基于ANSYS的靜力與動力學分析 課件第3、4章 循環(huán)對稱實體的建模、桿系結構靜力分析

第3章

循環(huán)對稱實體的建模第3章

循環(huán)對稱實體的建模3.1循環(huán)對稱實體的建模方法3.2實例重要知識點在工程實踐中，由于幾何模型千差萬別，為了提高建模效率，常常是兩種建模方法交叉使用。針對飛輪盤這類軸對稱幾何模型，為使劃分網格過程中得到規(guī)則的網格，通常采用兩個途徑建模：1.旋轉平面成體建模：2.復制部分實體建模：3.1循環(huán)對稱實體的建模方法返回本章1.旋轉平面成體建模一般步驟：1.建立截面平面圖形2.旋轉360°成體3.旋轉360°成體；4.建立8個φ40圓柱體5.減體積布爾操作完成建模！見圖所示，該幾何模型如果想變成有限元模型，只能使用自由網格進行劃分。除非模型不含8個φ40孔，這種建模方法才能得到規(guī)則的網格！它的建模方法是：建立截面平面圖形—劃分網格—旋轉360°成體有限元模型！綜上所述，如果考慮后期的網格劃分，最好是采用復制部分實體建模法！返回本節(jié)2.復制部分實體建模：一般步驟：1.建立截面平面圖形2.旋轉成部分實體（周向45°）3.創(chuàng)建兩個圓柱體4.布爾操作，形成兩個半圓孔5.沿圓周方面復制8個完成實體的建模。該模型的有限元模型的網格劃分，應放在第4步驟完成后進行！這種建模法可以得到規(guī)則的網格！返回本節(jié)3.2實例重要知識點1.工作平面的平移與旋轉2.定義局部坐標系返回本章1.工作平面的平移與旋轉前文講過圓柱體幾何模型創(chuàng)建時，其截面圓必須位于XY工作平面，高度可以通過Z坐標來定義，因此在具體操作時，需要頻繁的平移與旋轉工作平面：平移工作平面：UtilityMenu>WorkPlane>OffsetWPto>XYZLocation，在文本框內填入“x、y、z坐標”。旋轉工作平面：UtilityMenu>WorkPlane>OffsetWPbyIncrements，在“XY，YZ，ZXAngles”文本框中輸入具體數值。XY、YZ、ZX分別代表繞Z、X、Y軸旋轉，正值代表逆時針，負值代表順時針，數值代表角度值，單位為度。返回本節(jié)2.定義局部坐標系ANSYS軟件會提供4種全局坐標系：全局笛卡爾坐標系（編號0，）、全局柱坐標系（編號1）、全局Y型柱坐標系（編號5）、全局球坐標系（編號2）、工作坐標系（編號4）。很多時候，它們依然不能滿足建模的需要，此時就需要引入局部坐標系；當用戶定義了一個局部坐標系后，它就會被自動激活。創(chuàng)建了局部坐標系后，程序會分配給它一個坐標號，用戶也可以修改這個值，但不能與其它坐標系編號沖突。用戶可以在分析過程中隨時的建立或刪除局部坐標系。通過UtilityMenu>WorkPlane>LocalCoordinateSystems>CreateLocalCS>進行創(chuàng)建局部坐標系！返回本節(jié)第4章

桿系結構靜力分析第4章

桿系結構靜力分析4.1問題描述4.23種常用桿系模擬單元介紹4.3實例重要知識點4.4操作技巧4.1問題描述圖示桁架結構中三根桿均由45號鋼材制成，其圓形橫截面積為3×10-4m2，彈性模量E=2×1011N/m2，若P=15N，試求各桿內的軸向力Fa及其軸向應力σa，以及C點的水平及垂直位移。理論計算結果：項目1軸向力Fa(N)軸向應力σa(Pa)桿AC-12.5-41667桿BC-9.01-30046桿AB7.525000項目2水平位移(mm)垂直位移(mm)C點0.518-1.04B點0.5610A點00返回本章1.Link180單元2.Beam188單元3.Beam3單元4.23種常用桿系模擬單元介紹返回本章Link180單元是有著廣泛工程應用的桿單元，它可以用來模擬桁架、連桿、彈簧等。主要用于軸向承受拉、壓力分析，不能用于軸的橫向彎曲（撓度）分析；該單元由兩個節(jié)點組成，每個節(jié)點具有三個自由度，即沿坐標系X、Y、Z方向的平動1.Link180單元返回本節(jié)Beam188單元基于鐵木辛科梁理論，適用于分析細長到中等粗短且具有扭切變形的梁；該單元可以用于分析彎曲、橫向及扭轉變形分析；單元有三個節(jié)點（I、J、K），其中K是方向節(jié)點，是可選的。每個節(jié)點都有六個自由度UX、UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ。Beam188單元性能最強，適當約束部分自由度，就可以模擬Link180單元及Beam3單元。2.Beam188單元返回本節(jié)Beam3單元是一種可承受拉、壓、彎作用的單軸單元；單元的每個節(jié)點有三個自由度，即沿X、Y方向的線位移及繞Z軸的角位移；由于可以通過約束Beam188單元自由度來實現Beam3單元相同的計算結果，所以在ANSYS14.0及以上版本中，不再GUI界面中提供Beam3選項，但是仍然可以用命令流的形式調用。2.Beam3單元返回本節(jié)4.3實例重要知識點1.直接創(chuàng)建單元2.查看節(jié)點位移3.通過單元表得到各桿所受軸向力及應力返回本章1.直接創(chuàng)建單元當模型比較簡單時，我們可以直接通過創(chuàng)建節(jié)點、單元的形式直接得到有限元模型，從而避免了先創(chuàng)建幾何模型，再劃分網格才能得到有限元模型的繁瑣過程。MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>InActiveCS，在“NODE”文本框中輸入節(jié)點編號，在“X，Y，Z”文本框中輸入節(jié)點坐標。MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>AutoNumbered>ThruNodes，鼠標拾取節(jié)點即可得到線單元！返回本節(jié)2.查看節(jié)點位移查看模型各個節(jié)點X方向位移依次點擊MainMenu>GeneralPostproc>ListResults>NodalSolution，點擊NodalSolution>X-Componentofdisplacement，就可查看列表形式顯示的X方向的位移。查看模型各個節(jié)點Y方向位移依次點擊NodalSolution>Y-Componentofdisplacement，就可查看列表形式顯示的Y方向的位移。返回本節(jié)3.通過單元表得到各桿所受軸向力及應力定義軸向力單元表依次點擊MainMenu>GeneralPostproc>ElementTable>DefineTable；單擊“Add”按鈕，在彈出對話框的“Lab”文本框內輸入FA；在“Item，Comp”兩個列表中分別選擇“Bysequencenum”、“SMISC，”；在文本框中填入“SMISC，1”；下一頁3.通過單元表得到各桿所受軸向力及應力定義軸向應力單元表依次點擊MainMenu>GeneralPostproc>ElementTable>DefineTable；單擊“Add”按鈕，再在“Lab”文本框內輸入SA；在“Item，Comp”兩個列表中分別選擇“Bysequencenum”、“LS，”；在文本框中填入“LS，1”。下一頁3.通過單元表得到各桿所受軸向力及應力通過單元表查看各桿所受力及應力MainMenu>GeneralPostproc>ElementTable>ListElemTable，在列表中用鼠標點擊選擇“FA”、“SA”，即可得到桁架各桿所受的軸向力及軸向應力返回本節(jié)4.4操作技巧

前文在定義單元表時，不禁要問？

其實，可以通過ANSYS的幫助文件獲得：1.打開幫助文件，見圖所示，搜索“Link180”后，得到LINK180單元的所有信息；2.在表格Table180.1：LINK180ElementOutputDefinitions中查