有限元機(jī)構(gòu)分析培訓(xùn)資料

1、有限元機(jī)構(gòu)分析培訓(xùn)資料第一章 ANSYS主要功能與模塊l ANSYS是世界上著名的大型通用有限元計(jì)算軟件，它包括熱、電、磁、流體和結(jié)構(gòu)等諸多模塊，具有強(qiáng)大的求解器和前、后處理功能，為我們解決復(fù)雜、龐大的工程項(xiàng)目和致力于高水平的科研攻關(guān)提供了一個(gè)優(yōu)良的工作環(huán)境，更使我們從繁瑣、單調(diào)的常規(guī)有限元編程中解脫出來。ANSYS本身不僅具有較為完善的分析功能，同時(shí)也為用戶自己進(jìn)行二次開發(fā)提供了友好的開發(fā)環(huán)境。l ANSYS程序自身有著較為強(qiáng)大三維建模能力，僅靠ANSYS的GUI(圖形界面)就可建立各種復(fù)雜的幾何模型；此外，ANSYS還提供較為靈活的圖形接口及數(shù)據(jù)接口。因而，利用這些功能，可以實(shí)現(xiàn)不同分析軟

2、件之間的模型轉(zhuǎn)換。 一、主要功能簡(jiǎn)介l1. 結(jié)構(gòu)分析 l 1） 靜力分析 - 用于靜態(tài)載荷. 可以考慮結(jié)構(gòu)的線性及非線性行為。l 線性結(jié)構(gòu)靜力分析 l 非線性結(jié)構(gòu)靜力分析l 幾何非線性：大變形、大應(yīng)變、應(yīng)力強(qiáng)化、旋轉(zhuǎn)軟化 l 材料非線性：塑性、粘彈性、粘塑性、超彈性、多線性彈性、蠕變、腫脹等 l 接觸非線性：面面/點(diǎn)面/點(diǎn)點(diǎn)接觸、柔體/柔體剛體接觸、熱接觸 l 單元非線性：死/活單元、鋼筋混凝土單元、非線性阻尼/彈簧元、預(yù)緊力單元等l 2）模態(tài)分析 - 計(jì)算線性結(jié)構(gòu)的自振頻率及振形. 譜分析 是模態(tài)分析的擴(kuò)展，用于計(jì)算由于隨機(jī)振動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和應(yīng)變 (也叫作 響應(yīng)譜或 PSD). l 3）諧

3、響應(yīng)分析 - 確定線性結(jié)構(gòu)對(duì)隨時(shí)間按正弦曲線變化的載荷的響應(yīng). l 4）瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 - 確定結(jié)構(gòu)對(duì)隨時(shí)間任意變化的載荷的響應(yīng). 可以考慮與靜力分析相同的結(jié)構(gòu)非線性行為. l 5）譜分析 l 6）隨機(jī)振動(dòng)分析等 l 7）特征屈曲分析 - 用于計(jì)算線性屈曲載荷并確定屈曲模態(tài)形狀. (結(jié)合瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析可以實(shí)現(xiàn)非線性屈曲分析.) l 8）專項(xiàng)分析: 斷裂分析, 復(fù)合材料分析，疲勞分析l2. 高度非線性瞬態(tài)動(dòng)力分析（ANSYS/LS-DYNA） l 全自動(dòng)接觸分析，四十多種接觸類型 l 任意拉格郎日歐拉（ALE）分析 l 多物質(zhì)歐拉、單物質(zhì)歐拉 l 適應(yīng)網(wǎng)格、網(wǎng)格重劃分、重啟動(dòng) l 100多種非線

4、性材料模式 l 多物理場(chǎng)耦合分析：結(jié)構(gòu)、熱、流體、聲學(xué) l 爆炸模擬，起爆效果及應(yīng)力波的傳播分析 l 侵徹穿甲仿真，鳥撞及葉片包容性分析，跌落分析 l 失效分析，裂紋擴(kuò)展分析 l 剛體運(yùn)動(dòng)、剛體柔體運(yùn)動(dòng)分析 l 實(shí)時(shí)聲場(chǎng)分析 l BEM邊界元方法，邊界元、有限元耦合分析 l 光順質(zhì)點(diǎn)流體動(dòng)力（SPH）算法 l3. 熱分析 l 穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)溫度場(chǎng)分析 l 熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射分析 l 相變分析 l 材料性質(zhì)、邊界條件隨溫度變化 l4. 電磁分析 l 靜磁場(chǎng)分析計(jì)算直流電（DC)或永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)l 交變磁場(chǎng)分析 計(jì)算由于交流電(AC)產(chǎn)生的磁場(chǎng)l 瞬態(tài)磁場(chǎng)分析計(jì)算隨時(shí)間隨機(jī)變化的電流或外界引起的

5、磁場(chǎng) l 電場(chǎng)分析用于計(jì)算電阻或電容系統(tǒng)的電場(chǎng). 典型的物理量有電流密度、電荷密度、電場(chǎng)及電阻熱等。 l 高頻電磁場(chǎng)分析用于微波及RF無源組件，波導(dǎo)、雷達(dá)系統(tǒng)、同軸連接器等分析。 l5. 流體動(dòng)力學(xué)分析l 定常/非定常分析 l 層流/湍流分析 l 自由對(duì)流/強(qiáng)迫對(duì)流/混合對(duì)流分析 l 可壓縮流/不可壓縮流分析 l 亞音速/跨音速/超音速流動(dòng)分析 l 任意拉格郎日歐拉分析（ALE） l 多組份流動(dòng)分析（多達(dá)6組份） l 牛頓流與非牛頓流體分析 l 內(nèi)流和外流分析 l 共軛傳熱及熱輻射邊界 l 分布阻尼和風(fēng)扇模型 l 移動(dòng)壁面及自由界面分析 l6. 聲學(xué)分析 l 定常分析 l 模態(tài)分析 l 動(dòng)力響

6、應(yīng)分析 l7. 壓電分析 l 穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)分析 l 模態(tài)分析 l 諧響應(yīng)分析 l8. 多場(chǎng)耦合分析 l 熱結(jié)構(gòu) l 磁熱 l 磁結(jié)構(gòu) l 流體熱 l 流體結(jié)構(gòu) l 熱電 l 電磁熱流體結(jié)構(gòu) l9. 優(yōu)化設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)靈敏度分析 l 單一物理場(chǎng)優(yōu)化 l 耦合場(chǎng)優(yōu)化 l10.二次開發(fā)功能 l 參數(shù)設(shè)計(jì)語言 l 用戶可編程特性 l 用戶自定義界面語言 l 外部命令 l11. ANSYS土木工程專用包 l ANSYS的土木工程專用包ANSYS/CivilFEM用來研究鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土及巖土結(jié)構(gòu)的特性，如房屋建筑、橋梁、大壩、硐室與隧道、地下建筑物等的受力、變形、穩(wěn)定性及地震響應(yīng)等情況，從力學(xué)計(jì)算、組合分析

7、及規(guī)范驗(yàn)算與設(shè)計(jì)提出了全面的解決方案，為建筑及巖土工程師提供了功能強(qiáng)大且方便易用的分析手段。二、主要模塊簡(jiǎn)介l1. ANSYS/Mechanical：該模塊提供了范圍廣泛的工程設(shè)計(jì)分析與優(yōu)化功能，這些功能包括完整的結(jié)構(gòu)、熱、壓電及聲學(xué)分析。是一個(gè)功能強(qiáng)大的設(shè)計(jì)校驗(yàn)工具，可用來確定位移、應(yīng)力、作用力、溫度、壓力分布以及其它重要的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。l2. ANSYS/Structural：通過利用其先進(jìn)的非線性功能，該模塊可進(jìn)行高目標(biāo)的結(jié)構(gòu)分析，具體包括：幾何非線性、材料非線性、單元非線性及屈曲分析。該模塊可以使用戶精確模擬大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的性能。l3. ANSYS/Linear plus：該模塊是從ANSY

8、S/Structural派生出來的，一個(gè)線性結(jié)構(gòu)分析選項(xiàng)，可用于線性的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)及屈曲分析，非線性分析僅包括間隙元和板/梁大變形分析。l4. ANSYS/Thermal：該模塊同樣是從ANSYS/Mechanical中派生出來的，是一個(gè)可單獨(dú)運(yùn)行的熱分析程序，可用于穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)熱分析。l5. ANSYS/Flotran：該程序是個(gè)靈活的CFD軟件，可求解各種流體流動(dòng)問題，具體包括：層流、紊流、可壓縮流及不可壓縮流等。通過與ANSYS/Mechanical耦合，ANSYS/FLOTRAN是唯一一個(gè)具有設(shè)計(jì)優(yōu)化能力的CFD軟件，并且能提供復(fù)雜的多物理場(chǎng)功能。l6. ANSYS/Emag：該程序是一個(gè)

9、獨(dú)立的電磁分析軟件包，可模擬電磁場(chǎng)、靜電學(xué)、電路及電流傳導(dǎo)分析。當(dāng)該程序與其它ANSYS模塊聯(lián)合使用時(shí)，則具有了多物理場(chǎng)分析功能，能夠研究流場(chǎng)、電磁場(chǎng)及結(jié)構(gòu)力學(xué)間的相互影響。l7. ANSYS/Preppost：該模塊為用戶在前處理階段提供了強(qiáng)大的功能，使用戶能夠便捷地建立有限元模型。其后處理器能夠使用戶檢查所有ANSYS分析的計(jì)算結(jié)果。l8. ANSYS/ED：該模塊是一個(gè)功能完整的設(shè)計(jì)模擬程序，它擁有ANSYS隱式產(chǎn)品的全部功能，只是解題規(guī)模受到了限制（目前節(jié)點(diǎn)數(shù)1000）。該軟件可獨(dú)立運(yùn)行，是理想的培訓(xùn)教學(xué)軟件。l9. ANSYS/LS-DYNA：該程序是一個(gè)顯示求解軟件，可解決高度非線

10、性結(jié)構(gòu)動(dòng)力問題。該程序可模擬板料成形、碰撞分析、涉及大變形的沖擊、非線性材料性能以及多物體接觸分析，它可以加入第一類軟件包中運(yùn)行，也可以單獨(dú)運(yùn)行。l10.ANSYS/LS-DYNA PrepPost：該程序具有所有的ANSYS/LS-DYNA的前后處理功能，具體包括：實(shí)體建模、網(wǎng)格剖分、加載、邊界條件、等值線顯示、計(jì)算結(jié)果評(píng)價(jià)以及動(dòng)畫，但沒有求解功能。l11.ANSYS/University：該模塊是一個(gè)功能完整的設(shè)計(jì)模擬程序，它擁有ANSYS隱式產(chǎn)品的全部功能，只是解題規(guī)模受到了限制（目前節(jié)點(diǎn)數(shù)16000和32000兩種）。該軟件可獨(dú)立運(yùn)行，適用與高校進(jìn)行教學(xué)或科研。l12.ANSYS/De

11、signSpace：該模塊是ANSYS的低端產(chǎn)品，適用與設(shè)計(jì)工程師在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)初期對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行基本分析，以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性。其分析功能包括：線性靜力分析、模態(tài)分析、基本熱分析、基本熱力耦合分析、拓?fù)鋬?yōu)化。其他功能有：CAD模型讀取器、自動(dòng)生成分析報(bào)告、自動(dòng)生成ANSYS數(shù)據(jù)庫文件、自動(dòng)生成ANSYS分析模板。產(chǎn)品詳細(xì)分類： DesignSpace for MDT DesignSpace for SolidWorks Standalone DesignSpace：（支持的CAD模型有：Pro/E、UG、SAT、Parasoild）l13.ANSYS/Connection：ANSYS與CAD軟件的

12、接口產(chǎn)品。可以將CAD模型數(shù)據(jù)或國際標(biāo)準(zhǔn)格式CAD模型數(shù)據(jù)直接讀入并進(jìn)行任意ANSYS支持的分析。目前支持的CAD軟件有：Pro/E、UG、CADDS。支持的國際標(biāo)準(zhǔn)格式有：IGES、SAT、Parasolid.第二章 ANSYS基本使用方法一、典型分析過程l1. 前處理創(chuàng)建有限元模型l 1）單元屬性定義（單元類型、實(shí)常數(shù)、材料屬性）l 2）創(chuàng)建或讀入幾何實(shí)體模型l 3）有限元網(wǎng)格劃分l 4）施加約束條件、載荷條件l2. 施加載荷進(jìn)行求解l 1）定義分析選項(xiàng)和求解控制l 2）定義載荷及載荷步選項(xiàng)l 2）求解 solvel3. 后處理l 1）查看分析結(jié)果l 2）檢驗(yàn)結(jié)果A1XYZANSYS的分析

13、方法(續(xù))1. 建立有限元模型建立有限元模型3. 查看結(jié)果查看結(jié)果2. 施加載荷求解施加載荷求解主菜單主菜單分析的三個(gè)主要步驟可在主菜單中得到明確體現(xiàn)分析的三個(gè)主要步驟可在主菜單中得到明確體現(xiàn).Objective2-2. ANSYS分析步驟在分析步驟在GUI中的體現(xiàn)中的體現(xiàn).17ANSYS的分析方法(續(xù))ANSYS GUI中的功能排列中的功能排列按照一種動(dòng)賓結(jié)構(gòu)，以動(dòng)按照一種動(dòng)賓結(jié)構(gòu)，以動(dòng)詞開始（如詞開始（如Create), 隨后隨后是一個(gè)名詞是一個(gè)名詞 (如如Circle).菜單的排列，按照由前到后菜單的排列，按照由前到后、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的順序，與、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的順序，與典型分析的順序相同典型

14、分析的順序相同. 18二、 ANSYS文件及工作文件名l一些特殊的文件 l數(shù)據(jù)庫文件jobname.db二進(jìn)制lLog 文件jobname.log文本l結(jié)果文件jobname.rxx二進(jìn)制l圖形文件jobname.grph 二進(jìn)制l ANSYS的數(shù)據(jù)庫，是指在前處理、求解及后處理過程中，ANSYS保存在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫既存儲(chǔ)輸入的數(shù)據(jù)，也存儲(chǔ)結(jié)果數(shù)據(jù):l輸入數(shù)據(jù) - 必須輸入的信息 (模型尺寸、材料屬性、載荷等).l結(jié)果數(shù)據(jù) - ANSYS計(jì)算的數(shù)值 (位移、應(yīng)力、應(yīng)變、溫度等).啟動(dòng)ANSYSObjective1-1. 啟動(dòng)啟動(dòng)ANSYS軟件軟件.注意注意: 以下過程默認(rèn)為在以下過程默認(rèn)

15、為在 Windows NT環(huán)境下環(huán)境下.要啟動(dòng)要啟動(dòng)ANSYS:Windows NT 屏幕屏幕: Start Programs ANSYS 5.5 1. 選擇選擇 Interactive.Procedure1. .2. .3. . 2022-3-2420啟動(dòng)ANSYS(續(xù))3. 選擇選擇ANSYS的工作目錄，的工作目錄，ANSYS所有生成的所有生成的文件都將寫在此目錄下。缺省為上次運(yùn)行定義文件都將寫在此目錄下。缺省為上次運(yùn)行定義的目錄。的目錄。4. 如果配置了如果配置了3D顯卡則選擇顯卡則選擇3D. 5. 設(shè)定初始工作文件名，缺省為上次運(yùn)行定義的設(shè)定初始工作文件名，缺省為上次運(yùn)行定義的工作文件

16、名，第一次運(yùn)行缺省為工作文件名，第一次運(yùn)行缺省為 file.7. 選擇選擇 Run to 運(yùn)行運(yùn)行ANSYS.Note: 還可以設(shè)定其他的交互選項(xiàng)，但通常以上幾項(xiàng)通常還可以設(shè)定其他的交互選項(xiàng)，但通常以上幾項(xiàng)通常要設(shè)置好要設(shè)置好. 如果在第如果在第1步中選擇步中選擇 Run Interactive Now，將讀取，將讀取上一次的設(shè)置，跳過此窗口，直接運(yùn)行上一次的設(shè)置，跳過此窗口，直接運(yùn)行ANSYS,2. 選擇選擇ANSYS產(chǎn)品產(chǎn)品.6. 設(shè)定設(shè)定ANSYS工作空間及數(shù)據(jù)庫大小工作空間及數(shù)據(jù)庫大小 (參考參考ANSYS安裝及配置手冊(cè)安裝及配置手冊(cè)).2022-3-2421啟動(dòng)ANSYS(續(xù))當(dāng)顯示

17、出這六個(gè)窗當(dāng)顯示出這六個(gè)窗口后，就可以使用口后，就可以使用ANSYS了了.2022-3-2422ANSYS窗口Objective1-2. ANSYS GUI中六個(gè)窗口的總體功能中六個(gè)窗口的總體功能輸入輸入顯示提示信息，輸入顯示提示信息，輸入ANSYS命令，所有輸入命令，所有輸入的命令將在此窗口顯示的命令將在此窗口顯示。主菜單主菜單包含包含ANSYS的主要功能的主要功能，分為前處理、求解、，分為前處理、求解、后處理等。后處理等。輸出輸出顯示軟件的文本輸出。顯示軟件的文本輸出。通常在其他窗口后面，通常在其他窗口后面，需要查看時(shí)可提到前面需要查看時(shí)可提到前面。應(yīng)用菜單應(yīng)用菜單包含例如文件管理、選包含

18、例如文件管理、選擇、顯示控制、參數(shù)設(shè)擇、顯示控制、參數(shù)設(shè)置等功能置等功能.工具條工具條將常用的命令制成工具將常用的命令制成工具條，方便調(diào)用條，方便調(diào)用.圖形圖形顯示由顯示由ANSYS創(chuàng)建或傳創(chuàng)建或傳遞到遞到ANSYS的圖形的圖形.2022-3-2423三、前處理l實(shí)體建模 l參數(shù)化建模 l體素庫及布爾運(yùn)算 l拖拉、旋轉(zhuǎn)、拷貝、蒙皮、倒角等 l多種自動(dòng)網(wǎng)格劃分工具，自動(dòng)進(jìn)行單元形態(tài)、求解精度檢查及修正 l自由/映射網(wǎng)格劃分、智能網(wǎng)格劃分、自適應(yīng)網(wǎng)格劃分 l 復(fù)雜幾何體Sweep映射網(wǎng)格生成 l 六面體向四面體自動(dòng)過渡網(wǎng)格：金字塔形 l邊界層網(wǎng)格劃分 l在幾何模型或FE模型上加載：點(diǎn)載荷、分布載荷

19、、體載荷、函數(shù)載荷 l可擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn)梁截面形狀庫 l1. 實(shí)體模型及有限元模型l 現(xiàn)今幾乎所有的有限元分析模型都用實(shí)體模型建模. 類似于CAD，ANSYS以數(shù)學(xué)的方式表達(dá)結(jié)構(gòu)的幾何形狀，用于在里面填充節(jié)點(diǎn)和單元，還可以在幾何模型邊界上方便地施加載荷. 但是， 幾何實(shí)體模型并不參與有限元分析. 所有施加在幾何實(shí)體邊界上的載荷或約束必須最終傳遞到有限元模型上（節(jié)點(diǎn)或單元上）進(jìn)行求解.l 由幾何模型創(chuàng)建有限元模型的過程叫作網(wǎng)格劃分Meshing幾何實(shí)體模型幾何實(shí)體模型有限元模型有限元模型ANSYS中的圖元(即使想從即使想從CAD模型中傳輸實(shí)體模型，也應(yīng)該知道如何使用模型中傳輸實(shí)體模型，也應(yīng)該知道如何使

20、用ANSYS建模工具修改傳入的建模工具修改傳入的模型模型.)下圖示意四類圖元下圖示意四類圖元.體體 (3D模型模型) 由面圍成，代表三維實(shí)體由面圍成，代表三維實(shí)體.面面 (表面表面) 由線圍成由線圍成. 代表實(shí)體表面、平面代表實(shí)體表面、平面形狀或殼（可以是三維曲面）形狀或殼（可以是三維曲面）.線線 (可以是空間曲線可以是空間曲線) 以關(guān)鍵點(diǎn)為端點(diǎn)，以關(guān)鍵點(diǎn)為端點(diǎn)，代表物體的邊代表物體的邊.關(guān)鍵點(diǎn)關(guān)鍵點(diǎn) (位于位于3D空間空間) 代表物體的角點(diǎn)代表物體的角點(diǎn).AreasVolumeKeypointsLinesAreaObjective3-3.四類實(shí)體模型圖元四類實(shí)體模型圖元, 以及它們之間的層次

21、關(guān)系以及它們之間的層次關(guān)系.26ANSYS中圖元(續(xù))層次關(guān)系層次關(guān)系從最低階到最高階，模型圖元的層次關(guān)系為：從最低階到最高階，模型圖元的層次關(guān)系為： 關(guān)鍵點(diǎn)（關(guān)鍵點(diǎn)（Keypoints） 線（線（Lines） 面（面（Areas） 體（體（Volumes）提示提示: 如果低階的圖元連在高階圖元上，則低階圖元不能刪除如果低階的圖元連在高階圖元上，則低階圖元不能刪除.KeypointsLinesAreasVolumesIll justchangethis lineLinesKeypointsAreasVolumesOOPs!27l2.布爾操作選擇圖形類型選擇圖形類型. 將彈出將彈出 選取菜選取菜

22、單單 (見下頁見下頁) 提示選擇圖形進(jìn)行提示選擇圖形進(jìn)行布爾操作布爾操作.要使用布爾操作要使用布爾操作:Main Menu: Preprocessor -Modeling- Operate Procedure1. .2. .3. . 選擇一種布爾操作選擇一種布爾操作 (例如：例如： Add)四、加載、求解Objective4-1.列表和分類載荷列表和分類載荷ANSYS中的載荷可分為中的載荷可分為: 自由度自由度DOF - 定義節(jié)點(diǎn)的自由度（定義節(jié)點(diǎn)的自由度（ DOF ） 值值 (結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析_位移、熱位移、熱分析分析_ 溫度、電磁分析溫度、電磁分析_磁勢(shì)等磁勢(shì)等) 集中載荷集中載荷 - 點(diǎn)

23、載荷點(diǎn)載荷 (結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析_力、熱分析力、熱分析_ 熱導(dǎo)率、電磁分析熱導(dǎo)率、電磁分析_ magnetic current segments) 面載荷面載荷 - 作用在表面的分布載荷作用在表面的分布載荷 (結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析_壓力、熱分析壓力、熱分析_熱對(duì)流熱對(duì)流、電磁分析、電磁分析_magnetic Maxwell surfaces等等) 體積載荷體積載荷 - 作用在體積或場(chǎng)域內(nèi)作用在體積或場(chǎng)域內(nèi) (熱分析熱分析_ 體積膨脹、內(nèi)生成熱、電體積膨脹、內(nèi)生成熱、電磁分析磁分析_ magnetic current density等等) 慣性載荷慣性載荷 - 結(jié)構(gòu)質(zhì)量或慣性引起的載荷結(jié)構(gòu)質(zhì)量或慣性引

24、起的載荷 (重力、角速度等重力、角速度等)29加載Objective4-2a.加載加載.可在實(shí)體模型或可在實(shí)體模型或 FEA 模型模型 (節(jié)點(diǎn)和單元節(jié)點(diǎn)和單元) 上加載上加載.在關(guān)鍵點(diǎn)處在關(guān)鍵點(diǎn)處約束約束實(shí)體模型實(shí)體模型沿線均布的壓力沿線均布的壓力在關(guān)鍵點(diǎn)加集中力在關(guān)鍵點(diǎn)加集中力在節(jié)點(diǎn)處約在節(jié)點(diǎn)處約束束FEA 模型模型沿單元邊界均布的壓力沿單元邊界均布的壓力在節(jié)點(diǎn)加集中力在節(jié)點(diǎn)加集中力30加載 (續(xù))+ 幾何模型加載幾何模型加載獨(dú)立于有限元網(wǎng)格獨(dú)立于有限元網(wǎng)格. 重新劃分網(wǎng)格或局部網(wǎng)格修改不影重新劃分網(wǎng)格或局部網(wǎng)格修改不影響載荷響載荷.+ 加載的操作加載的操作更加容易更加容易 ,尤其是在圖形中

25、直接拾取時(shí)尤其是在圖形中直接拾取時(shí).直接在實(shí)體模型加載的優(yōu)點(diǎn)直接在實(shí)體模型加載的優(yōu)點(diǎn):Guidelines31加載 (續(xù))無論采取何種加載方式無論采取何種加載方式,ANSYS求解前都將載荷轉(zhuǎn)化到有限元模型求解前都將載荷轉(zhuǎn)化到有限元模型.因此因此, 加載到實(shí)體的載荷將加載到實(shí)體的載荷將自動(dòng)轉(zhuǎn)化到自動(dòng)轉(zhuǎn)化到 其所屬的節(jié)點(diǎn)或單元上。其所屬的節(jié)點(diǎn)或單元上。實(shí)體模型實(shí)體模型加載到實(shí)加載到實(shí)體的載荷體的載荷自動(dòng)轉(zhuǎn)化自動(dòng)轉(zhuǎn)化到其所屬到其所屬的節(jié)點(diǎn)或的節(jié)點(diǎn)或單元上單元上FEA 模型模型沿線均布的壓力沿線均布的壓力 均布?jí)毫D(zhuǎn)化到以線為邊界均布?jí)毫D(zhuǎn)化到以線為邊界的各單元上的各單元上32加載 (續(xù))輸入一個(gè)輸入

26、一個(gè)壓力值即為壓力值即為 均布載荷均布載荷, 兩個(gè)數(shù)值兩個(gè)數(shù)值 定義定義坡度壓力坡度壓力說明：壓力數(shù)值為正表示其方向指向表面說明：壓力數(shù)值為正表示其方向指向表面Main Menu: Solution -Loads- Apply Pressure On Lines加載面力載荷加載面力載荷拾取拾取Line33加載 (續(xù))VALI = 500VALI = 500VALJ = 1000VALI = 1000VALJ = 500500L3500L31000500L31000500坡度壓力載荷沿起始關(guān)鍵點(diǎn)坡度壓力載荷沿起始關(guān)鍵點(diǎn)(I) 線性變化到第二個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)線性變化到第二個(gè)關(guān)鍵點(diǎn) (J)。 如果加載后坡度

27、的方向相反如果加載后坡度的方向相反, 將將兩個(gè)壓力數(shù)值顛倒即可。兩個(gè)壓力數(shù)值顛倒即可。加載面力載荷（續(xù)）加載面力載荷（續(xù)）34加載 (續(xù))l軸對(duì)稱載荷可加載到具有對(duì)稱軸的3-D 結(jié)構(gòu)上。l3-D 軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)可用一2-D 軸對(duì)稱模型描述。加載軸對(duì)稱載荷加載軸對(duì)稱載荷10” 直徑直徑5” 半徑半徑軸對(duì)稱模型軸對(duì)稱模型3-D 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)對(duì)稱軸對(duì)稱軸加載 (續(xù))加載加載 軸對(duì)稱載荷軸對(duì)稱載荷, 注意以下注意以下方面方面:載荷數(shù)值載荷數(shù)值 (包括輸出的反力包括輸出的反力) 基于基于360度轉(zhuǎn)角的度轉(zhuǎn)角的3-D結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。在右圖中，軸對(duì)稱模型中的在右圖中，軸對(duì)稱模型中的載荷是載荷是3-D結(jié)構(gòu)均布面力載結(jié)構(gòu)均

28、布面力載荷的總量。荷的總量。Total Force = 2p pr = 47,124 lb.準(zhǔn)則準(zhǔn)則3-D 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)2-D 有限元模型有限元模型Axis of symmetry36加載 (續(xù))在關(guān)鍵點(diǎn)加載位移約束在關(guān)鍵點(diǎn)加載位移約束: 加載約束載荷加載約束載荷Main Menu: Solution -Loads- Apply -Structural- Displacement On Keypoints +procedure1. .2. .3. . Expansion option 可使相同的載荷加可使相同的載荷加在位于兩關(guān)鍵點(diǎn)連線的所有節(jié)點(diǎn)上在位于兩關(guān)鍵點(diǎn)連線的所有節(jié)點(diǎn)上拾取拾取keypoin

29、ts例例要固定一邊，只要固定一邊，只要拾取關(guān)鍵點(diǎn)要拾取關(guān)鍵點(diǎn)6、7,并設(shè)置并設(shè)置 all DOFs = 0 和和 KEXPND = yes.K6K737加載 (續(xù))加載約束載荷（續(xù)）加載約束載荷（續(xù)）在線和面上加載位移約束在線和面上加載位移約束: Main Menu: Solution -Loads- Apply -Structural- Displacement On Lines + OR On Areas+步驟步驟1. .2. .3. . 拾取拾取 lines 拾取拾取areas384-1.求解求解結(jié)果文件結(jié)果文件結(jié)果數(shù)據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫求解器求解器結(jié)果結(jié)果輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)求解時(shí)模型是

30、否準(zhǔn)備就緒?在求解初始化前，應(yīng)進(jìn)行分析數(shù)據(jù)檢查，包括下面內(nèi)容在求解初始化前，應(yīng)進(jìn)行分析數(shù)據(jù)檢查，包括下面內(nèi)容:統(tǒng)一的單位統(tǒng)一的單位單元類型和選項(xiàng)單元類型和選項(xiàng)材料性質(zhì)參數(shù)材料性質(zhì)參數(shù) 考慮慣性時(shí)應(yīng)輸入材料密度考慮慣性時(shí)應(yīng)輸入材料密度 熱應(yīng)力分析時(shí)應(yīng)輸入材料的熱膨脹系數(shù)熱應(yīng)力分析時(shí)應(yīng)輸入材料的熱膨脹系數(shù)實(shí)常數(shù)實(shí)常數(shù) (單元特性單元特性)單元實(shí)常數(shù)和材料類型的設(shè)置單元實(shí)常數(shù)和材料類型的設(shè)置實(shí)體模型的質(zhì)量特性實(shí)體模型的質(zhì)量特性 (Preprocessor Operate Calc Geom Items)模型中不應(yīng)存在的縫隙模型中不應(yīng)存在的縫隙殼單元的法向殼單元的法向節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系集中、體積載荷

31、集中、體積載荷面力方向面力方向溫度場(chǎng)的分布和范圍溫度場(chǎng)的分布和范圍熱膨脹分析的參考溫度熱膨脹分析的參考溫度 (與與 ALPX 材料特性協(xié)調(diào)材料特性協(xié)調(diào)?)40求解過程求解過程:1. 求解前保存數(shù)據(jù)庫求解前保存數(shù)據(jù)庫2. 將將Output 窗口提到最前面觀看求解信息窗口提到最前面觀看求解信息3. Main Menu: Solution -Solve-Current LS.進(jìn)行求解Objective4-3.描述求解過程描述求解過程41進(jìn)行求解(續(xù))l 沒有獲得結(jié)果的原因是什么? 往往是求解輸入的模型不完整或存在錯(cuò)誤，典型原因有: 約束不夠! (通常出現(xiàn)的問題)。當(dāng)模型中有非線性單元 (如縫隙 ga

32、ps、滑塊sliders、鉸hinges、索cables等），整體或部分結(jié)構(gòu)出現(xiàn)崩潰或“松脫”。材料性質(zhì)參數(shù)有負(fù)值, 如密度或瞬態(tài)熱分析時(shí)的比熱值。未約束鉸接結(jié)構(gòu)，如兩個(gè)水平運(yùn)動(dòng)的梁?jiǎn)卧谪Q直方向沒有約束。屈曲 - 當(dāng)應(yīng)力剛化效應(yīng)為負(fù)（壓）時(shí)，在載荷作用下整個(gè)結(jié)構(gòu)剛度弱化。如果剛度減小到零或更小時(shí)，求解存在奇異性，因?yàn)檎麄€(gè)結(jié)構(gòu)已發(fā)生屈曲。五、后處理l計(jì)算報(bào)告自動(dòng)生成及定制工具：自動(dòng)生成符合要求格式的計(jì)算報(bào)告 l結(jié)果顯示菜單：圖形顯示、抓圖、結(jié)果列表 l圖形：云圖、等值線、矢量顯示、粒子流跡顯示、切片、透明及半透明顯示、紋理 l各種結(jié)果動(dòng)畫顯示，可獨(dú)立保存及重放 l3D圖形注注釋功能 l直接生成

33、BMP、JPG、VRML、WMF、EMF、PNG、PS、TIFF、HPGL等格式的圖形 l 計(jì)算結(jié)果排序、檢索、列表及再組合 l 鋼筋混凝土單元可顯示單元內(nèi)的鋼筋、開裂情況以及壓碎部位 l梁、管、板、復(fù)合材料單元及結(jié)果按實(shí)際形狀顯示，顯示橫截面結(jié)果；顯示梁?jiǎn)卧獜澗貓D l顯示優(yōu)化靈敏度及優(yōu)化變量曲線 l提供對(duì)計(jì)算結(jié)果的加、減、積分、微分等計(jì)算 l顯示沿任意路徑的結(jié)果曲線，并可進(jìn)行沿路徑的數(shù)學(xué)計(jì)算ANSYS 有兩個(gè)后處理器有兩個(gè)后處理器:通用后處理器通用后處理器 (即即 “POST1”) 只能觀看整個(gè)模型在某只能觀看整個(gè)模型在某一時(shí)刻的結(jié)果一時(shí)刻的結(jié)果 (如：結(jié)果的照相如：結(jié)果的照相 “snaps

34、hot”). 時(shí)間歷程后處理器時(shí)間歷程后處理器 (即即 “POST26”) 可觀看模型在不同可觀看模型在不同時(shí)間的結(jié)果。時(shí)間的結(jié)果。 但此后處理器只能用于處理瞬態(tài)和但此后處理器只能用于處理瞬態(tài)和/或動(dòng)或動(dòng)力分析結(jié)果。力分析結(jié)果。Objective44l靜力分析結(jié)果后處理的步驟主要包括:1. 繪變形圖2. 變形動(dòng)畫3. 支反力列表4. 應(yīng)力等值線圖5. 網(wǎng)格密度檢查GuidelinesObjective介紹靜力分析結(jié)果后處理的五個(gè)步驟介紹靜力分析結(jié)果后處理的五個(gè)步驟第三章 ANSYS補(bǔ)充說明l一、坐標(biāo)系l1. 工作平面坐標(biāo)系wpcs：類似于繪圖圖板，缺省時(shí)總與總體坐標(biāo)系重合，能以網(wǎng)格捕捉形式顯示

35、，并可相對(duì)當(dāng)前激活總體坐標(biāo)系移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，其編號(hào)永遠(yuǎn)為“4”l2. 總體坐標(biāo)系 global cs：包括三種形式l 總體直角坐標(biāo)系（x , y , z) 編號(hào)為“0”l 總體柱坐標(biāo)系 （r , , z) 編號(hào)為“1”l 總體球坐標(biāo)系 （r , , )編號(hào)為“2”l3. 局部坐標(biāo)系 local cs：局部坐標(biāo)系是在任意位置的用戶定義坐標(biāo)系，即不一定與總體坐標(biāo)系平行或重合，可以是任意方向，編號(hào)為大于等于“11”FEM坐標(biāo)系l4. 節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系 node cs：所有的力及其他方向的與節(jié)點(diǎn)相關(guān)的載荷都是在節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系下進(jìn)行的，例如力的方向等只與節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系相關(guān)l 節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系上可以輸入力和力矩；位移約束；耦合及

36、約束過程l5. 單元坐標(biāo)系 element cs：即材料坐標(biāo)系，例如彈性模量在材料為各向異性時(shí)每一方向?qū)⒉煌?，此時(shí)則根據(jù)單元坐標(biāo)系輸入不同方向的 E l6. 結(jié)果坐標(biāo)系：結(jié)果的輸出形式位移，支反力，力矩等都是與結(jié)果坐標(biāo)系相關(guān)的，結(jié)果坐標(biāo)系即當(dāng)前激活坐標(biāo)系，同節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系一樣，二者可以是任何一種當(dāng)前激活坐標(biāo)系l 二、CAD模型建模原則l應(yīng)考慮多少細(xì)節(jié)：如倒角和孔處，對(duì)分析無用時(shí)可忽略，但對(duì)分析目標(biāo)有用，而且此處將會(huì)出現(xiàn)最大應(yīng)力則不能忽略l是否具有對(duì)稱性：包括軸，旋轉(zhuǎn)，平面或鏡面，重復(fù)或平移對(duì)稱等。但下列因素必須對(duì)稱-幾何形狀；材料屬性；載荷工況。 此時(shí)可取一部分分析，而后疊加即可l應(yīng)力奇異：指在有

37、限元模型中那些應(yīng)力值無限大的點(diǎn)處，如點(diǎn)載荷的集中力和力矩作用處；孤立的約束點(diǎn)；尖角處等。 建模時(shí)最好避免之三、網(wǎng)格劃分器l自由式 free：對(duì)復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無限制， 形狀不定l映射式 mapped：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有限制，只適用規(guī)則的體 形狀，如四，六面體等，可通過global set 進(jìn)行密度設(shè)置l掃略 sweep：適用于柱體形狀，同mapped一樣可控制密度lSmart size：智能尺寸是根據(jù)幾何模型的形狀，確定網(wǎng)格密度，適于free劃分，可通過滑桿確定網(wǎng)格密度網(wǎng)格劃分原則l網(wǎng)格劃分的單元形狀四方和六方的沒有可比性lSweep掃略網(wǎng)格須上下面即對(duì)應(yīng)面完全一致l能用mapped,sweep劃分網(wǎng)格

38、最好先用之，不行再用自由式freel網(wǎng)格劃分最好按線，面， 體的順序l分配單元屬性千萬不能分配錯(cuò)誤l面盡量用四邊形的網(wǎng)格，體盡量用六面體的網(wǎng)格l關(guān)心應(yīng)力結(jié)果的區(qū)域須進(jìn)行詳細(xì)網(wǎng)格劃分l僅關(guān)心位移結(jié)果的地方網(wǎng)格可以粗糙些四、ANSYS求解器類型l用于求解表征結(jié)構(gòu)自由度的線性方程組l 直接消去求解器l波前求解器： 最穩(wěn)定，速度慢，小內(nèi)存時(shí)用lsparse求解器：速度快，非線性最適合l 迭代求解器lPCG：預(yù)條件共軛梯度求解器lICCG：不完全的喬里斯基共軛梯度求解器lJCG：雅可比共軛梯度求解器l 位置在求解器/solu中的求解選項(xiàng)analysis options，包括求解精度公差更改五、如何加快計(jì)

39、算速度l在大規(guī)模結(jié)構(gòu)計(jì)算中，計(jì)算速度是一個(gè)非常重要的問題，下面就如何提高計(jì)算速度作一些建議：l充分利用ANSYS MAP分網(wǎng)和SWEEP分網(wǎng)技術(shù)，盡可能獲得六面體網(wǎng)格，這一方面減小解題規(guī)模，另一方面提高計(jì)算精度l在生成四面體網(wǎng)格時(shí)，用四面體單元而不要用退化的四面體單元。比如95號(hào)單元有20節(jié)點(diǎn)，可以退化為10節(jié)點(diǎn)四面體單元，而92號(hào)單元為10節(jié)點(diǎn)單元，在此情況下用92號(hào)單元將優(yōu)于95號(hào)單元l選擇正確的求解器。對(duì)大規(guī)模問題，建議采用PCG法。此法比波前法計(jì)算速度要快10倍以上（前提是您的計(jì)算機(jī)內(nèi)存較大）。對(duì)于工程問題，可將ANSYS缺省的求解精度從1E-8改為1E-4或1E-5即可六、Anima

40、te菜單 lMode shape：變形模態(tài)系列l(wèi)Deformed shape：結(jié)構(gòu)變形動(dòng)畫lDeformed result：結(jié)構(gòu)變形等值線lOver time：隨時(shí)間變化的變形等值線動(dòng)畫lOver result：某一子步范圍結(jié)果的順序等值線動(dòng)畫lQ-slice contours：變形等值線切片云圖動(dòng)畫lQ-slice vectors：變形等值線切片云圖動(dòng)畫lIsosurfaces：變形等勢(shì)面云圖動(dòng)畫lPartice flow：粒子流動(dòng)或帶電粒子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)畫系列第四章 動(dòng)力學(xué)分析lANSYS動(dòng)力學(xué)分析是用來確定慣性力和阻尼力不可忽略時(shí)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性，研究固有頻率，振動(dòng)，減振及瞬態(tài)特性l動(dòng)力學(xué)控制

41、方程：l MU+CU+KU=f(t) 其中l(wèi) U U U 為節(jié)點(diǎn)位移，速度，加速度l M為質(zhì)量矩陣l C 為阻尼矩陣l K 為剛度矩陣l模態(tài)分析即f(t)=0的解l諧響應(yīng)分析的f(t),u(t)都為諧函數(shù)，如xsintl瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)的f(t)為時(shí)間歷程載荷動(dòng)力學(xué)建模原則l必須定義密度和彈性模量l單位制要嚴(yán)格統(tǒng)一，如使用英制單位，要定義質(zhì)量密度而不是重力密度l靜力學(xué)關(guān)于形狀和網(wǎng)格的東西，動(dòng)力學(xué)一樣遵循l關(guān)心應(yīng)力結(jié)果的區(qū)域須進(jìn)行詳細(xì)網(wǎng)格劃分，僅關(guān)心位移結(jié)果的區(qū)域網(wǎng)格可以粗糙些l非線性問題在完全瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析中允許使用，在所有其他動(dòng)力學(xué)分析類型中，非線性將被忽略，也就是說最初的非線性問題將一直保持不變

42、l瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)時(shí)間積分步長T設(shè)置原則：l T 即兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)間的時(shí)間增量 ，它決定求解的精確度，必須采用相應(yīng)的值才能得到分析現(xiàn)象。通常在每個(gè)循環(huán)子步中， T 至少有20個(gè)時(shí)刻點(diǎn)應(yīng)是足夠的 即 T=1/20(f) f是所關(guān)心的最高響應(yīng)頻率，而施加階梯載荷時(shí)，為緊緊跟隨載荷的階躍變化， T也許要小到和1/180f相近l接觸分析中T =1/30(fc) fc為接觸頻率l fc=1/2(k/m)1/2 l l m 為有效質(zhì)量l k 為間隙剛度 各分析類型的簡(jiǎn)要敘述l模態(tài)分析：分析有/無阻尼系統(tǒng)或液固耦合自由振動(dòng)，哪個(gè)方向的剛度最小，就最先出現(xiàn)模態(tài)l有預(yù)應(yīng)力時(shí)，做靜力分析和模態(tài)分析必須打開預(yù)應(yīng)力開關(guān)，即讀入

43、預(yù)應(yīng)力矩陣l 位置在求解器Analysis options對(duì)話框中prestress on 開關(guān)l諧響應(yīng)分析l定義：在一個(gè)或多個(gè)同頻率的正弦（簡(jiǎn)諧）載荷作用下，確定系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)特性的技術(shù)l輸入特性：1.已知大小和頻率的諧波載荷（力，壓強(qiáng)， l 強(qiáng)迫位移等）l 2. 同一頻率的多種載荷，具有相同或不相l(xiāng) 相同的相位l輸出特性：1. 每一個(gè)自由度上的諧位移通常和施加的 l 載荷不同相 l 2. 其他多種導(dǎo)出量如應(yīng)力和應(yīng)變等l諧波載荷描述公式 Fsin(t+) 其中載荷值大小代表振幅 F；相角是指二個(gè)或二個(gè)以上諧波載荷間的相位差，即力為幅值+相位輸入，但ANSYS始終顯示為實(shí)部+虛部l瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析

44、：把靜力學(xué)改為瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)并采用多載荷步求解即為瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析。其關(guān)鍵細(xì)節(jié)為：l瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)必須指定初始條件，如初始位移，速度，加速度等l如有阻尼必須輸入阻尼l時(shí)間積分步長T 要足夠小區(qū)分分析類型原則l如果在相對(duì)較長時(shí)間內(nèi)載荷是一個(gè)常數(shù)，則選擇靜力分析，否則為動(dòng)態(tài)分析l如果激勵(lì)頻率小于結(jié)構(gòu)最低階固有頻率的1/3，則可以進(jìn)行靜力分析l線性分析是假設(shè)忽略載荷對(duì)結(jié)構(gòu)剛度變化的影響。典型特征是小變形，彈性范圍內(nèi)的應(yīng)變和應(yīng)力，無諸如兩物體接觸或分離時(shí)的剛度突變等，即應(yīng)力及應(yīng)變?yōu)榫€性變化l如加載引起結(jié)構(gòu)剛度的顯著變化必須進(jìn)行非線性分析，典型因素有應(yīng)變超過彈性范圍（塑性）；大變形；兩體間接觸等l解決應(yīng)力奇異方法

45、：在應(yīng)力奇異點(diǎn)處網(wǎng)格越細(xì)化，應(yīng)力值也隨之增加而不收斂，如應(yīng)力奇異發(fā)生在對(duì)結(jié)果感興趣區(qū)域較近處，可用如下方法解決l在尖角處增加倒角重分析l代替節(jié)點(diǎn)力載荷為等效壓力載荷l“散布”位移約束至一個(gè)節(jié)點(diǎn)集Animate菜單 lMode shape：變形模態(tài)系列l(wèi)Deformed shape：結(jié)構(gòu)變形動(dòng)畫lDeformed result：結(jié)構(gòu)變形等值線lOver time：隨時(shí)間變化的變形等值線動(dòng)畫lOver result：某一子步范圍結(jié)果的順序等值線動(dòng)畫lQ-slice contours：變形等值線切片云圖動(dòng)畫lQ-slice vectors：變形等值線切片云圖動(dòng)畫lIsosurfaces：變形等勢(shì)面云

46、圖動(dòng)畫lPartice flow：粒子流動(dòng)或帶電粒子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)畫系列第五章 非線性分析非線性的一些定義l非線性具有bauschinger效應(yīng)，即拉伸屈服后，再拉伸應(yīng)力反而減小l應(yīng)力偏量：一般應(yīng)力可分解為靜水壓應(yīng)力和應(yīng)力偏量l率相關(guān)性：非線性塑性應(yīng)變大小可能是加載荷快慢的函數(shù)，如果應(yīng)變不須考慮時(shí)間，則稱為率相關(guān)性lANSYS的非線性主要為塑性，即施加力后將產(chǎn)生永久變形lANSYS非線性包括材料非線性；接觸非線性；幾何非線性，將在后面敘述l非線性應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖一，ANSYS中其屈服點(diǎn)和極限點(diǎn)將歸結(jié)為一點(diǎn)。理想塑性曲線如圖二；應(yīng)變強(qiáng)化曲線如圖三。當(dāng)非線性材料施加后，可用命令 prep7materia

47、l propsData tablesGraph觀看曲線形式圖三圖二圖一屈服點(diǎn)比例極限l非線性塑性強(qiáng)化準(zhǔn)則：總體方向?yàn)楦飨蛲詮?qiáng)化及隨動(dòng)強(qiáng)化（即軸線漂移）lANSYS塑性強(qiáng)化選項(xiàng)：l1. 雙線性隨動(dòng)強(qiáng)化 BKINl 雙條線表示應(yīng)力應(yīng)變曲線，l 輸入材料時(shí)須輸入彈性模量El 和屈服應(yīng)力l2. 雙線性各向同性強(qiáng)化 BISOl3. 多線性隨動(dòng)強(qiáng)化 MKINl4. 多線性隨動(dòng)強(qiáng)化 KINHl如右圖3和4項(xiàng)適于多線段應(yīng)力-應(yīng)變l分析，應(yīng)用于金屬的小應(yīng)變分析l5. 多線性各向同性強(qiáng)化 MISOl6. 非線性隨動(dòng)強(qiáng)化 CHABl7. 非線性各向同性強(qiáng)化 NLISl8. 各向異性 ANISOl9. Drucke

48、r-prager DP：DP材料適于顆粒狀材料其屈服面為圓錐形，須輸入粘性值C；內(nèi)部摩擦角和膨脹角rl10. ANAND 模型 ANAND：用于金屬在熱加工狀態(tài)的大應(yīng)變響應(yīng)。注意此時(shí)材料溫度假設(shè)為高于熔點(diǎn)的一半l以上為材料非線性塑性一些選項(xiàng)，材料非線性可以認(rèn)為是加載的時(shí)間量（蠕變等）；環(huán)境狀況（如溫度）；加載歷史等因素影響到材料的應(yīng)力應(yīng)變性質(zhì)變化l蠕變：在常載荷作用下，不可恢復(fù)的應(yīng)變隨時(shí)間變化持續(xù)增加，結(jié)構(gòu)將會(huì)持續(xù)變形l應(yīng)力松弛：如果結(jié)構(gòu)承受常位移，應(yīng)力將會(huì)隨時(shí)間而減小l應(yīng)力剛化：面內(nèi)應(yīng)力對(duì)面外剛度的影響，二者間的耦合即稱應(yīng)力剛化 非線性單元options綜合選項(xiàng)l不協(xié)調(diào)模式（特殊形函數(shù)）：s

49、olid45的缺省選項(xiàng)，適用于彎曲變形l選擇縮減積分（BBar）：接近不可壓縮材料，為體積變形l統(tǒng)一縮減積分（URI）：接近不可壓縮材料，適用于彎曲變形l混合U-R形式：不可壓縮或接近不可壓縮材料推薦使用的單元l 對(duì)率無關(guān)的塑性推薦用：l忽略彎曲的體積變形用plane182; solid185; 但需選B-Bar選項(xiàng)l對(duì)于小應(yīng)變分析用不協(xié)調(diào)模式plane42; solid45l對(duì)于大應(yīng)變分析用plane182和solid185;solid95的URI選項(xiàng),以上更適用于大模型,也可用visco106 ; visco107 ; l visco108單元l對(duì)梁?jiǎn)卧扑]用beam188;beam189

50、l對(duì)殼單元推薦用shell181l 非線性求解選項(xiàng)l使用求解控制,不帶自適應(yīng)下降的全為Newtonraphson選項(xiàng)，推薦用。位置在求解器analysis options對(duì)話框里，多數(shù)用缺省項(xiàng)自動(dòng)選擇l塑性要求時(shí)間的載荷增量T 必須足夠小l如果應(yīng)力應(yīng)變是非線性變化的， T 如果大，則結(jié)果就可能不收斂l如果要應(yīng)力應(yīng)變曲線平滑，須打開預(yù)測(cè)器，減少迭代數(shù)網(wǎng)格劃分注意事項(xiàng)l縮減積分單元需要更細(xì)的網(wǎng)格。因塑性計(jì)算發(fā)生在單元的積分點(diǎn)處，因此，積分點(diǎn)處網(wǎng)格密度非常重要，否則不能捕捉到進(jìn)入塑性的范圍l對(duì)彎曲分析在厚度上要有足夠的單元，可從粗-細(xì)逐漸過渡幾何非線性l用于分析大位移，大應(yīng)變，大轉(zhuǎn)角狀態(tài)。l 其特性為：l大位移指如果一個(gè)單元變化，其單元矩陣也變化，而且單元面的應(yīng)力將影響剛度。l大應(yīng)變指應(yīng)變不在小，而是有限或無限大的。l以上這些ANSYS將根據(jù)模型自動(dòng)判別l幾何非線性求解選項(xiàng)l求解前須將soluAnalysis options對(duì)話框中第一項(xiàng)大變形Large deform effects 設(shè)為on，以激活支持大應(yīng)變l打開大變形時(shí)，須包含應(yīng)力剛化項(xiàng)，即s