基本分析01-分析过程简介

一般分析过程第4章第4章-一般分析过程

概述本章的目的是概括介绍一个仿真问题的一般求解过程。下面幻灯片演示的内容用以说明一般分析过程。每一次分析包括四个主要步骤：准备工作什么分析类型?如何建模?什么单元类型?前处理定义材料建立或输入几何模型对几何模型划分网格求解加载求解后处理观察结果检查解的正确性前处理求解后处理准备工作第4章-一般分析过程

概述第4章-准备工作

确定分析类型确定是哪一种物理场的分析类型?结构 实体的运动，压力作用，实体的接触热 加热，高温以及温度变化电磁 通过电流的设备(ACorDC)，电磁波，电压或电磁激励变化流体 气体或液体运动，或容器中的气体或液体运动耦合场 上面分析的任意组合确定是静力分析还是动力学分析?模态分析

谐响应分析瞬态分析谱分析确定是线性分析还是非线性分析?接触非线性

材料非线性几何非线性第4章-准备工作

如何建立模型怎样建立几何模型?轴对称模型平面对称模型平面模型(平面应力、平面应变)完全三维模型

可以选择，但相对于轴对称，1/4对称模型效率低。如果采用对称边界条件会显著影响结果，就必须选择完整三维模型。第4章-准备工作

单元类型用哪种单元来模拟？LINK单元BEAM单元SHELL单元实体单元（PLANE单元、SOLID单元）PIPE单元COMBIN单元第4章-准备工作

单元类型LINK单元LINK12D杆单元LINK83D杆单元LINK103D仅受拉或仅受压杆单元LINK11线性调节器单元LINK1803D有限应变杆单元第4章-准备工作

单元类型BEAM单元薄梁(Euler-Bernoulli)假设最初垂直于梁中性轴的横截平面在加载过程中仍保持平直并垂直于中性轴。该假设不包括剪切变形.中厚梁(Timoshenko)假设最初垂直于梁中性轴的横截平面在加载过程中仍保持平直但不垂直于中性轴。所以剪切应变在截面中是常数.当用于模拟薄梁，将收敛于Euler-Bernoulli理论BEAM32D弹性梁单元BEAM232D塑性梁单元BEAM542D弹性渐变不对称梁单元BEAM43D弹性梁单元BEAM243D薄壁梁单元BEAM443D弹性渐变不对称梁单元BEAM1883D两节点有限应变梁单元BEAM1893D三节点有限应变梁单元第4章-准备工作

单元类型SHELL284节点剪切/扭转板单元SHELL414节点薄膜壳单元SHELL434节点塑性大应变壳单元SHELL634节点弹性壳单元SHELL938节点弹性壳单元SHELL1508节点结构壳体p-单元SHELL1814节点有限应变壳单元SHELL2818节点有限应变壳单元SHELL单元薄壳(Kirchhoff)假设最初垂直于壳的中面的横截面在加载过程中保持平直并垂直于中性轴，该假设不包括剪切变形。代表性单元：Shell63中厚壳(Mindlin/Reissner)假设最初垂直于壳的中面的横截面在加载过程中保持平直但不再保持垂直于中性轴，所以剪切应变在横截面内是常数。代表性单元：Shell43Shell91Shell93Shell181第4章-准备工作

单元类型PLANE25二维4节点轴对称－谐结构实体单元PLANE42二维4节点结构实体单元PLANE82二维8节点结构实体单元PLANE83二维8节点轴对称－谐结构实体单元PLANE145二维8节点结构实体p-单元PLANE146二维6节点结构实体p-单元PLANE182二维4节点结构实体单元PLANE183二维8节点结构实体单元PLANE单元第4章-准备工作

单元类型SOLID单元SOLID45三维8节点结构实体单元SOLID65三维8节点钢筋混凝土实体单元SOLID92三维10节点四面体结构实体单元SOLID95三维20节点结构实体单元SOLID147三维20节点六面体结构实体p-单元SOLID148三维10节点四面体结构实体p-单元SOLID185三维8节点结构实体单元SOLID186三维20节点结构实体单元SOLID187三维10节点四面体结构实体单元第4章-准备工作

单元类型PIPE163D弹性直管单元

PIPE173D弹性T形管单元

PIPE183D弹性弯管单元

PIPE203D塑性直管单元

PIPE593D沉管或缆单元

PIPE603D塑性弯管单元

PIPE单元第4章-准备工作

单元类型COMBIN单元COMBIN73D铰接连接单元

COMBIN14弹簧-阻尼器单元

COMBIN37控制单元COMBIN39非线性弹簧单元COMBIN40组合单元

COMBI2142D弹簧阻尼轴承PRETS179预拉伸单元典型实体模型是由体，面，线和点组成的。体由面围成，用来描述实体物体。面由线围成，用来描述物体表面，或平面，壳。线由关键点限定，用来描述物体的轮廓线。关键点是三维空间的位置，描述物体的顶点。体面线&关键点第4章-前处理

建立实体模型网格剖分是用节点，单元“填充”实体模型，创建有限元模型的过程。请记住，有限元求解用的是节点、单元，实体模型不参与有限元求解。实体模型有限元模型网格化第4章-前处理

建立FEA模型第4章-前处理

定义材料材料特性每种分析都需要输入一些材料特性：结构单元的杨氏弹性模量EX，热单元的热传导系数KXX等。有两种方法定义材料特性：材料库单个材料特性后处理是有限元分析过程的最后一步。在建模和求解所做的假定的基础上解释结果。由于设计应依据结果数据，因此仔细检查结果以及求解的有效性是非常必要的。ANSYS有两个后处理器：POST1,通用后处理器，用来检查整个模型单一荷载步的求解。POST26,时间历程后处理器，用于观察模型上被选择的一点在整个时间的结果变化，主要用于瞬态和非线性分析。第4章-后处理

观察结果应该通过合理的检查证实结果的正确性。需要检查什么取决于所求解问题的种类，但这里有一些典型问题需要回答：反力和施加荷载是否平衡?最大应力位置在哪里?如果是奇异点，如集中荷载点或模型角点的值一般没有意义。（我们将在后面进一步讨论）。

应力值是否超出了弹性极限，是否需要材料非线性分析?是否考虑要使用大变形分析？第4章-后处理

结果检验假设：厚度为1”的钢制球形容器，高为120”，半径为100”容器中水的高度是80”。钢的材料特性为E=10E6Psi,n=0.3。问题：计算子午线方向(sm)和圆周方向(sc)的膜应力分布1“80“100“100“应力约定AA截面位置A-A截面第4章-一般分析过程

概述第4章-前处理

建立实体模型旋转对称模型轴对称模型用什么几何体模拟球形容器？旋转对称模型轴对称模型第4章-前处理

建立FEA模型球形容器采用什么样的网格?旋转对称模型轴对称模型边缘对称约束边缘对称荷载切向约束静水压力静水压力切向约束边缘对称荷载