ANSYS静力分析PPT课件
ANSYS 高清晰 精品资料：第09章 周期对称结构的静力分析
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 8X226226 157 237.5229.2237.5126 138 Z208.8258.7 258.7 220.3220.3208.8276.7276.7 点编号 9 10 11 12 13 14 15 16 17 X102.5102.5 237.5 237.5135 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。
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。
ansysworkbench静力分析讲解1
示例
分析一个零件，在圆孔处固定，在手柄和端部受到2MPa压力
问题分析
• 目的：静力分析示例 • 材料：默认材料结构钢 • 模型简化：可以保留模型上的孔，网格精细程度不需要太高，示
意说明问题即可 • 分析：不考虑非线性 • 求解：使用ansys求解器
建立一个分析模块
• 首先打开ansysworkbench • 在左侧的工具箱中直接拖拽 • 建立一个模块 • 静力学模块有3个，区别在
geometry，导入的模型可以是 在三维模型中建好的
模型处理
• 用DM打开模型，可以对模型进行修改 • 包括修复模型，简化孔，简化边缘 • 本次仿真已示意为主，默认设置
网格划分
• 划分网格，修改默认尺寸大小
增加约束
添加压力
求解计算
• 根据不同的要求，会有不同的设置 • 本次采用默认设置
求解
• 如果是要定性说明，一个简单简化的模型就足够了，如果需要定量分析， 模型和网格可能要加大投入。
• 计算时间也同样，简单模型计算快，复杂模型计算慢。
• 想清楚这几个问题，再开始仿真。
静力分析
• 静力分析主要研究由外部载荷引起的结构上的位移，应力，应变 和力，
• 这里指的外部载荷，是不会引起明显的惯性和阻尼效应 • 简单理解，就是缓慢加载，缓慢反应，和时间无关，是受载荷之
后的稳定状态。
静力分析
• 可以施加的载荷类型
• 外部力和压力，比如：静水压力或者大气压 • 稳态惯性力，比如：重力和转动速度 • 非零位移 • 温度
静力分析
• 分析可以是线性的 ，也可以是非线性的，所有的非线性都是被允许的， 非线性包括大变形，塑性，应力强化，接触
• 非线性主要包括三类，几何非线性，材料非线性，接触AnsΒιβλιοθήκη sworkbench静力分析 讲解
ANSYSQa结构静力分析[12039;]
![ANSYSQa结构静力分析[12039;]](https://img.taocdn.com/s3/m/b4f63a52aeaad1f346933fe4.png)
Stru-16
线性静力分析和非线性静力分析
Definition
静力分析既可以是线性的也可以是非线性的。非线
性静力分析包括所有的非线性类型：大变形，塑性， 蠕变，应力刚化，接触（间隙）单元，超弹性单元 等。本节主要讨论线性静力分析，非线性静力分析 在下一节中介绍.
2001年10月1日 2020/11/17
Stru-11
第一讲 静力分析的定义
2001年10月1日 2020/11/17
*ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao(011001)
Stru-12
静力分析的定义
Definition
静力分析计算在固定不变的载荷作用下结构的效应，
它不考虑惯性和阻尼的影响，如结构受随时间变化 载荷的情况。可是，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 载和地震载荷）的求解步骤
1. ..... 2. ..... 3. .....
Procedure
1．建模 2．施加载荷和边界条件，求解 3. 结果评价和分析
2001年10月1日 2020/11/17
*ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao(011001)
Stru-5
第一讲 结构分析的定义
2001年10月1日 2020/11/17
*ANSYS培训教程 – 版本 5.5 – XJTU MSSV By: Haich Gao(011001)
Stru-6
结构分析的定义
结构分析是有限元分析方法最常用的一个应用领域。
有限元方法与ANSYS应用第4讲结构静力分析
2021/8/17
28
有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元单元划分的基本原则: • 2 单元疏密
• 由此可见，采用疏密不同的单元划分，既可以保持相 当的计算精度，又可使单元数量减小。因此，单元数 量应增加到结构的关键部位，在次要部位增加单元是
不必要的，也是不经济的。
2021/8/17
29
有限元法分析的基本理论与方法
2021/8/17
40
有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元单元划分的基本原则:
• 6 单元位移协调性
•
位移协调是指单元上的力和力矩能够通过
节点传递相邻单元。为保证位移协调，一个单
元的节点必须同时也是相邻单元的节点，而不
应是内点或边界点。相邻单元的共有节点具有
相同的自由度性质。
2021/8/17
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考虑结点平衡求得单元结点力与 结点位移的关系，由矩阵[k]e表示， 称单元刚度矩阵。
k e B T D B d x B d T D y B V d z
F e B T D B d x e d k e y e d z
2021/8/17
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有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元案例分析
经逐个单元（逐个结点）叠加其贡献
• 3 新单元（先后有等参元、高次元、不协
调元、拟协调元、杂交元、样条元、边界
元、罚单元等）
2021/8/17
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有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元案例分析 • 有限元单元划分的基本原则:
• 划分单元是建立有限元模型的一个重要环 节，它要求考虑的问题较多，需要的工作 量较大，所划分的单元形式对计算精度和 计算规模将产生直接影响。
ANSYS模态分析教程及实例讲解(共74张PPT)
准备工作
哪种分析类型？
静力与动力分析的区别 静力分析假定只有刚度力是重要的。 动力分析考虑所有三种类型的力。
例如：考虑跳水板的分析 ➢如果潜水者静止地站在跳水板上，做 一个静力分析已经足够了。
➢ 但是如果潜水者在跳水板上下跳动，必须 进行动力分析
准备工作
为了改变结构的固有频率在危险范围外，可通过改变产品 的几何结构、材料、避震特性或在适当的地方添加质量单 元。
➢ 对于结构的固有频率，如果结构变刚，则频率高，如果变柔， 则频率低。
➢ 另外，振动部件的重量重，则频率变低，重量轻，频率变高。
➢ 结构要变刚，即提高结构的刚性，可以加厚构件，可以加 入补强材。
模态提取 是用来描述特征值和特征向量计
算的术语。
模态分析的用途
有预应力的结构进行模态分析。例如旋转的涡轮叶片 。
循环对称结构模态分析。允许对循环对称结构的一部 分进行建模，而分析产生整个结构的振型。
ANSYS的模态分析都是线性分析。 ANSYS中的模态提取方法：
➢ Block Lanzos（默认）、子空间、PowerDynamics、缩减法 、非对称法、阻尼法和QR 阻尼法。后两种允许结构中包含阻 尼。
➢ 钟摆越长周期越长，钟摆越短周期越短。
频率分析的相关知识
固有频率（以钟摆为例） ➢ 钟摆的振动所经过的时间越来越小，最后停了下来。
➢ 这是因为空气的阻碍、磨擦的阻碍等的阻力妨碍了钟摆的摆动（振 动）。
➢ 因为这样的阻力作用使振动衰减的力而起作用，被称为衰减力。
➢ 钟摆在没有外部而来的强迫它摆动的力（重力除外）作用下的振动称 为自由振动。
应力
应变
内容简介
有限元分析培训(第4讲 ANSYS Workbench结构静力分析&模态分析)
有限元分析培训
邵世林 喻炜 董大鹏
传统设计过程 设计 制造
重新设计循环
CAD
试验
批量生产
CAE驱动设计过程
概念设计
设计
CAD
CAE
制 造
试 验
批量生 产
优化循环
导入或建立几何模型
HyperMesh、ANSA、Patran、SimXpert、 MEDINA、FEMAP等
四 连接关系
接触类型
对于理想无限大的Knormal , 零穿透. 但对于罚函数法， 这在数值计算中是不可能，但是只要Xpenetration 足够 小或可忽略，求解的结果就是精确的。
四 连接关系
接触类型
Pure Penalty 和Augmented Lagrange 公式使用积分点探测，Normal Lagrange 和MPC 公式 使用节点探测(目标法向)。节点探测在处理边接触时会稍好一些，但是，通过局部网格细化， 积分点探测也会达到同样的效果。
Nastran
ANSYS
Samcef Linear
OptiStruct
FEPG
（国产）
MSC
非线性分析
Marc
ADINA
Samcef Mecano
Fluent 流体分析
Star-CD Star-CCM+
XFlow
PowerFlow
LS-DYNA
MSC
显式分析
Dytran
Radioss
MADYMO
结构静力分析 & 模态分析
有限元分析系列课程 ANSYS Workbench篇 第四讲
一 结构静力分析概述
ANSYS模态分析教程及实例讲解 ppt课件
ANSYS模态分析教程及实例讲解
静力与动力分析的区别 静力分析假定只有刚度力是重要的。 动力分析考虑所有三种类型的力。
例如：考虑跳水板的分析 ➢如果潜水者静止地站在跳水板上， 做一个静力分析已经足够了。 ➢但是如果潜水者在跳水板上下跳动， 必须进行动力分析
应力
应变
ANSYS模态分析教程及实 例讲解
模态分析的背景简介
ANSYS模态分析功能介绍
模态分析实例操作演示
ANSYS模态分析教程及实 例讲解
频率分析的相关知识
什么是振动 固有频率 固有振动模态 共振
ANSYS模态分析教程及实 例讲解
什么是振动？
➢ 钟摆和秋千的摆动，是我们身边最典型的振动现象。
➢ 钟摆在没有外部而来的强迫它摆动的力（重力除外）作用下的振动 称为自由振动。
➢ 与此相对应，地震和汽车因为地基能、发动机等的强迫力作用下的 振动称为强迫振动。
任何结构都具有其固有频率（固有周期），其值由其本身的结构所决定 自由振动是一种无衰减力的振动状态，它将永远不停地振动下去。
ANSYS模态分析教程及实 例讲解
ANSYS模态分析教程及实例讲解
如果施加的荷载随时间快速变化，则惯性力和 阻尼力通常是重要的
因此可以通过载荷是否是时间相关来选择是静 力还是动力分析 ➢如果在相对较长的时间内载荷是一个常数， 请选择静态分析。 ➢否则，选择动态分析
总之，如果激励频率小于结构最低阶固有频率 的1/3，则可以进行静力分析。
有与各个固有频率对应的振动模态。
ANSYS模态分析教程及实 例讲解