基本分析01分析过程简介

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,INTRODUCTION TO ANSYS Part 1,Training Manual,一般分析过程,第 4 章,第 4 章,-,一般分析过程,概述,本章的目的是概括介绍一个仿真问题的一般求解过程。,下面幻灯片演示的内容用以说明一般分析过程。,每一次分析包括四个主要步骤：,准备工作,什么分析类型?,如何建模?,什么单元类型?,前处理,定义材料,建立或输入几何模型,对几何模型划分网格,求解,加载,求解,后处理,观察结果,检查解的正确性,前处理,求解,后处理,准备工作,第 4 章,-,一般分析过程,概述,第 4 章,-,准备工作,确定分析类型,确定是哪一种物理场的分析类型?,结构实体的运动，压力作用，实体的接触,热加热，高温以及温度变化,电磁通过电流的设备(AC or DC)，电磁波，电压或电磁鼓励变化,流体气体或液体运动，或容器中的气体或液体运动,耦合场上面分析的任意组合,确定是静力分析还是动力学分析?,模态分析,谐响应分析,瞬态分析,谱分析,确定是线性分析还是非线性分析?,接触非线性,材料非线性,几何非线性,第 4 章,-,准备工作,如何建立模型,怎样建立几何模型?,轴对称模型,平面对称模型,平面模型,(,平面应力、平面应变,),完全三维模型,可以选择，但相对于轴对称，1/4对称模型效率低。如果采用对称边界条件会显著影响结果，就必须选择完整三维模型。,第 4 章,-,准备工作,单元类型,用哪种单元来模拟？,LINK单元,BEAM单元,SHELL单元,实体单元PLANE单元、SOLID单元,PIPE单元,COMBIN单元,第 4 章,-,准备工作,单元类型,LINK,单元,LINK1,2D,杆单元,LINK8,3D,杆单元,LINK10,3D,仅受拉或仅受压杆单元,LINK11,线性调节器单元,LINK180,3D,有限应变杆单元,第 4 章,-,准备工作,单元类型,BEAM,单元,薄梁,(Euler-Bernoulli),假设最初垂直于梁中性轴的横截平面在加载过程中仍保持平直并垂直于中性轴。该假设不包括剪切变形,.,中厚梁,(Timoshenko),假设最初垂直于梁中性轴的横截平面在加载过程中仍保持平直但不垂直于中性轴。所以剪切应变在截面中是常数,.,当用于模拟薄梁，将收敛于,Euler-Bernoulli,理论,BEAM3,2D,弹性梁单元,BEAM23,2D,塑性梁单元,BEAM54,2D,弹性渐变不对称梁单元,BEAM4,3D,弹性梁单元,BEAM24,3D,薄壁梁单元,BEAM44,3D,弹性渐变不对称梁单元,BEAM188,3D,两节点有限应变梁单元,BEAM189,3D,三节点有限应变梁单元,第 4 章,-,准备工作,单元类型,SHELL28,4,节点剪切,/,扭转板单元,SHELL41,4,节点薄膜壳单元,SHELL43,4,节点塑性大应变壳单元,SHELL63,4,节点弹性壳单元,SHELL93,8,节点弹性壳单元,SHELL150,8,节点结构壳体,p-,单元,SHELL181,4,节点有限应变壳单元,SHELL281,8,节点有限应变壳单元,SHELL,单元,薄壳,(Kirchhoff),假设最初垂直于壳的中面的横截面在加载过程中保持平直并垂直于中性轴，该假设不包括剪切变形。,代表性单元：,Shell63,中厚壳,(Mindlin/Reissner),假设最初垂直于壳的中面的横截面在加载过程中保持平直但不再保持垂直于中性轴，所以剪切应变在横截面内是常数。,代表性单元：,Shell43 Shell91 Shell93 Shell181,第 4 章,-,准备工作,单元类型,PLANE25,二维,4,节点轴对称谐结构实体单元,PLANE42,二维,4,节点结构实体单元,PLANE82,二维,8,节点结构实体单元,PLANE83,二维,8,节点轴对称谐结构实体单元,PLANE145,二维,8,节点结构实体,p-,单元,PLANE146,二维,6,节点结构实体,p-,单元,PLANE182,二维,4,节点结构实体单元,PLANE183,二维,8,节点结构实体单元,PLANE,单元,第 4 章,-,准备工作,单元类型,SOLID,单元,SOLID45,三维,8,节点结构实体单元,SOLID65,三维,8,节点钢筋混凝土实体单元,SOLID92,三维,10,节点四面体结构实体单元,SOLID95,三维,20,节点结构实体单元,SOLID147,三维,20,节点六面体结构实体,p-,单元,SOLID148,三维,10,节点四面体结构实体,p-,单元,SOLID185,三维,8,节点结构实体单元,SOLID186,三维,20,节点结构实体单元,SOLID187,三维,10,节点四面体结构实体单元,第 4 章,-,准备工作,单元类型,PIPE16,3D,弹性直管单元,PIPE17,3D,弹性,T,形管单元,PIPE18,3D,弹性弯管单元,PIPE20,3D,塑性直管单元,PIPE59,3D,沉管或缆单元,PIPE60,3D,塑性弯管单元,PIPE,单元,第 4 章,-,准备工作,单元类型,COMBIN,单元,COMBIN7,3D,铰接连接单元,COMBIN14,弹簧,-,阻尼器单元,COMBIN37,控制单元,COMBIN39,非线性弹簧单元,COMBIN40,组合单元,COMBI214,2D,弹簧阻尼轴承,PRETS179,预拉伸单元,典型实体模型是由体，面，线和点组成的。,体 由面围成，用来描述实体物体。,面 由线围成，用来描述物体外表，或平面，壳。,线 由关键点限定，用来描述物体的轮廓线。,关键点 是三维空间的位置，描述物体的顶点。,体,面,线&关键点,第 4 章,-,前处理,建立实体模型,网格剖分是用节点，单元“填充实体模型，创立有限元模型的过程。,请记住，有限元求解用的是节点、单元，实体模型不参与有限元求解。,实体模型,有限元模型,网格化,第 4 章,-,前处理,建立,FEA,模型,第 4 章,-,前处理,定义材料,材料特性,每种分析都需要输入一些材料特性：结构单元的杨氏弹性模量,EX，,热单元的热传导系数,KXX,等。,有两种方法定义材料特性：,材料库,单个材料特性,后处理是有限元分析过程的最后一步。,在建模和求解所做的假定的根底上解释结果。,由于设计应依据结果数据，因此仔细检查结果以及求解的有效性是非常必要的。,ANSYS 有两个后处理器：,POST1,通用后处理器，用来检查整个模型单一荷载步的求解。,POST26,时间历程后处理器，用于观察模型上被选择的一点在整个时间的结果变化，主要用于瞬态和非线性分析。,第 4 章,-,后处理,观察结果,应该通过合理的检查证实结果的正确性。,需要检查什么取决于所求解问题的种类，但这里有一些典型问题需要答复：,反力和施加荷载是否平衡?,最大应力位置在哪里?,如果是奇异点，如集中荷载点或模型角点的值一般没有意义。我们将在后面进一步讨论。,应力值是否超出了弹性极限，是否需要材料非线性分析?,是否考虑要使用大变形分析？,第 4 章,-,后处理,结果检验,假设：厚度为1 的钢制球形容器，高为120，半径为100 容器中水的高度是80。钢的材料特性为E=10E6 Psi,n=0.3。,问题：计算子午线方向,(,s,m,),和圆周方向,(,s,c,),的膜应力分布,1“,80“,100“,100“,应力约定,A,A,截面位置,A-A,截面,第 4 章,-,一般分析过程,概述,第 4 章,-,前处理,建立实体模型,旋转对称模型,轴对称模型,用什么几何体模拟球形容器？,旋转对称模型,轴对称模型,第 4 章,-,前处理,建立,FEA,模型,球形容器采用什么样的网格?,旋转对称模型,轴对称模型,边缘对称约束,边缘对称荷载,切向约束,静水压力,静水压力,切向约束,边缘对称荷载,第 4 章,-,求解,定义荷载,球形容器有什么荷载？,对称模型,轴对称模型,第 4 章,-,后处理,观察结果,球形容器的周向应力结果怎样？,对称模型,轴对称模型,第 4 章,-,后处理,观察结果,球形容器径向应力结果怎样？,对称模型,轴对称模型,第 4 章,-,后处理,结果验证,如何比较 ANSYS 结果?,y,y,