有限元讲稿XXXX_12_ANSYS_2制定分析方案rev1ppt课件

1、附录 B:制定分析方案通常思索的分析要素制定分析方案是很重要的。普通思索以下问题： 分析领域 分析目的 线性/非线性问题 静力/动力问题 分析细节的思索 几何模型对称性 奇特 单元类型 网格密度 单位制 资料特性 载荷 求解器通常思索的分析要素续制定得分析方案好坏直接影响分析的精度和本钱人耗工时，计算机资源等，但通常情况下精度和本钱是相互冲突，特别是分析较大规模和具有切割边境的模型时更为明显。一个糟糕的分析方案能够导致分析资源紧张和分析方式受得限制。确定适宜的分析学科领域实体运动，接受压力，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

2、体以上各种情况的耦合构造热磁流体电耦合场准那么分析目的分析目的直接决议分析近似模型确实定。分析目的，就是这样一个问题的答案：“利用FEA我想研讨构造哪些方面的情况？构造分析:要想得到极高精度的应力结果，必需保证影响精度的任何构造部位有理想 的单元网格，不对几何外形进展细节上的简化。应力收敛该当得到保证，而任何位置所作的任何简化都能够引起明显误差。在忽略细节的情况下，运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，并允许忽略细节要素。准那么分析目的(续)模态分析:简单模态振型和频率可以忽略细节要素而运用相对较粗糙的单元网格进展分析计算。热分析：温度分布梯度变化不

3、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。线性 / 非线性分析“我的物理系统是在线性还是非线性形状下任务？线性求解能满足我的需求吗？假设不能，必需思索哪种非线性特性？ 许多情况和物理景象都要求进展非线性计算。(a) 订书钉Fut0t1t2t3Fu (b) 木制书架b1b2 (c) 气动带Fu线性 / 非线性分析(续)1. 几何非线性2. 资料非线性3. 不断变化的任务形状呵斥的非线性非线性最大的特性就是变构造刚度。它由多

4、种缘由引起的，其中主要有以下三个方面的要素：线性 / 非线性分析(续)几何非线性大变形/大转角当构造位移相对于构造最小尺寸显得较大时，该要素不可忽略。如，钩鱼杆前稍接受较小的横向载荷时，会产生很大的弯曲变形。随着载荷添加，钩鱼杆的变形增大而使弯矩的力臂减小，构造刚度添加。ABFTIPuTIPAB准那么线性 / 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 ) 假设一个方向的应力明显引起其他方向的刚度时，这个效应非常重要。 受拉缆绳或薄膜，或者旋转构造都是典型的例子。ANSYS只需作简单设置就能将几何非线性思索进来，并建议完全不思索几何非线性时也最好翻开应力刚化开关。线性 /

5、 非线性分析(续) 资料非线性线弹性是基于资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，非线性资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.资料极限塑性应变线性 / 非线性分析(续) 资料非线性(续)实践当中，没有那种资料的应力 应变关系是完全遵照线性关系的，线性假设只不过是一种近似处置。对于大多数工程资料而言，在外载荷缺乏使构造破坏情况下，这种近似是非常好的，能较好地确定设计中的答应应力或应力限值。ANSYS规定的非线性资料特性：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 类似玻璃的资料超弹 类似于橡胶的资料线

6、性 / 非线性分析(续)资料非线性(续)一些构造存在部分屈服，即在一些小的区域内应力超越了屈服极限“弹性极限。与构造线性假设相反，充分思索资料非线性特性并不会改动远离屈服区域的应力场，甚至不改动这些区域内的总应变弹性和塑性应变之和。低周疲劳破坏计算完全不受其影响。仅仅在孔周围发生屈曲线性 / 非线性分析(续) 接触和其它形状改动的非线性这类非线性特性是随形状变化的，例如，只能接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。随着它们形状的变化，它们的刚度在不同值之间显著变化。静力 / 动力分析静力求解能否满足他的分析要求？假设不能，该当进展那种动力分析？动力分析的一切载荷都

7、是随时间变化的，但在许多情况下动力影响可以忽略不计。普通情况下，鼓励频率低于构造最小固有频率的1/3时静力求解就足够了。惯性力是动力问题不同于静力问题的关键之处。准那么高效率建模技术在建立分析模型之前必需制定好建模方案：必需思索那些细节问题？对称/反对称/轴对称？模型中存在应力奇特？选用那种类型的单元？线单元壳单元XY平面单元平面应力或应变单元轴对称单元谐单元实体单元公用单元线性单元/高阶单元/P单元四边形单元/三角形单元，块单元/四面体单元高效率建模技术 - 细节处置对于分析不重要的细节不该当包含在分析模型中。当从CAD系统传一个模型到 ANSYS程序中时往往可以作大量的简化处置。然而，诸如

8、倒角或孔等细节可以是最大应力出现的位置，这些细节对于他的分析目的是非常重要的。带倒角不带倒角准那么高效率建模技术 - 对称性模型对称 当物理系统的外形、资料和载荷具有对称性时，就可以只对实践构造中具有代表性的部分或截面进展建模分析，再将结果映射到整个模型上，就能获得一样精度的结果。物理系统对称分析要求具有以下对称性条件：几何构造对称资料特性对称具有零位移约束存在非零位移约束定义高效率建模技术 - 对称性模型(续)对称类型轴对称即绕某一轴线存在对称性，这类构造如：电灯泡，直管，圆锥体，圆盘和圆屋顶。对称面就是旋转构成构造的横截面，它可以在任何位置。大多数轴对称分析求解必需假定非零约束边境，集中力

9、、压力和体截荷均具有轴对称。然而，假设截荷不存在轴对称性，并且是线性分析，可以将截荷分成简谐成分，进展独立求解然后进展叠加。定义高效率建模技术 - 对称性模型(续)对称类型(续)旋转对称即构造由绕轴分布的几个反复部分组成，诸如涡轮叶片这类物体。大多数旋转对称分析求解要求非零位移约束边境，集中力、压力和体载荷应具有对称性。然而，假设载荷不对称分布，并且假设是线性分析，它们可以利用周期对称求解。定义高效率建模技术 - 对称性模型(续)对称类型(续)平面 或 镜面对称即构造的一半与另一半成镜面映射关系，对称位置镜面称为对称平面。大多数平面对称分析求解要求非零位移约束边境，集中力、压力和膂力该当对称。

10、但是，假设这些载荷不对称，并且是线性分析，它们可以分成对称或反对称问题进展独立求解。定义该图显示了镜面对称和旋转对称高效率建模技术 - 对称性模型(续)对称类型(续)反复 或 平移对称即构造是由沿不断线分布的反复部分组成，诸如带有均匀分布冷却节的长管等构造。该对称要求非零位移约束，集中力、压力和体载荷应具有对称性。一个构造能够由多个对称平面，这样就可以利用对称性建立一个很小的等效分析模型。定义 图示模型具有镜面对称 (2X) 和 反复对称高效率建模技术 - 对称性模型(续)在实践当中，可以利用对称模型进展分析能获得更好的分析结果，由于可以建立更准确、综合思索各细节的模型。这里有一个真实的轴对称

11、3D模型。准那么高效率建模技术 - 对称性模型(续)在某些情况下，仅仅是那些较次要的构造细节破坏了构造对称性。有时，这些细节可以忽略或以为它们是对称的，进而利用对称性的优点建立更小的分析模型。这样计算获得结果的精度损失是很难估计的。高效率建模技术 - 应力奇特应力奇特 是有限元模型中由于几何构造或载荷引起弹性实际计算应力值无限大。即使是奇特点，资料的非线性特性不能够允许应力值出现无限增大情况，在实际上总体应变也是有限的许多设计准那么都是根据应力制定的，例如设计疲劳曲线，但实践上是基于应变制定的。在应力奇特处:单元网格越是细化，越引起计算应力无限添加，并且不再收敛。网格疏密不均匀时网格离散误差也大小不一自顺应网格划分结果是失败的或者网格错误。定义高效率建模技术 - 应力奇特(续)高效率建模技术 - 应力奇特(续)普通应力奇特发生情形：添加在节点上的集中载荷集中力与施加在与该节点相连单元上的均布或变化的面载荷压力等相当的话，这些节点处就成为应力奇特点。离散约束点导致非零反力的出现，就好像在节点上施加一集中力，这时约束点也就成为应力奇特点。锐利零半径倒角拐角处。不常见的应力奇特情形：由于在划分单元网格时出错，模型中存在的“裂痕。曲边单元中处在极不理想位置的中间点ANSYS单元外形检查会发出警告。严重扭曲的单元 ANSYS单元外形检查会发出警告。高效率建模技术