有限元基础与ANSYS软件第3章典型结构的ANSYS建模分析ppt课件

1、有限元根底及ANSYS软件 郭世伟第三章第三章 典型构造的典型构造的ANSYS建模分析建模分析一、负载的定义一、负载的定义ANSYS中的负载可分为边境条件和实践外中的负载可分为边境条件和实践外力两类，主要有：力两类，主要有：自在度约束，给定节点位自在度约束，给定节点位移值；移值；集中力力矩，作用于构造节点；集中力力矩，作用于构造节点；外表压力负载，分布于单元面上的分布力；外表压力负载，分布于单元面上的分布力；等等。等等。构造的有限元模型建立后，开场声明各种构造的有限元模型建立后，开场声明各种负载。负载的声明可在负载。负载的声明可在/prep7处置器和处置器和/solu处处置器中进展，建议全部负

2、载在置器中进展，建议全部负载在/solu处置器中声处置器中声明。明。分析类型的声明：分析类型的声明：ANTYPE，Antype，！Antype=STATIC 或或 0，静态分析系统默许，静态分析系统默许 BUCKLE 或或 1，屈曲分析，屈曲分析 MODEL 或或 2，振动模态分析，振动模态分析 HARMIC 或或 3，调和外力动力系统分析，调和外力动力系统分析 TRANS 或或 4，瞬时动力系统分析，瞬时动力系统分析定义节点自在度限制：定义节点自在度限制：D,DODE,LAB,VALUE,VALUE2, NEND,NINC,LAB2,LAB3,LAB=UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,R

3、OTZ, ALLDODE,NEND,NINC选取节点范围选取节点范围VALUE为位移值为位移值 定义节点上的集中力：定义节点上的集中力：F,NODE,LAB,VALUE,VALUE2, NEND,NINC，LAB = FX,FY,FZ,MX,MY,MZ NODE,NEND,NINC选取节点范围选取节点范围VALUE为外力值为外力值梁单元上的分布力定义：梁单元上的分布力定义：SFBEAM,ELEM,LKEY,LAB,VALI,VALJELEM为梁单元号码为梁单元号码LKEY为梁单元面的号码为梁单元面的号码LAB=“PRESVALI、VALJ为节点为节点I、J处的分布力密度处的分布力密度单元分布力

4、的定义：单元分布力的定义：SFE，ELEM,LKEY,LAB,KVAL,VAL1,VAL2,VAL3,VAL4ELEM为单元号码为单元号码LKEY为单元边面的号码，与节点顺序相关为单元边面的号码，与节点顺序相关LAB=“PRESVAL1VAL4为对应边面的节点上的分布力密度为对应边面的节点上的分布力密度以上为分布力的默许正方向，以上为分布力的默许正方向，留意节点留意节点 I、J 的顺序！的顺序！定义节点间的分布力：定义节点间的分布力：SF, Nlist, Lab, VALUE适于均布负载，作用于适于均布负载，作用于Nlist节点所包含的单元的边或面节点所包含的单元的边或面上。上。Lab=PRE

5、S表示为构造所受压力；表示为构造所受压力；VALUE为压力值。为压力值。OUTPR,Item,FREQ,用于控制分析后的结果能否显示于输出窗口文件，该用于控制分析后的结果能否显示于输出窗口文件，该命令需位于命令需位于SOLVE命令之前。命令之前。Item=ALL 一切结果，一切结果，=NSOL，节点自在度结果，节点自在度结果，=BASIC,系统默许所包含的内容足以运用系统默许所包含的内容足以运用FREQ为负载次数，为负载次数，=ALL时为最后负载时为最后负载 。SOLVE加完负载后，可执行该命令对标题进展求解。求解过程中加完负载后，可执行该命令对标题进展求解。求解过程中的刚度矩阵、质量矩阵、负

6、载形状、分析结果等数据会存储于相的刚度矩阵、质量矩阵、负载形状、分析结果等数据会存储于相关文件中，如关文件中，如jobname.rst，jobname.rth，jobname.rmg等。等。 二、后处置器二、后处置器 后处置器后处置器用于检查分析、显示分析用于检查分析、显示分析结果，不同单元有不同特性，所得各种解答结果，不同单元有不同特性，所得各种解答也不同。也不同。/POST1！进入后处置器！进入后处置器PLDISP, 图示构造受外力变形的结果图示构造受外力变形的结果PRDISP, 列表显示各节点位移结果列表显示各节点位移结果PRESOL, Item, Comp ！打印单元的解答！打印单元的

7、解答(以单元为单位以单元为单位) Item S(应力应力) F 力力 M力矩力矩 Comp XYZXYYZXZ XYZ XYZPRNSOL, Item, Comp ！打印节点的解答！打印节点的解答(以节点为单位以节点为单位) Item U(位移位移) S 应应力力 Comp XYZCOMP COMPPRIN可显示普通构造的可显示普通构造的2-D，3-D单元的分析结果！单元的分析结果！对于一维的杆、梁等单元的结果的图形显示可用对于一维的杆、梁等单元的结果的图形显示可用ETABLE命令。命令。ETABLE,Lab,Item,Comp ！将单元某项结果制成表格方式！将单元某项结果制成表格方式Lab为

8、字段称号最多为字段称号最多8个字个字Item为结果项次称号为结果项次称号Comp结果项次称号的方向结果项次称号的方向轴向应力：轴向应力：ETABLE,AXSTRESS,LS,1轴向力：轴向力：ETABLE,AXFORCE,SMISC,1轴向应变：轴向应变：ETABLE,AXE,LEPEL,1梁弯矩：梁弯矩：ETABLE,IMOMENT,SMISC,6梁弯矩：梁弯矩：ETABLE,JMOMENT,SMISC,12梁剪力：梁剪力：ETABLE,ISHEAR,SMISC,2梁剪力：梁剪力：ETABLE,JSHEAR,SMISC,8平面单元平面单元PLANE42等效应力：等效应力：ETABLE,AAA

9、,S,EQV平面单元平面单元X中心点位置：中心点位置：ETABLE,POSIX,CENT,XPRETAB,PLLS,图象与动画图象与动画1、平面桁架问题的求解、平面桁架问题的求解922207 10/,0.01EN mAm三、典型构造的三、典型构造的ANSYS分析分析/UNITS,SI /PREP7 ET,1,LINK1 MP,EX,1,207E9 R,1,0.01N,1,0,0 N,5,8,0 FILL,1,5N,6,2,1 N,7,4,2 N,8,6,1 E,1,2 EGEN,4,1,1,1,1 E,1,6 E,6,7 E,7,8 E,5,8 E,2,6 E,3,7 E,4,8 E,2,7

10、E,4,7 FINISH /SOLUANTYPE,STATIC OUTPR,BASIC,ALL D,1,ALL,0 D,5,ALL,0 F,6,FY,-1000F,7,FY,-1000F,8,FY,-1000F,8,FX,1000SOLVE FINISH /POST1PLDISP,1PRDISP PRNSOL,U,X PRNSOL,U,Y ETABLE,AXS,LS,1 ETABLE,AXF,SMISC,1 ETABLE,AXE,LEPEL,1 PLETAB,AXS PLETAB,AXF PLETAB,AXEFINISH2、梁构造问题的求解、梁构造问题的求解11202 10/,10 ,2,0.

11、5 ,10/EN mLm bhm qkN m/UNITS,SI/PREP7ET,1,BEAM3MP,EX,1,2E11R,1,2*0.5,2*0.5*3/12,0.5N,1,0,0N,11,10,0FILL,1,11E,1,2EGEN,10,1,1,1,1FINISH /SOLUANTYPE,STATICOUTPR,BASIC,ALL D,1,ALL,0 D,11,UX,0,UY SFBEAM,1,1,PRES,0,1000 SFBEAM,2,1,PRES,1000,2000 SFBEAM,3,1,PRES,2000,3000SFBEAM,4,1,PRES,3000,4000SFBEAM,5,

12、1,PRES,4000,5000SFBEAM,6,1,PRES,5000,6000SFBEAM,7,1,PRES,6000,7000SFBEAM,8,1,PRES,7000,8000SFBEAM,9,1,PRES,8000,9000SFBEAM,10,1,PRES,9000,10000! F,7,FY,1000SOLVE FINISH ETABLE,IM,SMISC,6 ETABLE,JM,SMISC,12 ETABLE,IS,SMISC,2 ETABLE,JS,SMISC,8 PRETAB PLLS,IS,JS PLLS,IM,JM FINISH3、弹性平面问题、弹性平面问题a=5cm,c=

13、2cm,d=2cm,q=1500N/m,q1=600N/m92200 10/,0.3EN m/UNITS,SI /PREP7 N,1,0,0 N,11,0.1,0 FILL,1,11 NGEN,7,11,1,11,1,0,0.01ET,1,PLANE42MP,EX,1,200E9 MP,NUXY,1,0.3 E,1,2,13,12 EGEN,10,1,1 EGEN,6,11,1,10 EDELE,21,25 EDELE,31,35 NDELE,34,38FINISH /SOLU ANTYPE,STATIC OUTPR,BASIC,ALLD,1,ALL,0 D,12,ALL,0 D,23,ALL

14、,0 D,45,ALL,0 D,56,ALL,0 D,67,ALL,0 D,11,UY,0 SFE,10,2,PRES,-600,-500SFE,20,2,PRES,-500,-400SFE,30,2,PRES,-400,-300SFE,40,2,PRES,-300,-200SFE,50,2,PRES,-200,-100SFE,60,2,PRES,-100,0 SFE,51,3,PRES,1500,1500SFE,52,3,PRES,1500,1500SFE,53,3,PRES,1500,1500SFE,54,3,PRES,1500,1500SFE,55,3,PRES,1500,1500SFE

15、,56,3,PRES,1500,1500SFE,57,3,PRES,1500,1500SFE,58,3,PRES,1500,1500SFE,59,3,PRES,1500,1500SFE,60,3,PRES,1500,1500SOLVE FINISH /POST1 PRDISP PLDISP,1PLNSOL,U,X PLNSOL,U,Y PLESOL,S,EQV四、多重负载四、多重负载 确定的机械构造系统所受约束条件与载荷方式多样，要分确定的机械构造系统所受约束条件与载荷方式多样，要分别求解不同约束条件和载荷单独作用下的构造呼应情况。例如别求解不同约束条件和载荷单独作用下的构造呼应情况。例如以下

16、图中，可分别进展以下图中，可分别进展F1、F2、F3单独作用或不同组协作用单独作用或不同组协作用下的构造分析求解。下的构造分析求解。 可采用多重负载方式来处置可采用多重负载方式来处置(约束条件也看作负载约束条件也看作负载)。 构造的有限元模型完全一样，只是在解答处置器中留意其构造的有限元模型完全一样，只是在解答处置器中留意其不同负载形状下的分析流程。不同负载形状下的分析流程。F1=10kN，F2=2kN，F3=5 kN有以下常用命令：有以下常用命令： 多重负载的资料保管：多重负载的资料保管：LSWRITE，n负载阶段数负载阶段数n=01，02，保管为文本文件，保管为文本文件Jobname.sn

17、 多重负载解答：多重负载解答：LSSOLVE,SLMIN,SLMX,SLINC读取多重负载，并解答之，读取多重负载，并解答之，SLMIN,SLMX,SLINC为阶段负载为阶段负载的范围。每个负载的解答是独立的。的范围。每个负载的解答是独立的。 设置不同的约束条件和载荷形状时，可用到以下指令：设置不同的约束条件和载荷形状时，可用到以下指令：删除已定义的节点约束条件删除已定义的节点约束条件DDELE, NODE,Lab,NEND,NINC，对应于指令对应于指令D。删除已定义的节点集中力删除已定义的节点集中力FDELE, NODE,Lab,NEND,NINC，对应于指令对应于指令F。删除已定义的面负

18、载删除已定义的面负载SFDELE, Nlist,Lab，对应于指令，对应于指令SF。删除已定义的面负载删除已定义的面负载SFEDELE, ELEM,LKEY,Lab，对应于指，对应于指令令SFE。 在在POST1/中，检查多重负载的解答时，声明多重负载的中，检查多重负载的解答时，声明多重负载的号码号码n：SET,n多重负载处置的普通流程为：多重负载处置的普通流程为：上面实例的程序流程为：上面实例的程序流程为：/UNITS,SI/PREP7ET,1,LINK1MP,EX,1,2.07E11R,1,1E-4R,2,2E-4N,1,0,0N,2,1,0N,3,2,0N,4,0.5,1N,5,1.5,

19、1TYPE,1MAT,1REAL,1E,1,2E,2,3E,4,5TYPE,1MAT,1REAL,2E,1,4E,2,4E,2,5E,5,3FINISH/SOLUD,1,ALLD,3,UY,0F,4,FY,-10000LSWRITED,1,ALLD,3,UY,0F,4,FY,-10000F,5,FX,2000LSWRITED,1,ALLD,3,UY,0FDELE,5,FXF,4,FY,-10000F,2,FY,-5000LSWRITED,1,ALLD,3,UY,0FDELE,4,FYF,5,FX,2000F,2,FY,-5000LSWRITED,1,ALLD,3,UY,0F,4,FY,-100

20、00F,2,FY,-5000F,5,FX,2000LSWRITELSSOLVE,1,5FINISH/POST1SET,1PLDISP,1SET,2PLDISP,1SET,3PLDISP,1SET,4PLDISP,1SET,5PLDISP,11、多自在度振动系统、多自在度振动系统具有黏性阻尼具有黏性阻尼的二自在度系的二自在度系统强迫振动：统强迫振动：二自在度系统二自在度系统自在振动：自在振动：五、振动模态分析五、振动模态分析第一主振型 第二主振型二自在度系统的主振型图 (a)平衡形状平衡形状 (b)三质量块产生的位移三质量块产生的位移 (c)三质量块的分立图三质量块的分立图三自在度系统的力学模型

21、三自在度系统的力学模型.1111 111221221.222221221332332.333332332( )( )( )( )( ( )( )( ( )( )( )( )( ( )( )( ( )( )( ( )( )( ( )( )( )( )( ( )( )( ( )( )m x tF tkx tc x tk x tx tc x tx tm x tF tk x tx tc x tx tk x tx tc x tx tm x tF tk x tx tc x tx t 运用隔离体法，对每个质量块进展分析，可得该三自在运用隔离体法，对每个质量块进展分析，可得该三自在度系统的运动微分方程为：度系

22、统的运动微分方程为：三自在度有阻尼振动系统三自在度有阻尼振动系统三自在度系统及其固有模态振型三自在度系统及其固有模态振型各自在度上的各自在度上的频率呼应图频率呼应图3、延续体振动系统、延续体振动系统简支梁的前三阶主振型可形如以下图所示：简支梁的前三阶主振型可形如以下图所示：均匀简支梁：均匀简支梁：悬臂梁的前三阶主振型可形如以下图所示：均匀悬臂梁：2、基于、基于ANSYS的振动模态分析的振动模态分析构造振动模态分析，分析类型构造振动模态分析，分析类型ANTYPE=MODAL或或2选择模态分析的方法：选择模态分析的方法：MODOPT,Method Method=REDUC降阶法，降阶法，=SUBS

23、P次空间法次空间法在降阶法中选择主自在度：在降阶法中选择主自在度：M, NODE, Lab1,NEND,NINC, Lab2, 声明模态阶数或频率范围：声明模态阶数或频率范围：MXPAND,NMODE,FREQB,FREQE,实例实例1：长方形截面悬臂梁，梁属性：长方形截面悬臂梁，梁属性：资料属性：资料属性：质量块：质量块： 2741.2 ,0.003,0.05 ,6.25 10Lm Am hm Im3207,0.33,7800/EGPakg m1.5mkg程序清单：程序清单：/UNITS,SI/PREP7ET,1,BEAM3ET,2,MASS21,4R,1,0.003,6.25E-7,0.05R,2,1.5MP,EX,1,207E9MP,NUXY,1,0.33MP,DENS,1,7800N,1,0,0N