第08讲-制定分析方案

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1、内容及目标第八讲:¾PartA.制定分析方案制定分析方案、选择求解器¾PartB.对称性的利用¾PartC.应力奇异性¾PartD.选择求解器May,1,2007湖南大学·土木·桥梁7-1May,1,2007湖南大学·土木·桥梁7-2解决问题的类型¾ANSYS作为大型通用有限元分析程序，涉及的领域非常广。其中与土木结构分析有关的分析类型如下：静力分析（线性、非线性）PARTA:模态分析制定分析方案谐振分析瞬态分析谱分析特征值分析子结构May,1,2007湖南大学·土木·桥梁7-3May,1,2007湖南大学·土木·桥梁7-4概述制定分析方案－第一步V接受分析工

2、作——得到分析对象的图纸、荷载、材料，及明确的分析目标¾第一步——在明确分析目标的前提下，仔细审查结构设计图纸和准备各和任务。种计算所需的原始数据。V在这过程中，需要考虑的问题有：V仔细分析——仔细研究结构性质、明确各荷载的性质。①确定分析任务和分析目标——分析的灵魂所在，所有工作均是围绕它们进行。V明确你的目的——分析目的直接决定分析近似模型的确定。分析目的就是②确定分析类型回答如下的问题：利用FEA研究结构哪些方面的问题？想得到什么样的一——静力/动力（模态、谐响应、瞬态响应、随机振动……）个结果？如何得到这个结果、并保证结果的正确性和精度。——线性/非线

3、性（几何非线性、材料非线性、稳定……）V一个完整的分析方案应包括如下内容：——专题：优化、可靠度、疲劳……①模型的简化——单元类型——耦合场分析：结构与热、流固耦合……②单元的离散方案——网格划分③确定模型范围、忽略不相关的微小几何特征——根据分析问题的性质，③荷载施加、边界处理——注意预留荷载施加的位置不要轻易创建全部结果模型进行分析，确定能否取其中的部分模型就可④结果的处理以达到分析任务和目的；确定模型分析范围后，舍弃容许忽略的微小几⑤计算精度和计算花费的保证——综合求解和后处理何特征。May,1,2007湖南大学·土木·桥梁7-5May,1,2007湖南

4、大学·土木·桥梁7-6制定分析方案－第一步选择分析类型—第二步¾分析类型：④考虑模型的对称性——平面对称、轴对称、周期对称、重复对称等，在结构分析实体的运动、压力、接触可能的情况下，充分利用对称性建立简化分析模型，以减少建模和计算热分析热、高温及温度变化。工作量，提高求解速度。流体分析：气体或液体的运动，或包容的气体/流体⑤制定网格划分方案——包括单元类型的选取、奇异、荷载施加和边界位耦合场：上述分析的任意组合置等⑥确定模型中构件的连接关系——刚接、铰接、定向支撑等。¾选择结构分析，接下来的问题是：⑦确定荷载性质——包括荷载类型、大小、施加位置和时间。–线性还

5、是非线性分析？⑧采用合理单位制、准备分析原始数据——几何尺寸、材料属性等。–静力还是动力分析？•要回答这些问题，先要知道物体承受什么样的激励（载荷），因为下述三种类型分析方案的好坏直接影响分析的精度和成本（人耗工时、计算机资源等的力决定了它的响应：），但通常情况下精度和成本是相互冲突，特别是分析较大规模和具有复杂–静力（刚度）边界的模型时更为明显。一个糟糕的分析方案可能导致分析资源紧张和分析–惯性力（质量）方式受得限制。–阻尼力May,1,2007湖南大学·土木·桥梁7-7May,1,2007湖南大学·土木·桥梁7-8线性/非线性分析线性/非线性分析¾一般情形

6、下线性分析可以满足实际工程的需要，但是许多情况和物理现象都要求进行非线性分析。分析的结构体系是在线性还是非线性状态下工作？线2.如果加载引起结构刚度的显著变化，必须进行非线性分析，非线性最大的性求解能满足分析的需要吗？如果不能，必须考虑哪种非线性特性？特性就是变结构刚度。3.引起结构刚度显著变化的典型因素：多种原因，以下面三个因素为主：¾线性与非线性分析的区别①几何非线性：大变形，例如承载的鱼竿1.线性分析假设忽略荷载对结构刚度变化的影响。典型的特征是：②材料非线性：应变超过弹性范围（塑性）–小变形–弹性范围内的应变和应力③状态非线性：两体之间的接触–没有诸如

7、两物体接触或分离时的刚度突变。应力应力弹性模量(EX)应变应变May,1,2007湖南大学·土木·桥梁7-9May,1,2007湖南大学·土木·桥梁7-10静力/动力分析静力/动力分析¾静力求解能否满足分析要求？如果不能，应当进行那种动力分析？动力¾静力与动力分析的区别分析的所有载荷都是随时间变化的，但在许多情况下动力影响可以忽略－静力分析假定只有弹性力是重要的。不计。－动力分析考虑所有三种类型的力——弹性力、惯性力、阻尼力，其中惯性力是动力问题不同于静力问题的关键之处。¾一般情况下：①激励频率低于结构最小固有频率的1/3时，采用静力求解足够。②根据载荷是否是

8、时间相关来选择是静力还是动力分析。如果