ANSYS结构静力分析
ANSYS WORKBENCH 11.0静力结构分析

ANSYS WORKBENCH 11.0培训教程(DS)第四章静力结构分析序言•在DS中关于线性静力结构分析的内容包括以下几个方面:–几何模型和单元–接触以及装配类型–环境(包括载荷及其支撑)–求解类型–结果和后处理•本章当中所讲到的功能同样适用与ANSYS DesignSpace Entra及其以上版本.–本章当中的一些选项可能需要高级的licenses,但是这些都没有提到。
–模态,瞬态和非线性静力结构分析在这里没有讨论,但是在相关的章节当中将会有所阐述。
线性静力分析基础•在线性静力结构分析当中,位移矢量{x} 通过下面的矩阵方程得到:在分析当中涉及到以下假设条件:–[K] 必须是连续的•假设为线弹性材料•小变形理论•可以包括部分非线性边界条件–{F} 为静力载荷•不考虑随时间变化的载荷•不考虑惯性(如质量,阻尼等等)影响•在线性静力分析中,记住这些假设是很重要的。
非线性分析和动力学分析将在随后的章节中给予讨论。
[]{}{}F x K =A. 几何结构•在结构分析当中,可以使用所有DS 支持的几何结构类型.•对于壳体,在几何菜单下厚度选项是必须要指定的。
•梁的截面形状和方向在DM已经指定并且可以自动的传到DS模型当中。
–对于线性体,仅仅可以得到位移结果.ANSYS License AvailabilityDesignSpace Entra xDesignSpace xProfessional xStructural xMechanical/Multiphysics x…Point Mass•Point Mass 在“Geometry”分支在模拟没有明确建模的重量–只有面实体才能定义point mass–可以用以下方式定义point mass位置:•在任意用户定义坐标系中(x, y, z)坐标•选择点/边/面来定义位置–重量/质量大小在“Magnitude”中输入–在结构静力分析中,point mass只受“加速度”,“标准重力加速度,”和“旋转速度”的作用.–质量和所选面相连通时它们之间没有刚度. 这不是一个刚度区域假设而是一个类似与分布质量的假设–没有旋转惯性项出现.ANSYS License AvailabilityDesignSpace Entra xDesignSpace xProfessional x…Point Mass•point mass 将会以灰色圆球出现–前面提到,只有惯性力才会对point mass 起作用。
基于ANSYS的汽车变速器结构静力分析

23定 义边 界条 件 .
变 速 器 输 入 轴 的动 力 来 源 于 发 动 机 ,通 过 离 合 器 与 发 动 机 相 连 。 发 动 机 输 出扭 矩 通 过 矩 形 花 键 传 递 给 输 入 轴 . 图4
幽
I 工 况 下 变 速 器接 触 分 析 的应 力 分 布 图 档
体 模 型 ,如 图 2所 示 。
即使 已 经满 足 收 敛 准 则 ,也 会 当 作 不 收敛 处 理 。
一
般 ,应 该 选 取 足 够 大 的 F N 以保 证 F O N 小 到 可 K TL
以接 受 ,但 同时 又 应 该 让 F N 足 够 小 而 不 致 引起 总体 刚 度 K
择 普 遍 的 柔 体 一 体 的接 触 类 型 . 面 对 面 接 触 单 元 的 接 触 柔
o
方 式 通 过 接 触 向 导建 立接 触 对 ,如 图 3所 示 。
图 1 渐 开 线 建模 的 坐 标转 换 示 意 图 令 画 出螺 旋 线 。将 斜 齿 轮 延 分 度 圆展 开 ,螺 旋 线 的几 何 关
求 ,
参考文献 :
[ ] 孙 桓 , 陈作 模 . 械 原 理 : 第 六 版 『 ] 北 京 : 高等 教 育 出 1 机 M
版 社 .20 . 0 5
f ] 陈 贤 青 , 尹 辉 ,戴 湘 武 . 于 Vc+ 2 基 +和 A DL 实现 渐 开 线 齿 P
轮 参 数 化 建 模 [] . 学 技 术 与 工 程 , 2 0 ( ) 1 5 — J 科 07 7 : 4 1
业 信 息 化
的 许 用 强 度 值 4 0 a 轴 变 形 的 最 大 位 移 小 于 01 0 MP ; . mm. 小 于轴 合 成 挠 度 的 许 用 值 0 r .a 2 m,所 以 变 速 器 各 个 轴 均 符 合 要 求 。 常 啮 合 齿 轮 对 最 大 齿 根 弯 曲 应 力 分 别 为 1 1 4 MP 0 . 3 a和 l 02 a 齿 轮 对 最 大 接 触 应 力 出 现 在 齿 9 1. MP 。 轮 啮 合 接 触 区 域 , 啮 合 齿 轮 对 最 大 的应 力 分 别 为 3 0 a 5 MP 和 4 9 MP , 小 于 屈 服 强 度 8 0 a 9. a 4 4 MP ,应 力 云 图 如 图 4所 示 ,所 以变 速 器 一档 状 态 下 各 个 齿 轮 的 接 触 强 度 也 符 合 要
有限元分析软件ANSYS分析简单结构力学静力问题讨论

坐标 下分开信息 区,否则后处理提供 的的信 息
便 会 出现 错 误 。
某 单 悬臂粱 ,长 度为 5 0 0 mm,集 中荷载 1 0 0 N,泊 松 比 O . 3 3 ,弹簧 7 0 0 0 0 Mp a 。抛 出单 悬 臂 梁 自身重 量 ,截 面 成 宽为 1 5 mm,高 为
1 2 mm 的 矩 形 。 该 问 题 的 分 析 为 : 计 算 支 座 反
4结论
综 上 所 述 , 在 学 习 和 实 践 使 用 ANS YS解
决结构力学 的问题 中经 常会碰 到较多的疑问, 譬如怎样绘制结构线 、包弯矩络 图等 ,以及 怎 样施加给机构不利荷载 。虽然很 多问题在其 它
MP , E X, 1 , 7 e 4 1 定义材料特性
MP , P RXY, 1 , 0 . 3 3
加 固施 工数 值仿 真分 析 [ D ] .大连 理 工大
学,2 0 0 8 .
1 A N S Y S 简要 介绍
ANS YS是 在 二 十 一 世 纪 前 期 诞 生 的 工 程 分 析 软 件 , 当 时 开 发 ANS YS的 目 的是 为 了 电
F I NI S H
习A NS YS软件 ,在解决结构力 学时所有的 问 ! 清 空当前信息 题都会迎刃而解 。本文主要针对有限元分析软 件 ANS YS分析简 单结构力学静 力问题讨论 , 以及对 A NS YS进 行简要的讲解和 简单验证分 析 ANS YS以及提 出了结构力学 的注意事项 。 ANS YS软件 功能极为 强大 ,但 是其主要 的应
的分析手段 。
标 , 整 体 和 局 部 , 使 用 ANS部坐 标 直接 关系 到 后 结果 的问题分 析。ANS YS中包含 一些线 单 元 ,例 如 P I P E、BE A M 以及 S P AR等, 如 果 需要查看应变数据 以及应力数据时 ,就 需要 到 (“ G P > E T > DT ”简称 )中获取相应 的数据 ,
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 Workbench Mechanical第四章 静力结构分析

Workbench -Mechanical Introduction第四章静力结构分析概要Training Manual •本章,将练习线性静力结构分析,模拟过程中包括:A.几何和单元B.组件和接触类型C.分析设置D.环境,如载荷和约束环境如载荷和约束E.求解模型F.结果和后处理•本节描述的应用一般都能在ANSYS DesignSpace Entra或更高版本中使用。
–尽管本章中讨论的一些选项可能需要更高级的许可,但都给了提示。
线性静态结构分析基础Training Manual •对于一个线性静态结构分析(Linear Static Analysis),位移{x}由下面的矩阵方程解出:[]{}{}FK=x假设:–[K] 是一个常量矩阵[K]是个常量矩阵•假设是线弹性材料行为•使用小变形理论可能包含些非线性边界条件•可能包含一些非线性边界条件–{F}是静态加在模型上的•不考虑随时间变化的力•不包含惯性影响(质量、阻尼)•记住关于线性静态结构分析的假设是很重要的。
非线性静态分析和动态分析在后面章节讲解。
A. 几何模型Training Manual •在结构分析中,可能模拟各种类型的实体。
•对于面实体,在Details of surface body中一定要指定厚度值。
•线实体的截面和方向,在DesignModeler里进行定义,并自动导入到Simulation(模拟)中。
… 质量点Training Manual •在模型中添加一个质量点来模拟结构中没有明确建模的重量体:–质量点只能和面一起使用。
–它的位置可以通过下面任一种方法指定:•用户自定义的坐标系中指定(x,y,z)坐标值•通过选择顶点/边/面指定位置–质量点只受包括加速度、重力加速度和角加速度的影响。
–质量是与选择的面联系在一起的,并假设它们之间没有刚度。
–不存在转动惯性… 材料特性Training Manual •在线性静态结构分析中需要给出杨氏模量和泊松比:–在Engineering Data中输入材料参数–存在惯性时,需要给出材料密度存在惯性时需要给出材料密度–当施加了一个均匀的温度载荷时,需要给出热膨胀系数在均匀度载荷条件下不需要指定导热系数–在均匀温度载荷条件下,不需要指定导热系数–想得到应力结果,需要给出应力极限–进行疲劳分析时需要定义疲劳属性•在许可协议中需要添加疲劳分析模块B. 组件–实体接触Training Manual •在导入实体装配体时,在实体之间会自动创建接触对。
AnsysWorkbench静力学分析详细实例.pdf

Ansys静力分析实例: 1 问题描述: 如图所示支架简图,支架材料为结构钢,厚度10mm,支架左侧的两个通孔为固定孔,顶面的开槽处受均布载荷,载荷大小为500N/mm。
2 启动Ansys Workbench,在界面中选择Simulation启动DS模块。
3 导入三维模型,操作步骤按下图进行,单击“Geometry”,选择“From File”。
从弹出窗口中选择三维模型文件,如果文件格式不符,可以把三维图转换为“.stp”格式文件,即可导入,如下图所示。
4 选择零件材料:文件导入后界面如下图所示,这时,选择“Geometry”下的“Part”,在左下角的“Details of ‘Part’”中可以调整零件材料属性。
5 划分网格:如下图,选择“Project”树中的“Mesh”,右键选择“Generate Mesh”即可。
【此时也可以在左下角的“Details of‘Mesh’”对话框中调整划分网格的大小(“Element size”项)】。
生成网格后的图形如下图所示: 6 添加分析类型:选择上方工具条中的“New Analysis”,添加所需做的分析类型,此例中要做的是静力分析,因此选择“Static Structural”,如下图所示。
7 添加固定约束:如下图所示,选择“Project”树中的“Static Structural”,右键选择“Insert”中的“Fixed Support”。
这时左下角的“Details of ‘Fixed Support’”对话框中“Geometry”被选中,提示输入固定支撑面。
本例中固定支撑类型是面支撑,因此要确定图示6位置为“Face”,【此处也可选择“Edge”来选择“边”】然后按住“CTRL”键,连续选择两个孔面为支撑面,按“Apply”确认,如下图所示。
8 添加载荷:选择“Project”树中的“Static Structural”,右键选择“Insert”中的“Force”,如下图所示。
ANSYS钢结构框架模型静力分析_实体模型

钢结构框架模型静力分析1、参数选择钢结构框架模型共五层,底部以固定装置约束所有自由度。
(1)螺栓杆尺寸为ψ11,(2)钢板尺寸300mm*200mm*10mm,(3)层间距为400mm。
(4)钢材弹性模量为2.1*10^5N/mm^2(5)在最顶层短边中点处施加水平力F=10KN。
分析所受应力,及最危险处。
2、描述所选用的有限元模型及单元的特点采用ansys软件进行模拟计算,螺栓杆与钢板接触面视为刚性连接。
因材料相同,全部采用solid185单元进行模拟,solid185是常用的三维结构实体单元,具有八节点,每节点有UX, UY, UZ三个自由度。
solid185单元图示=============================================================================== !Copyright Hu Zhixiang, Li Jiajin, Huang jun!单位:mm,Nfinish$/clear/FILNAME,STEELFRAME,1 !新建文件并重新编写log文件/prep7et,1,solid185mp,ex,1,2.1e5mp,prxy,1,.3blc4,,,300,200,10cyl4,20,20,11,,,,410cyl4,280,20,11,,,,410cyl4,20,180,11,,,,410cyl4,280,180,11,,,,410VOVLAP,all!搭接命令VGLUE,ALL !粘结各个公共面vgen,5,all,,,,,400wpoff,,,2000blc4,,,300,200,10allselVOVLAP,ALL !搭接命令vglue,all !粘结各个公共面WPOFFS,,100wprota,,90vsbw,all !划分出短边方向中点wpcsys,-1WPOFFS,,,2005vsbw,all !划分出第一层中间施力点处wpcsys,-1VSEL,S,LOC,X,100,200 !选择各个钢板VATT,1,,1esize,5 !为板和柱设置不同的尺寸,便于划分网格mshape,1,3dmshkey,0vmesh,allVSEL,INVE !对刚才的选择集进行反选VATT,1,,1esize,10mshape,1,3dmshkey,0vmesh,allFINI/soluwpcsys,-1SELTOL,5E-4 !定义容差。
CAE-ANSYS Mechanical(静力结构分析)

几何结构
• Mechanical 允许某部分的刚度特性被定义为“刚性”或者“柔性”。 – 刚体可以不用划分网格,而用一个质量单元代表,因此非常有效的解决求
解时间问题。
– 装配体中的零件仅用于传递载荷,可以视为刚体,从而减少求解时间和模
型。
6
质量点
•在模型中添加Point Mass来模拟结构中没有明确建模的部件: • 一个质量点可以应用在表面,边或点范围内。 • 它的位置可以通过下面任一种方法指定:
– 幅值和向量 – 幅值和分量方向 (总体或者局部坐标系) – 幅值和切向
25
载荷
• 热载荷:
x th
y th
z th
T
Tref
• 在结构分析中施加均匀温度。
• 在结构分析中,出现在“Loads”栏中。
• 必须给定一个参考温度(可以用于所有体上或
者独立的部分)。
环境中的参考温度(比如静力分析),应 用于所有体中。
座位给后背的推力。)
• 重力加速度:
• 选择重力作用下,力的方向。 • 数值自动设置到当前的单位制系统。 • 重力的方向可以在全局或者局部坐标系中定义。
• 旋转速度:
• 整个模型以给定的速率绕轴转动。 • 以分量或矢量的形式定义。 • 输入单位可以是弧度每秒(默认选项),也可是度每秒。
18
载荷
• 施加压力:
UX
UZ
•约束,不考虑实际的名称,也是以自由度的形式定义的。
•边界条件能加载在几何或者节点上(根据载荷类型定)。
– 边界条件直接加在节点上,将在本PPT的第二部分介绍。
•例如,在块体的Z面上施加一个无摩擦约束,表示它Z方向 上的自由度已被约束(其它自由度是无约束的)。
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2.2 结构线性静力分析基本步骤
Байду номын сангаас
2.2.4 结构线性静力分析实例1
GUI分析步骤
a. 建立几何模型
图2.1 中心带孔的矩形板模型
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.4 结构线性静力分析实例1
GUI分析步骤 b. 模型剖分
5)模型剖分:为了对应力集中区域进行较准确的捕捉,划分 有限元网格之前,通常需要对几何模型进行适当的剖分,以 利于网格的划分。选择Utility Menu>WorkPlane>Display Working Plane,然后选择Utility>WorkPlane>Offset WP by Increments,在Offset WP对话框的Degrees框中输入:0,-90,0 然后点击OK确定。
2.2 结构线性静力分析基本步骤
在线性静力分析中,主要有以下几个关键步骤
建模 施加载荷和边界条件并求解 结果的后处理与分析
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.1 建模
为了建模,用户首先应指定作业名(Jobname) 、分析 标题(Title)和单位(Unit),然后应用PREP7前处理 程序定义单元类型、实常数、材料特性、模型的几何参 数。 在线性静力分析中,单元类型同样可以使用线性或者是 非线性的单元类型
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.4 结构线性静力分析实例1
GUI分析步骤
a. 建立几何模型
3)定义材料特性:Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Modes。在Define Material Model Behavior窗口中, 双击Structural>Linear>Elastic> Isotropic。在出现的对话框中, EX输入207E9,PRXY输入0.3,单击OK,Material Model Number 1出现在Material Models Defined窗口左侧列表中,选择 菜单Material>Exit退出 Command: MPDATA, EX, 1,,207e9 MPDATA, PRXY, 1,,0.3
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.3 计算结果的后处理与分析
在结构线性静力分析中,后处理常用命令如下 d. 单元的结果处理
GUI: Main Menu>General Postproc>Element Table>Define Table Command: ETABLE
对于线性单元体,例如梁单元、杆单元、管单元等可以通过此 选项获得结果数据,如应力和应变等。
2.2.4 结构线性静力分析实例1
GUI分析步骤
a. 建立几何模型
1) 定义任务标题:Utility Menu>File>Change Title,输入 “Tensile Loading of a Rectangular Plate with a Hole”,单击OK。 Command: /TITLE, Tensile Loading of a Rectangular Plate with a Hole 2)定义单元类型:Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delet,出现Element Types列表框。单击Add出现 单元类型库对话框,左侧列表中选择Structural Shell,右侧列表 中选择Elastic 4node63,单击OK确定。 Command: ET, 1, SOLID45
GUI: Main Menu>Preprocessor>Material Props>-ConstantIsotropic/Orthotropic Command: MP
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.1 建模
另外在选择材料特性时,还需要注意以下几点:
材料的基本弹性性能参数必须定义:如杨氏模量EX、泊松比 PRXY 如果施加惯性载荷(如重力),必须定义材料的密度DENS 如果施加温度载荷时,必须定义材料的热膨胀系数ALPX 对应力敏感区域应划分较细的有限元网格
创建几何实体模型并划分网格得到有限元模型
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.2 施加载荷并求解
进入ANSYS求解器(Main Menu>Solution) 定义分析类型并对求解进行控制
分析类型选New Analysis (GUI: Solution>New Analysis),进入 求解控制对话框(GUI: Solution>Sol’n Contros) Basic>Analysis Options:选择Small Displacement Static Sol’n Option选项指定采用的求解器 实际上,求解控制对话框的绝大多数默认选项对于静力线性分 析是合适的,用户只需要作很少的设置。
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.3 计算结果的后处理与分析
在结构线性静力分析中,后处理常用命令如下
列出节点单元的支反力和反力矩
Command: PRESOL, F(or M)
列出节点力和反力矩的和
GUI: Main Menu>General Postproc>List Results>Eelement Solution GUI: Main Menu>General Postproc>Nodal Calcs>Total Force Sum Command: FSUM
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.3 计算结果的后处理与分析
在结构线性静力分析中,后处理常用命令如下
a. 查看结果
从数据文件中读取数据 GUI: Utility Menu>File>Resume from Command: Resume 读取选定的结果数据 GUI: Main Menu>General Postproc>Read Results>By Load Step Command: SET
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.3 计算结果的后处理与分析
在结构的静力分析中,其计算结果将被写入结果文件 Jobname.RST中,一般结果文件包含了一下数据:
基本数据:主要是关于节点的位移信息(UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ) 导出数据:包括节点和单元应力、节点和单元应变、单元集中 力和节点支反力等
2.1 结构静力分析简介
静力分析所施加的载荷类型有
外部施加的作用力和压力 稳态的惯性力 强迫位移 温度载荷 能流
静力分析既可以是线性的也可以是非线性的
非线性静力分析包括:大变形、塑性、蠕变、应力刚化、 接触和超弹性等。
本节主要讨论线性静力分析,对非线性静力分析只 作简单介绍
GUI: Main Menu>Preprocessor>Element Type> Add/Edit/Delete Command: ET
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.1 建模
选择的材料特性可以是线性或者是非线性,可以是各 向同性或者各向异性材料,并且可以随温度变化或者 与温度无关。
屈曲分析的概念、结构线性屈曲分析一般步骤、线性屈曲分析 实例、接触分析实例
思考题
2.1 结构静力分析简介
静力分析计算在固定载荷作用下结构的响应,它不 考虑惯性和阻尼影响,如结构受随时间变化载荷作 用的情况 静力分析可以计算那些固定不变的惯性载荷对结构 的影响(如重力和离心力),以及那些可以近似为 等价静力作用的随时间变化载荷(如通常在许多建 筑规范中所定义的等价静力风载)的作用 静力分析用于计算由那些不包括惯性和阻尼效应的 载荷作用于结构或部件上引起的位移、应力、应变 和力。 固定不变的载荷和响应是一种假定,即假定载荷和 结构相应随时间的变化非常缓慢。
使用SET命令可以用载荷步、子步或通过时间来选择数据读 取,如果数据文件中没有制定时间点上的数据结果,程序会 通过线性插值计算出该时间点上的结果
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.3 计算结果的后处理与分析
在结构线性静力分析中,后处理常用命令如下 b. 显示变形结果 GUI: Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape Command: PLDISP c. 列表出力和力矩的信息 列出节点的支反力和反力矩 GUI: Main Menu>General Postproc>List Results>Reaction Solu Command: PRRSOL
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.4 结构线性静力分析实例1
GUI分析步骤 a. 建立几何模型
4)建立几何模型:矩形板中心出现一个圆柱体。Main Menu> Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Volume, 出现Subtract Volumes选择框,先选择矩形板单击OK,点击 subtract volume中的apply,然后选择圆柱体选择next,选择的 模型颜色会发生变化,被切除部分为红色,单击OK ,单击 Subtract Volumes 中的OK。最后得到的模型就是中心带有孔的 矩形板,如图2.1所示。 Command: BLOCK, -1,1,-0.5,0.5,-0.015,0.015 CYLIND,0.1, ,-0.1,0.1,0,360, VSBV, 1, 2