ANSYS單元理論知識

1、2三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用一、完全積分單元與縮減積分單元的區(qū)別一、完全積分單元與縮減積分單元的區(qū)別 單元類型較多，其一般都同時具有完全積分以及縮減積分兩種選項。一般有時候選擇的不同會單元類型較多，其一般都同時具有完全積分以及縮減積分兩種選項。一般有時候選擇的不同會帶來完全不同的結(jié)果。帶來完全不同的結(jié)果。 完全積分單元：單元具有規(guī)則形狀時，全部積分點的數(shù)目足以對單元剛度矩陣中的多項式進行精完全積分單元：單元具有規(guī)則形狀時，全部積分點的數(shù)目足以對單元剛度矩陣中的多項式進行精確積分確積分 減縮積分單元：只有四邊形和六面體單元才能采用減縮積分，所有四面體和三角形實體單元只減縮積分單元：

2、只有四邊形和六面體單元才能采用減縮積分，所有四面體和三角形實體單元只能采用完全積分，雖然其可以與減縮積分的四邊形或六面體單元在同一網(wǎng)格中使用。適合于不可能采用完全積分，雖然其可以與減縮積分的四邊形或六面體單元在同一網(wǎng)格中使用。適合于不可壓縮材料以及單元扭曲比較嚴重的情況壓縮材料以及單元扭曲比較嚴重的情況 一階完全積分單元一階縮減積分單元3三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用 1 1、剪切自鎖效應(yīng)、剪切自鎖效應(yīng) 對于完全積分單元在受彎曲載荷時可能出現(xiàn)剪切自鎖效應(yīng)（來源于偽橫向剪切）對于完全積分單元在受彎曲載荷時可能出現(xiàn)剪切自鎖效應(yīng)（來源于偽橫向剪切）實際變形有限元變形實際問題為純彎曲問題，實

3、際問題為純彎曲問題，不存在剪切變形，但有限不存在剪切變形，但有限元網(wǎng)格由于無中節(jié)點無法元網(wǎng)格由于無中節(jié)點無法彎曲，因此存在剪應(yīng)力彎曲，因此存在剪應(yīng)力可以使用高次完全積分單元，或者減縮積分單元解決這個問題，當(dāng)然在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，可以使用高次完全積分單元，或者減縮積分單元解決這個問題，當(dāng)然在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，完全積分的二次單元也有可能發(fā)生自鎖。（但完全積分單元對于模擬局部應(yīng)力集中的區(qū)完全積分的二次單元也有可能發(fā)生自鎖。（但完全積分單元對于模擬局部應(yīng)力集中的區(qū)域效果很不錯）域效果很不錯）彎矩M4三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用2 2、沙漏效應(yīng)：是指單元存在零能模式，不能抵抗變形。一般發(fā)生在減縮

4、積分單元中、沙漏效應(yīng)：是指單元存在零能模式，不能抵抗變形。一般發(fā)生在減縮積分單元中有限元變形彎矩M單元在此模式下不能抵抗彎曲變形，從而出現(xiàn)坍塌。較為合理的細網(wǎng)格可以改善這個問題，二次減縮單單元在此模式下不能抵抗彎曲變形，從而出現(xiàn)坍塌。較為合理的細網(wǎng)格可以改善這個問題，二次減縮單元也有自鎖問題，但是一般在正常的網(wǎng)格下幾乎不可能擴散。使用剪切積分單元時用戶需要檢查求解精元也有自鎖問題，但是一般在正常的網(wǎng)格下幾乎不可能擴散。使用剪切積分單元時用戶需要檢查求解精度。度。5三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用 下面用一個算例來說明剪切自鎖和沙漏效應(yīng)對結(jié)果的影響：下面用一個算例來說明剪切自鎖和沙漏效應(yīng)

5、對結(jié)果的影響：網(wǎng)格劃分為12*4*245單元6三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用二、三角形、四面體單元與四邊形、六面體單元的區(qū)別二、三角形、四面體單元與四邊形、六面體單元的區(qū)別 三角形網(wǎng)格其實是四邊形網(wǎng)格的退化。其在單元內(nèi)部應(yīng)變是不變的，而四邊形網(wǎng)格在內(nèi)部為雙線性三角形網(wǎng)格其實是四邊形網(wǎng)格的退化。其在單元內(nèi)部應(yīng)變是不變的，而四邊形網(wǎng)格在內(nèi)部為雙線性變化。因此使用三角形劃分時，網(wǎng)格需要劃分比較密，才能保證精度劃分網(wǎng)格時盡量推薦使用四邊變化。因此使用三角形劃分時，網(wǎng)格需要劃分比較密，才能保證精度劃分網(wǎng)格時盡量推薦使用四邊形或六面體單元。雖然現(xiàn)在隨著理論的進步，二次三角形單元對于靜力問題已經(jīng)能

6、夠獲得與一次四形或六面體單元。雖然現(xiàn)在隨著理論的進步，二次三角形單元對于靜力問題已經(jīng)能夠獲得與一次四邊形同樣的計算精度，但是對于動力問題由于二次三角形單元其節(jié)點質(zhì)量分布不均勻，因此會出現(xiàn)邊形同樣的計算精度，但是對于動力問題由于二次三角形單元其節(jié)點質(zhì)量分布不均勻，因此會出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，對于動力問題不推薦使用三角形單元。不平衡現(xiàn)象，對于動力問題不推薦使用三角形單元。 （三角形單元形函數(shù)（三角形單元形函數(shù) 01 01* *2 2* *y y，0101* *2 2* *y y 四邊形單元形函數(shù)四邊形單元形函數(shù) 01 01* *2 2* *3 3* *x x* *y y， 01 01* *2 2* *3

7、 3* *x x* *y y 應(yīng)變應(yīng)變, , ，u(), v() u(), v() ） 7三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用三、高階與低階單元區(qū)別三、高階與低階單元區(qū)別 單元階次是指單元形函數(shù)的多項式階次。單元階次是指單元形函數(shù)的多項式階次。 什么是形函數(shù)什么是形函數(shù)? ?形函數(shù)是指給出單元內(nèi)結(jié)果形態(tài)的數(shù)值函數(shù)。因為的解答只是節(jié)點自由度值，需要通過形函數(shù)用節(jié)點形函數(shù)是指給出單元內(nèi)結(jié)果形態(tài)的數(shù)值函數(shù)。因為的解答只是節(jié)點自由度值，需要通過形函數(shù)用節(jié)點自由度的值來描述單元內(nèi)任一點的值。自由度的值來描述單元內(nèi)任一點的值。形函數(shù)根據(jù)給定的單元特性給出。形函數(shù)根據(jù)給定的單元特性給出。每一個單元的形函

8、數(shù)反映單元真實特性的程度，直接影響求解精度。每一個單元的形函數(shù)反映單元真實特性的程度，直接影響求解精度。注意：一旦選擇了單元類型，就選擇了相應(yīng)單元類型的形函數(shù)，所注意：一旦選擇了單元類型，就選擇了相應(yīng)單元類型的形函數(shù)，所 以選擇單元類型之前，應(yīng)查看相關(guān)單元的形函數(shù)信息。典型以選擇單元類型之前，應(yīng)查看相關(guān)單元的形函數(shù)信息。典型 的，線性單元只有角節(jié)點，而二次單元還有中間節(jié)點。的，線性單元只有角節(jié)點，而二次單元還有中間節(jié)點。8三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用自由度按二次分布自由度按二次分布真實曲線真實曲線線性近似線性近似 ( (結(jié)果差）結(jié)果差）二次近似（結(jié)果好）二次近似（結(jié)果好）多個單元線

9、性近似（結(jié)果多個單元線性近似（結(jié)果較好）較好）9三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用線性單元線性單元單元扭曲變形很敏感。單元扭曲變形很敏感。如果只想得到名義上的應(yīng)力時，可以采用線性如果只想得到名義上的應(yīng)力時，可以采用線性單元。單元。在應(yīng)力梯度大的地方，應(yīng)該劃分大量的單元。在應(yīng)力梯度大的地方，應(yīng)該劃分大量的單元。二次單元二次單元二次單元在描述曲線或曲面邊界時比線性單元二次單元在描述曲線或曲面邊界時比線性單元更精確。但對單元扭曲變形反映不明顯。如果更精確。但對單元扭曲變形反映不明顯。如果想得到高精度的應(yīng)力，應(yīng)采用二次單元。想得到高精度的應(yīng)力，應(yīng)采用二次單元。一般情況下，與線性單元相比，所用單元

10、個數(shù)一般情況下，與線性單元相比，所用單元個數(shù)較少，自由度較少，結(jié)果較好。較少，自由度較少，結(jié)果較好。10三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用四、結(jié)構(gòu)分析常用單元四、結(jié)構(gòu)分析常用單元 1 1、三維實體單元、三維實體單元 常用的三維實體單元有常用的三維實體單元有459295 185,459295 185, 186 187 186 187（其中對于非線性問題推薦使用（其中對于非線性問題推薦使用1818系列單系列單 元）元） 1 1）4545單元描述：單元描述： 45 45 單元用于三維實體結(jié)構(gòu)模型單元用于三維實體結(jié)構(gòu)模型. .單元由單元由8 8個節(jié)點結(jié)合而個節(jié)點結(jié)合而 成，每個節(jié)點有成，每個節(jié)點

11、有x x、y y、z3z3個方向的自個方向的自由度。該單元具有塑性由度。該單元具有塑性, ,蠕蠕 變變, ,膨脹膨脹, ,應(yīng)力強化應(yīng)力強化, ,大變形和大應(yīng)變的特征。類似的單元有適大變形和大應(yīng)變的特征。類似的單元有適 用于各向異性材料的用于各向異性材料的6464單元。單元。45 45 單元的更高階單元單元的更高階單元 是是9595。11三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用 2 2）185185單元描述：單元描述： 185 185 單元用于構(gòu)造三維固體結(jié)構(gòu)單元用于構(gòu)造三維固體結(jié)構(gòu). .單元通過單元通過8 8 個節(jié)點來定個節(jié)點來定 義，每個節(jié)點有義，每個節(jié)點有3 3個沿著個沿著x x、y y、

12、z 3z 3個方向的自由度。個方向的自由度。 其具有超其具有超 式模擬幾乎不可壓縮彈塑材料和完全不可壓縮超彈性材料。式模擬幾乎不可壓縮彈塑材料和完全不可壓縮超彈性材料。 185 185 單元的更高階單元是單元的更高階單元是186186。 2 2、薄膜使用、薄膜使用4141單元，薄殼使用單元，薄殼使用6363單元（包含彎曲以及單元（包含彎曲以及 薄膜效應(yīng)），厚殼可以使用薄膜效應(yīng)），厚殼可以使用4343，143143，181181等等 1 1）6363單元描述：單元描述： 63 63 具備彎曲和膜的特性，能承受平面內(nèi)和法線方向的具備彎曲和膜的特性，能承受平面內(nèi)和法線方向的 荷載。這個單元在節(jié)點上有

13、荷載。這個單元在節(jié)點上有6 6個自由度：節(jié)點個自由度：節(jié)點x x、y y、z z方向的平方向的平 動與轉(zhuǎn)動。它也具備了應(yīng)力硬化和大變形能力。在大變形（有動與轉(zhuǎn)動。它也具備了應(yīng)力硬化和大變形能力。在大變形（有 限的旋轉(zhuǎn)）分析中可選擇一致正切剛度矩陣這一選項。相似的限的旋轉(zhuǎn)）分析中可選擇一致正切剛度矩陣這一選項。相似的 單元有單元有43 43 、181 (181 (塑性能力塑性能力) )和和93 (93 (中節(jié)點中節(jié)點) )。 12三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用 2 2）181181單元描述單元描述 181 181單元適合對薄的到具有一定厚度的殼體結(jié)構(gòu)進行分析。單元適合對薄的到具有一定厚

14、度的殼體結(jié)構(gòu)進行分析。 它是一個它是一個4 4結(jié)點單元，每個結(jié)點具有結(jié)點單元，每個結(jié)點具有6 6個自由度：平動與轉(zhuǎn)個自由度：平動與轉(zhuǎn) 動自由度。動自由度。( (如果應(yīng)用了薄膜選項的話，那該單元則只有平動自如果應(yīng)用了薄膜選項的話，那該單元則只有平動自 由度了由度了) )。181181單元非常適用于分析線性的，大轉(zhuǎn)動變形和單元非常適用于分析線性的，大轉(zhuǎn)動變形和 非線性的大形變。非線性的大形變。181181單元可以應(yīng)用在多層結(jié)構(gòu)的材料，如單元可以應(yīng)用在多層結(jié)構(gòu)的材料，如 復(fù)合層壓殼體或者夾層結(jié)構(gòu)的建模。和復(fù)合層壓殼體或者夾層結(jié)構(gòu)的建模。和4343單元相比單元相比 181 181單元具有很強非線性收斂

15、性。單元具有很強非線性收斂性。 13三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用 3 3、一般彈性問題常使用、一般彈性問題常使用4 4，厚梁可以采用，厚梁可以采用188188，189189單元單元 14三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用 1 1）4 4單元描述單元描述 4 4 是一種可用于承受拉、壓、彎、扭的單軸受力單元。這是一種可用于承受拉、壓、彎、扭的單軸受力單元。這 種單元在每個節(jié)點上有六個自由度：種單元在每個節(jié)點上有六個自由度：x x、y y、z z 三個方向的線位三個方向的線位 移和繞移和繞x x、y y、z z三個軸的角位移?？捎糜谟嬎銘?yīng)力硬化三個軸的角位移。可用于計算應(yīng)力硬化

16、及大變形的問題。三維塑性梁按及大變形的問題。三維塑性梁按2424單元考慮。單元考慮。 2 2）188188單元描述單元描述 188 188 單元適合于分析從細長到中等粗短的梁結(jié)構(gòu)，該單單元適合于分析從細長到中等粗短的梁結(jié)構(gòu)，該單 元基于鐵木辛哥梁結(jié)構(gòu)理論，并考慮了剪切變形的影響。非元基于鐵木辛哥梁結(jié)構(gòu)理論，并考慮了剪切變形的影響。非 常適合線性、大角度轉(zhuǎn)動和非線性大應(yīng)變問題。其高階模式為常適合線性、大角度轉(zhuǎn)動和非線性大應(yīng)變問題。其高階模式為 189 189單元單元 15四、定義材料屬性四、定義材料屬性 對于單位本身沒有強制要求，只需要材料屬性與幾何建模尺寸單位統(tǒng)一。對于單位本身沒有強制要求，只

17、需要材料屬性與幾何建模尺寸單位統(tǒng)一。 指定材料屬性：指定材料屬性： 16四、定義材料屬性四、定義材料屬性使用樹形結(jié)構(gòu)選中定義好的材料類型。使用樹形結(jié)構(gòu)選中定義好的材料類型。然后輸入各個材料的特征值。然后輸入各個材料的特征值?；蚴褂没蚴褂?命令命令,1,30e6,1,30e6,1,.3,1,.317四、定義材料屬性四、定義材料屬性復(fù)制材料模型到另一個材料表或刪除材料類型復(fù)制材料模型到另一個材料表或刪除材料類型18五、建模五、建模一、中的坐標系一、中的坐標系 包括總體、局部、節(jié)點，顯式、結(jié)果等坐標系，以及作圖的參考平面。包括總體、局部、節(jié)點，顯式、結(jié)果等坐標系，以及作圖的參考平面。 1 1、整體坐

18、標系、整體坐標系 ,0 ,0 總體笛卡兒坐標系總體笛卡兒坐標系 ,1 ,1 總體柱坐標系總體柱坐標系 ,2 ,2 總體球坐標系總體球坐標系 2 2、局部坐標系、局部坐標系 局部坐標系是用戶自定義的坐標系局部坐標系是用戶自定義的坐標系 19五、建模五、建模 3 3、節(jié)點坐標系、節(jié)點坐標系 默認的節(jié)點坐標系總是笛卡兒坐標系并與總體笛卡兒坐標系平默認的節(jié)點坐標系總是笛卡兒坐標系并與總體笛卡兒坐標系平 行，節(jié)點坐標系可以進行改變使之朝向激活坐標系方向。命令行，節(jié)點坐標系可以進行改變使之朝向激活坐標系方向。命令 為為7 7 . .下圖中的園，如我們僅需要約束外邊界徑向，則需要在圓下圖中的園，如我們僅需要

19、約束外邊界徑向，則需要在圓 心處建立局部圓柱坐標系，然后將圓周上的節(jié)點坐標系旋轉(zhuǎn)到心處建立局部圓柱坐標系，然后將圓周上的節(jié)點坐標系旋轉(zhuǎn)到 柱坐標系上柱坐標系上20五、建模五、建模二、實體建模二、實體建模 實體模型建立可以分兩種方法：直接將模型導(dǎo)入或利用本身的前處理軟件進行模型建立實體模型建立可以分兩種方法：直接將模型導(dǎo)入或利用本身的前處理軟件進行模型建立 1 1、從系統(tǒng)中導(dǎo)入實體模型、從系統(tǒng)中導(dǎo)入實體模型 對于復(fù)雜模型這樣可以極大的減少建模的工作量，但相應(yīng)的幾何清理和網(wǎng)格劃分時就需要投對于復(fù)雜模型這樣可以極大的減少建模的工作量，但相應(yīng)的幾何清理和網(wǎng)格劃分時就需要投入更多的時間與精力。如果模型可

20、以通過二維拉伸或旋轉(zhuǎn)生成，最好導(dǎo)入二維模型，進行網(wǎng)格入更多的時間與精力。如果模型可以通過二維拉伸或旋轉(zhuǎn)生成，最好導(dǎo)入二維模型，進行網(wǎng)格劃分后，拉伸或旋轉(zhuǎn)生成三維網(wǎng)格，以保證網(wǎng)格質(zhì)量。（在直線與曲線時候很容易出現(xiàn)問題，劃分后，拉伸或旋轉(zhuǎn)生成三維網(wǎng)格，以保證網(wǎng)格質(zhì)量。（在直線與曲線時候很容易出現(xiàn)問題，可以考慮中進行幾何修改將端點設(shè)置在交界處）。對于導(dǎo)入的模型可以使用幾何檢查（或，可以考慮中進行幾何修改將端點設(shè)置在交界處）。對于導(dǎo)入的模型可以使用幾何檢查（或， ）來檢查幾何清理。（常用的導(dǎo)入文件如）來檢查幾何清理。（常用的導(dǎo)入文件如 ） 2 2、利用前處理建立模型、利用前處理建立模型 建議模型的幾何

21、單位按照米（建議模型的幾何單位按照米（m m）或毫米（）進行）或毫米（）進行21五、建模五、建模 本身并不具有功能，但可以通過記錄編輯器進行一定的修改操作功本身并不具有功能，但可以通過記錄編輯器進行一定的修改操作功能能 把操作命令保存在日志文件中。把操作命令保存在日志文件中。 在記錄編輯器窗口修改記錄，然后單擊在記錄編輯器窗口修改記錄，然后單擊 , , 修改的命令將讀回。修改的命令將讀回。 22五、建模五、建模相關(guān)操作相關(guān)操作 1 1、點，線，面，體的建立、點，線，面，體的建立 2 2、布爾操作：加、布爾操作：加()()、剪、剪()()、相交、相交()()、切割、切割()() 3 3、拉伸：線

22、拉伸成面，面拉伸成體、拉伸：線拉伸成面，面拉伸成體 4 4、復(fù)制與映射（一般需要執(zhí)行命令，使得形成的節(jié)點重、復(fù)制與映射（一般需要執(zhí)行命令，使得形成的節(jié)點重 合）合） 5 5、工作平面的使用、工作平面的使用23五、建模五、建模三、耦合與約束方程三、耦合與約束方程 1 1、耦合、耦合 耦合是使一組節(jié)點具有相同的自由度值。耦合是使一組節(jié)點具有相同的自由度值。除了自由度值是由求解器計算而非用戶指定外，與約束相類似。除了自由度值是由求解器計算而非用戶指定外，與約束相類似。例如，節(jié)點例如，節(jié)點1 1和節(jié)點和節(jié)點2 2在方向上耦合，求解器將計算節(jié)點在方向上耦合，求解器將計算節(jié)點1 1的值并簡單地把該值賦值給

23、節(jié)點的值并簡單地把該值賦值給節(jié)點2 2的。的。 一個耦合集是一組在同一方向約束在一起的節(jié)點一個耦合集是一組在同一方向約束在一起的節(jié)點 ( (即一個自由度即一個自由度) )。 一個模型中可以定義多個耦合，但一個耦合中只能包含一個方向的自由度。一個模型中可以定義多個耦合，但一個耦合中只能包含一個方向的自由度。 注意：注意：耦合中的自由度方向耦合中的自由度方向 (, , (, , 等等) )是節(jié)點坐標系中的方向。是節(jié)點坐標系中的方向。求解器只保留耦合中的第一個自由度，并把它作為主自由度，而不保留其余自由度。求解器只保留耦合中的第一個自由度，并把它作為主自由度，而不保留其余自由度。24五、建模五、建模

24、 耦合的建立：耦合的建立： 1 1）對節(jié)點進行同方向耦合：）對節(jié)點進行同方向耦合：選擇所需要的集合。選擇所需要的集合。接著使用接著使用 命令命令 或或 。例如例如, , 所有被選擇節(jié)點在方向上耦合所有被選擇節(jié)點在方向上耦合25五、建模五、建模 2 2）同一位置節(jié)點間的耦合：）同一位置節(jié)點間的耦合：首先確保所有要耦合的節(jié)點都被選擇。首先確保所有要耦合的節(jié)點都被選擇。接著使用命令接著使用命令 或或 / . / .例如：例如：同一位置的所有節(jié)點在上耦合同一位置的所有節(jié)點在上耦合 ( (包含包含 0.0001 0.0001的缺省誤差的缺省誤差) )。26五、建模五、建模 3 3）不在同一位置節(jié)點間的耦

25、合）不在同一位置節(jié)點間的耦合, ,如循環(huán)對稱：如循環(huán)對稱：首先確保所有要耦合的節(jié)點都被選擇。首先確保所有要耦合的節(jié)點都被選擇。然后使用命令然后使用命令 或或 . .例如例如, ,0.0001,0,0,0,1,0 ,0.0001,0,0,0,1,0 把把Z Z方向相差方向相差1 1的節(jié)點的各自由度進行耦合的節(jié)點的各自由度進行耦合 ( (注：當(dāng)前選項是總體笛卡兒坐標系，注：當(dāng)前選項是總體笛卡兒坐標系，0 0）27五、建模五、建模 2 2、約束方程、約束方程 約束方程定義了節(jié)點自由度間的線性關(guān)系。約束方程定義了節(jié)點自由度間的線性關(guān)系。若兩個自由度耦合，若兩個自由度耦合， 它們的簡單關(guān)系是它們的簡單關(guān)

26、系是 1 = 2 1 = 2。約束方程是耦合的更一般形式，允許寫諸如約束方程是耦合的更一般形式，允許寫諸如 1 + 3.5 1 + 3.5* *2 = 10.02 = 10.0的約束方程。的約束方程。 在一個模型中可以定義任意多個約束方程。在一個模型中可以定義任意多個約束方程。 一個約束方程可以包含任意數(shù)量的節(jié)點和自由度。約束方程的一般形式是：一個約束方程可以包含任意數(shù)量的節(jié)點和自由度。約束方程的一般形式是：1 1* *1 + 2 1 + 2 * * 2 + 3 2 + 3* *3 + 3 + 約束方程一般用于：約束方程一般用于： 連接不同的網(wǎng)格連接不同的網(wǎng)格 連接不同類型的單元連接不同類型的

27、單元 建立剛性域建立剛性域 過盈裝配過盈裝配 28五、建模五、建模 連接不同的網(wǎng)格：連接不同的網(wǎng)格： 兩個已劃分網(wǎng)格的實體在某個面相連接，若它們的節(jié)點不相同，可以通過建立約束方程來建立兩個已劃分網(wǎng)格的實體在某個面相連接，若它們的節(jié)點不相同，可以通過建立約束方程來建立連接。連接。 命令命令( (或或 ). ).先選擇網(wǎng)格劃分較好的部分實體的節(jié)點和另一部分的單元。先選擇網(wǎng)格劃分較好的部分實體的節(jié)點和另一部分的單元。自動計算所有必要的系數(shù)和常數(shù)。自動計算所有必要的系數(shù)和常數(shù)。適合于實體單元對實體單元適合于實體單元對實體單元, 2 , 2 或或 3 321,1,2,1,1,0.25, , , , ,

28、,0,29五、建模五、建模 連接不同類型單元：連接不同類型單元： 如果需要連接自由度設(shè)置不同的單元類型，則要求先耦合相同自由度，再寫出約束方程，以便如果需要連接自由度設(shè)置不同的單元類型，則要求先耦合相同自由度，再寫出約束方程，以便于從一類單元向另一類單元傳遞載荷：于從一類單元向另一類單元傳遞載荷：梁與實體或垂直于殼的梁梁與實體或垂直于殼的梁殼與實體殼與實體 命令命令( (或或 ) ) 約束方程為：231/(31)30五、建模五、建模 有時候同樣的模型建模方法不同，會帶來不同的結(jié)果有時候同樣的模型建模方法不同，會帶來不同的結(jié)果, ,一種方法不行可以試試看其他的做法一種方法不行可以試試看其他的做法

29、7k,1 k,2,1k,3,1,1 k,4,1 a,1,2,3,4 ,1 4,0.5,0.5,0.15 ,7 ,1 ,90.000000,4,0.5,0.5,0.15 ,13 ,1（生成園拉伸成圓柱）無法進行操作7 k,10.50.5 k,2,0.50.5 k,3,0.5,0.5 k,40.5,0.5 a,1,2,3,4 ,1 ,0,0.150.2,1.2,0,360,90.000000,0,0.150.6,0.6,0,360 （直接生成圓柱）31六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分：網(wǎng)格劃分： 1 1、二維網(wǎng)格劃分：自由劃分與劃分（僅對三角形及四邊形可用）、二維網(wǎng)格劃分：自由劃分與劃分（僅對三角

30、形及四邊形可用） 如模型可以通過拉伸或旋轉(zhuǎn)生成三維模型，常常先進行二維劃如模型可以通過拉伸或旋轉(zhuǎn)生成三維模型，常常先進行二維劃 分，然后生成三維網(wǎng)格。分，然后生成三維網(wǎng)格。 2 2、三維網(wǎng)格劃分：自由劃分、劃分，劃分、三維網(wǎng)格劃分：自由劃分、劃分，劃分 如需要劃分為六面體單元則只能使用劃分與劃分如需要劃分為六面體單元則只能使用劃分與劃分 3 3、合理利用結(jié)構(gòu)的對稱性，可以大量降低工作量、合理利用結(jié)構(gòu)的對稱性，可以大量降低工作量 4 4、網(wǎng)格劃分理論上網(wǎng)格越細，結(jié)果越精確；實際情況，由于數(shù)值計算的誤差，網(wǎng)格細到一定程、網(wǎng)格劃分理論上網(wǎng)格越細，結(jié)果越精確；實際情況，由于數(shù)值計算的誤差，網(wǎng)格細到一定

31、程度，精度不會再提高，甚至?xí)陆?。度，精度不會再提高，甚至?xí)陆怠?32六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分 一、劃分一、劃分 劃需要滿足一定的條件：劃需要滿足一定的條件：面必須包含面必須包含 3 3 或或 4 4 條線（三角形或四邊形）。條線（三角形或四邊形）。體必須包含體必須包含 4 4 、5 5 或或 6 6 個面（四面體，三棱柱或六面體）。個面（四面體，三棱柱或六面體）。對邊的單元分割必須匹配。對邊的單元分割必須匹配。對三角形或四面體單元分割數(shù)必須為偶數(shù)。對三角形或四面體單元分割數(shù)必須為偶數(shù)。 如果線或面多余條件可以使用對線或面進行融合（僅僅是方便網(wǎng)格劃分，不改變?nèi)魏螏缀涡畔ⅲ?，如果線或面多余條件

32、可以使用對線或面進行融合（僅僅是方便網(wǎng)格劃分，不改變?nèi)魏螏缀涡畔ⅲ?，但在劃分完后記得要將融合的線或面刪除。對于過于不規(guī)則的模型可以進行布爾操作將之分割但在劃分完后記得要將融合的線或面刪除。對于過于不規(guī)則的模型可以進行布爾操作將之分割為規(guī)則的結(jié)構(gòu)。為規(guī)則的結(jié)構(gòu)。 33六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分劃分實例：使用映射網(wǎng)格方法，將模型視為三邊形棱柱，球面為底面，相鄰三個面為側(cè)面，其余面合為另一個底面34六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分劃分實例：（適當(dāng)?shù)膶w積進行切割）35六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分劃分實例：（充分利用結(jié)構(gòu)對稱性，建立1/23渦輪模型，劃分網(wǎng)格后復(fù)制生成整體模型，然后 交界面處節(jié)點）36六、網(wǎng)格劃分六

33、、網(wǎng)格劃分 二、拉伸及掃掠劃分二、拉伸及掃掠劃分 把一個面拖拉成一個體時，可以連同面上網(wǎng)格一起拉伸得到網(wǎng)格化的體，稱為網(wǎng)格拖拉。優(yōu)點；把一個面拖拉成一個體時，可以連同面上網(wǎng)格一起拉伸得到網(wǎng)格化的體，稱為網(wǎng)格拖拉。優(yōu)點；易于生成塊體單元（六面體）或塊體單元與棱柱體單元組合的單元。必要條件：體的形狀必須易于生成塊體單元（六面體）或塊體單元與棱柱體單元組合的單元。必要條件：體的形狀必須允許拉伸，源面與目標面幾何拓撲必須一致允許拉伸，源面與目標面幾何拓撲必須一致 （有時候當(dāng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時會出現(xiàn)無法掃掠，如果確定結(jié)果能夠滿足掃掠的條件，可以試用（有時候當(dāng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時會出現(xiàn)無法掃掠，如果確定結(jié)果能夠滿足

34、掃掠的條件，可以試用拉伸生成網(wǎng)格）拉伸生成網(wǎng)格） 37六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分劃分實例彈簧38六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分劃分實例面網(wǎng)格劃分，然后掃掠形成三維體網(wǎng)格39六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分練習(xí)：練習(xí)： 模型模型1 1：（對結(jié)構(gòu)進行幾何切割后使用與劃分）：（對結(jié)構(gòu)進行幾何切割后使用與劃分） 實體模型參考網(wǎng)格模型1完整模型.txt40六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分練習(xí)：練習(xí)： 模型模型2 2（車輪）：幾何切割后劃分然后復(fù)制為完整模型（車輪）：幾何切割后劃分然后復(fù)制為完整模型 1/6實體模型參考網(wǎng)格車輪建模文件.txt41六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分練習(xí)：練習(xí)： 模型模型3 3：幾何切割后掃掠劃分：幾何切割后

35、掃掠劃分 實體模型參考網(wǎng)格模型3建模分網(wǎng).txt42六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分 3 3、網(wǎng)格質(zhì)量檢查標準、網(wǎng)格質(zhì)量檢查標準 網(wǎng)格劃分一般主要檢查的劃分警告為：長寬比、平行度、最大角、雅可比率、扭曲角和翹曲網(wǎng)格劃分一般主要檢查的劃分警告為：長寬比、平行度、最大角、雅可比率、扭曲角和翹曲角。角。 前三種出現(xiàn)時一般不會引起致命性的錯誤，并且對于復(fù)雜模型有時候很難避免出現(xiàn)（當(dāng)然使前三種出現(xiàn)時一般不會引起致命性的錯誤，并且對于復(fù)雜模型有時候很難避免出現(xiàn)（當(dāng)然使用專業(yè)的前處理軟件如可以做到很好的網(wǎng)格劃分），但雅可比率的警告或錯誤必須避免。另對用專業(yè)的前處理軟件如可以做到很好的網(wǎng)格劃分），但雅可比率的警告或錯

36、誤必須避免。另對長寬比限制比較低，默認極限為長寬比限制比較低，默認極限為2020：1 1，但最好不要這么大，個人建議最多到，但最好不要這么大，個人建議最多到5 5：1 1。 翹曲角：依次沿對角線將四邊形分成兩個三角形，尋找這兩個三角形所在面構(gòu)成夾角的最大翹曲角：依次沿對角線將四邊形分成兩個三角形，尋找這兩個三角形所在面構(gòu)成夾角的最大夾角，即為翹曲角。主要對于曲面情況需要考慮，一般情況下不需要考慮。夾角，即為翹曲角。主要對于曲面情況需要考慮，一般情況下不需要考慮。43六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分 扭曲角：理想單元的各條邊之間是正交的。對于三角形單元，每個節(jié)點與其對邊中點的連線扭曲角：理想單元的各條邊

37、之間是正交的。對于三角形單元，每個節(jié)點與其對邊中點的連線和另外兩條邊中點的連線會相交，取它的銳角，這樣會產(chǎn)生三個銳角：和另外兩條邊中點的連線會相交，取它的銳角，這樣會產(chǎn)生三個銳角：A1A1，A2A2和和A3A3，扭曲角為：，扭曲角為：9090（A1A1，A2A2，A3A3）。對于四邊形單元，兩條對邊中點的連線之間會形成銳角，）。對于四邊形單元，兩條對邊中點的連線之間會形成銳角，9090銳角。銳角。 44七、載荷施加七、載荷施加 荷載可以分為五類：荷載可以分為五類：自由度約束：指定自由度值。諸如應(yīng)力分析中的位移或熱分析中自由度約束：指定自由度值。諸如應(yīng)力分析中的位移或熱分析中的溫度。的溫度。集中

38、荷載：點荷載。如力或熱流率。集中荷載：點荷載。如力或熱流率。表面荷載：表面荷載：分布在表面的荷載，如壓力或?qū)α鳌７植荚诒砻娴暮奢d，如壓力或?qū)α鳌ｓw荷載：體荷載：體或場荷載，如溫度（引起膨脹）或內(nèi)部熱生成率。體或場荷載，如溫度（引起膨脹）或內(nèi)部熱生成率。慣性荷載：慣性荷載：由于結(jié)構(gòu)質(zhì)量或慣性引起的荷載，如重力或轉(zhuǎn)動速度。由于結(jié)構(gòu)質(zhì)量或慣性引起的荷載，如重力或轉(zhuǎn)動速度。45七、結(jié)構(gòu)分析七、結(jié)構(gòu)分析 的結(jié)構(gòu)分析，按結(jié)構(gòu)特性可以分為線性分析以及的結(jié)構(gòu)分析，按結(jié)構(gòu)特性可以分為線性分析以及非線性分析；按時效性可以分為靜力和動力分析。其中非線性分析；按時效性可以分為靜力和動力分析。其中動力分析一般常用的包括

39、模態(tài)分析、諧分析和瞬態(tài)分析。動力分析一般常用的包括模態(tài)分析、諧分析和瞬態(tài)分析。非線性分析由材料非線性、幾何非線性與狀態(tài)非線性構(gòu)成。非線性分析由材料非線性、幾何非線性與狀態(tài)非線性構(gòu)成。 46七、載荷施加七、載荷施加 的載荷既可以對實體模型施加也可以對有限元模型進行施加（求解時會自動將施加在實體上的載荷既可以對實體模型施加也可以對有限元模型進行施加（求解時會自動將施加在實體上的載荷轉(zhuǎn)化到節(jié)點上）的載荷轉(zhuǎn)化到節(jié)點上） 通常推薦對實體進行施加，一是實體便于選擇，二是實體模型獨立于網(wǎng)格，如果模型網(wǎng)格劃通常推薦對實體進行施加，一是實體便于選擇，二是實體模型獨立于網(wǎng)格，如果模型網(wǎng)格劃分之后，不需要重新加載。

40、分之后，不需要重新加載。 注意事項：對于同類型的載荷采取替換機制。例如對面同時施加壓力以及熱流密度載荷，由注意事項：對于同類型的載荷采取替換機制。例如對面同時施加壓力以及熱流密度載荷，由于這兩種載荷都屬于面載荷，僅僅最后施加的載荷生效，此時需要生成表面效應(yīng)網(wǎng)格，使得載于這兩種載荷都屬于面載荷，僅僅最后施加的載荷生效，此時需要生成表面效應(yīng)網(wǎng)格，使得載荷分別作用在不同的載體上荷分別作用在不同的載體上47七、載荷施加七、載荷施加對于對稱、反對稱模型可以施加對稱和反對稱邊界條件對于對稱、反對稱模型可以施加對稱和反對稱邊界條件對稱邊界條件：指向邊界的位移和繞邊界的轉(zhuǎn)動被固定。對稱邊界條件：指向邊界的位移

41、和繞邊界的轉(zhuǎn)動被固定。反對稱邊界條件：平行邊界的位移和繞垂直邊界的轉(zhuǎn)動被固定。反對稱邊界條件：平行邊界的位移和繞垂直邊界的轉(zhuǎn)動被固定。反對稱邊界UY=UZ=0ROTX=0對稱邊界UX=0ROTY=ROTZ=0YX48八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 一、線性分析一、線性分析 線性分析的基本步驟是建立幾何模型、定義材料屬性、選擇單元、劃分網(wǎng)格、施加載荷與約線性分析的基本步驟是建立幾何模型、定義材料屬性、選擇單元、劃分網(wǎng)格、施加載荷與約束、求解、結(jié)果后處理?；旧喜恍枰獙η蠼膺x項進行設(shè)置。束、求解、結(jié)果后處理?；旧喜恍枰獙η蠼膺x項進行設(shè)置。 49八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 1 1、線性靜力分析、線性靜力分

42、析 對于靜力問題程序一般默認為稀疏矩陣直接求解器，對于大模型可以考慮使用求解器（求解器對于靜力問題程序一般默認為稀疏矩陣直接求解器，對于大模型可以考慮使用求解器（求解器的詳細性能參照附錄的詳細性能參照附錄1 1）。對于靜力問題基本上不需要求解設(shè)置，但對于非線性問題則需要進）。對于靜力問題基本上不需要求解設(shè)置，但對于非線性問題則需要進行相應(yīng)的非線性選項設(shè)置以及結(jié)果輸出頻率設(shè)置（因為非線性求解有很多的中間結(jié)果，系統(tǒng)一行相應(yīng)的非線性選項設(shè)置以及結(jié)果輸出頻率設(shè)置（因為非線性求解有很多的中間結(jié)果，系統(tǒng)一般默認輸出最后一個子步，用戶視需要調(diào)整）般默認輸出最后一個子步，用戶視需要調(diào)整） 50八、結(jié)構(gòu)分析八、

43、結(jié)構(gòu)分析 對于殼，實體的線性靜力分析結(jié)束后可以通過命令（對于殼，實體的線性靜力分析結(jié)束后可以通過命令（ ）獲得網(wǎng)格的離散誤差評估值）獲得網(wǎng)格的離散誤差評估值（能量百分比誤差）。還可使用（能量百分比誤差）。還可使用（ ）來獲得單元與單元之間的結(jié)構(gòu)能量誤差，其中（單元應(yīng)力偏差）較大的區(qū)域需要對網(wǎng)格進）來獲得單元與單元之間的結(jié)構(gòu)能量誤差，其中（單元應(yīng)力偏差）較大的區(qū)域需要對網(wǎng)格進行細化。（事先需要用行細化。（事先需要用 命令，關(guān)閉）命令，關(guān)閉） 51八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析渦輪中心固定，載荷為角速度引起的慣性力52八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 641和本質(zhì)上都是對于網(wǎng)格分所引起的結(jié)構(gòu)誤差的一個估計，不過

44、從總體進行考慮， 用戶可以從圖形顯式上觀察，對于過大的位置就需要對網(wǎng)格進行局部細化。建議用戶在工作中進行積累，從而得出一個相應(yīng)的標準，以便于檢查結(jié)果的收斂性。（對于對于不同行業(yè)有不同的標準，但一般應(yīng)該在10以下）53八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析需要注意的幾個問題：需要注意的幾個問題： 1 1）執(zhí)行大模型計算時執(zhí)行命令（）執(zhí)行大模型計算時執(zhí)行命令（ 獲得計算大致需要的硬件資源）獲得計算大致需要的硬件資源） 2 2）提取應(yīng)力時候提取的為節(jié)點上的平均值，當(dāng)結(jié)構(gòu)為多種材料構(gòu)成時，提取交界面處應(yīng)力常）提取應(yīng)力時候提取的為節(jié)點上的平均值，當(dāng)結(jié)構(gòu)為多種材料構(gòu)成時，提取交界面處應(yīng)力常常會發(fā)現(xiàn)節(jié)點上有多個應(yīng)力結(jié)果，

45、節(jié)點結(jié)果是由相鄰單元的高斯點結(jié)果外推出來然后平均的在常會發(fā)現(xiàn)節(jié)點上有多個應(yīng)力結(jié)果，節(jié)點結(jié)果是由相鄰單元的高斯點結(jié)果外推出來然后平均的在 狀態(tài)下在材料交界處的節(jié)點自動按材料區(qū)分同一組材料的單元外推點參與平均不同材料的不參狀態(tài)下在材料交界處的節(jié)點自動按材料區(qū)分同一組材料的單元外推點參與平均不同材料的不參與平均所以節(jié)點交界處有幾種材料該節(jié)點就有幾組結(jié)果此時可以通過命令進行設(shè)置（與平均所以節(jié)點交界處有幾種材料該節(jié)點就有幾組結(jié)果此時可以通過命令進行設(shè)置（ 中中選擇選擇 ，此命令需要打開，此命令需要打開 ）或者輸出高斯積分點應(yīng)力）或者輸出高斯積分點應(yīng)力 54八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 3 3）積分點與節(jié)點解

46、的區(qū)別，一般來說節(jié)點的結(jié)果都是相鄰高斯積分點外差所獲得節(jié)點解（這）積分點與節(jié)點解的區(qū)別，一般來說節(jié)點的結(jié)果都是相鄰高斯積分點外差所獲得節(jié)點解（這也是有時候同一節(jié)點會有多個結(jié)果的原因）。很多時候我們需要與其他軟件獲得的結(jié)果進行比也是有時候同一節(jié)點會有多個結(jié)果的原因）。很多時候我們需要與其他軟件獲得的結(jié)果進行比較，這時候就應(yīng)該使用高斯節(jié)點上的解進行比較。進行命令（較，這時候就應(yīng)該使用高斯節(jié)點上的解進行比較。進行命令（ ） 4 4）對于梁單元如果需要輸出應(yīng)力，需要建立相應(yīng)的單元表）對于梁單元如果需要輸出應(yīng)力，需要建立相應(yīng)的單元表55八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 2 2、線性瞬態(tài)分析、線性瞬態(tài)分析 和線性

47、靜力分析區(qū)別不是很大，但注意材料屬性項密度這一項需要填寫，以滿足動力學(xué)方程和線性靜力分析區(qū)別不是很大，但注意材料屬性項密度這一項需要填寫，以滿足動力學(xué)方程56八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 3 3、模態(tài)分析、模態(tài)分析 模態(tài)分析只允許線性單元和材料特性，非線性被忽略。模態(tài)分析只允許線性單元和材料特性，非線性被忽略。 常用的模態(tài)提取方法：分塊法（常用的模態(tài)提取方法：分塊法（ ）子空間法）子空間法( (、縮減法（）、法、非對稱法（）、阻尼法（）、縮減法（）、法、非對稱法（）、阻尼法（）、阻尼法（阻尼法（ ） 默認使用分塊法進行求解，其和子空間法一樣精確，默認使用分塊法進行求解，其和子空間法一樣精確， 但求

48、解速度更快，使用稀疏矩陣求解器。但求解速度更快，使用稀疏矩陣求解器。 對于模態(tài)分析由于其為線性分析，所以當(dāng)需要考慮由于載荷引起的結(jié)構(gòu)剛度變化（不一定為非線對于模態(tài)分析由于其為線性分析，所以當(dāng)需要考慮由于載荷引起的結(jié)構(gòu)剛度變化（不一定為非線性）時，可以先進行相應(yīng)的靜力計算，然后使用，性）時，可以先進行相應(yīng)的靜力計算，然后使用，1 1，命令，將靜力計算的位移施加于模型，然后，命令，將靜力計算的位移施加于模型，然后視情況打開預(yù)應(yīng)力選項再進行模態(tài)求解視情況打開預(yù)應(yīng)力選項再進行模態(tài)求解 預(yù)應(yīng)力影響：預(yù)應(yīng)力影響： 或或 57八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 分析選項分析選項 模態(tài)提取選項模態(tài)提取選項命令或命令或

49、模態(tài)數(shù)：確定提取的模態(tài)數(shù)。模態(tài)數(shù)：確定提取的模態(tài)數(shù)。 模態(tài)擴展選項模態(tài)擴展選項命令或命令或 擴展模態(tài)允許在后處理中觀察振形。擴展模態(tài)允許在后處理中觀察振形。模態(tài)數(shù)通常與所提取的模態(tài)數(shù)相同模態(tài)數(shù)通常與所提取的模態(tài)數(shù)相同 注意：注意：1 1）模態(tài)分析中唯一有效的是）模態(tài)分析中唯一有效的是“載荷載荷”是位是位 移約束。因為中求解是結(jié)構(gòu)的固有移約束。因為中求解是結(jié)構(gòu)的固有 模態(tài)模態(tài), ,是結(jié)構(gòu)本身的特性。是結(jié)構(gòu)本身的特性。 2 2）模態(tài)分析中也能顯示應(yīng)力、應(yīng)變、位）模態(tài)分析中也能顯示應(yīng)力、應(yīng)變、位 移等但其僅僅是相對數(shù)值，無實際意義移等但其僅僅是相對數(shù)值，無實際意義通常取缺省設(shè)置通常取缺省設(shè)置58八、

50、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析查看結(jié)果查看結(jié)果 用用1 1（通用后處理）查看模態(tài)分析結(jié)果。（通用后處理）查看模態(tài)分析結(jié)果。 一般，第一步列出自振頻率一般，第一步列出自振頻率 或執(zhí)行或執(zhí)行 , ,注意，每一模態(tài)被保存在獨立的子步中注意，每一模態(tài)被保存在獨立的子步中59八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析畫振型：畫振型：首先讀取某個子步結(jié)果首先讀取某個子步結(jié)果 或用命令或用命令 然后繪變形圖然后繪變形圖 或用命令或用命令60八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析示例：示例： ，頂面外圈約束，頂面外圈約束y y，z z自由度自由度 實體模型2階模態(tài)magnet sensor harmonicZZ.txt61八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 4

51、 4、諧分析、諧分析 諧分析是分析結(jié)構(gòu)再承受隨時間正弦（簡諧）變化載荷作用下穩(wěn)態(tài)相應(yīng)的一種技術(shù)。分析可以得諧分析是分析結(jié)構(gòu)再承受隨時間正弦（簡諧）變化載荷作用下穩(wěn)態(tài)相應(yīng)的一種技術(shù)。分析可以得到結(jié)構(gòu)位移對頻率的相應(yīng)曲線，以及其他結(jié)果隨頻率的變化情況。從曲線上得到峰值響應(yīng)，從而使到結(jié)構(gòu)位移對頻率的相應(yīng)曲線，以及其他結(jié)果隨頻率的變化情況。從曲線上得到峰值響應(yīng)，從而使得設(shè)計人員能夠預(yù)測結(jié)構(gòu)的持續(xù)動力特性，判別結(jié)構(gòu)能否克服共振及其他受迫振動引起的有害效果。得設(shè)計人員能夠預(yù)測結(jié)構(gòu)的持續(xù)動力特性，判別結(jié)構(gòu)能否克服共振及其他受迫振動引起的有害效果。 諧分析和模態(tài)分析類似也是一種線性分析，所有的非線性項都將被忽

52、律。諧分析和模態(tài)分析類似也是一種線性分析，所有的非線性項都將被忽律。62八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 諧分析的求解方法：諧分析的求解方法： 完全法：易于使用，但是求解速度慢，一般在存在耦合問題中使用，如壓電材料完全法：易于使用，但是求解速度慢，一般在存在耦合問題中使用，如壓電材料 模態(tài)疊加法：求解速度較快，但需先進行相應(yīng)的模態(tài)分析，模態(tài)分析中的求解階數(shù)對結(jié)構(gòu)有較大模態(tài)疊加法：求解速度較快，但需先進行相應(yīng)的模態(tài)分析，模態(tài)分析中的求解階數(shù)對結(jié)構(gòu)有較大影響影響 縮減法：求解速度最快，計算精度受主自由度的提取影響很大縮減法：求解速度最快，計算精度受主自由度的提取影響很大 對于復(fù)雜的大型模型推薦使用模態(tài)疊加

53、法進行分析，完全法雖然易使用但是求解速度過慢，縮減對于復(fù)雜的大型模型推薦使用模態(tài)疊加法進行分析，完全法雖然易使用但是求解速度過慢，縮減法雖然求解速度很快，但主自由度的選取必須很小心，一面露掉關(guān)心的部分法雖然求解速度很快，但主自由度的選取必須很小心，一面露掉關(guān)心的部分 對于有預(yù)應(yīng)力的諧分析與有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析類似，也需要先進行相應(yīng)的靜力分析對于有預(yù)應(yīng)力的諧分析與有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析類似，也需要先進行相應(yīng)的靜力分析63八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 示例：示例： ，頂面外圈約束，頂面外圈約束y y，z z自由度，基坐自由度，基坐上施加上施加X X方向的激勵，以獲得方向的激勵，以獲得X X方向的諧響應(yīng)方向的

54、諧響應(yīng) 實體模型magnet sensor harmonicZZ.txt64八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 關(guān)心頻率范圍關(guān)心頻率范圍0-10000-1000，取，取10001000子步子步 橫軸為頻率，單位橫軸為頻率，單位 豎軸為輸出與輸入的幅值比（豎軸為輸出與輸入的幅值比（2020（輸出（輸出/ /輸入）輸入）對于實際問題阻尼選項最好是通過試驗確定，這里按經(jīng)驗取阻尼率為0.008。圖中正表示激勵很小時，輸出無窮大，需要盡量避免出現(xiàn)在工作頻率范圍內(nèi)；負表示輸出與輸入無關(guān)始終為零，振動不可控，也需要盡量避免出現(xiàn)在工作頻率范圍內(nèi)。magnet sensor harmonicZZ.txt65八、結(jié)構(gòu)分析八

55、、結(jié)構(gòu)分析 一、非線性分析一、非線性分析 對于非線性分析，思路和線性分析一樣，增加了一些非線性相關(guān)項的設(shè)置。但是要注意對于對于非線性分析，思路和線性分析一樣，增加了一些非線性相關(guān)項的設(shè)置。但是要注意對于非線性分析，其網(wǎng)格質(zhì)量要求更高，網(wǎng)格需要更加光滑；所選用的單元類型也必須要支持相關(guān)非線性分析，其網(wǎng)格質(zhì)量要求更高，網(wǎng)格需要更加光滑；所選用的單元類型也必須要支持相關(guān)的非線性項。的非線性項。 非線性分析即結(jié)構(gòu)的剛度矩陣隨著載荷的作用發(fā)生變化，其主要分非線性分析即結(jié)構(gòu)的剛度矩陣隨著載荷的作用發(fā)生變化，其主要分3 3類：類： 材料非線性，應(yīng)力、應(yīng)變到達塑性區(qū)域，材料為超彈性材材料非線性，應(yīng)力、應(yīng)變到達

56、塑性區(qū)域，材料為超彈性材 料，如橡膠料，如橡膠 幾何非線性，結(jié)構(gòu)存在大變形或者大位移，如受力的魚桿幾何非線性，結(jié)構(gòu)存在大變形或者大位移，如受力的魚桿 狀態(tài)非線性，一般來說就是存在接觸狀態(tài)狀態(tài)非線性，一般來說就是存在接觸狀態(tài) 非線性反應(yīng)線性反應(yīng)位移外荷載66八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 1 1、幾何非線性分析、幾何非線性分析 對于幾何非線性，用戶需要注意的是要打開大變形選項（對于幾何非線性，用戶需要注意的是要打開大變形選項（ n n ）67八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 非線性求解選項設(shè)置：非線性求解選項設(shè)置：選擇算法準則：牛頓辛普森法或弧長法（默認為前者選擇算法準則：牛頓辛普森法或弧長法（默認為前者 ）

57、時間步長設(shè)置時間步長設(shè)置, ,合適的時間步長選擇有助于加速收斂合適的時間步長選擇有助于加速收斂非線性項設(shè)置非線性項設(shè)置 線性搜索（）線性搜索（） 時間步長預(yù)測（）時間步長預(yù)測（） 自適應(yīng)下降（）自適應(yīng)下降（） 自動時間步長自動時間步長 時間積分效應(yīng)時間積分效應(yīng) . .弧長法不可用68八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 2 2、材料非線性、材料非線性 選擇相應(yīng)的材料模型選擇相應(yīng)的材料模型 推薦使用推薦使用18x18x系列單元，其具有完整的非線性特性，具有較系列單元，其具有完整的非線性特性，具有較 好的非線性收斂性好的非線性收斂性69八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 3 3、接觸分析、接觸分析 接觸分析是一個比較復(fù)

58、雜的問題，這里我們簡單介紹一下接接觸分析是一個比較復(fù)雜的問題，這里我們簡單介紹一下接 觸分析的流程以及綁定接觸的生成觸分析的流程以及綁定接觸的生成 接觸分析的步驟：接觸分析的步驟： 1. 1. 建立或輸入幾何模型。建立或輸入幾何模型。 2. 2. 所有的接觸體劃分網(wǎng)格（步驟所有的接觸體劃分網(wǎng)格（步驟3 3需要）。需要）。 3. 3. 創(chuàng)建接觸對。創(chuàng)建接觸對。 4. 4. 指定分析類型和求解控制。指定分析類型和求解控制。 5. 5. 施加荷載和邊界條件。施加荷載和邊界條件。 6. 6. 求解并觀察結(jié)果。求解并觀察結(jié)果。 70八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 3 3、接觸分析、接觸分析 接觸分析是一個比較復(fù)雜的問題，這里我們簡單介紹一下接接觸分析是一個比較復(fù)雜的問題，這里我們簡單介紹一下接 觸分析的流程以及綁定接觸的生成觸分析的流程以及綁定接觸的生成 接觸分析的步驟：接觸分析的步驟：建立或輸入幾何模型建立或輸入幾何模型所有的接觸體劃分網(wǎng)格所有的接觸體劃分網(wǎng)格創(chuàng)建接觸對創(chuàng)建接觸對指定分析類型和求解控制指定分析類型和求解控制施加荷載和邊界條件施加荷載和邊界條件求解并觀察結(jié)果求解并觀察結(jié)果 71八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 接觸對的類型接觸對的類型點點接觸點點接觸點面接觸點面接觸面面接觸面面接觸 一般建議使用面面接觸，其具有一下特點：一