歡送各位來(lái)參加

ANSYS進(jìn)階培訓(xùn)1整理課件培訓(xùn)安排第一天單元庫(kù)及常用單元、材料庫(kù)、高級(jí)有限元模型技術(shù)第二天建模、加載、后處理的高級(jí)技術(shù)第三天APDL參數(shù)化分析技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)第四天非線性分析第五天

ANSYSWorkbench的高級(jí)使用2整理課件單元庫(kù)及常用單元3整理課件ANSYS單元類型實(shí)體單元梁/管單元?dú)?膜單元桿/索單元彈簧元接觸單元外表效應(yīng)單元質(zhì)量單元mesh200……4整理課件......單元類型常用單元的形狀點(diǎn)(質(zhì)量)線(彈簧，梁，桿)面(薄殼,二維實(shí)體,軸對(duì)稱實(shí)體)線性二次體(三維實(shí)體)線性二次................................5整理課件

在單元手冊(cè)中，ANSYS單元庫(kù)有200多種單元類型，其中許多單元具有好幾種可選擇特性來(lái)勝任不同的功能。具體單元名稱單元圖示ANSYS單元名稱單元特性(類別,編號(hào))單元類型6整理課件在結(jié)構(gòu)分析中，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)決定單元類型的選擇。選擇維數(shù)最低的單元去獲得預(yù)期的結(jié)果(盡量做到能選擇點(diǎn)而不選擇線，能選擇線而不選擇平面，能選擇平面而不選擇殼，能選擇殼而不選擇三維實(shí)體)。對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)考慮建立兩個(gè)或者更多的不同復(fù)雜程度的模型。可以建立簡(jiǎn)單模型，對(duì)結(jié)構(gòu)承載狀態(tài)或采用不同分析選項(xiàng)作實(shí)驗(yàn)性探討。單元類型7整理課件主要單元類型舉例

線單元:Beam(梁)單元是用于螺栓(桿)，薄壁管件，C形截面構(gòu)件，角鋼或者狹長(zhǎng)薄膜構(gòu)件(只有膜應(yīng)力和彎應(yīng)力的情況)等模型。Spar(桿)單元是用于彈簧，螺桿，預(yù)應(yīng)力螺桿和薄膜桁架等模型。Spring

單元是用于彈簧，螺桿，或細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件，或通過(guò)剛度等效替代復(fù)雜結(jié)構(gòu)等模型。單元類型8整理課件主要單元類型舉例X-Y平面單元:在整體笛卡爾X-Y平面內(nèi)〔模型必須建在此面內(nèi)〕，有幾種類型的ANSYS單元可以選用。其中任何一種單元類型只允許有平面應(yīng)力、平面應(yīng)變、軸對(duì)稱、或者諧結(jié)構(gòu)特性。OKNJMPLIIJK,L,OPNMTriangularOptionY(orAxial)X(orRadial)單元類型9整理課件平面應(yīng)力

假定在Z方向上的應(yīng)力為零，主要有以下特點(diǎn)：當(dāng)Z方向上的幾何尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于X和Y方向上的尺寸才有效。所有的載荷均作用在XY平面內(nèi)。在Z方向上存在應(yīng)變。運(yùn)動(dòng)只在XY平面內(nèi)發(fā)生。允許具有任意厚度(Z方向上)。平面應(yīng)力分析是用來(lái)分析諸如承受面內(nèi)載荷的平板、承受壓力或遠(yuǎn)離中心載荷的薄圓盤等結(jié)構(gòu)。單元類型主要單元類型舉例10整理課件平面應(yīng)變

假定在Z方向的應(yīng)變?yōu)榱悖饕哂幸韵绿攸c(diǎn)：當(dāng)Z方向上的幾何尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于X和Y方向上的尺寸才有效。所有的載荷均作用在XY平面內(nèi)。在Z方向上存在應(yīng)力。運(yùn)動(dòng)只在XY平面內(nèi)發(fā)生。平面應(yīng)變分析是用于分析那種一個(gè)方向的尺寸〔指定為總體Z方向〕遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它兩個(gè)方向的尺寸，并且垂直于Z軸的橫截面是不變的。單元類型主要單元類型舉例11整理課件軸對(duì)稱假定三維實(shí)體模型是由XY面內(nèi)的橫截面繞Y軸旋轉(zhuǎn)360o形成的〔管，錐體，圓板,圓頂蓋，圓盤等〕。對(duì)稱軸必須和整體Y軸重合。不允許有負(fù)X坐標(biāo)。Y方向是軸向，X方向是徑向，Z方向是周向。周向位移是零；周向應(yīng)變和應(yīng)力十清楚顯。只能承受軸向載荷〔所有載荷〕。Hoop單元類型主要單元類型舉例12整理課件諧單元將軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)承受的非軸對(duì)稱載荷分解成傅立葉級(jí)數(shù)。傅立葉級(jí)數(shù)的每一局部獨(dú)立進(jìn)行求解，然后根據(jù)再合并到一起。 諧單元較常用于單一受扭或受彎的分析求解，其中受扭和受彎對(duì)應(yīng)于傅立葉級(jí)數(shù)的第1和第2項(xiàng)。單元坐標(biāo)系(顯示的是KEYOPT(1)=0情形)OKJMPLIIJK,L,OPNMTriangularOptionyxNY(Axial)X(Radial)單元類型主要單元類型舉例13整理課件諧單元

-舉例：假定一承受剪力，彎矩，和/或者扭矩的軸。軸上的扭矩以傅立葉級(jí)數(shù)的一項(xiàng)施加到軸上。這時(shí)，除了扭矩外，事實(shí)上是一般的軸對(duì)稱問(wèn)題。彎矩和橫向剪力可以分別作為傅立葉級(jí)數(shù)的其它兩項(xiàng)施加到軸上。諧單元還可以用于實(shí)際當(dāng)中的任意循環(huán)分布載荷，這可能需要分解成50-100項(xiàng)傅立葉級(jí)數(shù)才能得到滿意的結(jié)果。MVT單元類型主要單元類型舉例14整理課件主要單元類型舉例 殼單元:Shell(殼)單元用于薄面板或曲面模型。 殼單元分析應(yīng)用的根本原那么是每塊面板的主尺寸不低于其厚度的10倍。單元類型15整理課件

三維實(shí)體單元:用于那些由于幾何、材料、載荷或分析結(jié)果要求考慮的細(xì)節(jié)等原因造成無(wú)法采用更簡(jiǎn)單單元進(jìn)行建模的結(jié)構(gòu)。四面體模型在用CAD建模往往比使用專業(yè)的FEA分析建模更容易，也偶爾得到使用。KRLQOPMNJIXYZTetrahedronmeshBrickmesh單元類型主要單元類型舉例16整理課件

專用單元:專用單元包括接觸單元-用于構(gòu)件間存在接觸面的結(jié)構(gòu)建模，如渦輪盤和葉片，螺栓頭部和法蘭，電觸頭，以及O-圈等等。做好接觸分析要求有這方面的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。JIGAPMorM/2CXYZFSLIDEK1K2MorM/2單元類型主要單元類型舉例17整理課件其它可供選擇的單元類型 線性單元/二次單元/p單元:一旦你決定采用平面、三維殼或者三維實(shí)體單元，還需要進(jìn)一步?jīng)Q定采用線性單元、二次單元或P單元。線性單元和高階單元之間明顯的差異是線性單元只存在“角節(jié)點(diǎn)〞，而高階單元還存在“中節(jié)點(diǎn)〞。下面還提到一些差異。線性單元內(nèi)的位移按線性變化，因此(大多數(shù)時(shí))單個(gè)單元上的應(yīng)力狀態(tài)是不變的。二次單元內(nèi)的位移是二階變化的，因此單個(gè)單元上的應(yīng)力狀態(tài)是線性變化的。p單元內(nèi)的位移是從2階到8階變化的，而且具有求解收斂自動(dòng)控制功能，自動(dòng)分析各位置上應(yīng)當(dāng)采用的階數(shù)。單元類型18整理課件我們有必要講述一下ANSYS中各線性概念之間的區(qū)別。線性分析是指不包含任何非線性影響(如：大變形，塑性，或者接觸)。線性方程求解器是指方程組解就是結(jié)構(gòu)的自由度解。即使是非線性分析，這些方程還是線性的(但必須進(jìn)行屢次求解)。線性單元假定單元內(nèi)的自由度按線性變化(跟二次單元,三次單元,或p單元相比)。單元類型其它可供選擇的單元類型19整理課件線性單元/二次單元/p單元(續(xù)):

在許多情況下，同線性單元相比，采用更高階類型的單元進(jìn)行少量的計(jì)算就可以得到更好的計(jì)算結(jié)果。下面是根據(jù)不同分析目的進(jìn)行單元選擇的情況。單元類型其它可供選擇的單元類型20整理課件線性單元/二次單元/p單元(續(xù)):在進(jìn)行單元選擇時(shí)應(yīng)考慮的其它因素。線性單元的扭曲變形可能引起精度損失。更高階單元對(duì)這種扭曲變形不敏感。就求解的精度的差異講，線性單元和二次單元網(wǎng)格之間的差異遠(yuǎn)沒(méi)有平面單元和三維實(shí)體單元網(wǎng)格之間的差異那么驚人之大。所以經(jīng)常使用線性殼單元。高度扭曲的二次情形(非平行對(duì)邊)單元類型其它可供選擇的單元類型21整理課件線性單元/二次單元/p單元(續(xù)):大多數(shù)二次單元允許忽略局部或所有邊的中節(jié)點(diǎn)-但是，在沒(méi)有中節(jié)點(diǎn)的邊上，你只能得到線性結(jié)果。如果所有中節(jié)點(diǎn)均不存在，該單元就變成了線性單元，計(jì)算精度也隨之降低(由于轉(zhuǎn)化成線性單元的二次單元和塊單元具有“不相容的位移模式〞，并引起單元彎曲)。單元類型其它可供選擇的單元類型22整理課件線性單元/二次單元/p單元(續(xù)):更高階的單元模擬曲面的精度就越高。低階單元更高階單元單元類型其它可供選擇的單元類型23整理課件線性單元/二次單元/p單元(續(xù)):采用越來(lái)越高階的單元，給曲線結(jié)構(gòu)劃分越來(lái)越稀疏的單元網(wǎng)格，ANSYS開(kāi)始向你發(fā)出警告，甚至發(fā)出由于單元扭曲變形超過(guò)單元允許范圍而引起網(wǎng)格劃分失敗的信息。其原因是，由于模型外表單元的彎曲程度過(guò)大，使局部中節(jié)點(diǎn)偏離了自身位置，最終決定了你能劃分單元網(wǎng)格的稀疏程度。同其它軟件一樣，ANSYS程序允許用更高階的直邊單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格(降低了實(shí)際幾何模型的精度，特別是對(duì)于p單元而言，通常極不理想)，也允許用不帶中節(jié)點(diǎn)的更高階單元?jiǎng)澐謫卧W(wǎng)格(即降低了幾何模型的精度，又降低了單元精度，所以在通常情況下更不理想)。所以，一般建議采用盡可能稀疏的單元網(wǎng)格，而又不至于出現(xiàn)形狀檢查警告。單元類型其它可供選擇的單元類型24整理課件線性單元/二次單元/p單元(續(xù)):不能將接觸單元同具有中節(jié)點(diǎn)的單元連起來(lái)(僅對(duì)于節(jié)點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)-面接觸單元而言--對(duì)于面-面接觸單元那么是允許的)。類似地，在熱分析問(wèn)題中，不能將輻射link單元或者非線性對(duì)流外表添加到具有中節(jié)點(diǎn)的單元上。(不建議)(建議)在非線性材料特性區(qū)域內(nèi)，二次單元并不比線性單元更有效。單元類型其它可供選擇的單元類型25整理課件 四邊形單元/三角形單元，塊單元/四面體單元:針對(duì)平面或者三維殼體分析模型而言，四邊形單元和三角形單元是有差異的，下表列出了這些差異。單元類型其它可供選擇的單元類型26整理課件四邊形單元/三角形單元，塊單元/四面體單元(續(xù)):

全部采用三角形單元網(wǎng)格是很少見(jiàn)的。給面進(jìn)行單元網(wǎng)格劃分的實(shí)質(zhì)問(wèn)題是，你是否允許模型中存在一些三角形單元網(wǎng)格。實(shí)際上，各處存在三角形單元會(huì)相當(dāng)麻煩，但是應(yīng)當(dāng)仔細(xì)思考以下問(wèn)題:如果采用更高階單元，三角形單元的計(jì)算精度接近于二次單元。所以，全部采用二次單元網(wǎng)格也是不可能的。如果你采用線性單元，三角形單元就十分糟糕-但是，不這樣會(huì)使四邊形單元網(wǎng)格扭曲。除了多數(shù)不重要的結(jié)構(gòu)外，任何四邊形單元網(wǎng)格(結(jié)構(gòu)的或者非結(jié)構(gòu)的)不得不包含局部形狀糟糕的三角形單元網(wǎng)格。所以，還是不可能全部采用四邊形單元。單元類型其它可供選擇的單元類型27整理課件四邊形單元/三角形單元，塊單元/四面體單元(續(xù)): 對(duì)三維實(shí)體分析模型而言，塊單元和四面體單元是有差異的，下表列出了這些差異。單元類型其它可供選擇的單元類型28整理課件 四邊形單元/三角形單元，塊單元/四面體單元(續(xù)): 建立三維實(shí)體模型需要作出以下選擇： 使用四面體單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格采用簡(jiǎn)便方法建立實(shí)體模型。選用二次單元或者p單元。或者 使用塊單元?jiǎng)澐謫卧W(wǎng)格選用塊單元網(wǎng)格建立實(shí)體模型。通常需要花費(fèi)更多時(shí)間和精力。劃分子區(qū)域連接處理延伸采用任何塊單元。單元類型其它可供選擇的單元類型29整理課件四邊形單元/三角形單元，塊單元/四面體單元(續(xù)): 為什么使用四面體單元?jiǎng)澐謫卧W(wǎng)格會(huì)有這么大的困難呢？過(guò)去，有限元模型全部采用線性四面體單元網(wǎng)格(這種模型十分“粗糙〞)。現(xiàn)在，使用二次單元和p單元的有限元模型變得相當(dāng)理想了。四面體單元模型的自由度幾乎是同等精度的塊單元單元模型的3到10倍。迄今求解器技術(shù)取得了很大突破，大多數(shù)分析者還是沒(méi)有高性能的計(jì)算機(jī)來(lái)求解無(wú)關(guān)緊要的四面體單元模型。塊單元網(wǎng)格:125個(gè)單元216個(gè)節(jié)點(diǎn)四面體單元網(wǎng)格:679個(gè)單元1230個(gè)節(jié)點(diǎn)單元類型其它可供選擇的單元類型30整理課件四邊形單元/三角形單元，塊單元/四面體單元(續(xù)): 還有其它一些因素幫你作出選擇：做接觸分析，使用四面體單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格時(shí)還需要進(jìn)行一些處理，消除接觸面上的中節(jié)點(diǎn)(只針對(duì)節(jié)點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)接觸單元和節(jié)點(diǎn)-面接觸單元，而面-面接觸單元那么不需要)。長(zhǎng)或薄結(jié)構(gòu)劃分成塊單元網(wǎng)格可能更理想。potentialcontactregion單元類型其它可供選擇的單元類型31整理課件ANSYS分析采用的單位制除電磁分析以外，你不必為ANSYS設(shè)置單位系統(tǒng)。簡(jiǎn)單地確定你將采用的單位制，然后保證所有輸入數(shù)據(jù)均采用該種單位制就可以(即，ANSYS不能自動(dòng)進(jìn)行單位轉(zhuǎn)換)。你確定的單位制將影響尺寸、實(shí)常數(shù)、材料特性和載荷等的輸入值。32整理課件單元公式?

不同材料行為、不同結(jié)構(gòu)行為選用不同單元公式高頻電磁反射計(jì)算濾波器33整理課件單元公式傳統(tǒng)位移方法困難：剪切鎖定、體積鎖定Solid45KEYOPT(1)=1

由于剪切鎖定而很少使用非協(xié)調(diào)模式(附加形函數(shù))Solid45

缺省選項(xiàng)，彎曲變形選擇縮減積分(B-Bar)幾乎不可壓縮材料，體積變形一致縮減積分(URI)幾乎不可壓縮材料，彎曲變形混合U-P

公式不可壓縮材料，超彈性34整理課件為何有如此多的不同單元公式?普通非線性求解非常費(fèi)時(shí)，采用不同的單元技術(shù)可更加有效地解決各種類型的非線性問(wèn)題。不同材料行為(彈性、塑性、超彈性)和不同的結(jié)構(gòu)行為(體積變形、彎曲)需要選擇不同的單元公式。單元公式35整理課件單元手冊(cè)中對(duì)每一種單元的定義、特點(diǎn)、適用范圍、輸入、輸出做了詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該習(xí)慣于隨時(shí)查看單元手冊(cè)。手冊(cè)的綜述局部應(yīng)該耐心閱讀單元公式36整理課件傳統(tǒng)的基于位移的單元有兩個(gè)問(wèn)題:剪切鎖定和體積鎖定:剪切鎖定導(dǎo)致彎曲行為過(guò)分剛化

(寄生剪切應(yīng)力)。當(dāng)細(xì)的構(gòu)件承受彎曲時(shí)，這是一種幾何特性。體積鎖定導(dǎo)致過(guò)度剛化響應(yīng)。當(dāng)泊松比接近或等于0.5時(shí)，這是一種材料特性。重點(diǎn)討論用不同單元公式解決這兩個(gè)問(wèn)題的方法。主要討論連續(xù)(實(shí)體)單元。由于非線性分析花費(fèi)計(jì)算機(jī)時(shí)間太多，所以有些單元公式也提供了更有效地解決非線性問(wèn)題的方法。傳統(tǒng)單元公式37整理課件剪切鎖定在彎曲問(wèn)題中，完全積分低階單元呈現(xiàn)“過(guò)分剛硬〞。在彎曲中這種公式包括實(shí)際上并不存在的剪切應(yīng)變，稱為寄生剪切。(從純彎曲中的梁理論可知剪切應(yīng)變gxy=0)MMMM微體積純彎曲變形中，平直斷面保持平直，上下兩邊變成圓弧，gxy=0。完全積分低階單元變形中，上下兩邊保持直線，不再保持直角，gxy不等于0。xy38整理課件剪切鎖定的實(shí)例當(dāng)長(zhǎng)厚比增加時(shí)，模型更容易剪切鎖定.因?yàn)榧纳募羟袘?yīng)變/應(yīng)力，所以產(chǎn)生的位移被低估。下面的例子是彎曲中的梁。這種情況下剪切應(yīng)力接近于零，如SXY等高線圖中所示，發(fā)生了剪切鎖定。39整理課件體積鎖定材料行為是幾乎或完全不可壓縮時(shí)(泊松比接近或等于0.5)，在完全積分單元中發(fā)生體積鎖定。超彈材料或塑性流動(dòng)可發(fā)生不可壓縮(后面討論)。單元中產(chǎn)生的偽壓應(yīng)力導(dǎo)致單元對(duì)不會(huì)引起任何體積變化的變形“過(guò)度剛化〞。體積鎖定也會(huì)引起收斂問(wèn)題。各種應(yīng)力狀態(tài)都會(huì)發(fā)生體積鎖定，包括平面應(yīng)變、軸對(duì)稱及3-D應(yīng)力。對(duì)平面應(yīng)力問(wèn)題不會(huì)發(fā)生體積鎖定，因?yàn)槠矫嫱鈶?yīng)變用于滿足體積不可壓縮條件。40整理課件體積鎖定泊松比接近或等于0.5引起數(shù)值上的困難:由于泊松比接近0.5,體積模量無(wú)窮大，體積應(yīng)變接近零。反過(guò)來(lái)說(shuō)，很小的體積應(yīng)變〔可能是誤差〕將會(huì)引起極大的靜水壓力〔偽壓力〕。41整理課件由于體積應(yīng)變由位移的導(dǎo)數(shù)計(jì)算出，所以其值不如位移精確。體積應(yīng)變中任何小的誤差在靜水壓力中被放大，這反過(guò)來(lái)又會(huì)影響位移計(jì)算。導(dǎo)致不會(huì)引起任何體積改變的位移無(wú)法產(chǎn)生，網(wǎng)格會(huì)‘鎖定’。體積鎖定42整理課件體積鎖定實(shí)例體積鎖定可通過(guò)壓應(yīng)力“棋盤狀〞模式(相鄰單元間變化顯著)檢測(cè)出。可用單元等值線繪圖(PLESOL)繪制靜水壓力(HPRES)等值線來(lái)驗(yàn)證此行為。如疑心存在體積鎖定，可試細(xì)分高靜水壓力區(qū)域的網(wǎng)格或改變單元類型。43整理課件單元公式下面的各局部介紹用以克服剪切和體積鎖定的單元技術(shù)。?非協(xié)調(diào)模式(特殊形狀)：形函數(shù)，剪切鎖定、體積鎖定?選擇縮減積分(B-Bar)：積分方案，體積鎖定?一致縮減積分(URI)：積分方案，剪切鎖定、體積鎖定?混合U-P公式：特殊自由度，體積鎖定44整理課件作為一個(gè)簡(jiǎn)單的解釋，剪切鎖定和體積鎖定是由于系統(tǒng)的過(guò)度約束。利用不同的單元公式通過(guò)放松約束或引入附加的方程求解這些約束來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。不幸地是,沒(méi)有現(xiàn)成的單元公式能最有效地解決鎖定問(wèn)題.因此在下面局部將從正反兩方面來(lái)討論每個(gè)公式。45整理課件18X單元

目前在18x單元中有四個(gè)不同的單元技術(shù):B-Bar,URI,增強(qiáng)應(yīng)變和混合U-P。它們用于處理剪切和體積鎖定:高階18x單元(PLANE183,SOLID186-187)通常用URI。缺省時(shí)低階18x單元(PLANE182,SOLID185)用B-Bar。B-Bar和增強(qiáng)應(yīng)變不能用于高階單元。混合U-P技術(shù)獨(dú)立于其它技術(shù),所以可以和B-Bar,增強(qiáng)應(yīng)變或URI聯(lián)合使用。46整理課件單元公式的選擇單元選項(xiàng)允許用戶選擇適宜的單元公式。MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete…

“Options〞buttonindialogbox假設(shè)用命令,KEYOPT(1)用于PLANE182的B-bar,URI和增強(qiáng)應(yīng)變KEYOPT(2)用于SOLID185的B-bar,URI和增強(qiáng)應(yīng)變KEYOPT(6)用于所有實(shí)體/平面18x單元的混合U-P。SOLID185實(shí)例:“完全積分”是B-Bar

“縮減積分”是URI

增強(qiáng)應(yīng)變是第三個(gè)選項(xiàng)“純位移”是缺省值

也可選擇“混合U/P”47整理課件增強(qiáng)應(yīng)變低階完全積分單元的形函數(shù)可被表示常曲率狀態(tài)的模式所增強(qiáng)，這些增加的模式作為內(nèi)在的自由度，因其導(dǎo)致網(wǎng)格的縫隙和重疊而被稱為非協(xié)調(diào)模式。非協(xié)調(diào)模式無(wú)非協(xié)調(diào)模式F2FFF2FFF2FFF2FF48整理課件記住增強(qiáng)應(yīng)變?yōu)閺澢蛶缀醪豢蓧嚎s應(yīng)用而設(shè)計(jì)增強(qiáng)應(yīng)變不能用于完全不可壓縮分析，但對(duì)PLANE182和SOLID185可以與混合U-P公式結(jié)合使用，在下節(jié)討論。增強(qiáng)應(yīng)變有上述優(yōu)點(diǎn)，但更消耗計(jì)算機(jī)時(shí)間前面幻燈片提到的附加內(nèi)部DOF被凝聚在單元層次，但仍額外消耗計(jì)算機(jī)時(shí)間(和更大的*.esav文件)。只有低階四邊形PLANE182和六面體SOLID185支持增強(qiáng)應(yīng)變。如果單元扭曲，那么增強(qiáng)應(yīng)變?cè)趶澢袑⒉焕绕涫翘菪螁卧Ｔ鰪?qiáng)應(yīng)變49整理課件選擇縮減積分選擇縮減積分(又名B-bar方法,持續(xù)膨脹單元)用低一階的積分方法對(duì)體積項(xiàng)積分。應(yīng)力狀態(tài)可分解為靜水壓力(p)和偏差應(yīng)力(s)兩項(xiàng)。

上面的方程中,ev

是體積應(yīng)變，ed

是偏差應(yīng)變.k是體積模量,G是剪切模量。50整理課件應(yīng)變通過(guò)下式和位移相關(guān):而計(jì)算[B]時(shí),對(duì)體積項(xiàng)和偏差項(xiàng)使用不同的積分階數(shù)。[Bv]以一個(gè)積分點(diǎn)計(jì)算(縮減積分)另一方面,[Bd]以2x2積分點(diǎn)計(jì)算(完全積分)選擇縮減積分51整理課件如前一幻燈片所示，[B]的體積項(xiàng)和偏差項(xiàng)不是以同一積分階數(shù)計(jì)算，只有體積項(xiàng)用縮減積分，這就是該方法稱為選擇縮減積分的原因。因?yàn)閇B]在體積項(xiàng)上平均，因此也稱為B-bar法。體積項(xiàng)[Bv]縮減積分的事實(shí)使[Bv]因?yàn)闆](méi)有被完全積分而‘軟化’，這樣允許求解幾乎不可壓縮行為和克服體積鎖定。然而，因?yàn)槠铐?xiàng)[Bd]不變，仍然存在寄生剪切應(yīng)變，所以這個(gè)公式仍然容易剪切鎖定。具有選擇縮減積分的單元有：plane182,solid185選擇縮減積分〔體積〕52整理課件選擇縮減積分總結(jié)總之,選擇縮減積分在體積變形占優(yōu)勢(shì)的問(wèn)題中對(duì)幾乎不可壓縮材料行為(如塑性,超彈性)有用。單獨(dú)的B-Bar法對(duì)完全不可壓縮問(wèn)題不適用，但可以和混合U-P單元(以后討論)結(jié)合用于完全不可壓縮材料。B-Bar法不能用于彎曲占優(yōu)勢(shì)的模型。某些單元支持選擇縮減積分:可用于平面應(yīng)變、軸對(duì)稱和3D應(yīng)力狀態(tài)。體積鎖定對(duì)平面應(yīng)力不是問(wèn)題,所以在這種情況下不需要B-Bar法。缺省時(shí)PLANE182和SOLID185用B-Bar法(KEYOPT(1)=0)。能用于各種本構(gòu)模型。53整理課件一致縮減積分一致縮減積分(URI)采用比數(shù)值精確積分所需要的階數(shù)低一階的積分公式這和選擇縮減積分類似，但體積和偏差項(xiàng)都用縮減積分。這個(gè)公式更靈活，可幫助消除剪切和體積鎖定。體積項(xiàng)的縮減積分可以求解幾乎不可壓縮問(wèn)題。偏差項(xiàng)的縮減積分防止彎曲問(wèn)題中的剪切鎖定。然而URI可能會(huì)引起應(yīng)變能為零的變形模式，這被稱為零能量或沙漏模式。54整理課件沙漏模式沙漏模式是由于變形而引起零應(yīng)變能的變形模式。如右圖所示兩例，在只有一個(gè)積分點(diǎn)的低階單元中，此單個(gè)積分點(diǎn)未獲得任何單元應(yīng)變能。這可導(dǎo)致出現(xiàn)不切實(shí)際的行為。55整理課件沙漏模式通常只是低階URI單元中的問(wèn)題。只要在每一個(gè)方向上有多于一個(gè)的單元,高階URI單元的零能量模式就不會(huì)傳播。為控制沙漏模式ANSYS使用一個(gè)小的沙漏剛度來(lái)控制變形的零能量模式。ANSYS為沙漏剛度提供了缺省值。大局部情況下可直接使用缺省值，但也可以用一個(gè)實(shí)常數(shù)縮放因子改變沙漏剛度。任何情況下都應(yīng)該監(jiān)控由沙漏模式產(chǎn)生的“虛假能量〞，可以用單元表格項(xiàng)AENE來(lái)存儲(chǔ)“虛假能量〞。最好使“虛假能量〞與總能量的比值(AENE/SENE)小于5%。沙漏模式56整理課件·有URI公式的ANSYS低階單元包括:Plane182、Solid185、Solid45和Shell181。如果模型中發(fā)生沙漏模式，推薦采取的步驟按優(yōu)先順序排列如下所示：去掉點(diǎn)載荷和點(diǎn)約束細(xì)化網(wǎng)格采用其它可選單元類型增大沙漏剛度縮放因子·有URI公式的ANSYS高階〔二次〕單元包括:Plane82〔采用2x2高斯積分規(guī)那么〕、Solid95〔采用2x2x2高斯積分〕。只有一個(gè)零能量模式，并且只要模型中有不止一個(gè)單元，零能量模式就不會(huì)傳播。推薦大局部應(yīng)用采用這些單元，因其一般無(wú)沙漏模式困難。一致縮減積分57整理課件另一方面，用戶在使用URI時(shí)需要注意一些事情:低階URI單元容易沙漏，需要檢查。低階URI單元太柔軟，尤其在彎曲占優(yōu)勢(shì)的問(wèn)題中，因此需要細(xì)化網(wǎng)格以使位移不被高估。低階和高階URI單元的積分公式都比完全積分低一階。這意味著對(duì)低階單元應(yīng)力在1點(diǎn)求值，對(duì)高階單元在2x2或2x2x2點(diǎn)求值。因此，需要更多單元來(lái)捕捉應(yīng)力梯度。URI不能用于完全不可壓縮分析。一致縮減積分58整理課件缺省時(shí)大多數(shù)ANSYS高階結(jié)構(gòu)單元〔PLANE82,PLANE183,SOLID186)〕用URI，這是因?yàn)楦唠A單元不易沙漏且有許多優(yōu)點(diǎn)，所以很具吸引力。SOLID95采用修正的14-點(diǎn)積分格式，但當(dāng)KEYOPT(11)=1時(shí)采用URI缺省時(shí)大多數(shù)低階單元不采用URI。對(duì)SOLID45和SOLID185〔KEYOPT(2)=1〕或PLANE182〔KEYOPT(1)=1〕時(shí)URI被激活對(duì)PLANE42,URI不可用，建議采用支持URI的PLANE182除非特殊需要〔如與LS-DYNA單元兼容〕,對(duì)低階單元鼓勵(lì)用戶采用B-bar或增強(qiáng)應(yīng)變代替URI。一致縮減積分59整理課件混合U-P公式混合U-P單元(又名雜交單元或Herrmann單元)通過(guò)內(nèi)插(并求解)靜水壓力做為附加自由度來(lái)處理體積鎖定。單獨(dú)的內(nèi)插函數(shù)用于位移和靜水壓力DOF。由于壓力可單獨(dú)求解，所以靜水壓力的精度和體積應(yīng)變、體積模量或泊松比無(wú)關(guān).ANSYS中有兩種方法實(shí)現(xiàn)混合u-p

對(duì)幾乎不可壓縮用基于懲罰的混合U-P對(duì)幾乎和完全不可壓縮用Lagrange乘子法60整理課件基于懲罰的混合U-P基于懲罰的混合U-P的根本方法是通過(guò)體積約束方程把靜水壓力(p)自由度在單元層次凝聚掉。這樣,剛度矩陣仍基于位移而不必?fù)?dān)憂附加自由度。該公式用于超彈材料(Mooney-Rivlin)的HYPER56,58,74和158也用于支持率相關(guān)和率無(wú)關(guān)塑性(Anand,等向強(qiáng)化)的VISCO106-108該公式可用于幾乎不可壓縮分析。注意，根據(jù)是采用超彈性還是塑性，用戶必須選擇適當(dāng)?shù)腍YPER或VISCO單元類型。61整理課件Lagrange乘子混合U-P對(duì)幾乎和完全不可壓縮分析采用18x單元，用一個(gè)稱之為L(zhǎng)agrange乘子法的特殊單元公式。不像基于懲罰的混合U-P公式,Lagrange乘子法將P作為獨(dú)立自由度來(lái)求解。靜水壓力自由度和‘內(nèi)部結(jié)點(diǎn)’相聯(lián)系，內(nèi)部結(jié)點(diǎn)由ANSYS自動(dòng)生成且對(duì)于用戶是透明的，是不能訪問(wèn)的。該公式用于18x系列單元(KEYOPT(6)>0)(PLANE182-183,SOLID185-187)ANSYS將根據(jù)材料自動(dòng)采用適當(dāng)?shù)墓剑虼藢?duì)用戶是透明的。62整理課件混合U-P總結(jié)總之,對(duì)幾乎和完全不可壓縮材料,ANSYS提供了豐富的應(yīng)用混合U-P公式的單元技術(shù)庫(kù)。對(duì)幾乎不可壓縮超彈材料，用HYPER56,58,74,158或混合U-P18x系列單元。對(duì)幾乎不可壓縮彈塑材料，用18x系列的混合U-P公式或VISCO106-108單元。對(duì)完全不可壓縮超彈材料，用18x單元的混合U-P公式。前面局部中討論過(guò)，18x單元中的混合U-P公式可以和其它單元公式結(jié)合。混合U-P本身能解決體積鎖定問(wèn)題對(duì)18x單元,可將混合U-P(KEYOPT(6)>0)和B-bar,URI或增強(qiáng)應(yīng)變公式結(jié)合。63整理課件單元公式?非協(xié)調(diào)模式：彎曲、體積變形〔幾乎不可壓縮〕?選擇縮減積分(B-Bar)：體積變形〔幾乎不可壓縮〕?一致縮減積分(URI)：彎曲、體積變形〔幾乎不可壓縮〕?混合U-P公式：體積變形〔完全不可壓縮〕64整理課件實(shí)體單元推薦傳統(tǒng)單元容易剪切和體積鎖定，ANSYS中有很多單元技術(shù)解決這兩個(gè)問(wèn)題。通常根據(jù)模型選擇單元技術(shù)，包括彎曲/體積變形和材料行為。只要可能，對(duì)非線性問(wèn)題建議采用18x單元，因?yàn)?最新的單元技術(shù)和18x單元結(jié)合，包括B-bar,URI,增強(qiáng)應(yīng)變和混合U-P。18x系列的單元技術(shù)和材料技術(shù)分開(kāi)。這些單元具有豐富的本構(gòu)模型，這也有助于縮小單元選擇的范圍。65整理課件實(shí)體單元推薦對(duì)高階單元,缺省時(shí)采用URI。用戶僅需考慮的是如果材料是完全不可壓縮的，應(yīng)該采用混合U-P。低階單元選擇的一些指南如下:66整理課件實(shí)體單元推薦線性分析和小應(yīng)變非線性分析任何具有附加位移形式的低階四邊形/六面體單元(對(duì)PLANE42,SOLID45在非退化形式中缺省)。這些單元對(duì)剪切鎖定和幾乎不可壓縮材料行為都有用。任何二階單元，尤其是需要四面體網(wǎng)格的CAD幾何圖形的SOLID92(或SOLID187)。高階四邊形/六面體單元如PLANE183或SOLID186采用URI,URI對(duì)克服剪切鎖定和幾乎不可壓縮行為也有用。67整理課件實(shí)體單元推薦有限應(yīng)變非線性分析對(duì)大應(yīng)變的應(yīng)用，首選低階四邊形/六面體單元(不會(huì)出現(xiàn)中間結(jié)點(diǎn)逆位問(wèn)題)。先用B-Bar法;如果剪切鎖定成為問(wèn)題，用戶可以切換到增強(qiáng)應(yīng)變。高階單元(缺省時(shí)用URI)也可接受。對(duì)18x單元，對(duì)幾乎或完全不可壓縮分析可以采用混合U-PKEYOPT(6)與其它技術(shù)的結(jié)合。對(duì)大應(yīng)變，需要細(xì)化網(wǎng)格和預(yù)測(cè)大應(yīng)變區(qū)域以確保整個(gè)求解過(guò)程保持好的單元質(zhì)量。68整理課件殼單元-概述當(dāng)結(jié)構(gòu)的總體厚度相對(duì)于典型長(zhǎng)度很小時(shí)可使用殼單元，長(zhǎng)度比厚度大20倍以上的問(wèn)題可決定使用殼單元。ANSYS中的殼單元根據(jù)要求解的問(wèn)題類型采用不同的公式，三個(gè)根本的殼公式包括:薄膜理論,““薄〞殼理論和“厚〞殼理論。69整理課件殼單元-概述薄膜理論Shell41采用薄膜理論。Shell41忽略彎曲和橫向剪切，只包含薄膜效應(yīng)。經(jīng)典Love-Kirchhoff理論Shell63是“薄〞殼單元。Shell63包含彎曲和薄膜效應(yīng)但忽略橫向剪切變形。Reissner/Mindlin理論Shell43,143,181,91,93和99是“厚〞殼單元。其包含彎曲、薄膜和橫向剪切效應(yīng)。橫向剪切被表示為整個(gè)厚度上的常剪切應(yīng)變,這種一階近似只適用于“中等厚度〞殼體。70整理課件平面變形中的殼單元平面內(nèi)殼的響應(yīng)可認(rèn)為是平面應(yīng)力狀態(tài)，因此對(duì)于殼單元不會(huì)出現(xiàn)體積鎖定問(wèn)題。(當(dāng)絕對(duì)不可壓縮，泊松比=0.5時(shí)Shell181支持超彈性)對(duì)于薄膜現(xiàn)象，殼單元的平面公式與平面實(shí)體單元的公式相似(非協(xié)調(diào)模式)。Shell41,43,63和181

對(duì)于平面內(nèi)變形支持非協(xié)調(diào)模式。Shell181

也支持具有沙漏控制的一致縮減積分

(缺省選項(xiàng))。71整理課件殼單元推薦線性分析如殼的厚度非常小采用Shell63，Shell63單元不包含橫向剪切效應(yīng)。如橫向剪切變形重要，對(duì)于均勻材料采用Shell43,Shell93或Shell143

，對(duì)于復(fù)合材料采用Shell91或Shell99

。注意具有一致縮減積分(缺省)的單元Shell181

對(duì)大模型較快，但需要較細(xì)的網(wǎng)格。72整理課件殼單元推薦非線性分析

等向強(qiáng)化塑性和超彈性采用Shell181。其優(yōu)勢(shì)包括：較小的.esav文件，較少的CPU時(shí)間，壓力載荷剛度效果，可以導(dǎo)入初始應(yīng)力，厚度變化。隨動(dòng)強(qiáng)化塑性，蠕變采用Shell143,Shell43和Shell93。Shell143適用于小應(yīng)變塑性，Shell93是彎曲的殼(高階)。73整理課件梁?jiǎn)卧?概述梁?jiǎn)卧捎糜诜治鲋饕軅?cè)向或橫向載荷的結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度對(duì)橫截面的比率超過(guò)20:1可作為梁?jiǎn)卧獞?yīng)用的原那么。典型的梁應(yīng)用包括：機(jī)器主軸，房屋構(gòu)架，橋梁等。ANSYS中可用的兩個(gè)梁?jiǎn)卧綖椋篍uler/Bernoulli梁Beam3和Beam4包括彎曲、軸向和扭轉(zhuǎn)變形。橫向剪切變形不包括于單元公式中。Timoshenko梁Beam188和Beam189在單元公式中包括彎曲、軸向、扭轉(zhuǎn)和橫向剪切變形。74整理課件梁?jiǎn)卧扑]線性分析對(duì)于線性模型采用Beam3,Beam4,Beam188或Beam189。

Beam3和Beam4采用Hermitian多項(xiàng)式作為形函數(shù)并且在彎曲中具有三次響應(yīng)。Beam188采用線性多項(xiàng)式作為形函數(shù)，Beam189采用二次多項(xiàng)式作為形函數(shù)。漸變截面采用beam44,beam54注意Beam188和Beam189需要更細(xì)化的網(wǎng)格，然而，它們有許多優(yōu)秀的前后處理特色。75整理課件梁?jiǎn)卧扑]非線性分析采用Beam188和Beam189模擬各向同性強(qiáng)化塑性、大應(yīng)變、屈曲(特征值和非線性屈曲)和/或大轉(zhuǎn)動(dòng)問(wèn)題。用作殼加強(qiáng)單元，Beam188與Shell181完全兼容，并且Beam189與Shell93完全兼容。

76整理課件材料庫(kù)及常用非線性材料模型77整理課件定義材料性質(zhì)時(shí)，首先給出彈性材料性質(zhì)(EX、PRXY等)。然后給出非線性材料性質(zhì)。EX屈服點(diǎn)T3T2T1材料屬性定義78整理課件各向同性材料：EX必須輸入泊松比〔PRXY或NUXY〕默認(rèn)為0.3GXY＝EX/(2(1+NUXY))正交各向異性材料所有參數(shù)必須輸入〔EX，EY，EZ，(PRXY，PRYZ，PRXZ，orNUXY，NUYZ，NUXZ)，GXY，GYZ，andGXZ)，無(wú)默認(rèn)值一般各向異性材料直接輸入彈性〔或柔度〕矩陣線彈性屬性定義79整理課件PRXY和NUXY的意義、區(qū)別：PRXY為主泊松比，指的是在單軸作用下，X方向的單位拉〔或壓〕應(yīng)變所引起的Y方向的壓〔或拉〕應(yīng)變。NUXY為次泊松比，它代表了與PRXY成正交方向的泊松比，指的是在單軸作用下，Y方向的單位拉〔或壓〕應(yīng)變所引起的X方向的壓〔或拉〕應(yīng)變。對(duì)于正交各向異性材料，需要根據(jù)材料數(shù)據(jù)的來(lái)源確定數(shù)據(jù)的輸入方式。但是對(duì)于各向同性材料來(lái)說(shuō)，選擇PR*或NU*來(lái)輸入泊松比是沒(méi)有任何區(qū)別的。泊松比的意義80整理課件ANSYS材料庫(kù)：

…\ansys90\matlib\用戶自定義材料庫(kù)

--練習(xí)

材料庫(kù)的運(yùn)用81整理課件非線性材料屬性彈塑性：·多種屈服準(zhǔn)那么：Mises、Hill、廣義Hill、Drucker-Prager、Mohr-Coulomb·多種強(qiáng)化方式：隨動(dòng)、各向同性、混合雙線性、多線性粘塑性：高溫金屬蠕變：數(shù)十種蠕變模型，顯式&隱式，與彈塑性聯(lián)合使用非線性彈性粘彈性：玻璃類、塑料類材料超彈性：各種橡膠類、泡沫類材料膨脹：核材料混凝土材料……82整理課件彈性回憶:討論塑性之前，先回憶一下金屬的彈性。彈性響應(yīng)中，如果產(chǎn)生的應(yīng)力低于材料的屈服點(diǎn)，卸載時(shí)材料可完全恢復(fù)到原來(lái)的形狀。從金屬的觀點(diǎn)看，這種行為是因?yàn)檠由斓珱](méi)有破壞原子間化學(xué)鍵。因?yàn)閺椥允怯捎谠渔I的延伸，所以是完全可恢復(fù)的。而且這些彈性應(yīng)變往往是小的。金屬的彈性行為最常用虎克定律的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系描述:83整理課件塑性回憶:塑性金屬中也會(huì)遇到非彈性或塑性響應(yīng)。超過(guò)屈服應(yīng)力是塑性區(qū)域，塑性區(qū)域中卸載后殘留一局部永久變形。如果考慮在分子層次上發(fā)生了什么，塑性變形是由于剪切應(yīng)力(偏差應(yīng)力)引起的原子平面間的滑移引起的。位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)是晶體結(jié)構(gòu)中的原子重新排列得到新的相鄰元素，從而導(dǎo)致不可恢復(fù)塑性應(yīng)變。值得注意的是，與彈性不同，滑移不會(huì)引起任何體積應(yīng)變(不可壓縮條件)。84整理課件塑性回憶(續(xù)):因?yàn)樗苄蕴幚碛捎谖灰埔鸬哪芰繐p失，所以它是非保守(路徑相關(guān))過(guò)程。延性金屬支持比彈性應(yīng)變大得多的塑性應(yīng)變。彈性變形實(shí)質(zhì)上獨(dú)立于塑性變形，因此產(chǎn)生的超過(guò)屈服點(diǎn)的應(yīng)力仍產(chǎn)生彈性和塑性應(yīng)變。因?yàn)榧僭O(shè)塑性應(yīng)變不可壓縮，所以材料響應(yīng)隨著應(yīng)變?cè)黾幼優(yōu)閹缀醪豢蓧嚎s。es屈服點(diǎn)sy彈性塑性卸載85整理課件率無(wú)關(guān)塑性:如果材料響應(yīng)和載荷速率或變形速率無(wú)關(guān)，稱材料為率無(wú)關(guān)。低溫時(shí)(<1/4或1/3的熔點(diǎn)溫度)大多數(shù)材料呈現(xiàn)率無(wú)關(guān)行為和低應(yīng)變速率。86整理課件增量塑性理論給出一種描述應(yīng)力增量和應(yīng)變?cè)隽?Ds和De)的數(shù)學(xué)關(guān)系，用于表示塑性范圍內(nèi)的材料行為。在增量塑性理論中，有三個(gè)根本組成局部:屈服準(zhǔn)那么流動(dòng)準(zhǔn)那么強(qiáng)化規(guī)律87整理課件屈服準(zhǔn)那么對(duì)于單向拉伸試件，通過(guò)比較軸向應(yīng)力與材料屈服應(yīng)力，可以確定是否屈服。然而，對(duì)于多向應(yīng)力狀態(tài)，有必要去定義一個(gè)屈服準(zhǔn)那么。屈服準(zhǔn)那么是應(yīng)力狀態(tài)的單值(標(biāo)量)度量，可以很容易地與單軸試驗(yàn)的屈服應(yīng)力相比較。因此如果知道應(yīng)力狀態(tài)和屈服準(zhǔn)那么，程序就能確定是否會(huì)發(fā)生塑性應(yīng)變。屈服準(zhǔn)那么88整理課件…屈服準(zhǔn)那么:一個(gè)常用的屈服準(zhǔn)那么是范·米賽斯屈服準(zhǔn)那么。只要變形的內(nèi)能(等效應(yīng)力)超過(guò)一定值，就會(huì)發(fā)生屈服。范·米賽斯等效應(yīng)力定義為: 式中s1、s2和s3是主應(yīng)力。當(dāng)?shù)刃?yīng)力超過(guò)材料的屈服應(yīng)力時(shí)，屈服發(fā)生：范·米賽斯屈服準(zhǔn)那么89整理課件范·米賽斯屈服準(zhǔn)那么假設(shè)在3D主應(yīng)力空間中畫(huà)出，vonMises屈服面是一個(gè)圓柱體。s2s1s3s1=s2=s3圓柱體以s1=s2=s3

為軸排列。注意如果應(yīng)力狀態(tài)在圓柱體內(nèi)，不發(fā)生屈服。這意味著如果材料在靜水壓力下(s1=s2=s3)，再大的靜水壓力也不會(huì)引起屈服。從另一個(gè)角度看，偏離(s1=s2=s3)軸的應(yīng)力參與計(jì)算vonMises應(yīng)力{s}。90整理課件從軸s1=s2=s3的角度看，vonMises屈服準(zhǔn)那么如下所示。e彈性塑性s2s1s3ssy主應(yīng)力空間單軸應(yīng)力－應(yīng)變范·米賽斯屈服準(zhǔn)那么91整理課件缺省時(shí)，所有的率無(wú)關(guān)塑性模型采用vonMises屈服準(zhǔn)那么，除非另外說(shuō)明。雙線性等向強(qiáng)化(BISO)多線性等向強(qiáng)化(MISO)非線性等向強(qiáng)化(NLISO)雙線性隨動(dòng)強(qiáng)化(BKIN)多線性隨動(dòng)強(qiáng)化(KINH&MKIN)Chaboche非線性隨動(dòng)強(qiáng)化(CHAB)92整理課件Hill屈服準(zhǔn)那么(HILL)另一個(gè)有用的屈服準(zhǔn)那么是Hill準(zhǔn)那么，它是各向異性(vonMises是各向同性)。Hill準(zhǔn)那么可看作是vonMises屈服準(zhǔn)那么的延伸。Hill準(zhǔn)那么可寫為：

六個(gè)常數(shù)〔Rxx，Ryy，Rzz，Rxy，Ryz，Rxz〕表示Hill屈服準(zhǔn)那么的特性:93整理課件Hill屈服準(zhǔn)那么(HILL)Hill準(zhǔn)那么需要通過(guò)簡(jiǎn)單試驗(yàn)確定6個(gè)常數(shù)。前面的常數(shù)〔Rxx，Ryy，Rzz，Rxy，Ryz，Rxz〕代表在給定方向的屈服應(yīng)力與參照屈服應(yīng)力(vonMises)的比率。對(duì)線彈性材料特性，可指定各向同性或正交各向異性特性(EX，EY，EZ等)Hill準(zhǔn)那么不描述強(qiáng)化;它僅描述屈服準(zhǔn)那么。Hill勢(shì)與等向、隨動(dòng)和混合強(qiáng)化模型相結(jié)合。在這些模型中，vonMises用作‘參照’屈服應(yīng)力。Hill模型那么用來(lái)確定六個(gè)方向的實(shí)際屈服應(yīng)力值。s2s1s3ses2s3s3ys2y主應(yīng)力空間單軸應(yīng)力-應(yīng)變94整理課件廣義Hill勢(shì)(ANISO)廣義Hill勢(shì)與Hill勢(shì)相似，區(qū)別如下:廣義Hill供非均質(zhì)材料用(拉伸和壓縮屈服比率不同)。直接輸入不同方向的屈服應(yīng)力(應(yīng)力單位)，不是屈服應(yīng)力比率(無(wú)量綱)。強(qiáng)化規(guī)律是雙線性等向強(qiáng)化。已經(jīng)內(nèi)置于材料定義中，所以不用發(fā)出TB，BISO命令。

無(wú)需指定額外的強(qiáng)化準(zhǔn)那么。假設(shè)和溫度無(wú)關(guān)。不支持18x單元。95整理課件廣義Hill勢(shì)(ANISO)廣義Hill勢(shì)理論的屈服面可看作是在主應(yīng)力空間內(nèi)移動(dòng)了的變形圓柱體。由于各向異性(不同方向屈服不同)，所以圓柱屈服面變形(Hill準(zhǔn)那么)。因?yàn)榍诶旌蛪嚎s中可指定為不同，所以圓柱屈服面被初始移動(dòng)。s2s1s3ses3s3yt主應(yīng)力空間單軸應(yīng)力-應(yīng)變s3yc96整理課件強(qiáng)化規(guī)律:強(qiáng)化規(guī)律描述初始屈服準(zhǔn)那么如何隨不斷開(kāi)展的塑性應(yīng)變變化。強(qiáng)化規(guī)律描述在塑性流動(dòng)過(guò)程中屈服面如何變化。如果繼續(xù)加載或者反向加載，強(qiáng)化規(guī)律確定材料何時(shí)將再次屈服。彈性塑性加載后的屈服面初始屈服面強(qiáng)化規(guī)律97整理課件…強(qiáng)化規(guī)律:ANSYS所用的根本強(qiáng)化規(guī)律有兩個(gè)，用于規(guī)定屈服面的修正:s2初始屈服面s1后繼屈服面隨動(dòng)強(qiáng)化。屈服面大小保持不變，并沿屈服方向平移。等向強(qiáng)化。屈服面隨塑性流動(dòng)在所有方向均勻膨脹。s2初始屈服面s1后繼屈服面對(duì)于小應(yīng)變循環(huán)載荷，大多數(shù)材料顯示出隨動(dòng)強(qiáng)化行為。強(qiáng)化規(guī)律98整理課件隨動(dòng)強(qiáng)化單軸試件隨動(dòng)強(qiáng)化的應(yīng)力-應(yīng)變行為是:essy2sys’注意壓縮時(shí)的后繼屈服減小量等于拉伸時(shí)屈服應(yīng)力的增大量，因此這兩種屈服應(yīng)力間總能保持2sy

的差值。(這叫做Bauschinger效應(yīng)。)隨動(dòng)強(qiáng)化通常用于小應(yīng)變、循環(huán)加載的情況。強(qiáng)化規(guī)律99整理課件…

隨動(dòng)強(qiáng)化:初始各向同性材料在屈服并經(jīng)歷隨動(dòng)強(qiáng)化后不再是各向同性。隨動(dòng)強(qiáng)化模型不適合于非常大的應(yīng)變的模擬。essy2sys’強(qiáng)化規(guī)律100整理課件等向強(qiáng)化等向強(qiáng)化單軸試件應(yīng)力-應(yīng)變行為是:es’sy2s’s注意壓縮的后繼屈服應(yīng)力等于拉伸時(shí)的到達(dá)的最大應(yīng)力。等向強(qiáng)化經(jīng)常用于大應(yīng)變或比例(非周期)加載的模擬。強(qiáng)化規(guī)律101整理課件曲線形狀A(yù)NSYS塑性模型支持三種不同的曲線形狀:eseses雙線性多線性非線性強(qiáng)化規(guī)律102整理課件ANSYS程序有許多塑性選項(xiàng)，允許將給定材料的強(qiáng)化規(guī)律、曲線形狀和率相關(guān)等緊密地匹配起來(lái)。這些塑性選項(xiàng)在高級(jí)結(jié)構(gòu)非線性培訓(xùn)手冊(cè)中討論。103整理課件…

材料屬性記住大應(yīng)變塑性分析要求輸入數(shù)據(jù)為真實(shí)應(yīng)力-對(duì)數(shù)應(yīng)變，而小應(yīng)變分析可以用工程應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)。

如果所提供的試驗(yàn)數(shù)據(jù)用工程應(yīng)力-應(yīng)變度量，那么在將它輸入ANSYS進(jìn)行大應(yīng)變分析之前，必須轉(zhuǎn)換為真實(shí)應(yīng)力-對(duì)數(shù)應(yīng)變數(shù)據(jù)。真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變工程104整理課件…

材料屬性:然而，在小應(yīng)變水平，工程應(yīng)力-應(yīng)變值與真實(shí)應(yīng)力-對(duì)數(shù)應(yīng)變值幾乎恒等。因此，真實(shí)應(yīng)力-對(duì)數(shù)應(yīng)變數(shù)據(jù)可用于一般情況。如果所提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用真實(shí)應(yīng)力-對(duì)數(shù)應(yīng)變計(jì)量，那么在輸入ANSYS之前，即使對(duì)小應(yīng)變分析也不需要轉(zhuǎn)換為工程應(yīng)力-應(yīng)變。el

=ln(1+e) strue

=s(1+e)105整理課件材料屬性–雙線性隨動(dòng)強(qiáng)化:雙線性隨動(dòng)強(qiáng)化(BKIN)用雙線性的應(yīng)力-應(yīng)變曲線表示，包括彈性斜率和剪切模量。采用隨動(dòng)強(qiáng)化的Mises屈服準(zhǔn)那么，因此包括包辛格效應(yīng)。該選項(xiàng)可以用于小應(yīng)變和循環(huán)加載的情況。esyeysET雙線性隨動(dòng)強(qiáng)化所需的輸入數(shù)據(jù)是彈性模量E、屈服應(yīng)力sy

和剪切模量ET。

下面我們?cè)贏NSYS中來(lái)介紹材料定義的過(guò)程106整理課件材料屬性–多線性隨動(dòng)強(qiáng)化:多線性隨動(dòng)強(qiáng)化有兩個(gè)選項(xiàng):MKIN(固定表)和KINH(通用)。兩種材料模型都用多線性的應(yīng)力-應(yīng)變曲線模擬隨動(dòng)強(qiáng)化效應(yīng)。這些選項(xiàng)用Mises屈服準(zhǔn)那么，對(duì)金屬的小應(yīng)變塑性分析有效。MKIN和KINH都通過(guò)輸入彈性模量和應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)點(diǎn)定義，彈性模量(E)的輸入步驟與BKIN模型相同。107整理課件…

多線性隨動(dòng)強(qiáng)化–

固定表(MKIN):MKIN選項(xiàng)用Besseling或底層模型(見(jiàn)ANSYS理論手冊(cè))。MKIN選項(xiàng)最多允許五個(gè)應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)點(diǎn)，最多五條溫度相關(guān)曲線。MKIN模型有如下附加限制:每一條應(yīng)力-應(yīng)變曲線必須用同一組應(yīng)變值。曲線的第一個(gè)點(diǎn)必須和彈性模量一致不允許有大于彈性模量的斜率段(允許負(fù)斜率，但會(huì)導(dǎo)致收斂問(wèn)題)。對(duì)于應(yīng)變值超過(guò)輸入曲線終點(diǎn)的情況，假定為理想塑性材料行為。108整理課件…

多線性隨動(dòng)強(qiáng)化–

固定表(MKIN):輸入非線性真實(shí)應(yīng)力-對(duì)數(shù)應(yīng)變數(shù)據(jù):MKIN的應(yīng)力-應(yīng)變選項(xiàng):隨著溫度的升高無(wú)應(yīng)力松弛

(缺省)。用新的權(quán)重因子重新計(jì)算總塑性應(yīng)變。比例縮放塑性應(yīng)變以保持總塑性應(yīng)變不變;符合Rice模型(推薦)。109整理課件…

多線性隨動(dòng)強(qiáng)化-通用(KINH):KINH選項(xiàng)去掉了MKIN模型強(qiáng)加的一些限制。(KINH與BOPT=2，Rice模型的MKIN有同樣的力學(xué)行為)。可以定義40條溫度相關(guān)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，每一條曲線可以有20個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。不同溫度的曲線必須有相同數(shù)量的點(diǎn)，然而不同曲線的應(yīng)變值可以不同。假設(shè)不同應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)代表特定低層的溫度相關(guān)的屈服行為。110整理課件…

多線性隨動(dòng)強(qiáng)化-通用(KINH):定義KINH模型:在材料GUI中，雙擊Structural…Nonlinear…Inelastic…KinematicHardening…Multilinear(General)(續(xù)下頁(yè))111整理課件…

多線性隨動(dòng)強(qiáng)化-通用(KINH):輸入非線性真實(shí)應(yīng)力-對(duì)數(shù)應(yīng)變數(shù)據(jù)可以定義五條溫度相關(guān)曲線。點(diǎn)擊添加應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)點(diǎn)。112整理課件…多線性隨動(dòng)強(qiáng)化-通用(KINH):預(yù)覽所輸入的材料屬性:拾取對(duì)話框中的“Graph〞。注意:從材料模型界面生成的材料數(shù)據(jù)表曲線圖的標(biāo)題中有“preview〞字樣。113整理課件…

多線性隨動(dòng)強(qiáng)化-通用(KINH):一旦定義了材料屬性，畫(huà)應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖的推薦步驟是:

UtilityMenu>Plot>DataTables…顯示材料標(biāo)識(shí)號(hào)。單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)有標(biāo)識(shí)。114整理課件…

多線性隨動(dòng)強(qiáng)化(KINH):作為GUI的備用，同樣的材料非線性屬性可以通過(guò)如下的命令行輸入來(lái)定義:

/PREP7 MPTEMP，1，0 MPDATA，EX，1，，16000000 MPDATA，PRXY，1，，0。33 TB，KINH，1，1，8 TBTEMP，0 TBPT，，0。000625，10000 TBPT，，0。0025，15000 TBPT，，0。005，21000 TBPT，，0。01，29000 TBPT，，0。015，32600 TBPT，，0。02，34700 TBPT，，0。04，36250 TBPT，，0。1，39000 TBPLOT

115整理課件材料屬性-雙線性等向強(qiáng)化:雙線性等向強(qiáng)化(BISO)也用雙線性的應(yīng)力-應(yīng)變曲線表示。采用等向強(qiáng)化的vonMises屈服準(zhǔn)那么。該選項(xiàng)通常用于金屬塑性的大應(yīng)變情況。建議不要將雙線性等向強(qiáng)化用于循環(huán)加載。esyeysET雙線性等向強(qiáng)化需要輸入的值是彈性模量E、屈服應(yīng)力sy和剪切模量ET。輸入步驟與雙線性隨動(dòng)強(qiáng)化模型相同。116整理課件材料屬性–多線性等向強(qiáng)化:多線性等向強(qiáng)化(MISO)也用多線性的應(yīng)力－應(yīng)變曲線表示。采用等向強(qiáng)化的Mises屈服準(zhǔn)那么。該選項(xiàng)通常用于比例加載和金屬塑性的大應(yīng)變情況。通過(guò)輸入彈性模量和應(yīng)力－應(yīng)變數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)定義多線性等向強(qiáng)化模型。輸入步驟與KINH模型類似。117整理課件…

多線性等向強(qiáng)化(MISO):MISO選項(xiàng)最多允許100個(gè)應(yīng)力－應(yīng)變數(shù)據(jù)點(diǎn)及20條溫度相關(guān)曲線。MISO模型有如下附加限制:曲線的第一個(gè)點(diǎn)必須與彈性模量相對(duì)應(yīng)。不允許有大于彈性模量或小于零的斜率段。對(duì)于應(yīng)變值超過(guò)輸入曲線終點(diǎn)的情況，假定為理想塑性材料行為。118整理課件…

多線性等向強(qiáng)化(MISO):定義MISO模型:在材料GUI中雙擊

Structural…Nonlinear…Inelastic…RateIndependent… IsotropicHardening…MisesPlasticity…Multilinear(按定義KINH相同的步驟操作)119整理課件雙線性隨動(dòng)強(qiáng)化材料輸入多線性隨動(dòng)強(qiáng)化材料輸入練習(xí)120整理課件制訂分析方案降維技術(shù)Mesh200MPC〔替代DOF耦合技術(shù)〕模型輸入與輸出、合并技術(shù)高級(jí)有限元模型技術(shù)121整理課件制訂分析方案122整理課件通常考慮的分析因素制訂分析方案是很重要的。一般考慮以下問(wèn)題：分析領(lǐng)域分析目標(biāo)線性/非線性問(wèn)題靜力/動(dòng)力問(wèn)題分析細(xì)節(jié)的考慮幾何模型對(duì)稱性

單元類型網(wǎng)格密度單位制材料特性載荷求解器123整理課件通常考慮的分析因素〔續(xù)〕制訂的分析方案好壞直接影響分析的精度和本錢〔人耗工時(shí)，計(jì)算機(jī)資源等〕，但通常情況下精度和本錢是相互沖突，特別是分析較大規(guī)模和具有切割邊界的模型時(shí)更為明顯。一個(gè)糟糕的分析方案可能導(dǎo)致分析資源緊張和分析方式受得限制。124整理課件確定適宜的分析學(xué)科領(lǐng)域?qū)嶓w運(yùn)動(dòng)，承受壓力，或?qū)嶓w間存在接觸施加熱、高溫或存在溫度變化恒定的磁場(chǎng)或磁場(chǎng)電流〔直流或交流〕氣〔液〕體的運(yùn)動(dòng)，或受限制的氣體/液體以上各種情況的耦合結(jié)構(gòu)熱磁流體電耦合場(chǎng)準(zhǔn)則125整理課件分析目的分析目的直接決定分析近似模型確實(shí)定。分析目的，就是這樣一個(gè)問(wèn)題的答案：“利用FEA我想研究結(jié)構(gòu)哪些方面的情況？〞結(jié)構(gòu)分析:要想得到極高精度的應(yīng)力結(jié)果，必須保證影響精度的任何結(jié)構(gòu)部位有理想的單元網(wǎng)格，不對(duì)幾何形狀進(jìn)行細(xì)節(jié)上的簡(jiǎn)化。應(yīng)力收斂應(yīng)當(dāng)?shù)玫奖ＷC，而任何位置所作的任何簡(jiǎn)化都可能引起明顯誤差。在忽略細(xì)節(jié)的情況下，使用相對(duì)較粗糙的單元網(wǎng)格計(jì)算轉(zhuǎn)角和法向應(yīng)力。復(fù)雜的模型要求具有較好的均勻單元網(wǎng)格，并允許忽略細(xì)節(jié)因素。準(zhǔn)則126整理課件高效率建模技術(shù)在建立分析模型之前必須制訂好建模方案：必須考慮那些細(xì)節(jié)問(wèn)題？對(duì)稱/反對(duì)稱/軸對(duì)稱？選用那種類型的單元？線單元?dú)卧猉－Y平面單元平面應(yīng)力或應(yīng)變單元軸對(duì)稱單元諧單元實(shí)體單元專用單元線性單元/高階單元/P單元四邊形單元/三角形單元，塊單元/四面體單元127整理課件高效率建模技術(shù)-細(xì)節(jié)處理對(duì)于分析不重要的細(xì)節(jié)不應(yīng)當(dāng)包含在分析模型中。當(dāng)從CAD系統(tǒng)傳一個(gè)模型到ANSYS程序中時(shí)往往可以作大量的簡(jiǎn)化處理。然而，諸如倒角或孔等細(xì)節(jié)可以是最大應(yīng)力出現(xiàn)的位置，這些細(xì)節(jié)對(duì)于你的分析目的是十分重要的。帶倒角不帶倒角128整理課件降維技術(shù)-對(duì)稱性模型對(duì)稱—當(dāng)物理系統(tǒng)的形狀、材料和載荷具有對(duì)稱性時(shí)，就可以只對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)中具有代表性的局部或截面進(jìn)行建模分析，再將結(jié)果映射到整個(gè)模型上，就能獲得相同精度的結(jié)果。物理系統(tǒng)對(duì)稱分析要求具有以下對(duì)稱性條件：幾何結(jié)構(gòu)對(duì)稱材料特性對(duì)稱具有零位移約束存在非零位移約束129整理課件降維技術(shù)-對(duì)稱性模型(續(xù))對(duì)稱類型軸對(duì)稱即繞某一軸線存在對(duì)稱性，這類結(jié)構(gòu)如：電燈泡，直管，圓錐體，圓盤和圓屋頂。對(duì)稱面就是旋轉(zhuǎn)形成結(jié)構(gòu)的橫截面，它可以在任何位置。大多數(shù)軸對(duì)稱分析求解必須假定非零約束〔邊界〕，集中力、壓力和體截荷均具有軸對(duì)稱。然而，如果截荷不存在軸對(duì)稱性，并且是線性分析，可以將截荷分成簡(jiǎn)諧成分，進(jìn)行獨(dú)立求解〔然后進(jìn)行疊加〕。130整理課件對(duì)稱類型(續(xù))旋轉(zhuǎn)對(duì)稱即結(jié)構(gòu)由繞軸分布的幾個(gè)重復(fù)局部組成，諸如渦輪葉片這類物體。大多數(shù)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱分析求解要求非零位移約束〔邊界〕，集中力、壓力和體載荷應(yīng)具有對(duì)稱性。然而，如果載荷不對(duì)稱分布，并且如果是線性分析，它們可以利用周期對(duì)稱求解。降維技術(shù)-對(duì)稱性模型(續(xù))131整理課件對(duì)稱類型(續(xù))平面或鏡面對(duì)稱即結(jié)構(gòu)的一半與另一半成鏡面映射關(guān)系，對(duì)稱位置〔鏡面〕稱為對(duì)稱平面。大多數(shù)平面對(duì)稱分析求解要求非零位移約束〔邊界〕，集中力、壓力和體力應(yīng)當(dāng)對(duì)稱。但是，如果這些載荷不對(duì)稱，并且是線性分析，它們可以分成對(duì)稱或反對(duì)稱問(wèn)題進(jìn)行獨(dú)立求解。該圖顯示了鏡面對(duì)稱和旋轉(zhuǎn)對(duì)稱降維技術(shù)-對(duì)稱性模型(續(xù))132整理課件對(duì)稱類型(續(xù))重復(fù)或平移對(duì)稱即結(jié)構(gòu)是由沿一直線分布的重復(fù)局部組成，諸如帶有均勻分布冷卻節(jié)的長(zhǎng)管等結(jié)構(gòu)。該對(duì)稱要求非零位移約束，集中力、壓力和體載荷應(yīng)具有對(duì)稱性。一個(gè)結(jié)構(gòu)可能由多個(gè)對(duì)稱平面，這樣就可以利用對(duì)稱性建立一個(gè)很小的等效分析模型。

圖示模型具有鏡面對(duì)稱(2X)和重復(fù)對(duì)稱降維技術(shù)-對(duì)稱性模型(續(xù))133整理課件在實(shí)際當(dāng)中，可以利用對(duì)稱模型進(jìn)行分析能獲得更好的分析結(jié)果，因?yàn)榭梢越⒏_、綜合考慮各細(xì)節(jié)的模型。降維技術(shù)-對(duì)稱性模型(續(xù))134整理課件用于劃分單元，與求解無(wú)關(guān)。拖拉或掃掠劃分網(wǎng)格時(shí)使用。注意：節(jié)點(diǎn)分布要與實(shí)體單元一致。例：生成一個(gè)彈簧形網(wǎng)格〔solid45〕Mesh200單元135整理課件MPC〔替代DOF耦合技術(shù)〕136整理課件不同的人建立不同的模型局部較大的模型分割為假設(shè)干小模型CdwriteCdread模型合并137整理課件可輸出兩局部?jī)?nèi)容：數(shù)據(jù)庫(kù)模型〔Ansys命令格式〕〔除了實(shí)體模型及實(shí)體載荷外〕實(shí)體模型與實(shí)體載荷〔IGES命令格式〕可以有選擇地進(jìn)行輸出輸出時(shí)，ansys給每一個(gè)文件寫入適宜的

NUMOFF命令，保證以后將這些文件讀入時(shí)不會(huì)和數(shù)據(jù)庫(kù)中已有的模型發(fā)生沖突，這正是模型合并所要求的。Cdwrite138整理課件讀入由Cdwrite輸出的模型可以讀入不同的模型到一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)模型的合并Cdread139整理課件兩個(gè)平面模型的合并〔plane42單元〕練習(xí)140整理課件高級(jí)建模技術(shù)141整理課件梁的高級(jí)使用142整理課件梁梁?jiǎn)卧蔷€單元，是3-D結(jié)構(gòu)的一維理想化模型梁?jiǎn)卧葘?shí)體和殼單元更有效143整理課件梁的屬性建立梁的第一步，同任何分析一樣，先建立幾何模型—

通常是由關(guān)鍵點(diǎn)和線組成的框架結(jié)構(gòu)。然后定義如下的梁的屬性:單元類型橫截面材料特性144整理課件梁的屬性單元類型選擇下面類型中的一個(gè):BEAM188—3-D,線性(2-node)BEAM189—3-D,二次函數(shù)(3-node)ANSYS有許多其它梁?jiǎn)卧扑]使用BEAM188和189對(duì)絕大局部梁結(jié)構(gòu)都適合支持線性和非線性分析,包括塑性，大變形和非線性失穩(wěn)具有包括用多種材料模擬層狀材料，復(fù)合材料，截面加強(qiáng)的能力具有用戶定義截面幾何尺寸的能力在前、后處理過(guò)程中容易使用145整理課件梁屬性橫截面對(duì)BEAM188和189單元的完整定義包括對(duì)橫截面屬性的定義。BeamTool提供了方便的操作.Preprocessor>Sections>CommonSectns...選擇想要的形狀，然后輸入尺寸按Preview按鈕觀看形狀,然后按OK.假設(shè)有多個(gè)橫截面，必須給每個(gè)橫截面指定編號(hào)〔任意定義名稱〕146整理課件梁屬性工字梁橫截面的樣本預(yù)覽如下(SECPLOT)除了預(yù)先定義好的橫截面形狀之外，ANSYS允許用戶通過(guò)建立二維實(shí)體模型來(lái)建立自己的“自定義〞橫截面形狀同標(biāo)準(zhǔn)橫截面一樣，可以把自定義的橫截面和想要的尺寸保存到橫截面庫(kù)中以便日后使用。147整理課件梁屬性“自定義〞橫截面形狀步驟:建立面指定線分割數(shù)保存截面編輯截面〔假設(shè)需要，如定義復(fù)合材料截面等〕讀入截面(使用時(shí))舉例：有圓孔的方形梁

截面上的不同材料148整理課件梁屬性材料屬性線性和非線性材料屬性均可所有梁的屬性定義好以后，下一步是對(duì)幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分149整理課件梁網(wǎng)格劃分用梁?jiǎn)卧獙?duì)幾何模型做網(wǎng)格劃分包括三個(gè)主要步驟:指定線的屬性指定線分割尺寸劃分網(wǎng)格

MeshTool

提供了上述三個(gè)步驟的便利操作150整理課件梁網(wǎng)格劃分步驟1:指定線的屬性梁網(wǎng)格劃分的線屬性包括:材料號(hào)橫截面號(hào)方向關(guān)鍵點(diǎn)相對(duì)于梁軸線，橫截面是怎樣放置所有橫截面類型都需要指定單個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)可以分配給多條線(即不需要為每條線指定獨(dú)立關(guān)鍵點(diǎn))每條線的端點(diǎn)都有它的方向關(guān)鍵點(diǎn)，允許橫截面繞梁軸線扭轉(zhuǎn)。151整理課件梁網(wǎng)格劃分使用方向關(guān)鍵點(diǎn)的例子:152整理課件梁網(wǎng)格劃分使用MeshTool的單元屬性指定線屬性(或選擇想要的線和使用LATT

命令)拾取線BEAM188&189單元的附加屬性153整理課件梁網(wǎng)格劃分步驟2:線分割對(duì)BEAM188和189單元，建議不要把整個(gè)梁當(dāng)作一個(gè)單元使用MeshTool的“SizeControls〞指定想要的線分割數(shù)(或用LESIZE命令).154整理課件梁網(wǎng)格劃分步驟3:生成網(wǎng)格先保存數(shù)據(jù)庫(kù)文件(Toolbar>SAVE_DB

或使用SAVE

命令).按下MeshTool中的Mesh

按鈕(或執(zhí)行LMESH,ALL命令)生成網(wǎng)格拾取線155整理課件梁網(wǎng)格劃分在單元繪圖中顯示橫截面形狀,激活顯示單元形狀:UtilityMenu>PlotCtrls>Style>SizeandShape…或使用命令/ESHAPE,1156整理課件梁網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分完成后,接著施加荷載并求解157整理課件加載梁的典型加載包括:位移約束施加在節(jié)點(diǎn)或關(guān)鍵點(diǎn)上力施加在節(jié)點(diǎn)或關(guān)鍵點(diǎn)上壓力Solution>Apply>Pressures>OnBeams或使用SFBEAM命令〔力的作用面參見(jiàn)help文件〕重力或旋轉(zhuǎn)速度作用在整個(gè)結(jié)構(gòu)上158整理課件求解，查看結(jié)果獲取解答:先保存數(shù)據(jù)庫(kù)文件.求解.(或把載荷寫入載荷步文件，然后求解所有載荷步)查看結(jié)果的方法同應(yīng)力分析相同:觀察變形觀察反力畫(huà)應(yīng)力、應(yīng)變圖BEAM188和189單元的主要優(yōu)勢(shì)是應(yīng)力可以直接在單元上觀看〔同殼和實(shí)體單元〕，必須激活單元形狀顯示。159整理課件演示:恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)文件frame.db(包括線，關(guān)鍵點(diǎn)，載荷，單元類型,材料和兩個(gè)橫截面)。畫(huà)出兩個(gè)已定義的橫截面(SECPLOT,1&2)。用BeamTool定義第三個(gè)橫截面：ID=3:Name=peak,Sub-type=box(空心矩形),W1=6,W2=6;T1=T2=T3=T4=0.25翻開(kāi)MeshTool,GPLOT,對(duì)下面的線屬性賦值：斜線:mat=1,secnum=3,方向關(guān)鍵點(diǎn)KP=100左垂線:mat=1,secnum=2,方向關(guān)鍵點(diǎn)KP=102右垂線:mat=1,secnum=2,方向關(guān)鍵點(diǎn)KP=101左前水平線:mat=1,secnum=1,方向關(guān)鍵點(diǎn)KP=1右后水平線:mat=1,secnum=1,方向關(guān)鍵點(diǎn)KP=3對(duì)所有線指定size=20。存儲(chǔ)，然后LMESH,ALL，然后/ESHAPE,1并EPLOT對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)9施加fy方向，大小為-10000lb的載荷，約束4個(gè)底部關(guān)鍵點(diǎn)的所有自由度。求解,觀察結(jié)果：變形圖，反力，應(yīng)力SX(=軸向+彎曲)。選擇橫截面編號(hào)是3的單元，畫(huà)應(yīng)力圖。對(duì)2號(hào)橫截面重復(fù)上面的操作。160整理課件練習(xí)建筑框架161整理課件殼的高級(jí)使用162整理課件殼用于薄面板或曲面的模型，殼分析應(yīng)用的根本原那么是每塊面板的主尺寸不低于其厚度的10倍。163整理課件殼的使用薄殼(Love/Kirchhoff)假設(shè)最初垂直于殼的中面的橫截面在加載過(guò)程中保持平直并垂直于中性軸，該假設(shè)不包括剪切變形。中厚殼(Mindlin/Reissner)假設(shè)最初垂直于殼的中面的橫截面在加載過(guò)程中保持平直但不再保持垂直于中性軸，所以剪切應(yīng)變?cè)跈M截面內(nèi)是常數(shù)。164整理課件殼單元?dú)卧难a(bǔ)充說(shuō)明:大多數(shù)ANSYS殼單元假設(shè)單元和結(jié)點(diǎn)位置描述單元的中面。對(duì)低階單