tǒng)、多自在度振動系統(tǒng)具有黏性阻尼具有黏性阻尼的二自在度系的二自在度系統(tǒng)強迫振動：統(tǒng)強迫振動：二自在度系統(tǒng)二自在度系統(tǒng)自在振動：自在振動：五、振動模態(tài)分析五、振動模態(tài)分析第一主振型 第二主振型二自在度系統(tǒng)的主振型圖 (a)平衡形狀平衡形狀 (b)三質(zhì)量塊產(chǎn)生的位移三質(zhì)量塊產(chǎn)生的位移 (c)三質(zhì)量塊的分立圖三質(zhì)量塊的分立圖三自在度系統(tǒng)的力學(xué)模型

21、三自在度系統(tǒng)的力學(xué)模型.1111 111221221.222221221332332.333332332( )( )( )( )( ( )( )( ( )( )( )( )( ( )( )( ( )( )( ( )( )( ( )( )( )( )( ( )( )( ( )( )m x tF tkx tc x tk x tx tc x tx tm x tF tk x tx tc x tx tk x tx tc x tx tm x tF tk x tx tc x tx t 運用隔離體法，對每個質(zhì)量塊進展分析，可得該三自在運用隔離體法，對每個質(zhì)量塊進展分析，可得該三自在度系統(tǒng)的運動微分方程為：度系

22、統(tǒng)的運動微分方程為：三自在度有阻尼振動系統(tǒng)三自在度有阻尼振動系統(tǒng)三自在度系統(tǒng)及其固有模態(tài)振型三自在度系統(tǒng)及其固有模態(tài)振型各自在度上的各自在度上的頻率呼應(yīng)圖頻率呼應(yīng)圖3、延續(xù)體振動系統(tǒng)、延續(xù)體振動系統(tǒng)簡支梁的前三階主振型可形如以下圖所示：簡支梁的前三階主振型可形如以下圖所示：均勻簡支梁：均勻簡支梁：懸臂梁的前三階主振型可形如以下圖所示：均勻懸臂梁：2、基于、基于ANSYS的振動模態(tài)分析的振動模態(tài)分析構(gòu)造振動模態(tài)分析，分析類型構(gòu)造振動模態(tài)分析，分析類型ANTYPE=MODAL或或2選擇模態(tài)分析的方法：選擇模態(tài)分析的方法：MODOPT,Method Method=REDUC降階法，降階法，=SUBS

23、P次空間法次空間法在降階法中選擇主自在度：在降階法中選擇主自在度：M, NODE, Lab1,NEND,NINC, Lab2, 聲明模態(tài)階數(shù)或頻率范圍：聲明模態(tài)階數(shù)或頻率范圍：MXPAND,NMODE,FREQB,FREQE,實例實例1：長方形截面懸臂梁，梁屬性：長方形截面懸臂梁，梁屬性：資料屬性：資料屬性：質(zhì)量塊：質(zhì)量塊： 2741.2 ,0.003,0.05 ,6.25 10Lm Am hm Im3207,0.33,7800/EGPakg m1.5mkg程序清單：程序清單：/UNITS,SI/PREP7ET,1,BEAM3ET,2,MASS21,4R,1,0.003,6.25E-7,0.05R,2,1.5MP,EX,1,207E9MP,NUXY,1,0.33MP,DENS,1,7800N,1,0,0N