ANSYS的應(yīng)用及其分析全過程(包含實(shí)例詳解)

ANSYS〔包含實(shí)例詳解〕本章主要表達(dá)：1．空間網(wǎng)格構(gòu)造設(shè)計(jì)軟件MSTCAD2．通用有限元分析程序ANSYS總體而言，空間構(gòu)造的分析方法主要有彈性力學(xué)分析方法和有限元分析方法，彈性力學(xué)原理作為廣義的理論根底，其總結(jié)的共性結(jié)論有利于幫助理解空間構(gòu)造的力學(xué)性能，但其建立的根本方程往往為高階微分方程，求解較為困難，因此目前的空間構(gòu)造分析根本上都是承受有限元分析方法通過計(jì)算機(jī)程序完成，因此把握一些常用分析設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用格外必要，本章主要介紹浙江大學(xué)空間構(gòu)造中心研發(fā)的空間網(wǎng)格構(gòu)造設(shè)計(jì)軟件MSTCAD用，這個(gè)軟件作為商業(yè)軟件，目前可用于網(wǎng)架和網(wǎng)殼的分析設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)潔易學(xué)，但還不能進(jìn)展構(gòu)造非線性分析；本章的重點(diǎn)在于通用有限元軟件ANSYSANSYS相當(dāng)強(qiáng)大，把握其應(yīng)用有利于開展課題爭(zhēng)論，本章僅簡(jiǎn)潔介紹其分析過程，使用時(shí)可查閱相關(guān)文獻(xiàn)或查閱程序的幫助文件。其次節(jié)ANSYS8.0ANSYS19712.010.0析功能等各方面都有巨大的改進(jìn)。ANSYSANSYS且無必要。對(duì)軟件的把握應(yīng)以能應(yīng)用于實(shí)際工程作為標(biāo)準(zhǔn)，ANSYS一門理論課程，更不是一種分析方法，而只是一個(gè)有限元工具，應(yīng)強(qiáng)調(diào)以應(yīng)用為動(dòng)身點(diǎn)，否則就算對(duì)ANSYS還需留意的是，通過假設(shè)干例題的考證，ANSYS解，但學(xué)習(xí)和應(yīng)用該軟件時(shí)，由于單元類型的選定和邊界條件的引入需人工干予，所以應(yīng)養(yǎng)成對(duì)計(jì)算結(jié)果的合理性和牢靠性作評(píng)價(jià)的習(xí)慣，以確保構(gòu)造安全，也便于以后對(duì)其它有限元軟件的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。本節(jié)僅就ANSYS學(xué)習(xí)過程中應(yīng)留意做筆記的習(xí)慣，以便于今后遇到類似問題時(shí)查閱，還應(yīng)當(dāng)留意查閱ANSYS一．ANSYSANSYS作，具體到構(gòu)造工程領(lǐng)域，可應(yīng)用ANSYS靜力分析：求解靜力荷載作用下構(gòu)造的應(yīng)力及位移等，其中非線性靜力分析涉及塑性、大應(yīng)變、大變形等問題。動(dòng)力分析：包括求解構(gòu)造的固有頻率、模態(tài)及隨機(jī)振動(dòng)引起的應(yīng)力和應(yīng)變等問題。屈曲分析：求解臨界荷載和失穩(wěn)模態(tài)等,可以進(jìn)展線性和非線性屈曲分析。非線性分析：幾何非線性、材料非線性分析及邊界非線性分析等事實(shí)上屈曲分析也是非線性分析的一個(gè)問題，但一般的力學(xué)文獻(xiàn)往往將其單獨(dú)作為一個(gè)問題加以爭(zhēng)論。10目前，ANSYS院、上?？萍拣^太空城、二灘電站和三峽工程等，都應(yīng)用ANSYSANSYS如對(duì)于單層網(wǎng)殼，可以在MSTCADANSYS確定單層網(wǎng)殼的臨界荷載和屈曲模態(tài)，但ANSYS二．ANSYSCAD隨著CAD轉(zhuǎn)而開發(fā)與CADCAD建模的重復(fù)工作，ANSYSCADSolidWorks.dxfAutoCADMSTCAD1.27autoCADANSYS.datANSYSANSYS殼構(gòu)造，由于其造型一般不會(huì)是經(jīng)典的幾何曲面，因此要在ANSYS太便利，而autoCADANSYSAotuCAD*.sat文件，因此承受AutoCAD的單元多是線單元，不太便利將其定義為實(shí)體，應(yīng)此所建立的幾何模型不能被ANSYS識(shí)別，但是可以借助中間軟件轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)文件，如MSTCADSAP2023MSTCAD1.27autoCAD*.DXFMSTCADMSTCAD將其轉(zhuǎn)化為*.DATANSYSautoCADANSYS的數(shù)據(jù)接口，避開了在ANSYSMSTCADANSYSMSTCADANSYSANSYS11ANSYShtmlANSYSGUI工具及其他指南，在任何ANSYSHELP1.28所示。學(xué)習(xí)過程中應(yīng)留意隨時(shí)使用該幫助系統(tǒng)，特別是單元的輸入輸出信息及對(duì)計(jì)算結(jié)果的后處理等。此外幫助系統(tǒng)還供給了一系列問題的具體實(shí)例，需要時(shí)可以翻開看其對(duì)問題的處理方法。1.28幫助系統(tǒng)掃瞄器第三節(jié)有限元分析的根本思想及ANSYS有限元分析軟件不同于一般的辦公軟件，它要求軟件應(yīng)用人員要具有相關(guān)的理論背景，例如對(duì)模型所做的簡(jiǎn)化，對(duì)計(jì)算結(jié)果合理性的判定等就需要分析人員不僅要具有有限元理論的相關(guān)概念，而且要具有相應(yīng)的力學(xué)學(xué)問，否則就不能正確應(yīng)用軟件進(jìn)展構(gòu)造分析。為ANSYS限元分析在ANSYS一．有限元分析的根本思想有限單元法是一種數(shù)值計(jì)算方法，它將實(shí)體構(gòu)造先離散為一系列的單元，然后再對(duì)單元的組合體進(jìn)展分析，即在邊界條件下求解構(gòu)造的平衡方程。一般狀況下，有限元分析包括如下幾個(gè)步驟：〔一〕構(gòu)造離散化12通過這一步驟將實(shí)際構(gòu)造劃分為一系列單元的組合體，馬上連續(xù)問題離散化?？臻g構(gòu)造中的網(wǎng)架和網(wǎng)殼本身本身是桿系構(gòu)造，桿件之間通過自然的節(jié)點(diǎn)連接，故每根桿可作為1.291.301.291.30實(shí)體殼構(gòu)造離散化打算了單元的外形和數(shù)目，也打算了解題規(guī)模和計(jì)算精度，因此需留意：〔1〕誤差分析，應(yīng)力的誤差和單元尺寸成正比，位移的誤差和單元尺寸的平方成正比，因此單元?jiǎng)澐值迷郊?xì)，計(jì)算結(jié)果越準(zhǔn)確，但相應(yīng)的計(jì)算時(shí)間就越長(zhǎng)，雖然隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的進(jìn)展，計(jì)算機(jī)容量不再成為問題，但單元?jiǎng)澐痔?xì)，所耗的機(jī)時(shí)照舊較高。〔2〕在初步分析的根底上再離散化。對(duì)于不同部位的單元，可以承受不同的大小尺寸，例如曲折邊界部位網(wǎng)格密，平直邊界部位網(wǎng)格稀疏；需要重點(diǎn)了解的部位網(wǎng)格加密；假設(shè)位移和應(yīng)力的變化狀況事先估量缺乏，可以先用大尺寸單元分析一次，然后再依據(jù)計(jì)算結(jié)果重劃分單元予以分析；依據(jù)誤差分析，應(yīng)力和單元最小內(nèi)角的正弦成反比，因此承受三角形單元時(shí)，應(yīng)使三內(nèi)角的大小接近，必要時(shí)，在不影響精度要求的前提下，對(duì)模型進(jìn)展適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化；構(gòu)造有對(duì)稱性時(shí)，應(yīng)盡量利用對(duì)稱性減小解體規(guī)模，但要留意對(duì)稱面上的約束處理，對(duì)稱面的邊界條件應(yīng)與實(shí)際構(gòu)造相吻合。構(gòu)造對(duì)稱是對(duì)稱性利用的前提。所謂構(gòu)造對(duì)稱，是指構(gòu)造的幾何外形、材料性質(zhì)、支承條件都關(guān)于某軸對(duì)稱。構(gòu)造往往受多工況作用，當(dāng)利用對(duì)稱性時(shí)，應(yīng)留意不同荷載條件下對(duì)稱軸上的邊界條件選擇，以使分析結(jié)果真實(shí)的反響原構(gòu)造的受力性質(zhì)?！?〕不同材料組成的實(shí)體，單元?jiǎng)澐謺r(shí)應(yīng)分開，即同一單元不能消滅兩個(gè)材料常數(shù)?！捕硢卧治鐾ㄟ^單元特性分析得到各種類型單元?jiǎng)偠染仃嚨囊话阈问?，以便于編程的?biāo)準(zhǔn)化和標(biāo)準(zhǔn)化。應(yīng)用通用有限元軟件分析問題，單元分析工作一般我們不進(jìn)展，成熟的有限元軟件一般都有單元庫，但單元的選擇是我們要進(jìn)展的工作，因此應(yīng)結(jié)合問題的特點(diǎn)選擇適宜的單元類型?！踩痴w分析依據(jù)節(jié)點(diǎn)力的平衡條件建立整體構(gòu)造的平衡方程〔總剛度方程〕，然后引入邊界條件進(jìn)展求解，一般以位移作為未知量，求出位移后，再求出單元應(yīng)力。13總剛度方程建立后，該方程為奇異方程，即構(gòu)造會(huì)發(fā)生整體剛體位移，引入邊界條件馬上剛體位移排解，使問題的解答具有唯一性。從彈性力學(xué)動(dòng)身，邊界條件主要包括應(yīng)力邊界條件、位移邊界條件及混合邊界條件，具體到工程構(gòu)造，邊界條件就是通常所說的約束，包括周邊支承、點(diǎn)支承等狀況。施加約束時(shí)需留意：當(dāng)取利用對(duì)稱性時(shí)，對(duì)稱軸上節(jié)點(diǎn)的位移約束應(yīng)依據(jù)實(shí)際構(gòu)造的變樣子況綜合確定。約束條件不一樣，構(gòu)造受力和變形往往差異較大，因此空間構(gòu)造的支座構(gòu)造應(yīng)和計(jì)算模型吻合，以確保構(gòu)造的安全性。邊界條件的簡(jiǎn)化需要專業(yè)學(xué)問和工程閱歷，應(yīng)留意在學(xué)習(xí)和工作中積存這方面的閱歷。〔四〕后處理形成分析結(jié)果的圖形或數(shù)據(jù)文件，并對(duì)結(jié)果的合理性作必要的推斷。二．利用ANSYS利用大型通用有限元程序解題時(shí)，單元位移模式、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、單元的平衡方程及單元?jiǎng)偠染仃嚨葐卧匦苑治霾恍栉覀兺瓿?，荷載列陣形成及總剛組裝也不需我們干予，其分析流程一般包括下述三個(gè)步驟：〔1〕前處理，建立符合實(shí)際狀況的有限元模型；〔2〕計(jì)算分析，加載及求解；〔3〕后處理，提取計(jì)算結(jié)果并對(duì)結(jié)果的牢靠性進(jìn)展評(píng)價(jià)。固然，ANSYS重要的是通過一些簡(jiǎn)潔例題的上機(jī)操作，培育和形成自己的解題意識(shí)，以逐步具備利用ANSYS〔一〕前處理1．分析環(huán)境設(shè)定主要指定工作名目用于存放數(shù)據(jù)文件。2．定義單元及材料類型為分析模型配置單元類型，如桿單元、板殼單元、梁?jiǎn)卧?、塊體單元等；依據(jù)單元的3．建立幾何模型按實(shí)際構(gòu)造建立幾何模型，ANSYS圖形元素構(gòu)成。簡(jiǎn)潔、規(guī)章構(gòu)造可以在ANSYSaut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