ANSYS应力分析讲义
ANSYS应力应变分析
ANSYS应力应变分析ANSYS是一种强大的有限元分析软件，广泛应用于工程领域中的结构力学、流体力学和电磁学等领域。
在应力应变分析中，ANSYS可以帮助工程师通过建立准确的模型和应用适当的加载条件，预测和评估结构的应力和应变响应。
在应力应变分析中，ANSYS的工作流程通常包括以下几个步骤：几何建模、材料定义、网格生成、约束和加载条件的设置、求解和结果后处理。
下面将详细介绍这些步骤。
首先，以准确、完整的几何模型为基础进行分析。
在ANSYS中，可以通过多种方式创建几何模型，例如直接建模、导入CAD文件或使用预定义的几何实体。
关键是确保几何模型的准确性，以便能够准确地预测应力和应变分布。
其次，定义材料属性。
在ANSYS中，可以指定各种不同的材料模型和属性，例如弹性模量、泊松比、屈服应力等。
这些材料属性将直接影响应力和应变分析的结果。
因此，需要根据实际材料的性质和材料行为选择适当的材料模型和属性。
接下来，进行网格生成。
网格将模型划分为小的离散单元，这是进行有限元分析的基础。
网格的质量和密度对最终的分析结果有很大影响，因此需要选择适当的网格生成方法和参数。
ANSYS提供了多种网格生成工具和技术，如自适应网格生成、Tetra网格、Hexa网格等。
然后，需要设置约束和加载条件。
在应力应变分析中，需要指定边界条件，即固定点或面，以约束结构的自由度。
同时，还需要定义加载条件，如施加力、压力、温度等。
这些约束和加载条件将直接影响结构的响应，因此需根据实际情况进行设置。
完成上述步骤后，可以进行求解。
ANSYS使用基于有限元法的计算方法进行数值求解。
根据所定义的模型、材料属性、网格和加载条件，ANSYS将计算模型的应力和应变分布。
求解的结果包括应力和应变的大小、方向和分布情况。
最后，进行结果后处理。
在ANSYS中，可以对求解结果进行可视化、图形绘制和数据导出等操作。
通过对结果的分析和比较，可以评估结构的可靠性和安全性，并作出相应的设计决策。
Ansys后处理-如何看应力
Ansys后处理-如何看应力点击数：3091 更新时间：2012-4-20 16:29:47SX:X-Component ofstress;SY:Y-Component of stress;SZ:Z-Component ofstress--X,Y,Z轴方向应力。
SXY:XY Shear stress;SYZ:YZ Shearstress;SXZ:XZ Shear stress--X,Y,Z三个方向的剪应力。
S1:1stPrincipal stress;S2:2st Principal stress;,S3:3st Principalstress--第一、二、三主应力。
区分:首先把一个微元看成是一个正方体,那么假设三个主应力分别是F1F2F3,那么如果三个力中哪个力最大,就是F1,也是最大主应力,也叫第一主应力,第二大的叫第二主应力,最小的叫第三主应力,因此,是根据大小来定的。
SINT:stress intensity--应力强度,是由第三强度理论得到的当量应力,其值为第一主应力减去第三主应力。
SEVQ:Von Mises是一种屈服准则,屈服准则的值我们通常叫等效应力。
Ansys 后处理中'VonMises Stress'我们习惯称Mises等效应力,它遵循材料力学第四强度理论(形状改变比能理论)。
我们分析后查看应力,目的就是在于确定该结构的承载能力是否足够。
那么承载能力是如何定义的呢?比如混凝土、钢材,应该就是用万能压力机进行的单轴破坏试验吧。
也就是说,我们在ANSYS计算中得到的应力,总是要和单轴破坏试验得到的结果进行比对的。
所以,当有限元模型本身是一维或二维结构时,通过查看某一个方向,如plnsol,s,x等,是有意义的。
但三维实体结构中,应力分布要复杂得多,不能仅用单一方向上的应力来代表结构此处的确切应力值——于是就出现了强度理论学说。
材料力学中的四种强度理论1.第一强度理论:最大拉应力强度理论该理论认为,材料破坏的主要因素是最大拉应力,无论何种状态,只要最大拉应力达到材料的单向拉伸断裂时的最大拉应力,则材料断裂。
用ANSYS分析钢筋混凝土梁的应力
!E.92 /=& O! E.92 /=& BEF^]DR /=& OB EF^]DR /=& OB E^F9R CC
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ＧＵＡＮＧＤＯＮＧＫＥＪＩ
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/(3 梁的 # 方向应力
/;3 梁的 $% 平面剪力
/03 梁的 $ 方向应力
/,3 梁的 % 方向应力
沿梁高度 四条边进行划分， 沿梁宽度方向分为 I 等份， 方向分为 F! 等份。在 ;$%=$5>%<<5$3/%<@S556 定为映射网格， 单元为四边形单元， 划分后的截面如图
. 所示。
在 ;$%=$5>%<<5$ 23/5-%601P 23T=%$&+% 2 3)*+$,-%
#G4W4 软
件计算值
算例 "、
图 ! 是一个简支混凝土梁模型。梁截面 ?! 梁长 8ADBBBCC 。 设混凝土的弹 @A!BBCC !9BBCC ， 性模量为 .EB !FB 9GHCC !， 梁的跨中有一向下的集中荷 载 FBBBBG 。比较经典材料力 学 方 法 与 有 限 元 方 法 计 算的结构跨中挠度与简支梁的最大、 最小应力。 图 " 梁截面的网格划分
图 ! 梁的应力分布
从表 ! 可以看到，用 "#$%$ 与材料 力 学 公 式 计 算的简支梁 & 方向最大拉应力比较接近，但 & 向最大 压应力、 最大与最小剪应力的结果却相差较大。 以最大 压应力为例 ， 考 察 图 ’( 可 以 发 现 ， 最大压应力发生在 集中荷载作用的附近区域，该区域由于应力集中导致 了最大压应力的产生。而采用材料力学计算公式计算 的应力值则不能反映出这种应力集中的存在。 同样， 最 大与最小剪应力也是发生在集中荷载的附近。从表 ! 还可以看到， 两种方法计算的最大挠度非常接近， 证明 了 "#$%$ 中 采 用 $)*+,-’ 模 拟 混 凝 土 单 元 计 算 是 适 当的。 另外， 采 用 "#$%$ 还 可 以 得 到 简 支 梁 . 方 向 /图 或者是第一主应力与 ’0 1与 2 方向 /图 ’, 3的应力分布，
ANSYS基础教程——应力分析报告
·输入IGES 文件到ANSYS中:
– Utility Menu > File > Import > IGES...
◆在弹出的对话框中，选择No defeaturing *(缺省值) ，按下OK (默认其他选项)。
◆在第二个对话框中选择想要的文件并点击OK.
ANSYS基础教程——应力分析
关键字：ANSYS应力分析ANSYS教程
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应力分析是用来描述包括应力和应变在的结果量分析的通用术语，也就是结构分析，应力分析包括如下几个类型:静态分析瞬态动力分析、模态分析谱分析、谐响应分析显示动力学，本文主要是以线性静态分析为例来描述分析，主要容有： 分析步骤、几何建模、 网格划分。
·前处理
–创建或输入几何模型
–对几何模型划分网格
·求解
–施加载荷
–求解
·后处理
–结果评价
–检查结果的正确性
·注意！ANSYS 的主菜单也是按照前处理、求解、后处理来组织的；
·前处理器(在ANSYS中称为PREP7)提供了对程序的主要输入；
·前处理的主要功能是生成有限元模型，主要包括节点、单元和材料属性等的定义。也可以使用前处理器PREP7 施加载荷。
实常数
·实常数用于描述那些由单元几何模型不能完全确定的几何形状。例如:
–梁单元是由连接两个节点的线来定义的，这只定义了梁的长度。要指明梁的横截面属性，如面积和惯性矩，就要用到实常数。
–壳单元是由四面体或四边形来定义的，这只定义了壳的表面积，要指明壳的厚度，必须用实常数。
应力分析概述
·应力分析是用来描述包括应力和应变在的结果量分析的通用术语，也就是结构分析。
ANSYS悬臂梁等效应力分析教程
mikeliu65
工程软件教程系列
第 9 步，施加约束。
单击打开图示对话框。
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mikeliu65
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在弹出的对话框内输入需要的面的编号或者选择对应的面。 按照下图路径打开编号显示目录。
在弹出的对话框内勾选 AREA number。单击 ok 退出。
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mikeliu65
单击 line 下的 set,
。弹出 element size on picked line 对话框，
单击 pick all。在弹出的对话框里，设置线段网格大小。设置每一段网格长度为 0.05m。单击 ok,完成线段长度设置。
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mikeliu65
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单击 mesh tool，弹出 mesh tool 对话框。选择 HEX 单击 mesh，开始划分网格。在弹出的 mesh volumes 对话框里单击 pick all。完成网格划分。
设置完成后如下图：
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mikeliu65
工程软件教程系列
第 7 步，建立体悬臂梁三维实体。
点开下图所示的路径，在弹出的窗口里输入如下参数。
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mikeliu65
工程软件教程系列
点击 ok，完成三维实体创建。
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mikeliu65
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第 8 步，划分网格。
单击 mesh tool，弹出 mesh tool 对话框。
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mikeliu65
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第 1 步打开软件，设置文件保存路径。
打开 ansys12.0
,设置文件保存路径，在 working 内输
入保存路径。例如我的保存路径设为 F:\mikeliu65\chapter-1
ansys入门之三(应力分析)
应力分析 - 前处理
...网格划分
指定网格控制 是网格划分的第二步。
ANSYS 中有许多可用的网格控制。现在， 我们 介绍一个指定网格密度的简单方法，智能网格划 分。
智能网格划分是一种运算法则，它按照线的长度， 曲率和对孔的近似确定模型中线的分割单元数。
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你只需要指定从1（最细网格）到10（最粗网格） 的“尺寸水平”，其他的由ANSYS处理。
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应力分析 - 前处理
...网格划分
实常数
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实常数用于描述那些由单元几何模型不能完全确 定的几何形状。 例如:
梁单元是由连接两个节点的线来定义的，这只定义了梁的长度。 要指明梁的横截面属性，如面积和惯性矩，就要用到实常数。 壳单元是由四面体或四边形来定义的，这只定义了壳的表面积， 要指明壳的厚度，必须用实常数。
维数 -- 2-D (仅有X-Y 平面), or 3-D.
假定的位移形函数 -- 线性及二次
ANSYS有超过150个的单元类型可供选择。对于 如何选取单元类型稍后介绍，现在，请看如何定
应力分析 - 前处理
...网格划分
定义单元类型:
Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete [Add] 添加新单元类型 选择想要的类型(如 SOLID92) 并按 OK键 [Options] 指定附加的单元 选项 或使用 ET 命令: et,1,solid92
...网格划分
先定义好材料类型 的结构树 接着输入单个材料 的性质值 或使用 MP 命令
mp,ex,1,30e6 mp,prxy,1,.3
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应力分析 - 前处理
ansys实例讲解.ppt
有限元求解
▪ 选择求解方式（new analysis） ▪ 静力求解（statics） ▪ 模态求解（modal） ▪ 谐响应分析（harmonic） ▪ 瞬态分析（transient） ▪ 谱分析（spectrum） ▪ 特征屈曲分析（Eigen bulking）
有限元求解
▪ 设定非线性求解方法、荷载子步等 ▪ 设定不同的荷载步
分工具自己完成。 ▪ 划分出的单元尽量规则，避免出现畸变单
元 ▪ 网格划分要注意不同单元类型和材料属性
施加载荷与约束条件
▪ 载荷或者约束条件的类型 ▪ 力（集中力、面力）可以施加到节点、关键点、
线、面上 ▪ 位移（面位移，节点位移） ▪ 温度载荷 ▪ 加速度
无论施加到什么上约束和载荷，最终都要归结到节点上， 形成刚度矩阵、载荷矩阵和位移矩阵，通过数值求解来 得到模拟结果。
张弦梁实体结构及模型局部高温作用下三点弯曲实验夹头应力分析塔架应力及位移分布云图钢管自动组对系统加载变形分析30crmnsi材料连接轴破坏模式分析潜艇电池悬挂装置应力分析张弦梁实体结构及模型局部高温作用下三点弯曲实验夹头应力分析塔架应力及位移分布云图钢管自动组对系统加载变形分析30crmnsi材料连接轴破坏模式分析潜艇电池悬挂装置应力分析ansys分析过程算例一桁架的有限元分析算例2两跨框架梁受力分析算例三半球壳体受均布压力
各个方向的应力、应变、位移、结构反力 等等 ▪ 以 列表的形式列出各个计算结果（list results） ▪ 绘制各个参量的变化图线（timehist postprocess） ▪ 制作各参量的变化动画
常用的一些技巧和需注意的一些问题
▪ 要对照书多做算例来熟悉ansys操作。 ▪ 要保存你进行的每一步 ▪ 出错时如果没有上一步的保存文件，可以
ANSYS机械结构设计 第5节-二维薄板平面应力分析
第5节 二维薄板平面应力问题5.1 问题描述设有图5-1所示的正方形薄板，在对角线顶点作用有沿厚度均匀分布载荷，其合力为2 N ，板厚为1单位，为简单起见令弹性模量E=1、泊松比µ＝0。
用有限元法求该方板的变形。
由于该正方形板的几何形状和受载情况对称于板的两对角线，因此只需取其1/4代替整个板的计算，并作出图5-2的计算模型。
坐标系的原点取在方板的中心，x 和y 轴分别取在板的水平和竖直的对称面上。
由于对称面上的各节点没有垂直于对称面的位移，故设置支杆约束其一个方向的位移。
这是一个平面应力问题。
u 前处理1) 确定分析标题Utility Menu: File →Change Title …×1Ø键入标题：Finite Element Analysis of Thin Plate ×2ØOK2) 设置菜单偏好根据分析问题的学科性质过滤在分析过程中出现的GUI 。
在“Preferences ”对话框中选择“Structural ”项，完全屏蔽所有其他与Thermal 、Electromagnetic 、Fluid 有关的菜单项。
因为我们的例子中仅涉及结构分析。
Main Menu: Preferences … ×1Ø仅仅打开“Structural ”菜单过滤 ×2ØOK123) 定义单元类型：Main Menu: Preprocessor通过键盘命令直接添加单元类型，在ANSYS 窗口输入下面命令并按回车键。
ET, 1, PLANE42<回车>本例使用ANSYS 提供的PLANE42单元，该单元是ANSYS 早期开发的，已经逐步被淘汰。
如果直接通过图形用户界面(GUI)是不能找到该单元类型的。
执行了上面的命令后，我们可以通过GUI 可以检查其特性。
Main Menu: Preprocessor →Element type →Add/Edit/Delete 可以发现PLANE42单元类型已经存在。
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* 有关 No Defeaturing vs. Defeaturing 方法以及其他选项将在以后讲解。
2003年5月
I’ll just change this line
Volumes Areas Lines
Keypoints
OOPs!
Lines Keypoints
2003年5月
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
应力分析 - 前处理
…几何模型
讲义
• 您可以在 ANSYS中创建实体模型也可以从其它软件中输入。
– 或用 VLSCALE 命令:
• vlscale,all,,,25.4,25.4,25.4,,,1
2003年5月
应力分析 - 前处理
…几何模型
• Demo:
– 读入pipe.igs: • “No Defeaturing” 的方法 • 其它所有缺省设置
– 创建或输入几何模型 – 对几何模型剖分网格
• 求解
– 施加荷载 – 求解
• 后处理
– 检查结果 – 检查求解的有效性
讲义
前处理 求解 后处理
2003年5月
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
应力分析
…分析步骤
讲义
• 注意到 ANSYS 的主菜单也是按前处理,求解和后处理。
– 体是由面围成的。 它们代表三维实体。 – 面是由线围成的。 它们代表实体的表面 也可以是平面或三维面。 – 线是由关键点连接而成的。它们代表物体的边。 – 关键点位于三维空间中。 它们代表物体的角点。
体
面
线和关键点
2003年5月
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
• 两种方式的详细内容将在后面讲解。现在, 我们将简要的讨论如何 读取一个 IGES文件以及在需要的情况下改变几何模型的比例。
• IGES (Initial Graphics Exchange Specification)是一种将实体模 型从一种软件包输入到另一种软件包的途径。
– 一个 IGES 文件是 由ASCII码写成的, 可以在计算机系统中任意转换。 – 大多数软件包，包括 ANSYS, 允许您读取IGES 文件。
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
应力分析 - 前处理
…几何模型
讲义
• 当输入完成时, ANSYS 将自动画出几何模型。
• 您可以根据需要修改模型。
– ANSYS 允许许多对实体模型的 操作,这将在以后讲到。
– 现在, 我们将讨论如何在不同单 位制 之间进行缩放。 (注意: 若 在IGES输入中采用 “Defeature” ，“Scaling” 将 不可用)
Areas
应力分析 - 前处理
…几何模型
讲义
• 实体模型中图元有一个层次关系。关键点是最低阶的图 元，线在关键点上, 面在线之上,体在面之上。
• 无论实体是怎样建立的，这种层次总是成立的。
体 面 线 关键点
• ANSYS 不允许您将连接在高阶图元上的低阶图元修改或删除。(某 些类型的修改是允许的… 后面讨论)
• 通常从有限元模型开始。
• 用一个实体模型来代表几何模型。
– 用一个CAD模式的数学模型代替结构的几何有限元模型。 – 作为模型，可能只包含实体或面。
2003年5月
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
应力分析 -前处理
B. 几何模型
讲义
• 一个典型的实体模型是有体,面,线和点定义而成的。
第三讲(A)
应力分析
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
应力分析
概述
讲义
• 应力分析 它是用来描述结果中含有应力和应变的通用选项。在结
构分析中是经常用到的。
• 如第二章所讲的一样, ANSYS允许以下几种形式的应力分析:
静力
瞬态动力
模态
频谱
谐响应
显式动力学
• 在本章中, 我们将用一个线性的静力问题来演示其分析步骤。掌握 了这些步骤，您将很快学会其它的分析。
2003年5月
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
应力分析 - 前处理
…几何模型
讲义
• 当您需要对几何模型进行单位转换时，比例缩放是很有用处的,比如从英尺 转换为毫米时。
• 在 ANSYS中缩放模型:
– 首先保存数据库 -- Toolbar > SAVE_DB 或 SAVE命令 。
2003年5月
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
应力分析 - 前处理
…几何模型
讲义
• 读入IGES 模型:
– Utility Menu > File > Import > IGES... • 在这个合成对话框中, 选择 No defeaturing * (缺省) 然后按 OK (接受其它所有选项)。 • 在第二个对话框中, 选择想要的文件然后按 OK。
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
2003年5月
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
应力分析
…分析步骤
讲义
• 前处理 (在ANSYS中称 PREP7 )是您的主要输入窗口。
• 它的主要用途是生成有限元模型，它包括主要的节点,单元和材料 特性。您也可以用 PREP7 来加载。
– 接着 Main Menu > Preprocessor > Operate > Scale > Volumes (在模型中选 择可能的高级图元) • [Pick All] 拾取所有的体 • 再输入沿 RX, RY, RZ 方向的比例因子 然后设置 IMOVE 为 “Moved” 而取代 f “Copied”
2003年5月
应力分析
…概述
• 主题包括:
A.分析步骤 B. 建模 C. 剖分网格 D. 加载 E. 求解 F. 校核结果 G. 检查求解的有效性 H. 练习
讲义
2003年5月
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
应力分析
A. 分析步骤
每一个分析包括三个主要步骤:
• 前处理