有限元分析軟件ANSYS

2023/2/3ANSYS1有限元分析與ANSYS主講：胡武超S201502282023/2/3ANSYS2ANSYS提供的主要分析類(lèi)型:ANSYS的功能1、結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析2、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析3、結(jié)構(gòu)屈曲分析4、熱力學(xué)分析5、電磁場(chǎng)分析6、流體動(dòng)力學(xué)分析7、聲場(chǎng)分析2023/2/3ANSYS31、不但可以進(jìn)行對(duì)結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁場(chǎng)等物理現(xiàn)象的單獨(dú)研究，還可以進(jìn)行這些物理現(xiàn)象的相互影響研究。ANSYS的特點(diǎn)2、前后處理、求解及多場(chǎng)分析均采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)。3、具有強(qiáng)大的非線(xiàn)性分析功能。4、良好的用戶(hù)界面，使用方便。5、強(qiáng)大的二次開(kāi)發(fā)功能。6、提供多種自動(dòng)網(wǎng)格劃分工具。7、提供了常用CAD軟件的數(shù)據(jù)接口。2023/2/3ANSYS4一、預(yù)處理ANSYS解決問(wèn)題的步驟

指定任務(wù)名和分析標(biāo)題

定義單位制

定義單元類(lèi)型

定義單元實(shí)常數(shù)

定義材料特性

創(chuàng)建有限元模型2023/2/3ANSYS5二、求解

選擇分析類(lèi)型和指定分析選項(xiàng)

施加載荷和約束

指定載荷步選項(xiàng)

求解初始化ANSYS解決問(wèn)題的步驟三、后處理2023/2/3ANSYS6桁架的定義桁架是一種工程結(jié)構(gòu)，它由直的桿件（member）組成，這些桿件在端點(diǎn)處通過(guò)螺栓、鉚釘、銷(xiāo)或焊接而連接在一起。平面桁架指的是所有桿件均在同一平面的桁架。施加在這種桁架上的力也必須在這個(gè)平面上。桁架的桿件通常被認(rèn)為是二力桿。也就是沿桿的方向的內(nèi)力大小相等、方向相反。2023/2/3ANSYS7

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在許多力學(xué)的問(wèn)題中，都討論了靜定桁架問(wèn)題。這類(lèi)問(wèn)題通過(guò)將桁架分成節(jié)點(diǎn)和截面的方法進(jìn)行分析。但在這類(lèi)問(wèn)題中，桁架的桿被看作是剛體。

但是有限元的方法允許我們?cè)谌コ齽傮w這一限制的情況下解決這類(lèi)問(wèn)題。2023/2/3ANSYS9分析實(shí)例——平面桁架

圖1所示為一平面桁架，長(zhǎng)度L=0.1m，各桿橫截面面積均為A=1×10-4m2，力P=2000N，計(jì)算各桿的軸向力Fa、軸向應(yīng)力。圖12023/2/3ANSYS10

根據(jù)靜力平衡條件，計(jì)算出軸向力Fa、軸向應(yīng)力如下表所示：平面桁架

2023/2/3ANSYS11各桿件材料參數(shù)及幾何參數(shù)如下：三角形桁架

ANSYS求解步驟：⑴創(chuàng)建單元類(lèi)型選擇StructusralBeam類(lèi)的2Delastic3。⑵定義實(shí)常數(shù)定義AREA=1E-4。⑶定義材料特性輸入Ex=2e11，PRXY=0.3。⑷創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)GUI：MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Nodes→InActivecs在NODE文本框中依次輸入節(jié)點(diǎn)1、2、3、4的X、Y、Z坐標(biāo)節(jié)點(diǎn)1：0，0，0；節(jié)點(diǎn)2：0.1，0，0；節(jié)點(diǎn)3：0.2，0，0；節(jié)點(diǎn)4：0.1，0.1，0；⑸顯示節(jié)點(diǎn)號(hào)、單元號(hào)GUI：UtilityMenu→PlotCtrls→Numbering。在彈出的“PlotNumberingControls”對(duì)話(huà)框，將節(jié)點(diǎn)號(hào)和單元號(hào)打開(kāi)。⑹創(chuàng)建單元GUI：MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→EleMents→AutoNumbered→ThruNodes。彈出拾取窗口，拾取節(jié)點(diǎn)1和2，單擊拾取窗口的“Apply”按鈕，于是在節(jié)點(diǎn)1和2之間創(chuàng)建了一個(gè)單元。重復(fù)以上過(guò)程，在節(jié)點(diǎn)2和3、1和4、3和4間分別創(chuàng)建單元。⑺施加約束GUI：MainMenu→Solution→DefineLoades→Apply→Structural→Displacement→OnNode。彈出拾取窗口，拾取節(jié)點(diǎn)1，單擊ok按鈕，在彈出的對(duì)話(huà)框列表中選擇“UX、UY”，單擊Apply按鈕。再次彈出拾取窗口，拾取節(jié)點(diǎn)3，單擊ok按鈕，在彈出的對(duì)話(huà)框列表中選擇“UY”，單擊ok按鈕，完成對(duì)模型的約束施加。⑻施加載荷GUI：MainMenu→Solution→DefineLoades→Apply→Structural→Force/Moment→OnNodes。彈出拾取窗口，拾取節(jié)點(diǎn)4，單擊ok按鈕，在對(duì)話(huà)框中選擇Lab為“FY”，在VALUE文本框中輸入-2000，單擊ok按鈕。⑼求解GUI：MainMenu→Solution→Solv→Curre