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      ANSYS结构有限元分析流程

      ANSYS结构有限元分析流程

      来源:管理员点击次数:更新时间:2013-09-13

      有限元法的基本思想是将连续的结构离散成有限个单元,并在每一个单元中设定有限个节点,将连续体看做是只在节点处相连接的一组单元的集合体;同时选定场函数的节点值作为基本未知量,并在每一个单元中假设一个近似插值函数表示单元中场函数的分布规律;然后利用力学中的变分原理建立求解节点未知量的有限元方程,这样就将一个连续域中的无限自由度的问题转化为离散域的自由度问题。求解后可以利用已知的节点值和插值函数确定单元以及整个集合体上场函数。

      ANSYS结构有限元分析流程

      1.          前处理

      前处理的目的是建立一个符合实际情况的结构有限元模型。在Preprocessor 处理器中进行。包括:分析环境设置(指定分析工作名称、分析标题)、定义单元类型、定义实常数、定义材料属性(如线弹性材料的弹性模量、泊松比、密度)、建立几何模型(一般用自底向上建模:先定义关键点,由这些点连成线,由线组成面,再由线形成体)、对几何模型进行网格划分(分为三个步骤:赋予单元属性、指定网格划分密度、网格划分)

      2.          施加载荷、设置求解选项并求解

      这些工作通过SOLUTION 处理器实现。

      指定分析类型(静力分析、模态分析、谐响应分析、瞬态动力分析、谱分析等)、设置分析选项(不同分析类型设置不同选项,有非线性选项设置、线性设置和求解器设置)、设置载荷步选项(包括时间、子步数、载荷步、平衡迭代次数和输出控制)、加载(ANSYS结构分析的载荷包括位移约束、集中力、面载荷、体载荷、惯性力、耦合场载荷,将其施加于几何模型的关键点、线、面、体上)然后求解。

      3.          后处理

      当完成计算以后,通过后处理?椴榭唇峁。ANSYS软件的后处理?榘ㄍㄓ煤蟠砟?椋POST1)和时间历程后处理?(POST26)?梢郧崴苫竦们蠼饧扑憬峁,包括位移、温度、应变、热流等,还可以对结果进行数学运算,然后以图形或者数据列表的形式输出。结构的变形图、内力图(轴力图、弯矩图、剪力图),各节点的位移、应力、应变,还有位移应力应变云图都可以得出,为我们分析问题提供重要依据。

      ANSYS软件提供了100种以上的单元类型,用来模拟工程中的各种材料和结构,各种不同单元组合在一起,成为具体物理问题的抽象模型。如在隧道工程中衬砌用beam3梁单元模拟,弹簧单元COMBIN14模拟围岩与结构的相互作用。边坡工程中边坡土体用平面单元来模拟。水利工程中对大坝进行三维模拟分析时用实体单元,二维分析时用平面单元;水库闸门用壳单元模拟。桥梁结构模拟分析中,用梁单元模拟不同截面的钢梁、混凝土梁,壳单元模拟桥面板箱梁等薄壁结构,杆单元可以模拟预应力钢筋和桁架。房屋建筑结构中,梁单元模拟框架柱,壳单元模拟屋面板,实体单元模拟大体积混凝土,杆单元模拟预应力钢筋等。

      一般都要对结构进行静力分析,结果必须满足设计要求。当动荷载与静荷载相比较小时,只进行静力分析即可。但实际工程中可能受到显著的动荷载作用,比如房屋受地震作用、船舶受海浪作用、桥梁受车辆作用等,此时必须进行动力分析。ANSYS动力分析包括模态分析、谐响应分析、瞬态动力学分析和谱分析四种类型,可解决各类工程动力问题。

      ANSYS中,结构的固有振动特性分析称为模态分析,分析结构的固有频率和振型,分析结果为其它动力分析的基础。谐响应分析用于确定线性结构在随时间以正弦规律变化的载荷作用下的稳态响应,得到结构的响应随频率变化的规律。瞬态动力学分析用于计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的动力学响应,以得到结构在稳态载荷、瞬态载荷和简谐载荷随意组合下随时间变化的位移、应变、应力和力。谱分析是将模态分析的结果和已知谱联系起来计算结构响应的分析方法,用于确定结构对随机荷载或随时间变化荷载的动力响应。

      ANSYS中还可以进行非线性分析,结构非线性问题有三种类型:几何非线性、材料非线性、状态非线性。由于应变位移非线性关系引起的有限元分析总刚度方程非线性的问题,为几何非线性问题。由于材料本构关系的非线性引起的结构刚度的非线性问题,为材料非线性问题。与结构状态相关的非线性问题为状态非线性问题,最常见的是接触问题。进行非线性分析在设置求解选项时,除了一般的分析选项载荷步设置外,还要设置非线性选项,这个至关重要,设置收敛准则及平衡迭代次数。

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