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1、应力分析,2,应力分析概述,应力分析 是用来描述包括应力和应变在内的结果量分析的通用术语，也就是结构分析。正如第二章描述的，ANSYS 的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 显示动力学本章将以一个线性静态分析为例来描述分析步骤,只要掌握了这个分析步骤，很快就会作其他分析。,3,应力分析.概述,主要内容:A.分析步骤B.几何建模C.网格划分D.施加载荷E.求解F.查看 结果G.检查解的正确性H.例题,4,应力分析A.分析步骤,每个分析包含三个主要步骤: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,5,应力分析.应力分
2、析步骤,注意！ANSYS 的主菜单也是按照前处理、求解、后处理来组织的,6,应力分析.应力分析步骤,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。通常先定义分析对象的几何模型。典型方法是用实体模型 模拟几何模型。以 CAD-类型的数学描述定义结构的几何模型。可能是实体或表面，这取决于分析对象的模型。,7,典型的实体模型是由体、面、线和关键点组成的。体 由面围成，用来描述实体物体。面 由线围成，用来描述物体的表面或者块、壳等。线 由关键点组成，用来描述物体的边。关键点
3、 是三维空间的位置，用来描述物体的顶点。,应力分析-前处理B.几何模型,8,应力分析-前处理.几何模型,在实体模型间有一个内在层次关系，关键点是实体的基础，线由点生成，面由线生成，体由面生成。这个层次的顺序与模型怎样建立无关。,ANSYS 不允许直接删除或修改与高层次相连接的低层次实体。(稍后，将讨论哪些修改是许可的),9,应力分析-前处理.几何模型,既可以在ANSYS中创建实体模型，也可以从其他软件包中输入实体模型两种方法的详细情况以后介绍，现在，我们简要地讨论如何输入一个 IGES 文件和缩放所需的几何模型IGES(Initial Graphics Exchange Specificati
4、on)是用来把实体几何模型从一个软件包传递到另一个软件包的规范 IGES 文件是 ASCII码文件,很容易在两个计算机系统间传递。许多软件包,包括 ANSYS在内,允许读写 IGES文件,10,应力分析-前处理.几何模型,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.或使用 IGESIN 命令:/aux15ioptn,iges,nodefeatigesin,filename,extension,director
5、yfinish,11,应力分析-前处理.几何模型,输入完成后，ANSYS会自动绘出几何模型图,可以按需要修改几何模型ANSYS允许对输入的实体模型进行多项操作，这在以后论述现在，我们讨论如何在不同的单位设置下确定模型的比例。(注:缩放比例对输入的“Defeature”IGES无效.),12,应力分析-前处理.几何模型,当你需要把几何模型的单位转换成另一套单位，比如说，从英寸到毫米，比例缩放就显得十分必要。在 ANSYS中缩放模型:,首先保存数据库-Toolbar SAVE_DB 或使用 SAVE 命令。接着 Main Menu Preprocessor Operate Scale Volume
6、s(在模型上选择相应的实体部分)使用Pick All拾取整个体然后键入想要的比例系数（对 RX,RY,RZ 的比例系数），设置 IMOVE 为“Moved”，取代“Copied”或使用 VLSCALE 命令:vlscale,all,25.4,25.4,25.4,1,13,应力分析-前处理.几何模型,演示:输入 pipe.igs:选择“No Defeaturing”方式其他全部缺省确定模型显示方向保存 pipe.db,14,应力分析-前处理.几何模型,前处理几何模型网格划分求解加载求解后处理结果评价检查结果正确性,15,应力分析-前处理C.网格划分,网格划分 是用节点和单元等“填充”实体模型，创
7、建有限元模型的过程。请记住,只有有限元求解需要节点和单元，实体模型不需要。实体模型不参与有限元求解。,16,应力分析-前处理.网格划分,网格划分的三个步骤:定义单元属性指定网格控制生成网格单元属性 是网格划分前必须建立的有限单元模型属性。它们包括:单元类型实常数材料性质,17,应力分析-前处理.网格划分,单元类型单元类型是一个重要的选项，该选项决定如下的单元特性:自由度(DOF)设置.例如，一个热单元类型有一个自由度：TEMP，而一个结构单元类型可能有6个自由度：UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ.单元形状-块,四面体,四边形,三角形等维数-2-D(仅有X-Y 平面),or 3-D
8、.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，请看如何定义单元类型。,18,应力分析-前处理.网格划分,定义单元类型:Preprocessor Element Type Add/Edit/DeleteAdd 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,solid92,19,应力分析-前处理.网格划分,注意:设置想要分析学科的选项(Main Menu Preferences)，这样将只显示所选学科的单元类型。应当在前处理阶段尽早地定义单元类型，因为GUI
9、方式中菜单的过滤依赖于当前自由度的设置。例如，如果选择结构单元类型，则热载荷选项成灰色，或根本不出现。,20,应力分析-前处理.网格划分,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。许多 3-D 实体单元不需要实常数，因为单元几何模型已经由节点完全定义。,21,应力分析-前处理.网格划分,定义实常数:Preprocessor Real ConstantsAdd 增加一种新的实常
10、数设置。如果定义了多个单元类型,首先选择要指定实常数的单元类型接着输入实常数值.或使用 R 系列命令不同的单元类型需要不同的实常数，有些单元类型不需要任何实常数。获取详细资料，请参考在线单元手册。,22,应力分析-前处理.网格划分,材料性质每个分析都需要输入一些材料性质：结构单元所需的杨氏模量 EX，热单元所需的热传导率 KXX 等。.定义材料性质的两种方法:材料库单独定义,23,应力分析-前处理.网格划分,使用材料库这种方法能够对给定的材料选择预先已定义的材料性质。ANSYS 为一些常用材料提供了结构和热的典型材料性质（线性），但我们强烈建议你建立自己的材料库。,从材料库选取材料:先定义库的
11、路径.Preprocessor Material Props Material Library Library Path输入要读取的材料数据的位置 例如：/ansys57/matlib.或使用/MPLIB 命令,24,应力分析-前处理.网格划分,接着从库中输入一种材料Preprocessor Material Library Import Library选择单位制。这仅仅用来筛选后续对话框中所列的文件，ANSYS 本身没有单位制的概念，也不进行单位换算选择想要的材料文件 如钢 AISI C1020.或使用 MPREAD 命令中的 LIB选项.,25,应力分析-前处理.网格划分,单独指定材料性质
12、这种方法通过 材料模型 GUI方式直接指定想要的材料性质，以取代选择材料名称。,单独指定材料性质:Preprocessor Material Props Material Models双击合适的性质选项来定义材料性质,26,应力分析-前处理.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,1,30e6mp,prxy,1,.3,27,应力分析-前处理.网格划分,添加与温度相关的材料性质绘出性质-温度曲线,28,应力分析-前处理.网格划分,从一个材料表复制材料模型到另一个材料表删除材料模型,29,应力分析-前处理.网格划分,A 单位制注释无需告诉 ANSYS
13、你所使用的单位制，只需确定要使用的单位制，在输入时保持数据单位一致。例如,如果几何模型的尺寸是英寸，确保其他的输入数据 材料性质,实常数,载荷等 也以英寸为单位ANSYS 不进行单位换算!它只是简单的接受所输入的数据而不会怀疑它们的合法性。命令/UNITS 允许你指定单位制,但它只是一个纪录设计，从而使 使用你模型的用户知道你所用的单位。,30,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。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。,31,应力分析-前处理.网格划分,MeshTool是最好的定义网格划分控制的方式:Preprocessor MeshTool.激活SmartSizing 尺寸级别缺省为6生成网格 是网格划分的最后一步首先存储数据库然后按MeshTool中的Mesh按钮这将打开一个拾取器.点击拾取器的Pick All按钮指示所有的实体,
