ansys标准有限元分析过程

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1、第六章:ANSYS标准有限元分析过程制订得分析方案好坏直接影响分析的精度和成本（人耗工时，计算机资源等），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切割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方式受得限制。6.1制定ANSYS有限元分析方案及其策略June3,199616.1.1制定ANSYS有限元分析方案应考虑的因素制订分析方案是很重要的。一般考虑下列问题：分析领域分析类型线性/非线性问题静力/动力问题分析细节的考虑几何模型对称性奇异单元类型网格密度单位制材

2、料特性载荷求解器June3,199626.1.2确定合适的分析学科领域实体运动，承受压力，或实体间存在接触施加热、高温或存在温度变化恒定的磁场或磁场电流（直流或交流）气（液）体的运动，或受限制的气体/液体以上各种情况的耦合结构热磁流体电耦合场准则June3,199636.1.3分析类型分析目的直接决定分析近似模型的确定。分析目的，就是这样一个问题的答案：“利用FEA我想研究结构哪些方面的情况？”结构分析:要想得到极高精度的应力结果，必须保证影响精度的任何结构部位有理想的单元网格，不对几何形状进行细节上

3、的简化。应力收敛应当得到保证，而任何位置所作的任何简化都可能引起明显误差。在忽略细节的情况下，使用相对较粗糙的单元网格计算转角和法向应力。复杂的模型要求具有较好的均匀单元网格，并允许忽略细节因素。准则June3,19964分析类型(续)模态分析:简单模态振型和频率可以忽略细节因素而使用相对较粗糙的单元网格进行分析计算。热分析：温度分布梯度变化不大时可以忽略细节，划分均匀且相对稀疏的单元网格。当温度场梯度较大时，在梯度较大的方向划分细密的单元网格。梯度越大，单元划分就越细密。利用一个能同时模拟两个物理场

4、的模型求解温度和热耗散应力，但热和应力模型都是相对独立的。June3,199656.1.4线性/非线性分析“我的物理系统是在线性还是非线性状态下工作？线性求解能满足我的需要吗？如果不能，必须考虑哪种非线性特性？”许多情况和物理现象都要求进行非线性计算。(a)订书钉Fut0t1t2t3Fu(b)木制书架b1b2(c)气动带FuJune3,19966线性/非线性分析(续)1.几何非线性2.材料非线性3.不断变化的工作状态造成的非线性非线性最大的特性就是变结构刚度。它由多种原因引起的，其中主要有以下三个方面

5、的因素：June3,19967线性/非线性分析(续)几何非线性—大变形/大转角―当结构位移相对于结构最小尺寸显得较大时，该因素不可忽略。如，钩鱼杆前稍承受较小的横向载荷时，会产生很大的弯曲变形。随着载荷增加，钩鱼杆的变形增大而使弯矩的力臂减小，结构刚度增加。ABFTIPuTIPAB准则June3,19968线性/非线性分析(续)几何非线性(续)应力刚化(也称作几何或微分刚化)—如果一个方向的应力明显引起其他方向的刚度时，这个效应十分重要。受拉缆绳或薄膜，或者旋转结构都是典型的例子。ANSYS只要作简单

6、设置就能将几何非线性考虑进来，并建议完全不考虑几何非线性时也最好打开应力刚化开关。June3,19969线性/非线性分析(续)材料非线性线弹性是基于材料的应力和应变关系是常数关系的假设―“弹性模量”或“杨氏模量”为常数。因此，非线性材料应力－应变关系是非线性的。应变应力弹性模量(EX)应变应力屈服点..材料极限塑性应变June3,199610线性/非线性分析(续)材料非线性(续)实际当中，没有那种材料的应力－应变关系是完全遵循线性关系的，线性假设只不过是一种近似处理。对于大多数工程材料而言，在外载荷不

7、足使结构破坏情况下，这种近似是非常好的，能较好地确定设计中的许可应力或应力限值。ANSYS规定的非线性材料特性：塑性—永久的，不随时间变化的变形蠕变—永久的，随时间变化的变形非线性弹性粘弹—类似玻璃的材料超弹—类似于橡胶的材料June3,199611线性/非线性分析(续)材料非线性(续)一些结构存在局部屈服，即在一些小的区域内应力超过了屈服极限（“弹性极限”）。与结构线性假设相反，充分考虑材料非线性特性并不会改变远离屈服区域的应力场，甚至不改变这些区域内的总应变（弹性和塑性应变之和）。低周疲劳破坏计算

8、完全不受其影响。仅仅在孔周围发生屈曲June3,199612线性/非线性分析(续)接触和其它状态改变的非线性这类非线性特性是随状态变化的，例如，只能承受张力的缆索的松驰与张紧；滚轮与支撑的接触与脱开；冻土的冻结与解冻。随着它们状态的变化，它们的刚度在不同值之间显著变化。June3,1996136.1.5静力/动力分析静力求解能否满足你的分析要求？如果不能，应当进行那种动力分析？动力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不计。一般情