ANSYS经典应用实例(结构分析详解)

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1、5.1结构静力学分析中用到的单元ANSYS软件中结构静力分析用来分析由于稳态外载荷引起的系统或部件的位移、应变、应力和力。稳态外载荷包括稳定的惯性力（如重力、旋转件所受的离心力）和能够等效为静载荷的随时间变化的载荷。这种分析类型有很广泛的应用，如确定确定结构应力集中程度，预测结构最大应力等。类别形状和特性单元类型1.杆普通LINK1,LINK8双线性LINK102.梁普通BEAM3,BEAM4截面渐变BEAM54,BEAM44塑性BEAM23,BEAM24考虑剪切变形BEAM188,BEAM189类别形状和特性单元类型3.管普通PIPE16，PIPE17，PIPE18浸入

2、PIPE59塑性PIPE20，PIPE604.二维实体三角形PLANE2四边形PLANE42，PLANE82，PLANE182超弹性单元HYPER84，HYPER56，HYPER74粘弹性VISCO88大应变VISO106，VISO108谐单元PLANE83，PLANE25P单元PLANE145，PLANE146类别形状和特性单元类型5.三维实体块SOLID45，SOLID95，SOLID73，SOLID185四面体SOLID92，SOLID72层SOLID46各向异性SOLID64，SOLID65超弹性单元HYPER86，HYPER58，HYPER158粘弹性VISO8

3、9大应变VISO107P单元SOLID147，SOLID1486.壳四边形SHELL93，SHELL63，SHELL41，SHELL43，SHELL181轴对称SHELL51，SHELL61层SHELL91，SHELL99剪切板SHELL28P单元SHELL150类别形状和特性单元类型7.接触单元面－面TARGET169，TARGET170，SURF171，SURF172，SURF173点－面SURF174点－点CONTAC48，CONTAC49刚性表面CONTAC12，CONTAC52，CONTAC268.专业单元弹簧COMBIN14，COMBIN39，COMBIN40

4、质量MASS21控制单元COMBIN37表面效应单元SURF19，SURF22，SURF153，SURF154铰COMBIN7线性激发器LINK11矩阵MATRIX27，MATRIX50类别形状和特性单元类型9.耦合场声学TARGET169，TARGET170，SURF171，SURF172，SURF173压电热－应力SURF174磁－结构CONTAC48，CONTAC49流体－结构CONTAC12，CONTAC52，CONTAC265.2结构静力学分析的类型静力分析线性静力分析非线性静力分析非线性静力分析允许有大变形、蠕变、应力刚化、接触单元、超弹性单元等。线性静力分析

5、根据结构特征和所受外载荷的形式通常归结为如下几个问题：平面问题、轴对称问题、周期对称问题、三维问题等。5.2.1平面问题平面问题平面应变平面应力特点：物体沿某坐标轴（如Z轴）的尺寸远大于其它两个坐标轴的尺寸；垂直于Z轴各截面的形状和尺寸均相同；所有外力与Z轴垂直且不随Z坐标变化；物体的约束条件不随Z坐标而变化。在这种情况下，可以认为物体沿Z轴方向各截面没有z向位移，而沿x和y向的位移对各截面均相同（与z坐标无关），各截面内将产生平面应变。任何机械零部件，一般说来都是空间结构。但是在某些条件下，它们可以简化为平面问题来处理。平面问题包括平面应变问题和平面应力问题两类。特点：

6、物体沿某坐标轴（如Z轴）的尺寸远小于其它两个坐标轴的尺寸；外力沿周边作用且与XY平面平行，且体积力也垂直于z轴；由于物体在z方向厚度很小，故外载的表面力和体积力都可看成是沿z向不变化的。约束条件在XY平面内。在这种情况下，可以认为物体沿Z轴方向无应力，所有应力都发生在XY平面内。5.2.2轴对称结构问题与周期对称结构问题轴对称结构问题周期对称结构问题特点：（1）结构为回转体（截面绕它的回转中心轴旋转而形成）；（2）载荷关于轴心线对称。ANSYS软件中提供了专门的分析方法对这类问题进行求解，与普通方法相比可以节约大量的人力和计算机资源，大大提高求解问题的效率。特点：如果结构

7、绕其轴旋转一个角度，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5.3杆系结构分析实例问题描述：图5-1所示为一平面桁架，长度L=0.1m，各杆横截面面积均为A=110-4m2，力P=2000N，计算各杆的轴向力Fa、轴向应力σa。图5-1平面桁架[实例1]平面桁架分析杆轴向力Fa/N轴向应力σa/MPa①1000100②1000100③-1414.2-141.4④00⑤-1414.2-141.4思考:根据静力平衡条件，很容易计算出轴向力Fa、轴向应力σa，