ANSYS 高清晰 精品资料：第09章 周期对称结构的静力分析
ANSYS结构静力分析.ppt
ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XNJTU AME By: Guozheng Kang
Stru-7
练习－－步骤四:定义BISO
Exercise
步骤四：定义双线性各向同性强化数据表 （BISO）
6、对YLD Strs(屈服应力）键入400.0e06。 7、对 Tang Mod(剪切模量）键入100.0e06。 8、选择File>Apply & Quit。 9 、 选 择 菜 单 路 径 Main Menu>Preprosessor>Material
ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XNJTU AME By: Guozheng Kang
Stru-2
练习－－子弹冲击刚性壁（续）
图1─10 铜圆柱体图解
ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XNJTU AME By: Guozheng Kang
Stru-3
练习－－步骤一:设置分析标题
用轴对称单元模拟棒。求解最好能通过单一载荷步实现。 在这个载荷步中，将同时施加初始速度和约束。将圆柱 体末端的节点Y方向约束住以模拟一固壁面。打开自动 时间分步来允许ANSYS确定时间步长。定义分析结束的 时间为8E-5秒，以确保有足够长的时间来扑捉整个变形 过程。
ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XNJTU AME By: Guozheng Kang
Stru-6
练习－－步骤四:定义BISO
Exercise
步骤四：定义双线性各向同性强化数据表 （BISO）
1 、 选 择 菜 单 路 径 Main Menu>Preprocessor>Material Props>Data Tables> Define/Activate . Define/Activate Data Table(定义数据表）对话柜出现。
ANSYS结构静力学与动力学分析教程
ANSYS结构静力学与动力学分析教程第一章：ANSYS结构静力学分析基础ANSYS是一种常用的工程仿真软件，可以进行结构静力学分析，帮助工程师分析和优化设计。
本章将介绍ANSYS的基本概念、步骤和常用命令。
1.1 ANSYS的基本概念ANSYS是一款基于有限元方法的仿真软件，可以用于解决各种工程问题。
其核心思想是将结构分割成有限数量的离散单元，并通过求解线性或非线性方程组来评估结构的行为。
1.2 结构静力学分析的步骤进行结构静力学分析一般包括以下步骤：1）几何建模：创建结构的几何模型，包括构件的位置、大小和形状等信息。
2）网格划分：将结构离散为有限元网格，常见的有线性和非线性单元。
3）边界条件：定义结构的边界条件，如固定支座、力、力矩等。
4）材料属性：定义结构的材料属性，如弹性模量、泊松比等。
5）加载条件：施加外部加载条件，如力、压力、温度等。
6）求解方程：根据模型的边界条件和加载条件，通过求解线性或非线性方程组得到结构的响应。
7）结果分析：分析模拟结果，如应力、应变、变形等。
1.3 ANSYS常用命令ANSYS提供了丰富的命令，用于设置分析模型和求解方程。
以下是一些常用命令的示例：1）/PREP7：进入前处理模块，用于设置模型的几何、边界条件和材料属性等。
2）/SOLU：进入求解模块，用于设置加载条件和求解方程组。
3）/POST1：进入后处理模块，用于分析和可视化模拟结果。
4）ET：定义单元类型，如BEAM、SOLID等。
5）REAL：定义单元材料属性，如弹性模量、泊松比等。
6）D命令：定义位移边界条件。
7）F命令：定义力或压力加载条件。
第二章：ANSYS结构动力学分析基础ANSYS还可以进行结构动力学分析，用于评估结构在动态载荷下的响应和振动特性。
本章将介绍ANSYS的动力学分析理论和实践应用。
2.1 结构动力学分析的理论基础结构动力学分析是研究结构在动态载荷下的响应和振动特性的学科。
它基于质量、刚度和阻尼三个基本量，通过求解动态方程来描述结构的振动行为。
ANSYS静力分析的简单步骤
ANSYS静力分析的简单步骤第一步，启动工作台软件，然后选择与启动DS模块弹出得界面。
第二步，导入三维模型。
根据操作步骤进行。
首先，单击“几何体”，选择“文件”，然后选择弹出窗口中的3D模型文件，如果当时catia文件格式不符，可以把三维图先转换为“.stp”的格式，即可导入。
第三步，选择零件材料：文件导入软件后，在这个时候，依次选择“几何”下的“零件”，并且在左下角的“Details of ‘Part’”中以调整零件材料属性，本次钟形壳的材料是刚。
第四步，划分网格：选择“Project”树中的“Mesh”，右键选择“Generate Mesh”即可在这一点上，你可以在左下角的“网格”对话框的细节调整网格的大小（体积元）。
第五步，添加类型分析：第一选择顶部工具栏上的“分析”按钮，添加需要的类型分析，因为我们需要做的是在这种情况下的静态分析。
所以选择结构静力。
第六步，添加固定约束：首先选择“Project”树中的“Static Structural”按钮，右键点击支持插入固定树。
这时候在左下角的“Details of ‘Fixed Support’”对话框中“Geometry”会被选中，会要求输入固定的支撑面。
在这种情况下，固定支架的类型是表面支持，确定六凹面（此时也可点击“Edge”来确定“边”）。
然后一直的按住“CTRL”键，连续选择其它几个弧面为支撑面，在点击“Apply”进行确认，第七步，添加载荷：选择“Project”树中的“结构静力”，右键选择“Insert”中的“Force”，然后在选择载荷的作用面，再次点击“Apply”按钮进行确定。
第八步，添加变形：右键点击选择“Project”树中的“Solution”，随后依次选择插入，变形，Total”，添加变形。
第九步，添加等效应变：右键单击“项目”的树，“>插入应变->解决方案->添加等效，等效应变。
第十步，添加等效应力：首先右键点击“Project”树中的“Solution—>Insert—> Stress—>Equivalent”，添加等效应力。
ansys中的静力分析
第1章 静力分析1.1 力的概念力在我们的生产和生活中随处可见，例如物体的重力、摩擦力、水的压力等，人们对力的认识从感性认识到理性认识形成力的抽象概念。
力是物体间的机械作用，这种作用可以使物体的机械运动状态或者使物体的形状和大小发生改变。
从力的定义中可以看出力是在物体间相互作用中产生的，这种作用至少是两个物体，如果没有了这种作用，力也就不存在，所以力具有物质性。
物体间相互作用的形式很多，大体分两类，一类是直接接触，例如物体间的拉力和压力；另一类是“场”的作用，例如地球引力场中重力，太阳引力场中万有引力等。
同时力有两种效应：一是力的运动效应，即力使物体的机械运动状态变化，例如静止在地面物体当用力推它时，便开始运动；二是力的变形效应，即力使物体大小和形状发生变化，例如钢筋受到横向力过大时将产生弯曲，粉笔受力过大时将变碎等。
描述力对物体的作用效应由力的三要素来决定，即力的大小、力的方向和力的作用点。
力的大小表示物体间机械作用的强弱程度，采用国际单位制，力的单位是牛顿（N ）（简称牛）或者千牛顿（kN ）（简称千牛），1kN =103N 。
力的方向是表示物体间的机械作用具有方向性，它包括方位和指向。
力的作用点表示物体间机械作用的位置。
一般说来，力的作用位置不是一个几何点而是有一定大小的一个范围，例如重力是分布在物体的整个体积上的，称体积分布力，水对池壁的压力是分布在池壁表面上的，称面分布力，同理若分布在一条直线上的力，称线分布力，当力的作用范围很小时，可以将它抽象为一个点，此点便是力的作用点，此力称为集中力。
由力的三要素知，力是矢量，记作F ，本教材中的黑体均表示矢量，可以用一有向线段表示，如图1-1所示，有向线段AB 的大小表示力的大小；有向线段AB 的指向表示力的方向；有向线段的起点或终点表示力的作用点。
1.2 静力学基本原理所谓静力学基本原理是指人们在生产和生活实践中长期积累和总结出来并通过实践反复验证的具有一般规律的定理和定律。
ANSYS工程结构线性静力分析解析
9.2 静力分析的求解步骤
(5) Nonlinear标签 Nonlinear标签部分选项及界面如表9-3及图9-4所示。
23
9.2 静力分析的求解步骤
选项
用途
Line search
激活线性搜索
DOF solution predictor 激活DOF解的预测
Maximum
number
iterations
很少改变，这些选项并不出现在“求解控制”对话框中。
28
9.2 静力分析的求解步骤
(1) 应力刚度效应 • 用户可能关闭应力刚度效应的一些特殊情况有：应力刚度
仅与非线性分析相关；在分析之前，用户知道结构不会因 屈曲(分叉或跳跃屈曲)而破坏。通常，包括应力刚度效应 时，可以加速非线性分析收敛。用户可能对一些看起来收 敛困难的特殊问题，选择关闭应力刚度效应，如局部破坏 。 命令：SSTIF GUI：【Main Menu】/【Solution】/【Unabridged Menu】/【Analysis Options】
Creep Option
of 指定每个子步的最大迭代次 数 指明是否包括蠕变计算
Cutback Control
控制二分
表9-3 Nonlinear标签选项
24
9.2 静力分析的求解步骤
图9-4 Nonlinear标签界面
25
9.2 静力分析的求解步骤
(6)Advanced NL标签 • Advanced NL标签部分选项及界面如表9-4及图9-5所示。
14
9.2 静力分析的求解步骤
选项 Analysis Options Time Control
Write Items to Results File
ansys中的静力分析
第1章 静力分析1.1 力的概念力在我们的生产和生活中随处可见，例如物体的重力、摩擦力、水的压力等，人们对力的认识从感性认识到理性认识形成力的抽象概念。
力是物体间的机械作用，这种作用可以使物体的机械运动状态或者使物体的形状和大小发生改变。
从力的定义中可以看出力是在物体间相互作用中产生的，这种作用至少是两个物体，如果没有了这种作用，力也就不存在，所以力具有物质性。
物体间相互作用的形式很多，大体分两类，一类是直接接触，例如物体间的拉力和压力；另一类是“场”的作用，例如地球引力场中重力，太阳引力场中万有引力等。
同时力有两种效应：一是力的运动效应，即力使物体的机械运动状态变化，例如静止在地面物体当用力推它时，便开始运动；二是力的变形效应，即力使物体大小和形状发生变化，例如钢筋受到横向力过大时将产生弯曲，粉笔受力过大时将变碎等。
描述力对物体的作用效应由力的三要素来决定，即力的大小、力的方向和力的作用点。
力的大小表示物体间机械作用的强弱程度，采用国际单位制，力的单位是牛顿（N ）（简称牛）或者千牛顿（kN ）（简称千牛），1kN =103N 。
力的方向是表示物体间的机械作用具有方向性，它包括方位和指向。
力的作用点表示物体间机械作用的位置。
一般说来，力的作用位置不是一个几何点而是有一定大小的一个范围，例如重力是分布在物体的整个体积上的，称体积分布力，水对池壁的压力是分布在池壁表面上的，称面分布力，同理若分布在一条直线上的力，称线分布力，当力的作用范围很小时，可以将它抽象为一个点，此点便是力的作用点，此力称为集中力。
由力的三要素知，力是矢量，记作F ，本教材中的黑体均表示矢量，可以用一有向线段表示，如图1-1所示，有向线段AB 的大小表示力的大小；有向线段AB 的指向表示力的方向；有向线段的起点或终点表示力的作用点。
图1-11.2 静力学基本原理所谓静力学基本原理是指人们在生产和生活实践中长期积累和总结出来并通过实践反复验证的具有一般规律的定理和定律。
对称平面结构静力有限元分析
实验二平面结构静力有限元分析一、实验目的：1、掌握ANSYS软件基本的几何形体构造方法、网格划分方法、边界条件施加方法及各种载荷施加方法。
2、熟悉有限元建模、求解及结果分析步骤和方法。
3、能利用ANSYS软件对平面结构进行静力有限元分析。
二、实验设备：微机，ANSYS软件（教学版）。
三、实验内容：如图所示，使用ANSYS分析平面带孔平板，分析在均布载荷作用下板内的应力分布。
已知条件：q＝100N/m，板长L＝12m，宽b＝12m，厚t=0.02m ,圆孔半径r＝1m，平板所用材料的弹性模量为E=2.06×1011Mpa，泊松比为0.3。
图1-2 带孔平板模型四、实验步骤：1、分析问题：由于模型及约束载荷均对称，所以取1/4模型进行分析。
2、建立有限元模型。
（1）创建工作文件夹并添加标题；在ANSYS工作目录下创建一个文件夹，命名为plate，以便用这个文件夹保存分析过程中所生成的文件。
启动ANSYS后，使用菜单“File”——“Change Directory…”将工作目录指向plate文件夹；使用“Change Jobname…”输入plate为初始文件名，使分析过程中生成的文件均以plate为前缀。
选择结构分析，操作如下：GUI: Main Menu > Preferences > Structural（2）选择单元；首先进入单元类型库，操作如下：GUI: Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete > Add…在对话框左侧选择Solid选项，在右侧列表中选择Quad 8 node 82选项，然后单击OK按钮。
本问题所用单元类型为带厚度平面应力分析，因此分析类型设定为Plane strs w/thk类型，操作如下：GUI：PreProcessor Menu > Element Type > Add/Edit/Delete > Options…在K3项后面下拉菜单中选“Plane strs w/thk“。
ANSYS Workbench 结构线性静力学分析与优化设计解析
工程仿真结算方案： ANSYS Workbench 培训
张胜伦
博士
西安交通大学
西安嘉业航空科技有限公司
结构线性静力分析
西安嘉业航空科技有限公司
线性静力学分析的基本假设 连续 结构材料 均匀 各向同性 线性 非线性 静态 动态
对于纤维结构材料、粒子强化材料等各向异性非均匀材料 要特别注意、特别处理。 1、材料的变形范围在弹性范围，且材料的变形量较小， 方便建立静力学方程； 2、对于塑性变形或大变形，必须考虑材料非线性和几 何非线性。
西安嘉业航空科技有限公司 作业6 问题描述：如右图模型（螺旋桨），其 材料为聚乙烯，模型如图所示方向的 1000rad/s的角加速度惯性载荷；模型内圈 用圆柱面约束且轴向为0，径向和周向为 free；螺旋桨面施加压力载荷0.5MPa。 要求：运用适当的网格划分方法，网格 大小均匀一致不得少于60万个节点（或者 运用膨胀层网格划分方法）；求解结果显 示模型的整体变形和等效应力。 截图：材料添加，网格划分效果，结果 的整体变形、等效应力以及径向变形和应 力的网格显示图、矢量线时图、等值线图。 共8张截图。
4、弹性假设： 应力—应变存在一一对应关系； 应力不超过屈服应力点； 载荷卸载后结构可恢复到原来的状态，不产生残余 应力和参与应变。 5、小变形假设： 在载荷作用下的变形，远小于其自身的几何尺寸； 结构变形的挠度远小于结构的截面尺寸。
西安嘉业航空科技有限公司
6、缓慢加载过程： 载荷的施加和卸载过程足够慢； 不引起结构的动响应； 满足内外力平衡方程。
西安嘉业航空科技有限公司 作业5 问题描述：如右图模型（支撑座-4-切 向），其材料为铜合金，模型受如图所示 方向的314rad/s的角加速度惯性载荷；模 型内圈用圆柱面约束且轴向为0，径向和周 向为free；模型外圈施加径向轴承载荷 1000N。 要求：运用适当的网格划分方法，网格 大小均匀一致在筋板厚度方向至少划分11 个节点（或者运用refineing网格划分方 法）；求解结果显示模型的整体变形和等 效应力。 截图：材料添加，网格划分效果，结果 的整体变形、等效应力以及径向变形和应 力的网格显示图、矢量线时图、等值线图。 共8张截图。来自西安嘉业航空科技有限公司
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第九章 周期对称结构的静力分析 如果结构绕其轴旋转一个角度α，结构（包括材料常数）与旋转前完全相同，则将这种结构称为周期对称结构（循环对称结构）。
符合这一条件的最小旋转角α称为旋转周期，从结构中任意取出夹角为α的部分都可以称为结构的基本扇区。
由基本扇区绕其轴旋转复制N （＝απ/2，N 必为整数）份，则可得到整个完整的结构。
在ANSYS 中可以利用结构的周期对称性，在建立模型和求解时，只对一个基本扇区建模和分析，在后处理中再进行扩展，也可得到整个结构的结果。
这样可以降低分析的规模，节省计算费用。
本章中介绍的实例依然是第八章的轮盘，区别是此处考虑了轮盘上的6个均压孔。
9．1 问题描述
某型压气机盘如图9.1所示，其截面图如图9.2所示。
盘上6个均压孔均布。
将叶片的引起的离心效果均匀施加于轮盘的边缘。
图9.1 带有均压孔的压气机盘
图9.2 压气机盘截面
图中所标各点坐标如表9.1所示。
表9.1 盘上各关键点坐标 点编号 1 2 3 4 5 6 7 8
X
226226 157 237.5229.2237.5126 138 Z
208.8258.7 258.7 220.3220.3208.8276.7276.7 点编号 9 10 11 12 13 14 15 16 17 X
102.5102.5 237.5 237.5135 243.85243.85229.2 162.5 Z 263 248.7 273.8 264.1248.7273.8254.8254.8 264.1
盘转速为11373转/分，盘材料TC4钛合金，其弹性模量为：1.15×10MPa ，泊松比
为0.30782，密度为4.48×10吨/立方毫米。
59−叶片数目为74个，叶片和其安装边总共产生的离心力等效为628232N （沿径向等效），这些力假定其均匀作用于轮盘边缘。
孔数目为6个，孔半径为10mm ，均布于轮盘径向200mm 的圆上。
位移约束施加于鼓桶上，为在鼓桶的上表面施加径向约束，在鼓桶的侧面施加轴向约束，为避免刚体位移，两个位置的周向约束均被固定。
9．2 建立模型
本实例中，首先生成第八章建立的盘截面模型，然后根据盘截面生成盘的三维实体模型，再根据布尔运算创建出盘上的均压孔，由于采用周期对称选项进行分析，所以只建立盘的六分之一即可。
本实例中的单位为应力单位MPa ，力单位为N ，长度为mm 。
在周期对称分析中，在建立模型后，划分网格之前，还需要指定周期对称分析类型选
项。
9．2．1 设定分析作业名和标题
在进行一个新的有限元分析时，通常需要修改数据库文件名，并在图形输出窗口中定义一个标题用来说明当前进行的工作内容。
另外，对于不同的分析范畴（结构分析、热分析、流体分析、电磁场分析等）ANSYS6.1所用的主菜单的内容不尽相同，为此我们需要在分析开始时选定分析内容的范畴，以便ANSYS6.1显示出跟其相对应的菜单选项。
（1）选取菜单项Utility Menu >File >Change Jobname，将弹出Change Jobname（修改文件名）对话框，如图9.3所示。
图9.3 设定分析文件名
（2）在Enter new jobname（输入新文件名）文本框中输入文字“CH09”，为本分析实例的数据库文件名。
（3）单击按钮，完成文件名的修改。
（4）选取菜单项Utility Menu >File >Change Title，将弹出Change Title（修改标题）对话框，如图9.4所示。
图9.4 设定分析标题
（5）在Enter new title（输入新标题）文本框中输入文字“sstatic analysis of compressor structure with hole”，为本分析实例的标题名。
（6）单击按钮，完成对标题名的指定。
（7）选取菜单项Utility Menu>Plot>Replot，指定的标题“static analysis of compressor structure with hole”将显示在图形窗口的左下角。
（8）选取菜单项Main Menu >Preference，将弹出Preference of GUI Filtering（菜单过滤参数选择）对话框，选中Structural复选框，单击按钮确定。
9．2．2 定义单元类型
在进行有限元分析时，首先应根据分析问题的几何结构，分析类型和所分析的问题的
精度要求等，选定适合分析实例的有限元单元。
本例中选用8节点六面体实体单元SOLID45。
SOLID45不需要设定实常数。
（1）选取菜单项Main Menu >Preprocessor >Element Type >Add/Edit/Delete，将弹出Element Types（单元类型）定义对话框，如图9.5所示。
图9.7定义单元类型
（2）单击按钮，将弹出Library of Element Types（单元类型库）对话框,如图9.6所示。
图9.6 单元类型库对话框
（3）然后在左边的列表框中选择“Solid”，选择实体单元类型。
（4）单击右边的列表框右边的滚动条，选择“Brick 8node 45”，选择8节点六面体单元SOLID45。
（5）单击按钮，将SOLID45单元添加，并关闭单元类型库对话框，同时返回到第一步弹出的单元类型对话框。
（6）单击按钮，关闭单元类型对话框，结束单元类型的添加。
9．2．3 定义材料属性
本例中选用的单元类型不需定义实常数，故略过定义实常数这一步骤而直接定义材料属性。
考虑惯性力的静力分析中需要定义材料的弹性模量以及密度。
具体步骤如下：
（1）选取菜单项Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models，将弹出Define Material Model Behavior（定义材料模型）对话框，如图9.7所示。
图9.7 定义材料属性对话框
（2）依次双击Structural>Linear>Elastic>Isotropic，展开材料属性的树形结构。
将弹出1号材料的弹性模量EX和泊松比PRXY的定义对话框，如图9.8所示。
图9.8 线性各向同性材料的弹性模量和泊松比
（3）在对话框的EX文本框中输入弹性模量为1.15e5，在PRXY文本框中输入泊松比为0.30782。
（4）单击按钮，关闭对话框，并返回到定义材料属性对话框，在定义材料属性会话框的左边一栏出现刚刚定义的参考号为1的材料属性。
（5）依次双击Structural>Density，弹出定义密度对话框，如图9.9所示。
图9.9 定义密度对话框
（6）在DENS文本框中输入密度数值“4.48e-9”，单位为吨/立方毫米。
（7）单击按钮，关闭对话框，并返回到定义材料属性对话框，在定义材料属性。