ansys教程 桥梁土筑

1、平面应变、应力和板壳单元平面应变、应力和板壳单元静力屈曲分析静力屈曲分析1 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件”王志强王志强同济大学土木工程学院桥梁工程系同济大学土木工程学院桥梁工程系_办办 公公 室：桥梁馆室：桥梁馆 405 室：公共邮箱：室：公共邮箱：: :密码：密码：tj2014tj2014联系电话：联系电话：65987577：提交作业邮箱提交作业邮箱email: wzq2013_wzq2013_2 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强二维单元自由度dxdydyrzrxdzdyrxrzry dx

2、膜单元膜单元 membrane板单元板单元plate壳单元壳单元shell二维单元 (平面单元、板、壳单元类型)truss and beam elements (1d,2d,3d)plane stress, plane strain, axisymmetric, plate and shell elements (2d,3d)brick elements3 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强平面应变、平面应力问题介绍平面应变、平面应力问题介绍 弹性体在满足一定条件时，其变形和应力的分布规弹性体在满足一定条件时，其变形和

3、应力的分布规律可以用在某一平面内的变形或应力的分布规律来代替，律可以用在某一平面内的变形或应力的分布规律来代替，这类问题称为平面问题。平面问题分为这类问题称为平面问题。平面问题分为平面应力平面应力问题和问题和平面应变平面应变问题。问题。 4 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强设 板 的 厚 度 为 t， 在 板 面 上 ： 02tzz， 02tzzx， 02tzzy 由 于 平 板 很 薄 ， 外 力 不 沿 厚 度 变 化 ， 因 此 在 整 块 板 上 有 ， 0z， 0zx， 0zy 剩 下 平 行 于 x y

4、平 面 的 三 个 应 力 分 量xyyx、未 知 。 平面应力问题：如平面应力问题：如设有很薄的等厚薄板，只在板边设有很薄的等厚薄板，只在板边上受到平行于板面并且不沿厚度变化的面力，体力上受到平行于板面并且不沿厚度变化的面力，体力也平行于板面且不沿厚度变化。也平行于板面且不沿厚度变化。 平面应力问题介绍平面应力问题介绍5 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强平面应变问题：如平面应变问题：如设有很长的柱形体，支承情况不设有很长的柱形体，支承情况不沿长度变化，在柱面上受到平行于横截面而且不沿沿长度变化，在柱面上受到平行于横

5、截面而且不沿长度变化的面力。长度变化的面力。 以柱体的任一横截面为 xy 平面，任一纵线为 z 轴。假定该柱体为无限长，则任一截面都可以看作对称面。由对称性， 0zx，0zy，0w 由于没有 z 方向的位移，z 方向的应变0z。 未知量为平行于 xy 平面的三个应力分量xyyx、， 物体在 z 方向处于自平衡状态。 平面应变问题介绍平面应变问题介绍6 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强1 unitx1x3x23d problem2d problemplain-strainassumptionsxx平面应力问题平面应力问

6、题 平面应变问题平面应变问题 7 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强ansys平面单元介绍平面单元介绍8 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强ansys主要单元类型举例主要单元类型举例 x-y 平面单元平面单元: 在整体笛卡尔在整体笛卡尔x-y平面内（模型必须建在此面内），有几种类型的平面内（模型必须建在此面内），有几种类型的ansys单元可以选用。单元可以选用。其中任何一种单元类型只允许有平面应力、平面应其中任何一种单元类型只允许有平面应力、平

7、面应变等特性。变等特性。 平面应力或应变平面应力或应变:oknjmpliijk,l,opnmtriangular optiony(or axial)x (or radial)9 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强平面单元平面单元 plane42 介绍介绍 plane42 常用于模拟平面结构，单元可以模拟常用于模拟平面结构，单元可以模拟平面应力平面应力、平面应变平面应变问题。问题。单元有单元有四个节点四个节点，每个节点有两个自由度（每个节点有两个自由度（x、y方向平动）方向平动）。单元坐标系统：单元坐标系统：1.1.与整

8、体坐标系平行；与整体坐标系平行；2.2.由边由边i-ji-j确定确定10 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强平面单元平面单元plane42中的选项中的选项11 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强平面单元平面单元 plane82 介绍介绍 plane82 常用于模拟平面不规则、曲的结构，可以模拟常用于模拟平面不规则、曲的结构，可以模拟平面应力平面应力、平面应平面应变变问题。单元有问题。单元有八个节点八个节点，每个节点有两个自由度（每个节点有两个自

9、由度（x、y方向平动）方向平动）。12 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强算例介绍算例介绍两个圆孔的平面支座分析两个圆孔的平面支座分析( (ansysansys提供的一个平面模型示例）一个圆孔提供的一个平面模型示例）一个圆孔约束，另一个圆孔施加一个压力，进行平面应力分析，如图：约束，另一个圆孔施加一个压力，进行平面应力分析，如图：1、建立几何模型建立几何模型；2、定义材料特性等定义材料特性等；3、生成有限元网格生成有限元网格；4、施加荷载和求解施加荷载和求解；5、查看结果和结束分析查看结果和结束分析。13 “工程软件应

10、用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强1、main menu preprocessor modeling create areas rectangle by dimensions x1 = 0，x2 = 6，y1 = -1，y2 = 1，按，按 apply ； x1 = 4，x2 = 6，y1 = -1，y2 = -3 ，按，按 ok ；2、utility menu workplane display working plane (toggle on)3、utility menu workplane wp settings 拾取拾取

11、on polar，拾取，拾取 on grid and triad，enter 1 for snap increment. 按按 ok ；4、main menu preprocessor modeling create areas circle solid circle wp x = 0 ，wp y = 0；半径为；半径为 1 按按ok键画圆；键画圆；5、utility menu workplane offset wp to keypoints 先拾取下面矩形的左下角关键点，其次拾取右侧关键点，先拾取下面矩形的左下角关键点，其次拾取右侧关键点，按按ok键。键。6、main menu prepro

12、cessor modeling create areas circle solid circle wp x = 0 ，wp y = 0；半径为；半径为 1 按按ok键画圆；键画圆；7、main menu preprocessor modeling operate booleans add areas， 拾取拾取all。建立几何模型建立几何模型14 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强8、utility menu plotctrls numbering，turn on line numbering，按按ok。9、utili

13、ty menu workplane display working plane (toggle off)10、main menu preprocessor modeling create lines line fillet，拾取线，拾取线17 和和 8，按，按ok，rad处输入处输入0.4 ，按，按ok 。11、utility menu plot lines12、main menu preprocessor modeling create areas arbitrary by lines，拾取线，拾取线1、4、5，按，按ok。13、utility menu plot areas14、 main

14、 menu preprocessor modeling operate booleans add areas， 拾取拾取all。15、utility menu workplane display working plane (toggle on)建立几何模型（续）建立几何模型（续）15 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强16、main menu preprocessor modeling create areas circle solid circle wp x = 0 ，wp y = 0；半径为；半径为 0.4，按，

15、按ok键画圆；键画圆；17、utility menu workplane offset wp to global origin；18、main menu preprocessor modeling create areas circle solid circle wp x = 0 ，wp y = 0；半径为；半径为 0.4，按，按ok键画圆；键画圆；19、utility menu workplane display working plane (toggle off)20、utility menu plot replot 21、 main menu preprocessor modeling

16、operate booleans subtract areas，拾取面，拾取面a2，按，按apply，拾取面，拾取面a1、a3，按，按ok。建立几何模型（续）建立几何模型（续）16 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强22、main menu preprocessor material props material models 双击双击 on structural, linear, elastic, isotropic，输入，输入ex 为为30e6 、 prxy 为为.27 ，按，按ok。并退出对话框。并退出对话框。2

17、3、main menu preprocessor element type add/edit/delete 按按add键，选键，选plane82，按，按ok。按。按options for plane82 ，k3中，选取中，选取plane stress with thickness 项，按项，按close退出。退出。24、main menu preprocessor real constants add/edit/delete 按按add键，选键，选plane82，按，按ok，输入，输入 thk为为 0.5，按，按ok，按，按close退出。退出。定义材料特性等定义材料特性等17 “工程软件应用

18、课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强25、main menu preprocessor meshing mesh tool set global size control，输入，输入 0.5，按，按ok。选择面进行。选择面进行mesh。生成有限元网格生成有限元网格18 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强26、utility menu plot lines27、main menu solution define loads apply structural di

19、splacement on lines，拾取线，拾取线 9、10、11、12，按，按ok，拾，拾取取all dof，displacement处输入处输入0。按。按ok。28、main menu solution define loads apply structural pressure on lines，拾取线，拾取线6，按，按apply，value处输入处输入50， optional value 处输入处输入500，按，按apply；拾取线；拾取线7，按，按apply， value处输入处输入500， optional value 处输入处输入50，按，按ok。29、main menu s

20、olution solve current ls，按，按ok，按，按close。施加荷载和求解结果施加荷载和求解结果19 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强30、main menu general postproc read results first set31、main menu general postproc plot results deformed 选择选择def + undeformed，按，按ok。32、main menu general postproc plot results contour pl

21、ot nodal solu 选择选择stress 和和von mises (seqv).按按ok。33、exit the ansys program。查看结果和结束查看结果和结束20 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强板、壳单元介绍板、壳单元介绍 实体单元建立有限元模型通常规模较大，实体单元建立有限元模型通常规模较大，尤其对于三维实体单元尤其对于三维实体单元 如果选用适当的结构单元如果选用适当的结构单元 (shells and (shells and beams) beams) 会得到一个更经济的解决方案，会得到一个更

22、经济的解决方案，模拟相同的问题，用结构体单元通常需模拟相同的问题，用结构体单元通常需要的单元数量比实体单元少很多要的单元数量比实体单元少很多结构层次上的单元结构层次上的单元 ( (壳和梁单元壳和梁单元) )是与连续的实体单元相对应的是与连续的实体单元相对应的21 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强 主要受弯曲主要受弯曲 弯矩和剪力弯矩和剪力 适用于模拟中等程度厚的板适用于模拟中等程度厚的板 仅受平面外荷载仅受平面外荷载22 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系

23、 王志强王志强总的说明（总的说明（general）每个节点自由度为 3每个节点位移自由度为 1每个节点转动自由度为 2用于平板式结构应用（应用（application）模拟面结构承受面外荷载，如楼板受竖向荷载等r1node 1u3r2123r1node 2u3r2r1node 3u3r2r1node 4u3r2plate板单元介绍23 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强ansys ansys 壳单元壳单元介绍介绍当结构的总体厚度相对于典型长度很小时可使用壳单元，长度比厚当结构的总体厚度相对于典型长度很小时可使用壳单元，

24、长度比厚度大十倍以上的问题可决定使用壳单元。度大十倍以上的问题可决定使用壳单元。公开的文献中有各种壳理论，这源于对壳位移的不同近似描述。公开的文献中有各种壳理论，这源于对壳位移的不同近似描述。ansys ansys 中的壳单元中的壳单元的理论主要有两种的理论主要有两种，包括，包括 “薄薄”壳理论和壳理论和“厚厚”壳理论。壳理论。24 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强ansysansys壳单元壳单元 介绍介绍( (续续) )经典 love-kirchhoff 理论 shell63 是“ 薄”壳单元。shell63 包含

25、弯曲和薄膜效应但忽略横向剪切变形。reissner/mindlin 理论 shell43, 143, 181, 91, 93 和 99 是“ 厚”壳单元。其包含弯曲、薄膜和横向剪切效应。横向剪切被表示为整个厚度上的常剪切应变,这种一阶近似只适用于“ 中等厚度”壳体。25 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强ansys 板、壳单元类型举例板、壳单元类型举例 shell63 shell63单元具有模单元具有模拟平面外弯曲和平面内拟平面外弯曲和平面内变形的能力，可承受面变形的能力，可承受面内、面外荷载。内、面外荷载。 单元通单

26、元通常有四个节点，每个节常有四个节点，每个节点有点有6 6个自由度（三个平个自由度（三个平动自由度动自由度x x、y y、z z和三个和三个转动自由度。可输入转动自由度。可输入4 4个个厚度尺寸。厚度尺寸。26 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强壳单元壳单元 shell63 中的选项中的选项27 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强 shell93 shell93单元适合于模拟单元适合于模拟曲面结构，曲面结构，平面内形函数是平面内形函数是二次的二

27、次的。 单元通常有八个节单元通常有八个节点，每个节点有点，每个节点有6 6个自由度个自由度（三个平动自由度（三个平动自由度x x、y y、z z和和三个转动自由度。可输入三个转动自由度。可输入4 4个个厚度尺寸。厚度尺寸。壳单元壳单元 shell93 介绍介绍28 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强算例介绍 板壳结构的动力分析也是一类重要的工程问题，这里我们对一板壳结构的动力分析也是一类重要的工程问题，这里我们对一个悬臂板进行模态分析计算个悬臂板进行模态分析计算, , 计算板的前计算板的前5 5阶频率。阶频率。 29

28、“工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强1. 启动 ansys.以交互模式进入ansys，工作文件名为shell.2. 创建基本模型a. main menu: preprocessor -modeling- create keypoints in active cs.b.输入关键点编号 1.c.输入x,y,z坐标 0,-0.06,0.d.选择 apply.e.输入关键点编号 2.f.输入x,y,z坐标0.5,-0.06,0 g.选择 apply30 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”

29、桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强f.输入关键点编号 3.g.输入x,y,z坐标0.5,0.06,0h.选择 applyi.输入关键点编号 4.j.输入x,y,z坐标 0,0.06,0.k.选择 ok.l. main menu: preprocessor -modeling- create -areas- arbitrary through kpsm. 选取四个关键点；n. 在拾取菜单中选择ok。31 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强3. 设定单元类型相应选项.a.main menu: preprocessor el

30、ement type add/edit/deleteb.选择 add . . .c.左边单元库列表中选择 shell.d.在右边单元列表中选择 (shell 63). e.选择 ok 接受单元类型并关闭对话框.f.选择 close 关闭单元类型对话框.32 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强4.定义实常数.a.main menu: preprocessor real constantsb.选择 add . . .c.在shell thickness at node i (tk)对话框中输入0.03（厚度）d.选择 ok

31、 定义实常数并关闭对话框e.选择 close 关闭实常数对话框33 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强5.定义材料属性.a.preprocessor material props -structural-linear-elastic- isotropicb.选择 ok 定义材料 1.c.在ex框中输入2.07e11（弹性模量）d.在prxy框中输入0.33（泊松比）e.preprocessor material props -structural- densityf.在dens框中输入7800（密度）g.选择ok 定义

32、材料属性并关闭对话框。34 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强6.对几何模型划分网格.a.main menu: preprocessor meshtool 在在element attributes中选中选global，点，点set设置设置type = 1, mat = 1, real = 1, then oksize controls: lines: press set在拾取框点在拾取框点pick l2和和l4, ndiv = 2, then ok size controls: lines: press set在拾取框

33、点在拾取框点pick l1和和l3, ndiv = 10, then okmesh: 设置到设置到 areas ，shape:设置为设置为 quad and free点点 mesh, pick allb.在拾取对话框中选择在拾取对话框中选择 ok.35 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强7.施加约束.a. main menu: solution -loads- apply -structural- displacement on nodesb. 拾取节点111.c. 在拾取菜单中选择 ok.d. 选择all dof.e

34、. 选择 ok. （如果不输入任何值，位移约束默认为0）8.定义分析类型.a.main menu: solution -analysis type- new analysis modalb.main menu: solution - analysis options - modopt- block lanczos-5c.main menu: solution - analysis options -mxpand - 5d.选择 ok.36 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强9.进行求解.a. main menu: so

35、lution -solve- current lsb. 查看状态窗口中的信息, 然后选择 file closec. 选择 ok开始计算.d. 当出现 “solution is done!” 提示后，选择ok关闭此窗口.10. 进入通用后处理读取分析结果.a. main menu: general postproc -read results- first set11. 图形显示变形.a. main menu: general postproc plot results deformed shapeb. 在对话中选择 deformed and undeformed.c. 选择 ok.37 “工程

36、软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强12. 进入通用后处理读取分析结果.a. main menu: general postproc -read results- next set13. 图形显示变形.a. main menu: general postproc plot results deformed shapeb. 在对话中选择 deformed and undeformed.c. 选择 ok.14. 退出ansys.a. 工具条: quitb. 选择quit - no save!c. 选择 ok.38 “工程软件应用课

37、程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强39 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强 屈曲分析屈曲分析是一种用于确定结构开始变得不稳定时的临是一种用于确定结构开始变得不稳定时的临界载荷和屈曲模态形状界载荷和屈曲模态形状( (结构发生屈曲响应时的特征形状结构发生屈曲响应时的特征形状) )的技术。的技术。屈曲分析的类型屈曲分析的类型 两种结构屈曲载荷和屈曲模态的分析方法：两种结构屈曲载荷和屈曲模态的分析方法：非线性屈非线性屈曲分析曲分析和和特征值特征值( (线性线性) )屈

38、曲分析屈曲分析。这两种方法通常得到不。这两种方法通常得到不同的结果，下面先讨论一下二者的区别。同的结果，下面先讨论一下二者的区别。40 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强特征值屈曲分析特征值屈曲分析 特征值屈曲分析用于预测一个理想弹性结构的理论屈曲强度特征值屈曲分析用于预测一个理想弹性结构的理论屈曲强度( (分叉分叉点点) )。该方法相当于教科书里的弹性屈曲分析方法。但是，初始缺陷和。该方法相当于教科书里的弹性屈曲分析方法。但是，初始缺陷和非线性使得很多实际结构都不是在其理论弹性屈曲强度处发生屈曲。非线性使得很多实际结

39、构都不是在其理论弹性屈曲强度处发生屈曲。因此，特征值屈曲分析经常得出非保守结果，通常不能用于实际的工因此，特征值屈曲分析经常得出非保守结果，通常不能用于实际的工程分析。程分析。非线性屈曲分析非线性屈曲分析 非线性屈曲分析比线性屈曲非线性屈曲分析比线性屈曲分析更精确，故建议用于对实际分析更精确，故建议用于对实际结构的设计或计算。该方法用一结构的设计或计算。该方法用一种逐渐增加载荷的非线性静力分种逐渐增加载荷的非线性静力分析技术来求得使结构开始变得不析技术来求得使结构开始变得不稳定时的临界载荷。稳定时的临界载荷。41 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁

40、工程系桥梁工程系 王志强王志强特征值屈曲分析可按如下步骤进行分析：特征值屈曲分析可按如下步骤进行分析： 1 1、建立模型；、建立模型； 2 2、获得静力解；、获得静力解； 3 3、获得特征值屈曲解；、获得特征值屈曲解； 4 4、展开解；、展开解； 5 5、观察结果。、观察结果。特征值特征值( (线性线性) )屈曲分析步骤屈曲分析步骤42 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强1 1、建立模型、建立模型 定义作业名和分析标题，进入定义作业名和分析标题，进入 prep7 prep7 定义单元类型、单元实常定义单元类型、单元实常

41、数、材料性质、模型几何实体。这些任务与其它大多数分析类似。数、材料性质、模型几何实体。这些任务与其它大多数分析类似。注意事项：注意事项： 只允许线性行为。如果定义了非线性单元，则将按线性单元对待。只允许线性行为。如果定义了非线性单元，则将按线性单元对待。若结构中包含有接触单元，则基于它在静态预应力分析后的状态来进若结构中包含有接触单元，则基于它在静态预应力分析后的状态来进行其刚度计算，而且在后续分析中永不改变。行其刚度计算，而且在后续分析中永不改变。 必须定义材料的弹性模量必须定义材料的弹性模量ex(ex(或某种形式的刚度或某种形式的刚度) )。材料性质可以是。材料性质可以是线性、各向同性或各

42、向异性，恒值或与温度相关。非线性性质即使定线性、各向同性或各向异性，恒值或与温度相关。非线性性质即使定义了也将被忽略。义了也将被忽略。43 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强2 2、获得静力解、获得静力解 该过程与一般静力分析过程一致，只是要注意以下几点：该过程与一般静力分析过程一致，只是要注意以下几点： 必须激活预应力影响。因该分析需要计算应力刚度矩阵。必须激活预应力影响。因该分析需要计算应力刚度矩阵。 通常只要施加一个单位载荷就足够了通常只要施加一个单位载荷就足够了( (亦即不用施加实际载荷亦即不用施加实际载荷)

43、)。由屈。由屈曲分析计算出的特征值，表示屈曲载荷系数。因此，若施加的是单位载曲分析计算出的特征值，表示屈曲载荷系数。因此，若施加的是单位载荷，则该特征值就表示实际的屈曲载荷，并且所有的载荷都是作相应的荷，则该特征值就表示实际的屈曲载荷，并且所有的载荷都是作相应的缩放。缩放。 注意特征值对所有的载荷都作相应的缩放。注意特征值对所有的载荷都作相应的缩放。44 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强3 3、获得特征值屈曲解、获得特征值屈曲解 这一步需要从静力分析中得到的这一步需要从静力分析中得到的 jobname.emat jo

44、bname.emat 和和 jobname.esav jobname.esav 文件。而且，数据库必须包含该模型文件。而且，数据库必须包含该模型( (需要时可以应用需要时可以应用 resume resume 命令恢命令恢复复) )。获得特征值屈曲解有如下几个步骤：。获得特征值屈曲解有如下几个步骤： 1 1）、进入求解）、进入求解 guigui：main menusolutionmain menusolution 2 2）、定义分析类型）、定义分析类型 guigui：main menusolution-analysis type-new analysismain menusolution-ana

45、lysis type-new analysis 3 3）、定义分析选项）、定义分析选项 guigui：main menusolutionanalysis optionsmain menusolutionanalysis options注意：用户可以指定下面这些选项：注意：用户可以指定下面这些选项： method method：指定特征值提取方法。选择子空间迭代法或：指定特征值提取方法。选择子空间迭代法或block lanczosblock lanczos方法。方法。 nmode nmode：指定提取的特征值数。缺省为：指定提取的特征值数。缺省为1 1，一般来说已经足够。，一般来说已经足够。 s

46、hift shift：指定要计算特征值的点：指定要计算特征值的点( (荷载系数荷载系数) )。该选项在遇到数值问题时。该选项在遇到数值问题时( (例如由负特征值例如由负特征值引起的问题引起的问题) )很有用。缺省值是很有用。缺省值是0.00.0。45 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强4 4）、定义载荷步选项）、定义载荷步选项 特征值屈曲分析中，有效的载荷步选项是扩展过程选项和输出控制。特征值屈曲分析中，有效的载荷步选项是扩展过程选项和输出控制。 guigui：main menusolution-load step o

47、pts-output ctrlssolu main menusolution-load step opts-output ctrlssolu printoutprintout 可以把扩展过程作为特征值求解过程的一个选项，也可以单独的步可以把扩展过程作为特征值求解过程的一个选项，也可以单独的步骤执行。在此处，按单独执行来考虑。骤执行。在此处，按单独执行来考虑。5 5）、用一个另外的文件名保存一个数据库的备份文件）、用一个另外的文件名保存一个数据库的备份文件(save(save命令命令) ) gui gui：utility menufilesave asutility menufilesave a

48、s6 6）、开始求解）、开始求解 guigui：main menusolution-solve-current lsmain menusolution-solve-current ls7 7）、退出求解器）、退出求解器 guigui：关闭求解菜单。：关闭求解菜单。46 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强4 4、扩展解、扩展解 若用户想要观察屈曲模态形状，则不管采用何种方法提取的特征若用户想要观察屈曲模态形状，则不管采用何种方法提取的特征值，都必须对解作展开。对于子空间迭代法值，都必须对解作展开。对于子空间迭代法( (这

49、时应用完全系统矩阵这时应用完全系统矩阵) )，用户可简单地认为此步是将屈曲模态形状写入结果文件。用户可简单地认为此步是将屈曲模态形状写入结果文件。 注意事项注意事项 必须存在从特征值屈曲分析得到的模态文件必须存在从特征值屈曲分析得到的模态文件(jobname.mode)(jobname.mode)。 数据库必须包含与求解时相同的模型。数据库必须包含与求解时相同的模型。47 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强5 5、查看结果、查看结果 屈曲扩展过程的结果写在结果文件屈曲扩展过程的结果写在结果文件(jobname.rst)

50、(jobname.rst)中，包括屈曲载荷系数、屈曲模态中，包括屈曲载荷系数、屈曲模态形状、相对应力分布等，可在形状、相对应力分布等，可在 post1 post1 中对结果进行观察。中对结果进行观察。1 1、显示所有屈曲载荷系数、显示所有屈曲载荷系数 guigui：main menugeneral postprocresults summarymain menugeneral postprocresults summary2 2、读入想要观察的模态，以显示屈曲模态形状、读入想要观察的模态，以显示屈曲模态形状( (在结果文件中，每个模态是作为一个独立在结果文件中，每个模态是作为一个独立的子步来保

51、存的的子步来保存的) )。 guigui：main menugeneral postproc-read results-load stepmain menugeneral postproc-read results-load step3 3、显示模态形状、显示模态形状 guigui：main menugeneral postprocplot resultsdeformed shapemain menugeneral postprocplot resultsdeformed shape4 4、等值线显示相对应力分布、等值线显示相对应力分布 guigui：main menugeneral post

52、procplot results-contour plot-nodal solution main menugeneral postprocplot results-contour plot-nodal solution 或或 main menugeneral postprocplot results-contour plot-element solutionmain menugeneral postprocplot results-contour plot-element solution48 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系

53、王志强王志强问题：问题： 计算一个底部嵌固，顶部自由的计算一个底部嵌固，顶部自由的钢柱（截面尺寸钢柱（截面尺寸10mm10mm10mm10mm）在顶）在顶部受一个集中力时的临界屈曲力？部受一个集中力时的临界屈曲力？49 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强1.1. 启动启动 ansysansys. .以交互模式进入以交互模式进入ansysansys，工作文件名为，工作文件名为bucklingbuckling. .2.2. 创建基本模型创建基本模型a. main menu: preprocessor -modeling-

54、create keypoints in active cs.b.输入关键点编号输入关键点编号 1.c.输入输入x,y,z坐标坐标 0,0,0.d.选择选择 apply.e.输入关键点编号输入关键点编号 2.f.输入输入x,y,z坐标坐标0,100,0 g.选择选择 ok50 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强h.main menu: preprocessor -modeling- create -linesi.- lines in active coordj.选取选取 2 个关键点；个关键点；k.在拾取菜单中选择在拾取

55、菜单中选择ok。3. 设定单元类型相应选项设定单元类型相应选项.a.main menu: preprocessor element type add/edit/deleteb.选择选择 add . . .c.左边单元库列表中选择左边单元库列表中选择 beam.d.在右边单元列表中选择在右边单元列表中选择 (beam3). e.选择选择 ok 接受单元类型并关闭对话框接受单元类型并关闭对话框.f.选择选择 close 关闭单元类型对话框关闭单元类型对话框.51 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强4.定义实常数定义实常数.

56、a.main menu: preprocessor real constantsb.选择选择 add . . .c.在在cross-sectional area area 中输入中输入 100 （面积）（面积）d.在在area moment of inertia izz 中输入中输入 833.333（抗弯惯矩）（抗弯惯矩）e.在在total beam height height中输入中输入10 （梁高）（梁高）f.选择选择 ok 定义实常数并关闭对话框定义实常数并关闭对话框g.选择选择 close 关闭实常数对话框关闭实常数对话框52 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （

57、lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强5.定义材料属性定义材料属性.a.preprocessor material props -structural-linear-elastic- isotropicb.选择选择 ok 定义材料定义材料 1.c.在在ex框中输入框中输入200000（弹性模量）（弹性模量）d.在在prxy框中输入框中输入0.3（泊松比泊松比）e.选择选择ok 定义材料属性并关闭对话框。定义材料属性并关闭对话框。53 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程系 王志强王志强6. 对几何模型划分网格对几何模型划分

58、网格.a. main menu: preprocessor meshtool 在在element attributes中选中选global，点，点set 设置设置type = 1, mat = 1, real = 1 then ok size controls: lines: press set 在拾取框点在拾取框点pick all. ndiv = 20, then ok mesh: 设置到设置到 lines ，点，点 mesh pick allb. 在拾取对话框中选择在拾取对话框中选择 ok.54 “工程软件应用课程工程软件应用课程 ansys软件软件 （lesson9）”桥梁工程系桥梁工程

59、系 王志强王志强7.施加约束施加约束.a.main menu: solution - define loads- apply -structural- displacement on nodesb. 拾取节点拾取节点1.c. 在拾取菜单中选择在拾取菜单中选择 ok.d. 选择选择all dof.e. 选择选择 ok. （如果不输入任何值，位移约束默认为（如果不输入任何值，位移约束默认为0）8.施加荷载施加荷载.a.main menu: solution -define loads- apply -structural- force/moment on keypointsb. 拾取关键节点拾取关键节点2.c. 在在 lab中力中力/弯矩选项中选弯矩选项中选(fy)，value中输入中输入-1 在