基于ANSYS的静力与动力学分析 课件第3、4章 循环对称实体的建模、杆系结构静力分析

第3章

循环对称实体的建模第3章

循环对称实体的建模3.1循环对称实体的建模方法3.2实例重要知识点在工程实践中，由于几何模型千差万别，为了提高建模效率，常常是两种建模方法交叉使用。针对飞轮盘这类轴对称几何模型，为使划分网格过程中得到规则的网格，通常采用两个途径建模：1.旋转平面成体建模：2.复制部分实体建模：3.1循环对称实体的建模方法返回本章1.旋转平面成体建模一般步骤：1.建立截面平面图形2.旋转360°成体3.旋转360°成体；4.建立8个φ40圆柱体5.减体积布尔操作完成建模！见图所示，该几何模型如果想变成有限元模型，只能使用自由网格进行划分。除非模型不含8个φ40孔，这种建模方法才能得到规则的网格！它的建模方法是：建立截面平面图形—划分网格—旋转360°成体有限元模型！综上所述，如果考虑后期的网格划分，最好是采用复制部分实体建模法！返回本节2.复制部分实体建模：一般步骤：1.建立截面平面图形2.旋转成部分实体（周向45°）3.创建两个圆柱体4.布尔操作，形成两个半圆孔5.沿圆周方面复制8个完成实体的建模。该模型的有限元模型的网格划分，应放在第4步骤完成后进行！这种建模法可以得到规则的网格！返回本节3.2实例重要知识点1.工作平面的平移与旋转2.定义局部坐标系返回本章1.工作平面的平移与旋转前文讲过圆柱体几何模型创建时，其截面圆必须位于XY工作平面，高度可以通过Z坐标来定义，因此在具体操作时，需要频繁的平移与旋转工作平面：平移工作平面：UtilityMenu>WorkPlane>OffsetWPto>XYZLocation，在文本框内填入“x、y、z坐标”。旋转工作平面：UtilityMenu>WorkPlane>OffsetWPbyIncrements，在“XY，YZ，ZXAngles”文本框中输入具体数值。XY、YZ、ZX分别代表绕Z、X、Y轴旋转，正值代表逆时针，负值代表顺时针，数值代表角度值，单位为度。返回本节2.定义局部坐标系ANSYS软件会提供4种全局坐标系：全局笛卡尔坐标系（编号0，）、全局柱坐标系（编号1）、全局Y型柱坐标系（编号5）、全局球坐标系（编号2）、工作坐标系（编号4）。很多时候，它们依然不能满足建模的需要，此时就需要引入局部坐标系；当用户定义了一个局部坐标系后，它就会被自动激活。创建了局部坐标系后，程序会分配给它一个坐标号，用户也可以修改这个值，但不能与其它坐标系编号冲突。用户可以在分析过程中随时的建立或删除局部坐标系。通过UtilityMenu>WorkPlane>LocalCoordinateSystems>CreateLocalCS>进行创建局部坐标系！返回本节第4章

杆系结构静力分析第4章

杆系结构静力分析4.1问题描述4.23种常用杆系模拟单元介绍4.3实例重要知识点4.4操作技巧4.1问题描述图示桁架结构中三根杆均由45号钢材制成，其圆形横截面积为3×10-4m2，弹性模量E=2×1011N/m2，若P=15N，试求各杆内的轴向力Fa及其轴向应力σa，以及C点的水平及垂直位移。理论计算结果：项目1轴向力Fa(N)轴向应力σa(Pa)杆AC-12.5-41667杆BC-9.01-30046杆AB7.525000项目2水平位移(mm)垂直位移(mm)C点0.518-1.04B点0.5610A点00返回本章1.Link180单元2.Beam188单元3.Beam3单元4.23种常用杆系模拟单元介绍返回本章Link180单元是有着广泛工程应用的杆单元，它可以用来模拟桁架、连杆、弹簧等。主要用于轴向承受拉、压力分析，不能用于轴的横向弯曲（挠度）分析；该单元由两个节点组成，每个节点具有三个自由度，即沿坐标系X、Y、Z方向的平动1.Link180单元返回本节Beam188单元基于铁木辛科梁理论，适用于分析细长到中等粗短且具有扭切变形的梁；该单元可以用于分析弯曲、横向及扭转变形分析；单元有三个节点（I、J、K），其中K是方向节点，是可选的。每个节点都有六个自由度UX、UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ。Beam188单元性能最强，适当约束部分自由度，就可以模拟Link180单元及Beam3单元。2.Beam188单元返回本节Beam3单元是一种可承受拉、压、弯作用的单轴单元；单元的每个节点有三个自由度，即沿X、Y方向的线位移及绕Z轴的角位移；由于可以通过约束Beam188单元自由度来实现Beam3单元相同的计算结果，所以在ANSYS14.0及以上版本中，不再GUI界面中提供Beam3选项，但是仍然可以用命令流的形式调用。2.Beam3单元返回本节4.3实例重要知识点1.直接创建单元2.查看节点位移3.通过单元表得到各杆所受轴向力及应力返回本章1.直接创建单元当模型比较简单时，我们可以直接通过创建节点、单元的形式直接得到有限元模型，从而避免了先创建几何模型，再划分网格才能得到有限元模型的繁琐过程。MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>InActiveCS，在“NODE”文本框中输入节点编号，在“X，Y，Z”文本框中输入节点坐标。MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>AutoNumbered>ThruNodes，鼠标拾取节点即可得到线单元！返回本节2.查看节点位移查看模型各个节点X方向位移依次点击MainMenu>GeneralPostproc>ListResults>NodalSolution，点击NodalSolution>X-Componentofdisplacement，就可查看列表形式显示的X方向的位移。查看模型各个节点Y方向位移依次点击NodalSolution>Y-Componentofdisplacement，就可查看列表形式显示的Y方向的位移。返回本节3.通过单元表得到各杆所受轴向力及应力定义轴向力单元表依次点击MainMenu>GeneralPostproc>ElementTable>DefineTable；单击“Add”按钮，在弹出对话框的“Lab”文本框内输入FA；在“Item，Comp”两个列表中分别选择“Bysequencenum”、“SMISC，”；在文本框中填入“SMISC，1”；下一页3.通过单元表得到各杆所受轴向力及应力定义轴向应力单元表依次点击MainMenu>GeneralPostproc>ElementTable>DefineTable；单击“Add”按钮，再在“Lab”文本框内输入SA；在“Item，Comp”两个列表中分别选择“Bysequencenum”、“LS，”；在文本框中填入“LS，1”。下一页3.通过单元表得到各杆所受轴向力及应力通过单元表查看各杆所受力及应力MainMenu>GeneralPostproc>ElementTable>ListElemTable，在列表中用鼠标点击选择“FA”、“SA”，即可得到桁架各杆所受的轴向力及轴向应力返回本节4.4操作技巧

前文在定义单元表时，不禁要问？

其实，可以通过ANSYS的帮助文件获得：1.打开帮助文件，见图所示，搜索“Link180”后，得到LINK180单元的所有信息；2.在表格Table180.1：LINK180ElementOutputDefinitions中查