July 30, 1999 应力分析  第三讲(A) 应力分析概述 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。 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 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 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 应力分析…分析步骤 注意到 ANSYS 的主菜单也是按前处理,求解和后处理。 应力分析…分析步骤 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。 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。 应力分析  -前处理B. 几何模型 一个典型的实体模型是有体,面,线和点定义而成的。 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。 应力分析  - 前处理…几何模型 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。 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) 应力分析  -  前处理…几何模型 您可以在 ANSYS中创建实体模型也可以从其它软件中输入。 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。 应力分析  - 前处理…几何模型 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。 或用 IGESIN 命令: /aux15 ioptn,iges,nodefeat igesin,filename,extension,directory finish 有关 No Defeaturing vs. Defeaturing 方法以及其他选项将在以后讲解。 应力分析  - 前处理…几何模型 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) 应力分析  - 前处理…几何模型 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  。 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” 或用 VLSCALE 命令: vlscale,all,,,25.4,25.4,25.4,,,1 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 模型显示如图 保存 pipe.db 应力分析 – 前处理…几何模型 前处理 几何模型 剖分网格 求解 加载 求解 后处理 检查结果 检查求解的有效性 应力分析  -  前处理C.  剖分网格 剖分网格 是将实体模型用节点和单元填充, 创建FEA模型。 您需要节点和单元来求有限元的解, 而不是用实体模型。实体模型不参加有限元的求解。 应力分析  - 前处理…剖分网格 剖分网格有三步: 定义单元属性 设置剖分控制选项 进行剖分  单元属性 是在剖分网格之前您必须建立的有限单元的特征。它们包括: 单元类型 实常数 材料特性 应力分析  -  前处理…剖分网格 单元类型 单元类型是一个很重要的选项因为它决定了以下的单元特性: 自由度(DOF)的设置.例如,一种热单元类型,有一个自由度: TEMP； 然而一个结构单元类型可能有六个自由度: UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ。 单元形状 –八面体, 四面体, 四边形, 三角形, etc. 维数 -- 2-D (X-Y 平面)，或 3-D. 假设位移形函数 – 线性 vs. 二次. 您可以从ANSYS的包含有超过 150种的单元类型的单元库中选取单元。如何正确选取单元类型的详细内容将在后面讨论。现在,让我们看看怎样定义单元类型。 应力分析  -  前处理…剖分网格 定义单元类型: Preprocessor   Element Type   Add/Edit/Delete [Add] 增加新的单元类型 选择您需要的类型 (例如 SOLID92) 然后按 OK [Options] 定义其它的单元选项 或用 ET 命令: et,1,solid92 应力分析  - 前处理…剖分网格 注意: 设置您所需的选项 (Main Menu   Preferences) 将只显示该选项的有效单元类型。 您应在前处理阶段开始时定义单元类型，因为基于当前设置的DOF在GUI中的许多菜单选项将被过滤掉。例如,如果您选择一个结构单元类型,热荷载选项将被过滤掉。 应力分析  - 前处理…剖分网格 实常数 实常数是来定义不能被单元几何模型所完全描述的几何特性。例如: 一个梁单元是用连接两个节点的线来定义的。这只定义了梁的长度。要定义梁的截面特性 诸如面积和惯矩，您将需要定义实常数。 一个壳单元是 有一个四边形或三角形所围成的面来定义的。这只许定义壳的表面积。如要定义壳的厚度,您需要用到实常数。 大多数 3-D 实体单元不需要实常数，因为单元几何特性已经由其节点完全定义了。 应力分析  - 前处理…剖分网格 定义实常数: Preprocessor   Real Constants [Add] 增加一个新的实常数 如果定义了多种单元类型，须对
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