第03讲_基本规划

1、基本规划基本规划第四讲第四讲INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划概述概述在开始在开始ANSYS分析之前，您需要作一些决定，诸如分析类型及所分析之前，您需要作一些决定，诸如分析类型及所要创建模

2、型的类型。要创建模型的类型。在这一章，我们将讨论一些有关这一决策过程的问题，目的是在您在这一章，我们将讨论一些有关这一决策过程的问题，目的是在您彻底进入分析之前给您一个理想的总体规划。彻底进入分析之前给您一个理想的总体规划。有关这一决策过程的问题如下：有关这一决策过程的问题如下： A. 选择哪种分析类型选择哪种分析类型? B. 如何处理模型如何处理模型? C. 选择哪种单元类型选择哪种单元类型?INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part

3、1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划A. 选择哪种分析类型？选择哪种分析类型？分析类型包括以下类型：分析类型包括以下类型：结构分析结构分析： 实体的运动、压力、接触。实体的运动、压力、接触。热分析热分析： 热、高温及温度变化。热、高温及温度变化。电磁场分析电磁场分析：承受电流承受电流(交流或直流交流或直流)、电磁波以及电压或电荷作用的装置。、电磁波以及电压或电荷作用的装置。 流体分析流体分

4、析： 气体或液体的运动。气体或液体的运动。耦合场耦合场： 上述分析的任意组合。上述分析的任意组合。在这里，我们将集中讨论结构分析。在这里，我们将集中讨论结构分析。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划

5、基本规划.选择哪种分析类型选择哪种分析类型?当您选择了结构分析，接下来的问题是：当您选择了结构分析，接下来的问题是： 静力还是动力分析？静力还是动力分析？ 线性还是非线性分析？线性还是非线性分析？要回答这些问题，先要知道物体承受什么样的激励（荷载），因为要回答这些问题，先要知道物体承受什么样的激励（荷载），因为下述三种类型的力决定了它的反应下述三种类型的力决定了它的反应 静力（由刚度产生）静力（由刚度产生） 惯性力（由质量产生）惯性力（由质量产生） 阻尼力阻尼力INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part

6、1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划.选择哪种分析类型选择哪种分析类型?静力与动力分析的区别静力与动力分析的区别静力分析假定只有刚度力是重要的。静力分析假定只有刚度力是重要的。动力分析考虑所有三种类型的力。动力分析考虑所有三种类型的力。例如：考虑跳板的分析例如：考虑跳板的分析 如果跳水运动员静止地站在跳板上，我们如果跳水运

7、动员静止地站在跳板上，我们可以充分认为这是一个静态分析。可以充分认为这是一个静态分析。 但是如果跳水运动员在跳板上上下跳动，但是如果跳水运动员在跳板上上下跳动，您必须进行动态分析。您必须进行动态分析。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Pa

8、rt 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划.选择哪种分析类型选择哪种分析类型?如果施加的荷载随时间快速变化，则惯性力和阻尼力通常是重要如果施加的荷载随时间快速变化，则惯性力和阻尼力通常是重要的。的。因此你可以通过使用是否随时间变化的荷载在静态分析和动态分因此你可以通过使用是否随时间变化的荷载在静态分析和动态分析之间进行选择。析之间进行选择。 如果在相对较长的时间内荷载是一个常数，请选择静态分析。如果在相对较长的时间内荷载是一个常数，请选择静态分析。 否则，选择动态分析否则，选择动态分析如果激励频率小于结构基频的如果激励频率小于结构基频的1/3，则进行静态分析。，则进行静态分析。INTROD

9、UCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划.选择哪种分析类型选择哪种分析类型?线性与非线性分析的区别线性与非线性分析的区别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：线性分析假设忽略荷载对结构刚度

10、变化的影响。典型的特征是： 小变形小变形 弹性范围内的应变和应力弹性范围内的应变和应力 刚度无突然变化，例如在两物体接触或分离时。刚度无突然变化，例如在两物体接触或分离时。StrainStressElastic modulus(EX)INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION

11、TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划.选择哪种分析类型选择哪种分析类型?如果加载引起结构刚度的显著变化，必须进行非线性分析。刚度显如果加载引起结构刚度的显著变化，必须进行非线性分析。刚度显著变化的典型原因有：著变化的典型原因有： 应变超出弹性范围（塑性）应变超出弹性范围（塑性） 大变形，例如承载的鱼竿大变形，例如承载的鱼竿 两物体之间的接触两物体之间的接触StrainStressINTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANS

12、YS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划B. 如何处理模型如何处理模型?在建立一个分析模型之前，必须对模型进行规划。在建立一个分析模型之前，必须对模型进行规划。 应该考虑多少细节？应该考虑多少细节？ 是否应用对称性？是否应用对称性？ 模型中是否有应力奇异点？模型中是否有应力奇异点？INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCT

13、ION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划.如何处理模型如何处理模型?细节细节在分析模型中不应该包括对分析无足轻重的细节。从在分析模型中不应该包括对分析无足轻重的细节。从CAD系统读取系统读取模型到模型到ANSYS之前，你可以取消一些特性。之前，你可以取消一些特性。但是，在一些结构

14、的但是，在一些结构的“细节细节”如倒角或孔洞处，将会出现最大应力如倒角或孔洞处，将会出现最大应力，是否保留这些细节取决于你所分析的目标，这一点相当重要。，是否保留这些细节取决于你所分析的目标，这一点相当重要。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7

15、- Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划.如何处理模型如何处理模型?对称性对称性许多结构在形状上是对称的，这就允许只取其中有代表性的部分许多结构在形状上是对称的，这就允许只取其中有代表性的部分或断面去建立模型。或断面去建立模型。应用对称模型的主要优点是：应用对称模型的主要优点是： 通常更容易建立模型通常更容易建立模型 允许你创建一个更好更细的模型，以便获得比全模型可能更好的结允许你创建一个更好更细的模型，以便获得比全模型可能更好的结果。果。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INT

16、RODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划.如何处理模型如何处理模型? 要利用对称性，下列因素必须对称：要利用对称性，下列因素必须对称： 几何形状几何形状 材料属性材料属性 荷载工况荷载工况 对称的不同类型：对称的不同类型： 轴对称轴对称 旋转对称旋转对称 平面或镜面对称平面或镜面对称 重复或平移对称重复或平移对称INTRODUCTIO

17、N TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划.如何处理模型如何处理模型?轴对称轴对称绕某一轴线存在对称性，这类结构有：电灯泡，直管，圆锥体，圆绕某一轴线存在对称性，这类结构有：电灯泡，直管，圆锥体，圆盘和圆屋顶。盘和圆屋

18、顶。对称面就是旋转形成结构的横截面，它可以在任何位置。因此你可对称面就是旋转形成结构的横截面，它可以在任何位置。因此你可以用一个二维以用一个二维“薄片薄片”（旋转（旋转360）代表一个真实的模型形状。）代表一个真实的模型形状。在多数情况下加载被假定在多数情况下加载被假定为轴对称。然而，如果荷为轴对称。然而，如果荷载不存在轴对称性，并且载不存在轴对称性，并且是线性分析，可以将荷载是线性分析，可以将荷载分成简谐成分进行独立求分成简谐成分进行独立求解，然后进行叠加。解，然后进行叠加。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7

19、 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划.如何处理模型如何处理模型?旋转对称旋转对称结构由绕轴分布的几个重复部分组成，例如涡轮叶片这类物体。结构由绕轴分布的几个重复部分组成，例如涡轮叶片这类物体。只须结构的一个部分建立模型。只须结构的一个部分建立模型。加载也被假定为轴对称的。加载也被假定为轴对称的。INTROD

20、UCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月这一模型同时具有镜面对称和旋转对称基本规划基本规划.如何处理模型如何处理模型?平面或镜面对称平面或镜面对称结构的一半与另一半成镜面映射关系，镜面称为对称平面结构的一半与另一半成镜面映

21、射关系，镜面称为对称平面载荷可以是关于对称面对称的或反对称的。载荷可以是关于对称面对称的或反对称的。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月这一模型同时具有重复和镜面对称基本规划基本规划.如何处理模型如何处理模

22、型?重复或平移对称重复或平移对称结构是由沿一直线分布的重复部分组成，例如，带有均匀分布冷却结构是由沿一直线分布的重复部分组成，例如，带有均匀分布冷却节的长管等结构。节的长管等结构。载荷也被假定为沿模型长度方向载荷也被假定为沿模型长度方向“重复重复”。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRO

23、DUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划.如何处理模型如何处理模型?在某些情况下，仅仅是那些较次要的结构细节破坏了结构对称性。在某些情况下，仅仅是那些较次要的结构细节破坏了结构对称性。有时这些细节可以忽略（或认为它们是对称的），进而利用对称性有时这些细节可以忽略（或认为它们是对称的），进而利用对称性的优点建立更小的分析模型。不过这样计算获得结果的精度损失是的优点建立更小的分析模型。不过这样计算获得结果的精度损失是很难估计的。很难估计的。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO AN

24、SYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划.如何处理模型如何处理模型?应力奇异应力奇异应力奇异是指在有限元模型中的某些点，应力值无限大。例如：应力奇异是指在有限元模型中的某些点，应力值无限大。例如： 点荷载，如集中力或集中力矩作用处。点荷载，如集中力或集中力矩作用处。 离散约束点导致非零反力如同点荷

25、载。离散约束点导致非零反力如同点荷载。 尖角（零半径倒角）处。尖角（零半径倒角）处。当在应力奇异处网格划分足够细时，该处应力值增大并且不收敛。当在应力奇异处网格划分足够细时，该处应力值增大并且不收敛。Ps = P/AAs A 0, s INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION

26、 TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划.如何处理模型如何处理模型?实际结构并不包含应力奇异问题，它们是由于模型简化所产生的一实际结构并不包含应力奇异问题，它们是由于模型简化所产生的一种假象。种假象。如何处理应力奇异问题呢如何处理应力奇异问题呢? 如果应力奇异点远离我们所需要分析的区域，可以忽略它们，如果应力奇异点远离我们所需要分析的区域，可以忽略它们，简单的方法是在观察结果时不激活应力奇异点的影响区域。简单的方法是在观察结果时不激活应力奇异点的影响区域。 如果应力奇异点位于我们所需要分析的区域，则需要采取正确如果应力奇异点位于我们所需要分析的区域，则

27、需要采取正确的处理方式，例如：的处理方式，例如： 在凹角处增加一倒角，重新进行分析。在凹角处增加一倒角，重新进行分析。 用等效压力载荷代替一个点载荷。用等效压力载荷代替一个点载荷。 将一个节点的位移约束分布到一组节点上。将一个节点的位移约束分布到一组节点上。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1I

28、NTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划C. 选择哪种单元类型选择哪种单元类型?在您开始分析之前，确定单元类型通常是很重要的。在您开始分析之前，确定单元类型通常是很重要的。典型问题有：典型问题有： 选择哪种单元类型？实体单元、壳体单元、梁单元等。选择哪种单元类型？实体单元、壳体单元、梁单元等。 单元位移阶次。线性或二次单元。单元位移阶次。线性或二次单元。 网格密度，通常由分析目标决定。网格密度，通常由分析目标决定。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7

29、 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划.选择哪种单元类型选择哪种单元类型?单元类型单元类型ANSYS提供许多不同类型的单元。经常采用的单元有提供许多不同类型的单元。经常采用的单元有 线单元线单元 壳单元壳单元 二维实体单元二维实体单元 三维实体单元三维实体单元INTRODUCTION TO ANSYS 5.7

30、 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划.选择哪种单元类型选择哪种单元类型?线单元：线单元： 梁单元用于螺栓，薄壁管件，梁单元用于螺栓，薄壁管件，C型截面构件，角钢或狭长薄膜构件（只型截面构件，角钢或狭长薄膜构件（只有膜应力和弯应力的情况）等模

31、型。有膜应力和弯应力的情况）等模型。 杆单元用于弹簧、螺杆、预应力螺杆和薄膜桁架等模型。杆单元用于弹簧、螺杆、预应力螺杆和薄膜桁架等模型。 弹簧单元用于弹簧螺杆、或细长构件，或通过刚度等效替代复杂结构弹簧单元用于弹簧螺杆、或细长构件，或通过刚度等效替代复杂结构等模型。等模型。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7

32、- Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划.选择哪种单元类型选择哪种单元类型? 壳单元：壳单元： 壳单元用于薄面板或曲面模型壳单元用于薄面板或曲面模型 “薄薄”与实际问题有关，但作为一个基本准则，壳单元每块面与实际问题有关，但作为一个基本准则，壳单元每块面板的主尺寸不低于其厚度的十倍。板的主尺寸不低于其厚度的十倍。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1

33、INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月二维实体单元：二维实体单元： 二维实体单元用于实体断面的模型。二维实体单元用于实体断面的模型。 必须在整体笛卡儿坐标必须在整体笛卡儿坐标X-Y平面内建立模型。平面内建立模型。 所有的荷载均作用在所有的荷载均作用在X-Y平面内，并且其响应（位移）也在平面内，并且其响应（位移）也在X-Y平平面内。面内。 单元特性应为以下类型中的一种：单元特性应为以下类型中的一种： 平面应力平

34、面应力 平面应变平面应变 轴对称轴对称 谐结构和轴对称谐结构和轴对称基本规划基本规划.选择哪种单元类型选择哪种单元类型?Y X Z INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划.选择哪种单元类型选择

35、哪种单元类型?平面应力假定沿平面应力假定沿Z方向的应力等方向的应力等于零于零 当当Z方向上的几何尺寸远远小于方向上的几何尺寸远远小于X和和Y方向上的尺寸才有效。方向上的尺寸才有效。 沿沿Z方向的应变不为零方向的应变不为零 沿沿Z方向允许具有任意厚度。方向允许具有任意厚度。 平面应力分析是用来分析诸如承平面应力分析是用来分析诸如承受面内荷载的平板，承受压力或受面内荷载的平板，承受压力或远离中心荷载的薄圆盘等结构远离中心荷载的薄圆盘等结构。Y X Z INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTROD

36、UCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划.选择哪种单元类型选择哪种单元类型? 平面应变假设沿平面应变假设沿Z方向的应变等于零。方向的应变等于零。 当当Z方向上的几何尺寸远远大于方向上的几何尺寸远远大于X和和Y方向上方向上的尺寸才有效。的尺寸才有效。 沿沿Z方向的应力不为零。方向的应力不为零。 平面应变分析是用于分析狭长等截面结构诸如建筑平面

37、应变分析是用于分析狭长等截面结构诸如建筑中的梁。中的梁。Y X Z INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划.选择哪种单元类型选择哪种单元类型? 轴对称假定三维实体模型是由轴对称假定三维实体模型

38、是由X-Y面内的横截面绕面内的横截面绕Y轴旋转轴旋转360形形成的。成的。 对称轴必须和整体对称轴必须和整体Y轴重合轴重合 不允许有负不允许有负X坐标。坐标。 Y方向是轴向，方向是轴向，X方向是径向，方向是径向，Z方向方向是周向。是周向。 周向位移是零，周向应力和应变十分周向位移是零，周向应力和应变十分明显。明显。 轴对称分析用于压力容器、直管道、轴对称分析用于压力容器、直管道、轴等结构。轴等结构。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Par

39、t 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划.选择哪种单元类型选择哪种单元类型? 轴对称谐单元是一种特殊情形的轴对称，其荷载可以不轴对称谐单元是一种特殊情形的轴对称，其荷载可以不是轴对称的。是轴对称的。 将轴对称结构承受的非对称荷载分解成傅立叶级数，傅立叶级将轴对称结构承受的非对称荷载分解成傅立叶级数，傅立叶级数的每一部分独立进行求解，然后再合并到一起。这种简化处数的每一部分独立进行求解，然后

40、再合并到一起。这种简化处理本身不具有任何近似性。理本身不具有任何近似性。 轴对称谐单元分析用于承受非对称荷载的结构，例如扭矩的杆轴对称谐单元分析用于承受非对称荷载的结构，例如扭矩的杆件。件。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲

41、义2003年年5月月基本规划基本规划.选择哪种单元类型选择哪种单元类型? 三维实体单元：三维实体单元： 用于那些由于几何、材料、荷载或分析要求考虑细节等原因造用于那些由于几何、材料、荷载或分析要求考虑细节等原因造成无法采用更简单单元进行建模的结构。成无法采用更简单单元进行建模的结构。 也适用于从三维也适用于从三维CAD系统转化过来的几何模型，把它转化成为系统转化过来的几何模型，把它转化成为二维或壳体需要花费大量的时间和精力。二维或壳体需要花费大量的时间和精力。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1

42、INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划.选择哪种单元类型选择哪种单元类型?单元阶次单元阶次 单元阶次是指单元形函数的多项式阶次。单元阶次是指单元形函数的多项式阶次。 什么是形函数？什么是形函数？ 它是一个给出单元形态结果的数学函数。因为它是一个给出单元形态结果的数学函数。因为FEA的解答只的解答只是求解节点自由度值。所以我们要

43、通过形函数用节点自由度是求解节点自由度值。所以我们要通过形函数用节点自由度的值来描述单元内任意点的值。的值来描述单元内任意点的值。 形函数总是根据给定的单元特性来设定。形函数总是根据给定的单元特性来设定。 每一个单元形函数反映单元真实特性的程度直接影响求解精每一个单元形函数反映单元真实特性的程度直接影响求解精度。这一点在下一幻灯片中详细说明度。这一点在下一幻灯片中详细说明INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTIO

44、N TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月自由度按抛物线分布实际的抛物线曲线线性近似(不好的结果)基本规划基本规划.选择哪种单元类型选择哪种单元类型?抛物线近似 (最好的结果)多单元的线性近似 (较好的结果)INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION

45、TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划.选择哪种单元类型选择哪种单元类型? 当您选择了单元类型，您就选择并接受了相应单元类当您选择了单元类型，您就选择并接受了相应单元类型的单元形函数。所以在您选择单元类型之前应查看型的单元形函数。所以在您选择单元类型之前应查看单元形函数信息。单元形函数信息。 例如，线性单元只有端节点，而二次单元还存在中节例如，线性单元只有端节点，而二次单元还存在中节点。点。INTRODUCTION T

46、O ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划.选择哪种单元类型选择哪种单元类型?线性单元线性单元线性单元内的位移按线性变化线性单元内的位移按线性变化，因此（大多数时）单个单元，因此（大多数时）单个单元上的应力是不变的。上的应力

47、是不变的。线性单元对扭曲变形很敏感。线性单元对扭曲变形很敏感。如果你只想得到名义应力结果如果你只想得到名义应力结果，这是可以采用的。，这是可以采用的。应该在应力梯度较大的地方划应该在应力梯度较大的地方划分大量的单元分大量的单元二次单元二次单元二次单元内的位移是二次变化二次单元内的位移是二次变化的，因此单个单元上的应力状的，因此单个单元上的应力状态是线性变化的。态是线性变化的。二次单元在描述曲线边界或曲二次单元在描述曲线边界或曲面时，要比线性单元更精确。面时，要比线性单元更精确。而对单元扭曲变形不敏感。而对单元扭曲变形不敏感。如果您想得到高精度的应力，如果您想得到高精度的应力，请采用二次单元。请

48、采用二次单元。通常情况，它与线性单元相比通常情况，它与线性单元相比，采用的单元个数和自由度个，采用的单元个数和自由度个数较少，而得到的结果精度较数较少，而得到的结果精度较高。高。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1讲义2003年年5月月基本规划基本规划.选择哪种单元类型选择哪种单元类型? 注意：注意： 对于壳体模型，线性单元与二次单元的区别不如实体模型那对于壳体模型，线性单元与二次单元的区别不如实体模型那么明显。所以线性壳体单元经常被采用。么明显。所以线性壳体单元经常被采用。 除了线性单元和二次单元以外，第三种单元（除了线性单元和二次单元以外，第三种单元（ P-单元）也