ANSYS结构有限元分析流程
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基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析共3篇基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析1混凝土结构是我们生活和工作环境中不可或缺的部分。
为了保证结构的安全性和耐久性,需要进行大量的试验和分析。
钢筋混凝土结构试验有限元分析是其中一种方法,本文将介绍如何基于ANSYS进行试验有限元分析。
1、前期准备工作进行钢筋混凝土结构试验有限元分析前,需要进行一些前期准备工作。
首先要确定模型的尺寸和几何形状,包括梁的长度、宽度和高度,钢筋的数量和材料等信息。
其次是建立材料模型。
钢筋和混凝土的本构关系可以参考各种规范和文献,例如ACI318和EHE等。
最后是进行荷载和边界条件的设置。
这些参数可以根据试验的要求进行设定。
2、建立有限元模型通过ANSYS软件建立钢筋混凝土结构的有限元模型。
其中,混凝土部分采用可压缩性线性弹性模型;钢筋采用弹塑性模型,可以考虑材料的塑性性质。
首先,选择适当的元素类型,包括梁单元和实体单元。
对于梁单元,要选择适当的截面类型和断面参数。
对于实体单元,要确定网格的大小和形状。
然后,按照模型的几何形状和材料参数设置单元类型和属性。
最后,进行单元的划分和网格生成,调整边界条件,使其与试验条件保持一致。
3、分析和结果在模型准备就绪之后,进行分析和结果的处理。
首先,定义荷载和边界条件,可以模拟多种加载模式,例如单点荷载、均布荷载、自重等。
然后,进行静态分析或动态分析。
静态分析可以计算结构的变形、应力和应变等参数;动态分析可以模拟结构在地震、风等自然灾害下的响应。
最后,进行结果的处理和分析。
包括可视化、动画演示、应力云图、位移云图等,能够对计算结果进行全方位的检查和分析。
综上所述,基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析是一种非常有用的手段,可以帮助工程师更准确地评估结构的安全性和耐久性。
它具有良好的可靠性和可操作性,可在较短的时间内快速建立模型和分析结果。
基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析2钢筋混凝土结构是目前建筑工程最常用的一种结构形式,其优点在于承载能力强、耐久性好、施工方便等。
学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化Chapter 1: Introduction to Ansys WorkbenchAnsys Workbench是一款广泛应用于工程领域的有限元分析和结构优化软件。
它的功能强大,能够帮助工程师在设计过程中进行力学性能预测、应力分析以及结构优化等工作。
本章节将介绍Ansys Workbench的基本概念和工作流程。
1.1 Ansys Workbench的概述Ansys Workbench是由Ansys公司开发的一套工程分析软件,主要用于有限元分析和结构优化。
它集成了各种各样的工具和模块,使得用户可以在一个平台上进行多种分析任务,如结构分析、热分析、电磁分析等。
1.2 Ansys Workbench的工作流程Ansys Workbench的工作流程通常包括几个基本步骤:(1)几何建模:通过Ansys的几何建模功能,用户可以创建出需要分析的结构的几何模型。
(2)加载和边界条件:在这一步骤中,用户需要为结构定义外部加载和边界条件,如施加的力、约束和材料特性等。
(3)网格生成:网格生成是有限元分析的一个关键步骤。
在这一步骤中,Ansys Workbench会将几何模型离散化为有限元网格,以便进行分析计算。
(4)材料属性和模型:用户需要为分析定义合适的材料属性,如弹性模量、泊松比等。
此外,用户还可以选择适合的分析模型,如静力学、动力学等。
(5)求解器设置:在这一步骤中,用户需要选择适当的求解器和设置求解参数,以便进行分析计算。
(6)结果后处理:在完成分析计算后,用户可以对计算结果进行后处理,如产生应力、位移和变形等结果图表。
Chapter 2: Finite Element Analysis with Ansys Workbench本章将介绍如何使用Ansys Workbench进行有限元分析。
我们将通过一个简单的示例,演示有限元分析的基本步骤和方法。
有限元分析ANSYS简单入门教程有限元分析(finite element analysis,简称FEA)是一种数值分析方法,广泛应用于工程设计、材料科学、地质工程、生物医学等领域。
ANSYS是一款领先的有限元分析软件,可以模拟各种复杂的结构和现象。
本文将介绍ANSYS的简单入门教程。
1.安装和启动ANSYS2. 创建新项目(Project)点击“New Project”,然后输入项目名称,选择目录和工作空间,并点击“OK”。
这样就创建了一个新的项目。
3. 建立几何模型(Geometry)在工作空间内,点击左上方的“Geometry”图标,然后选择“3D”或者“2D”,根据你的需要。
在几何模型界面中,可以使用不同的工具进行绘图,如“Line”、“Rectangle”等。
4. 定义材料(Material)在几何模型界面中,点击左下方的“Engineering Data”图标,然后选择“Add Material”。
在材料库中选择合适的材料,并输入必要的参数,如弹性模量、泊松比等。
5. 设置边界条件(Boundary Conditions)在几何模型界面中,点击左上方的“Analysis”图标,然后选择“New Analysis”并选择适合的类型。
然后,在右侧的“Boundary Conditions”面板中,设置边界条件,如约束和加载。
6. 网格划分(Meshing)在几何模型界面中,点击左上方的“Mesh”图标,然后选择“Add Mesh”来进行网格划分。
可以选择不同的网格类型和规模,并进行调整和优化。
7. 定义求解器(Solver)在工作空间内,点击左下方的“Physics”图标,然后选择“Add Physics”。
选择适合的求解器类型,并输入必要的参数。
8. 运行求解器(Run Solver)在工作空间内,点击左侧的“Solve”图标。
ANSYS会对模型进行求解,并会在界面上显示计算过程和结果。
ANSYS有限元分析报告1. 简介在工程设计领域,有限元分析是一种常用的数值分析方法,通过将复杂的结构划分为有限数量的单元,然后对每个单元进行力学和物理特性的计算,最终得出整个结构的响应。
ANSYS是一款流行的有限元分析软件,提供了丰富的工具和功能,可用于解决各种工程问题。
本文将介绍ANSYS有限元分析的基本步骤和流程,并以一个实际案例为例进行说明。
2. 步骤2.1 确定分析目标首先要确定分析的目标。
这可以是结构的强度分析、振动分析、热传导分析等。
根据目标的不同,还需确定所需的加载条件和边界条件。
2.2 几何建模在进行有限元分析之前,需要进行几何建模。
在ANSYS中,可以使用几何建模工具创建和编辑结构模型。
这包括定义几何形状、尺寸和位置等。
2.3 网格划分网格划分是有限元分析的关键步骤。
通过将结构划分为多个单元,可以将结构分解为有限数量的离散部分,从而进行数值计算。
在ANSYS中,可以使用网格划分工具进行自动或手动划分。
2.4 材料属性定义在进行有限元分析之前,需要定义材料的物理和力学属性。
这包括弹性模量、泊松比、密度等。
ANSYS提供了一个材料库,可以选择常见材料的预定义属性,也可以手动定义。
2.5 加载和边界条件定义在进行有限元分析之前,需要定义加载和边界条件。
加载条件可以是力、压力、温度等。
边界条件可以是支撑、固定或自由。
2.6 求解和结果分析完成前面的步骤后,可以开始求解分析模型。
ANSYS将应用数值方法来解决有限元方程组,并计算结构的响应。
一旦求解完成,可以进行结果分析,包括位移、应力、应变等。
2.7 结果验证和后处理在对结果进行分析之前,需要对结果进行验证。
可以使用已知的理论结果或实验数据进行比较,以确保分析结果的准确性。
完成验证后,可以进行后处理,生成报告或结果图表。
3. 案例分析在本案例中,将针对一个简单的悬臂梁进行有限元分析。
3.1 确定分析目标本次分析的目标是确定悬臂梁在给定加载条件下的应力分布和变形。
ansys有限元分析实用教程2篇第一篇:ansys有限元分析实用教程(上)有限元分析是一种广泛应用的数值分析方法,可用于模拟和分析各种结构和系统的受力、变形及其他物理行为。
在ansys软件平台下,有限元分析功能十分强大,能够对各种工程问题进行有效的分析和解决。
本文将介绍ansys有限元分析的基础操作和实用技巧。
一、建立模型在进行有限元分析前,首先需要建立准确的模型。
在ansys中,可以通过多种方式进行几何建模,包括手工绘制、导入CAD文件、复制现有模型等。
为了确保模型的准确性,需要注意以下几个方面:1.确定模型的几何形状,包括尺寸、几何特征等。
2.选择适当的单元类型,不同形状的单元适用于不同的工程问题。
3.注意建模过程中的单位一致性,确保模型的尺寸和材料参数等单位一致。
4.检查模型建立后的性质,包括质量、连接性和几何适应性等。
二、设置材料参数和加载条件建立模型后,需要设置材料的弹性参数和加载条件。
在ansys中,可以设置各种材料属性,包括弹性模量、泊松比、密度等。
此外,还需要设置加载条件,包括加速度、力、位移等。
在设置过程中,需要注意以下几个方面:1.根据实际情况选择材料参数和加载条件。
2.确保材料参数和加载条件设置正确。
3.考虑到不同工况下的加载条件,进行多组加载条件的设置。
三、网格划分网格划分是有限元分析中的关键步骤,它将模型分割成许多小单元进行计算。
在ansys中,可以通过手动划分、自动划分或导入外部网格等方式进行网格划分。
在进行网格划分时,需要注意以下几个方面:1.选择适当的单元类型和网格密度,确保模型计算结果的准确性。
2.考虑网格划分的效率和计算量,采用合理的网格划分策略。
3.对于复杂模型,可以采用自适应网格技术,提高计算效率和计算精度。
四、求解模型建立模型、设置材料参数和加载条件、网格划分之后,即可进行模型求解。
在ansys中,可以进行静态分析、动态分析、热分析、流体分析等多种分析类型。
基于ANSYS的有限元分析在机械结构上的应用引言:机械结构的设计和分析是现代工程领域中非常重要的一环。
为了确保机械结构的安全性、可靠性和性能优化,传统的试错方法已经远远不够高效。
基于ANSYS的有限元分析技术则成为一种强大、可靠的工具,广泛应用于机械结构的设计、分析与优化。
本文将介绍基于ANSYS的有限元分析在机械结构上的应用,并探讨其优点和局限性。
1. 有限元分析的原理和基本步骤有限元分析是一种数值分析方法,将连续体划分为有限个单元,通过建立节点间的力学方程并求解,得出结构在不同载荷下的应力、位移等结果。
基本步骤包括几何建模、网格划分、材料属性定义、边界条件设置和求解结果分析等。
2. 实例:静力学分析以机械零件的静力学分析为例,利用ANSYS进行分析。
首先,进行几何建模,包括绘制零件的实体模型和确定边界条件。
接下来,通过网格划分将实体划分为单元,选择适当的单元类型和单元尺寸以保证计算精度。
然后,为每个单元分配适当的材料属性,包括弹性模量、泊松比等。
在设定边界条件时,要考虑结构的实际工作状况,如约束支撑和作用力的施加。
最后,进行静力学分析并分析结果,得出结构的应力分布和变形情况。
3. 动力学分析与振动模态有限元分析在机械结构的动力学分析中也有广泛应用。
动力学分析主要研究结构在外部激励下的振动响应。
通过ANSYS的有限元分析,可以预测结构的固有频率、模态形状和振动响应等。
这对于设计抗震性能优良的建筑物、减振器的设计等方面有着重要意义。
4. 热力学分析与热应力热力学分析是机械结构设计中的另一个重要领域。
通过ANSYS的有限元分析,可以模拟结构在热荷载作用下的温度分布和热应力。
这对于机械结构的材料选择、冷却系统设计等方面有着重要意义。
5. 优点与局限性基于ANSYS的有限元分析技术具有以下优点:- 高度准确性:有限元分析可以提供全面而准确的结果,能够实现对结构不同部分的局部分析。
- 设计迭代快速:与传统的试错方法相比,有限元分析可以快速进行多个设计迭代,从而实现最优设计。
ansys有限元分析实用教程ANSYS有限元分析是一种常用的工程分析方法,广泛应用于多个领域,包括机械工程、土木工程、航空航天工程等。
本文将介绍ANSYS有限元分析的实用教程。
首先,要进行ANSYS有限元分析,我们需要安装并打开ANSYS软件。
一般来说,ANSYS软件提供了一个图形用户界面,使得操作相对比较容易上手。
在打开软件之后,我们可以选择创建一个新的工作文件,然后选择适当的分析类型,例如结构分析、热传导分析等。
接下来,我们需要构建模型。
可以使用ANSYS提供的建模工具来创建不同的几何形状,例如线段、圆柱体、平面等。
在创建模型时,我们可以使用不同的几何参数和操作来精确地定义模型的形状。
对于复杂的模型,可以使用更高级的建模工具来导入外部CAD文件,并对其进行细化处理。
一旦模型构建完成,我们需要定义材料属性。
ANSYS允许用户选择不同的材料模型来描述结构材料的行为。
例如,可以选择线性弹性模型、塑性模型或复合材料模型等。
对于每种材料模型,我们需要输入相应的材料参数,例如杨氏模量、泊松比、屈服强度等。
然后,我们需要定义边界条件和荷载。
边界条件描述了模型在分析过程中的约束情况,例如固定约束、弹簧约束等。
荷载描述了外部施加在模型上的力、压力或温度。
在定义边界条件和荷载时,我们可以选择不同的约束类型和施加方式,以满足实际工程需求。
在所有必要的输入参数都定义完毕后,我们可以运行分析并获得结果。
ANSYS将自动生成一个有限元网格,并根据输入的参数和模型条件进行求解。
在求解过程中,ANSYS将计算模型的应力、应变、变形等结果,并将其显示在图形界面上。
此外,ANSYS还提供了更高级的结果后处理工具,可以进行更深入的结果分析和可视化。
最后,我们可以根据分析结果来优化模型设计。
通过修改材料参数、几何形状或边界条件,我们可以评估不同设计方案的性能,并选择最佳的设计方案。
ANSYS提供了一套完整的优化工具,使得优化过程变得更加高效和准确。
ANSYS结构有限元分析流程下面将介绍ANSYS结构有限元分析的流程,包括前处理、求解和后处理三个主要步骤。
1. 前处理(Preprocessing):首先,需要将结构的几何形状导入到ANSYS中,并对其进行几何建模和网格划分。
几何建模可以使用ANSYS自带的几何建模工具,也可以导入CAD套件的几何模型。
然后,对结构进行网格划分,将其划分为有限元网格。
ANSYS提供了多种不同类型的有限元单元,可以根据具体情况选择合适的单元类型,并进行适当的划分。
在划分网格之后,还需要定义边界条件和加载条件。
边界条件包括约束和支撑条件,用于限制结构的自由度。
加载条件包括施加在结构上的载荷和其它外部作用,如压力、温度等。
这些边界条件和加载条件可以通过ANSYS界面设置或者通过命令的方式输入。
2. 求解(Solving):在设置好边界条件和加载条件之后,可以进行求解。
ANSYS使用有限元法将结构离散成许多小的有限元素,并通过求解线性或非线性方程组来预测结构的响应。
求解过程中需要选择求解方法、步长等参数,并可以通过迭代求解来稳定计算过程。
在求解过程中,可以观察结构的应力、应变、变形、位移等结果,并进行后处理分析。
ANSYS提供的针对不同目的的分析工具,如静力学分析、动力学分析、热力学分析等,可以根据需要选择相应的分析类型。
3. 后处理(Postprocessing):求解完成后,可以对计算结果进行后处理和分析。
ANSYS提供了多种后处理工具,用于可视化计算结果、绘制结构的应力、应变、变形等图形,并进行数据分析等。
可以根据需要导出计算结果,用于生成工程报告、论文等。
此外,在分析过程中还可以根据需要进行参数化分析、优化设计等。
参数化分析可以通过改变结构的几何形状、材料性质等参数,来研究这些参数对结构响应的影响。
优化设计可以根据指定的优化目标和约束条件,通过反复分析和优化,得到满足要求的最优结构。
总的来说,ANSYS结构有限元分析流程包括前处理、求解和后处理三个主要步骤。
ansys有限元分析实用教程ANSYS有限元分析实用教程有限元分析是一种工程数值分析方法,广泛应用于工程领域中的结构力学分析、热传导分析、流体力学分析等各个方面。
ANSYS作为一款常用的有限元分析软件,能够有效地对工程结构进行模拟和分析,得到结构的应力、位移、温度等相关信息。
本文将为大家提供一份有关ANSYS有限元分析的实用教程,希望能够帮助读者更加深入地理解和应用该软件。
一、软件介绍ANSYS是一款由美国ANSYS公司开发的通用有限元分析软件。
它能够对各种结构进行力学分析、热传导分析和流体力学分析,具有广泛的应用范围。
ANSYS软件提供了全面而强大的建模和分析工具,帮助用户模拟和分析工程结构的力学性能。
同时,软件还提供了可视化的结果展示,使用户能够直观地了解分析结果。
二、基本操作1. 创建几何模型在进行有限元分析之前,首先需要创建几何模型。
ANSYS提供了多种建模工具,包括绘制直线、圆弧、矩形等基本几何图形,以及从CAD软件导入模型。
根据实际需要,选择合适的建模工具,创建准确的几何模型。
2. 设定材料属性在进行分析之前,需要设定材料的力学性质。
ANSYS提供了各种常见材料的力学性质参数,例如弹性模量、泊松比、密度等。
根据实际情况,选择合适的材料属性,以便进行准确的分析。
3. 设定边界条件分析中,还需要设定结构的边界条件。
边界条件包括约束条件和加载条件两部分。
约束条件用于限制结构的自由度,加载条件用于模拟结构所受到的外界载荷。
根据具体情况,在ANSYS中设定合适的边界条件,以便准确模拟实际工况。
4. 网格划分在进行有限元分析之前,需要对几何模型进行网格划分。
网格划分是有限元分析的基础,它将结构离散为多个小单元,每个小单元称为一个单元。
ANSYS提供了多种网格划分算法,用户可以根据需求选择合适的划分方法。
划分完成后,还需要检查网格质量,确保每个单元的质量良好。
5. 进行分析完成以上步骤后,即可进行有限元分析。
ANSYS结构分析基础篇一、总体介绍进行有限元分析的基本流程:1.分析前的思考1)采用哪种分析(静态,模态,动态...)2)模型是零件还是装配件(零件可以form a part形成装配件,有时为了划分六面体网格采用零件,但零件间需定义bond接触)3)单元类型选择(线单元,面单元还是实体单元)4)是否可以简化模型(如镜像对称,轴对称)2.预处理1)建立模型2)定义材料3)划分网格4)施加载荷及边界条件3.求解4.后处理1)查看结果(位移,应力,应变,支反力)2)根据标准规范评估结构的可靠性3)优化结构设计高阶篇:一、结构的离散化将结构或弹性体人为地划分成由有限个单元,并通过有限个节点相互连接的离散系统。
这一步要解决以下几个方面的问题:1、选择一个适当的参考系,既要考虑到工程设计习惯,又要照顾到建立模型的方便。
2、根据结构的特点,选择不同类型的单元。
对复合结构可能同时用到多种类型的单元,此时还需要考虑不同类型单元的连接处理等问题。
3、根据计算分析的精度、周期及费用等方面的要求,合理确定单元的尺寸和阶次。
4、根据工程需要,确定分析类型和计算工况。
要考虑参数区间及确定最危险工况等问题。
5、根据结构的实际支撑情况及受载状态,确定各工况的边界约束和有效计算载荷。
二、选择位移插值函数1、位移插值函数的要求在有限元法中通常选择多项式函数作为单元位移插值函数,并利用节点处的位移连续性条件,将位移插值函数整理成以下形函数矩阵与单元节点位移向量的乘积形式。
位移插值函数需要满足相容(协调)条件,采用多项式形式的位移插值函数,这一条件始终可以满足。
但近年来有人提出了一些新的位移插值函数,如:三角函数、样条函数及双曲函数等,此时需要检查是否满足相容条件。
2、位移插值函数的收敛性(完备性)要求:1) 位移插值函数必须包含常应变状态。
2)位移插值函数必须包含刚体位移。
3、复杂单元形函数的构造对于高阶复杂单元,利用节点处的位移连续性条件求解形函数,实际上是不可行的。
ANSYS有限元分析实例1.悬臂梁的结构分析悬臂梁是一种常见的结构,其呈直线形式,一端固定于支撑点,另一端自由悬挂。
在这个分析中,我们将使用ANSYS来确定悬臂梁的最大弯曲应力和挠度。
首先,我们需要创建悬臂梁的几何模型,并给出其材料属性和加载条件。
然后,在ANSYS中创建有限元模型,并进行网格划分。
接下来,进行力学分析,求解材料在给定加载下的应力和位移。
最后,通过对结果的后处理,得出最大弯曲应力和挠度。
2.螺旋桨的流体力学分析螺旋桨是一种能够产生推力的旋转装置,广泛应用于船舶、飞机等交通工具中。
螺旋桨的流体力学分析可以帮助我们确定其叶片的受力情况和推力性能。
在这个分析中,我们需要建立螺旋桨的几何模型,并给出流体的流速和压力条件。
然后,我们在ANSYS中创建螺旋桨的有限元模型,并进行网格划分。
通过求解流体场方程,计算叶片上的压力分布和受力情况。
最后,通过对结果的后处理,得出叶片的受力情况和推力性能。
3.散热片的热传导分析散热片是一种用于散热的装置,广泛应用于电子设备、电脑等领域。
散热片的热传导分析可以帮助我们确定散热片在给定热源条件下的温度分布和散热性能。
在这个分析中,我们需要建立散热片的几何模型,并给出材料的热导率和热源条件。
然后,我们在ANSYS中创建散热片的有限元模型,并进行网格划分。
通过求解热传导方程,计算散热片上各点的温度分布。
最后,通过对结果的后处理,得出散热片的温度分布和散热性能。
以上是三个ANSYS有限元分析的实例,分别涉及结构分析、流体力学分析和热传导分析。
通过这些实例,我们可以充分展示ANSYS在不同领域的应用,并帮助工程师和科研人员解决工程问题,提高设计效率和产品性能。
用ANSYS对一桁架结构进行有限元计算有限元分析是一种常用的结构力学计算方法,其可以有效地分析并预测复杂结构的力学行为。
ANSYS是一款广泛使用的有限元分析软件,其提供了强大的功能和工具,可以对各种类型的结构进行有限元计算。
一桁架结构是一种常见的工程结构,其由一根主梁和多个次梁构成。
这种结构广泛应用于桥梁、建筑物和机械设备等领域。
下面将介绍在ANSYS中对一桁架结构进行有限元计算的步骤和方法。
首先,在ANSYS中创建一个新的工程,并选择适当的工作空间和单位。
然后,使用ANSYS的几何建模工具,如DesignModeler或SpaceClaim,创建一桁架结构的三维模型。
可以通过绘制线段、矩形和圆弧等基本几何形状来构建结构。
此外,还可以导入外部CAD文件或使用ANSYS提供的几何建模功能创建结构。
创建完模型后,需要定义结构的材料属性。
根据具体情况,在ANSYS的材料库中选择适当的材料,并将其属性分配给结构中的各个部分。
可以指定材料的弹性模量、泊松比、密度和屈服强度等参数。
接下来,定义结构的约束条件和加载情况。
可以在结构的关键节点上固定约束或施加位移约束,以模拟实际工况中的支撑条件。
此外,在适当的位置上施加集中载荷、分布载荷或压力等加载,以模拟外部力的作用。
在定义好约束条件和加载情况后,需要进行网格划分。
ANSYS提供了多种网格划分算法和工具,如Tetrahedral、Hexahedral和Prism等。
根据模型的复杂程度和预期计算结果的准确性,可以选择适当的网格划分方法。
完成网格划分后,可以开始进行有限元计算。
在ANSYS中,可以选择适当的有限元求解器,并设定求解器的参数。
然后,进行计算并等待计算结果。
在计算完成后,可以对结果进行后处理。
ANSYS提供了丰富的后处理工具和功能,如显示变形、应力云图、位移云图、剖面图等用于分析和解释计算结果。
可以通过这些后处理工具来评估结构的强度和刚度,并与设计要求进行对比。
第一章实体建模第一节基本知识建模在ANSYS 系统中包括广义与狭义两层含义,广义模型包括实体模型和在载荷与边界条件下的有限元模型,狭义则仅仅指建立的实体模型与有限元模型。
建模的最终目的是获得正确的有限元网格模型,保证网格具有合理的单元形状,单元大小密度分布合理,以便施加边界条件和载荷,保证变形后仍具有合理的单元形状,场量分布描述清晰等。
一、实体造型简介1.建立实体模型的两种途径①利用ANSYS 自带的实体建模功能创建实体建模:②利用ANSYS 与其他软件接口导入其他二维或三维软件所建立的实体模型。
2.实体建模的三种方式(1) 自底向上的实体建模由建立最低图元对象的点到最高图元对象的体,即先定义实体各顶点的关键点,再通过关键点连成线,然后由线组合成面,最后由面组合成体。
(2) 自顶向下的实体建模直接建立最高图元对象,其对应的较低图元面、线和关键点同时被创建。
(3) 混合法自底向上和自顶向下的实体建模可根据个人习惯采用混合法建模,但应该考虑要获得什么样的有限元模型,即在网格划分时采用自由网格划分或映射网格划分。
自由网格划分时,实体模型的建立比较1e 单,只要所有的面或体能接合成一体就可以:映射网格划分时,平面结构一定要四边形或三边形的面相接而成。
二、ANSYS 的坐标系ANSYS 为用户提供了以下几种坐标系,每种都有其特定的用途。
①全局坐标系与局部坐标系:用于定位几何对象(如节点、关键点等)的空间位置。
②显示坐标系:定义了列出或显示几何对象的系统。
③节点坐标系:定义每个节点的自由度方向和节点结果数据的方向。
④单元坐标系:确定材料特性主轴和单元结果数据的方向。
1.全局坐标系全局坐标系和局部坐标系是用来定位几何体。
在默认状态下,建模操作时使用的坐标系是全局坐标系即笛卡尔坐标系。
总体坐标系是一个绝对的参考系。
ANSYS 提供了4种全局坐标系:笛卡尔坐标系、柱坐标系、球坐标系、Y- 柱坐标系。
4种全局坐标系有相同的原点,且遵循右手定则,它们的坐标系识别号分别为:0是笛卡尔坐标系(cartesian), 1是柱坐标系(Cyliadrical) , 2 是球坐标系(Spherical),5 是Y-柱坐标系(Y-aylindrical),如图2-1 所示。
一、建立有限元模型与ANSYS经典版相比,WORKBENCH的操作界面更加美观,建模、分析的过程更加智能化,更容易上手。
但作为一个专注于有限元分析的软件,其日渐强大的建模模块(Geometry)对建立复杂的船体曲面仍显得力不从心。
因此需要在其他建模软件(笔者使用了SolidWorks)中建立船体实体模型后导入WORKBENCH中,完成随后的建模和分析工作。
鉴于实体单元在计算中消耗过多的内存和计算时间,本文采用概念建模(Concept)的方法将船体板定义为无厚度的壳体(SufaceBody),将船体骨架定义为线体(Line Body),壳体和线体划分的网格类似于经典版的壳单元(Shell)和梁单元(Beam)。
1•导入实体模型可采用多种方法导入,如直接将模型文件拖入WORKBENCH的Projectschematic项目概图)窗口,如图1所示。
还可双击启动Geometry模块后,在其File菜单中选择导入命令,导入后的模型如图2所示。
模型已冻结,分为船体和上层建筑两部分,船首指向X轴正向,船体上方指向Z轴正向。
坐标原点位于船体基平面、中站面和中线面的交点处。
Ji芍化懂型偉常图2导入后的模型2•生成舷墙⑴在中纵剖面(ZXPlane)建立草图(NewSketch),进入绘制草图模式。
点击“ TreeOutline ” —“ Sketch fli甲板边线位置绘制一条曲线。
返回模型模式,点击“Sketching ” —“ Modeling ” —“ Ext生成一个SufaceBody。
(2) 沿甲板将船体分开,点击“Create ” —“ ,iCe ^DetailView窗'口“SliceType选项中选择“SlicebySurfac项,” “TargetFac选择上一步生成的SurfaceBody, “Slice Targets 选项中选“SelectedBodies点选船体结构―“Apply ” —“ Gene,t原来的船体分成两部分,上面是舷墙部分,下面是船舱部分,如图3所示。
一个典型的ANSYS分析过程可分为以下6个步骤:1 定义参数2 创建几何模型3 划分网格4 加载数据5 求解6 结果分析1定义参数1.1指定工程名和分析标题启动ANSYS软件,选择File→Change Jobname命令选择File→Change Title菜单命令1.2定义单位(2) 设置计算类型ANSYS Main Menu: Preference→Material Props →Material Models →Structural →OK(3) 定义分析类型ANSYS Main Menu: Preprocessor →Loads →Analysis Type →New Analysis→STATIC →OK1.3定义单元类型选择Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete命令单击[Options]按钮,在[Element behavior]下拉列表中选择[Plane strs w/thk]选项,单击确定1.4定义单元常数在ANSYS程序主界面中选择Main Menu→Preprocessor→Real Constants→Add/Edit/Delete命令单击[Add]按钮,进行下一个[Choose Element Type]对话框1.5定义材料参数在ANSYS程序主界面,选择Main Menu→Preprocessor→Material Props→Material Models命令(1) 选择对话框右侧Structural→Linear→Elastic→Isotropic命令,并单击[Isotropic]选项,接着弹出如下所示[Linear Isotropic Properties for Material Number 1]对话框。
在[EX]文本框中输入弹性模量“200000”,在[PRXY]文本框中输入泊松比“0.3”,单击OK2创建几何模型在ANSYS程序主界面,选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Creat→Areas→Rectangle→By 2Corners命令选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Creat→Areas→Circle→Solid Circle命令3网格划分(之前一定要进行材料的定义和分配)选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→Arears Circle 命令选择Main Menu→Preprocessor→Meshing→Mesh→Areas→Free命令,弹出实体选择对话框,单击[Pick All]按钮,得到如下所示网格4加载数据(1) 选择Main Menu→Preprocessor→Loads→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→On Lines命令,出现如下所示对话框,选择约束[ALL DOF]选项,并设置[Displacement value]为0,单击OK。
有限元法的基本思想是将连续的结构离散成有限个单元,并在每一个单元中设定有限个节点,将连续体看做是只在节点处相连接的一组单元的集合体;同时选定场函数的节点值作为基本未知量,并在每一个单元中假设一个近似插值函数表示单元中场函数的分布规律;然后利用力学中的变分原理建立求解节点未知量的有限元方程,这样就将一个连续域中的无限自由度的问题转化为离散域的自由度问题。
求解后可以利用已知的节点值和插值函数确定单元以及整个集合体上场函数。
ANSYS结构有限元分析流程
1.前处理
前处理的目的是建立一个符合实际情况的结构有限元模型。
在Preprocessor 处理器中进行。
包括:分析环境设置(指定分析工作名称、分析标题)、定义单元类型、定义实常数、定义材料属性(如线弹性材料的弹性模量、泊松比、密度)、建立几何模型(一般用自底向上建模:先定义关键点,由这些点连成线,由线组成面,再由线形成体)、对几何模型进行网格划分(分为三个步骤:赋予单元属性、指定网格划分密度、网格划分)
2.施加载荷、设置求解选项并求解
这些工作通过SOLUTION 处理器实现。
指定分析类型(静力分析、模态分析、谐响应分析、瞬态动力分析、谱分析等)、设置分析选项(不同分析类型设置不同选项,有非线性选项设置、线性设置和求解器设置)、设置载荷步选项(包括时间、
子步数、载荷步、平衡迭代次数和输出控制)、加载(ANSYS结构分析的载荷包括位移约束、集中力、面载荷、体载荷、惯性力、耦合场载荷,将其施加于几何模型的关键点、线、面、体上)然后求解。
3.后处理
当完成计算以后,通过后处理模块查看结果。
ANSYS软件的后处理模块包括通用后处理模块(POST1)和时间历程后处理模块(POST26)。
可以轻松获得求解计算结果,包括位移、温度、应变、热流等,还可以对结果进行数学运算,然后以图形或者数据列表的形式输出。
结构的变形图、内力图(轴力图、弯矩图、剪力图),各节点的位移、应力、应变,还有位移应力应变云图都可以得出,为我们分析问题提供重要依据。
ANSYS软件提供了100种以上的单元类型,用来模拟工程中的各种材料和结构,各种不同单元组合在一起,成为具体物理问题的抽象模型。
如在隧道工程中衬砌用beam3梁单元模拟,弹簧单元COMBIN14模拟围岩与结构的相互作用。
边坡工程中边坡土体用平面单元来模拟。
水利工程中对大坝进行三维模拟分析时用实体单元,二维分析时用平面单元;水库闸门用壳单元模拟。
桥梁结构模拟分析中,用梁单元模拟不同截面的钢梁、混凝土梁,壳单元模拟桥面板箱梁等薄壁结构,杆单元可以模拟预应力钢筋和桁架。
房屋建筑结构中,梁单元模拟框架柱,壳单元模拟屋面板,实体单元模拟大体积混凝土,杆单元模拟预应力钢筋等。
一般都要对结构进行静力分析,结果必须满足设计要求。
当动荷
载与静荷载相比较小时,只进行静力分析即可。
但实际工程中可能受到显著的动荷载作用,比如房屋受地震作用、船舶受海浪作用、桥梁受车辆作用等,此时必须进行动力分析。
ANSYS动力分析包括模态分析、谐响应分析、瞬态动力学分析和谱分析四种类型,可解决各类工程动力问题。
ANSYS中,结构的固有振动特性分析称为模态分析,分析结构的固有频率和振型,分析结果为其它动力分析的基础。
谐响应分析用于确定线性结构在随时间以正弦规律变化的载荷作用下的稳态响应,得到结构的响应随频率变化的规律。
瞬态动力学分析用于计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的动力学响应,以得到结构在稳态载荷、瞬态载荷和简谐载荷随意组合下随时间变化的位移、应变、应力和力。
谱分析是将模态分析的结果和已知谱联系起来计算结构响应的分析方法,用于确定结构对随机荷载或随时间变化荷载的动力响应。
ANSYS中还可以进行非线性分析,结构非线性问题有三种类型:几何非线性、材料非线性、状态非线性。
由于应变位移非线性关系引起的有限元分析总刚度方程非线性的问题,为几何非线性问题。
由于材料本构关系的非线性引起的结构刚度的非线性问题,为材料非线性问题。
与结构状态相关的非线性问题为状态非线性问题,最常见的是接触问题。
进行非线性分析在设置求解选项时,除了一般的分析选项载荷步设置外,还要设置非线性选项,这个至关重要,设置收敛准则及平衡迭代次数。