ANSYS經(jīng)典應(yīng)用實(shí)例(結(jié)構(gòu)分析詳解)

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1、5.1結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析中用到的單元ANSYS軟件中結(jié)構(gòu)靜力分析用來(lái)分析由于穩(wěn)態(tài)外載荷引起的系統(tǒng)或部件的位移、應(yīng)變、應(yīng)力和力。穩(wěn)態(tài)外載荷包括穩(wěn)定的慣性力(如重力、旋轉(zhuǎn)件所受的離心力)和能夠等效為靜載荷的隨時(shí)間變化的載荷。這種分析類型有很廣泛的應(yīng)用,如確定確定結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中程度,預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力等。類別形狀和特性單元類型1.桿普通LINK1,LINK8雙線性LINK102.梁普通BEAM3,BEAM4截面漸變BEAM54,BEAM44塑性BEAM23,BEAM24考慮剪切變形BEAM188,BEAM189類別形狀和特性單元類型3.管普通PIPE16,PIPE17,PIPE18浸入

2、PIPE59塑性PIPE20,PIPE604.二維實(shí)體三角形PLANE2四邊形PLANE42,PLANE82,PLANE182超彈性單元HYPER84,HYPER56,HYPER74粘彈性VISCO88大應(yīng)變VISO106,VISO108諧單元PLANE83,PLANE25P單元PLANE145,PLANE146類別形狀和特性單元類型5.三維實(shí)體塊SOLID45,SOLID95,SOLID73,SOLID185四面體SOLID92,SOLID72層SOLID46各向異性SOLID64,SOLID65超彈性單元HYPER86,HYPER58,HYPER158粘彈性VISO8

3、9大應(yīng)變VISO107P單元SOLID147,SOLID1486.殼四邊形SHELL93,SHELL63,SHELL41,SHELL43,SHELL181軸對(duì)稱SHELL51,SHELL61層SHELL91,SHELL99剪切板SHELL28P單元SHELL150類別形狀和特性單元類型7.接觸單元面-面TARGET169,TARGET170,SURF171,SURF172,SURF173點(diǎn)-面SURF174點(diǎn)-點(diǎn)CONTAC48,CONTAC49剛性表面CONTAC12,CONTAC52,CONTAC268.專業(yè)單元彈簧COMBIN14,COMBIN39,COMBIN40

4、質(zhì)量MASS21控制單元COMBIN37表面效應(yīng)單元SURF19,SURF22,SURF153,SURF154鉸COMBIN7線性激發(fā)器LINK11矩陣MATRIX27,MATRIX50類別形狀和特性單元類型9.耦合場(chǎng)聲學(xué)TARGET169,TARGET170,SURF171,SURF172,SURF173壓電熱-應(yīng)力SURF174磁-結(jié)構(gòu)CONTAC48,CONTAC49流體-結(jié)構(gòu)CONTAC12,CONTAC52,CONTAC265.2結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析的類型靜力分析線性靜力分析非線性靜力分析非線性靜力分析允許有大變形、蠕變、應(yīng)力剛化、接觸單元、超彈性單元等。線性靜力分析

5、根據(jù)結(jié)構(gòu)特征和所受外載荷的形式通常歸結(jié)為如下幾個(gè)問(wèn)題:平面問(wèn)題、軸對(duì)稱問(wèn)題、周期對(duì)稱問(wèn)題、三維問(wèn)題等。5.2.1平面問(wèn)題平面問(wèn)題平面應(yīng)變平面應(yīng)力特點(diǎn):物體沿某坐標(biāo)軸(如Z軸)的尺寸遠(yuǎn)大于其它兩個(gè)坐標(biāo)軸的尺寸;垂直于Z軸各截面的形狀和尺寸均相同;所有外力與Z軸垂直且不隨Z坐標(biāo)變化;物體的約束條件不隨Z坐標(biāo)而變化。在這種情況下,可以認(rèn)為物體沿Z軸方向各截面沒(méi)有z向位移,而沿x和y向的位移對(duì)各截面均相同(與z坐標(biāo)無(wú)關(guān)),各截面內(nèi)將產(chǎn)生平面應(yīng)變。任何機(jī)械零部件,一般說(shuō)來(lái)都是空間結(jié)構(gòu)。但是在某些條件下,它們可以簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題來(lái)處理。平面問(wèn)題包括平面應(yīng)變問(wèn)題和平面應(yīng)力問(wèn)題兩類。特點(diǎn):

6、物體沿某坐標(biāo)軸(如Z軸)的尺寸遠(yuǎn)小于其它兩個(gè)坐標(biāo)軸的尺寸;外力沿周邊作用且與XY平面平行,且體積力也垂直于z軸;由于物體在z方向厚度很小,故外載的表面力和體積力都可看成是沿z向不變化的。約束條件在XY平面內(nèi)。在這種情況下,可以認(rèn)為物體沿Z軸方向無(wú)應(yīng)力,所有應(yīng)力都發(fā)生在XY平面內(nèi)。5.2.2軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)問(wèn)題與周期對(duì)稱結(jié)構(gòu)問(wèn)題軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)問(wèn)題周期對(duì)稱結(jié)構(gòu)問(wèn)題特點(diǎn):(1)結(jié)構(gòu)為回轉(zhuǎn)體(截面繞它的回轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)而形成);(2)載荷關(guān)于軸心線對(duì)稱。ANSYS軟件中提供了專門的分析方法對(duì)這類問(wèn)題進(jìn)行求解,與普通方法相比可以節(jié)約大量的人力和計(jì)算機(jī)資源,大大提高求解問(wèn)題的效率。特點(diǎn):如果結(jié)構(gòu)

7、繞其軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度?,結(jié)構(gòu)(包括材料常數(shù))與旋轉(zhuǎn)前完全相同,則將這種結(jié)構(gòu)稱為周期對(duì)稱結(jié)構(gòu)(循環(huán)對(duì)稱結(jié)構(gòu))。符合這一條件的最小旋轉(zhuǎn)角?5.3桿系結(jié)構(gòu)分析實(shí)例問(wèn)題描述:圖5-1所示為一平面桁架,長(zhǎng)度L=0.1m,各桿橫截面面積均為A=1?10-4m2,力P=2000N,計(jì)算各桿的軸向力Fa、軸向應(yīng)力σa。圖5-1平面桁架[實(shí)例1]平面桁架分析桿軸向力Fa/N軸向應(yīng)力σa/MPa①1000100②1000100③-1414.2-141.4④00⑤-1414.2-141.4思考:根據(jù)靜力平衡條件,很容易計(jì)算出軸向力Fa、軸向應(yīng)力σa,

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