上海交大ANSYS课件

1上海交通大学文件（即时课件.pdf）的下载路径：》教学研究》精品课程》计算固体力学》课件》工程软件应用下载的最终网址：点击图标：2上海交通大学(3)二力杆单元的应用1321423xPllly3上海交通大学⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−=111121lEAK121xxy)1(1d)1(1F)1(3d)1(3F)1(4d)1(4F)1(2d)1(2F⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡−−=2222000022221λ⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−=1100001122对于（1）单元：⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡−−−−−−−−==′1111111111111111221111lEAKKTλλa、单元刚度矩阵的计算4上海交通大学132xxy)2(2d)2(2F)2(1d)2(1F)2(5d)2(5F)2(6d)2(6F对于（2）单元：⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−=11112lEAK⎥⎦⎤⎢⎣⎡=100000102λ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡−−==′10100000101000002222lEAKKTλλ5上海交通大学⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−=111123lEAK3xxy)3(2d)3(2F)3(7d)3(7F)3(8d)3(8F14)3(1d)3(1F对于（3）单元：⎥⎦⎤⎢⎣⎡=11000011223λ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡−−−−−−−−==′1111111111111111223333lEAKKTλλ6上海交通大学b、组集整体刚度矩阵基准坐标系下单元节点力-节点位移关系为：⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡−−−−−−−−=⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧)1(4)1(3)1(2)1(1)1(4)1(3)1(2)1(1111111111111111122ddddlEAFFFF⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡−−=⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧)2(6)2(5)2(2)2(1)2(6)2(5)2(2)2(11010000010100000ddddlEAFFFF⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡−−−−−−−−=⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧)3(8)3(7)3(2)3(1)3(8)3(7)3(2)3(1111111111111111122ddddlEAFFFF(1)单元：(2)单元：(3)单元：7上海交通大学基准坐标系中整体结构节点位移向量为：7d5d3d1d2d8d6d4d{}{}Tddddddddd87654321,,,,,,,=8上海交通大学7F5F3F1F2F8F6F4F基准坐标系中整体结构节点力向量为：{}{}TFFFFFFFFF87654321,,,,,,,=9上海交通大学而节点力由外载荷和约束反力组成：}{}{}{RPF+=式中,]0,0,0,0,0,0,,0[}{TPP−=TssssssRRRRRRR],,,,,,0,0[}{876543=P5sR4sR3sR8sR7sR6sR10上海交通大学根据节点上的变形协调条件：,1)3(1)2(1)1(1dddd===,2)3(2)2(2)1(2dddd===,,4)1(43)1(3dddd==,,6)2(65)2(5dddd==8)3(87)3(7,dddd==7d5d3d1d2d8d6d4d11上海交通大学{}{}RPFFFF+==++}{}{}{}{)3()2()1(其中,0000}{)1(4)1(3)1(2)1(1)1(⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧=FFFFF,0000}{)2(6)2(5)2(2)2(1)2(⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧=FFFFF⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧=)3(8)3(7)3(2)3(1)3(0000}{FFFFF以及节点力的平衡条件：12上海交通大学基准坐标系下整体结构节点力-位移关系式为：⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧−=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡−−−−−−−−−−−−−+−−−876543876543210110000111100001100220002200000000000001111000011111122011)21(201100110222ssssssRRRRRRPddddddddlEA13上海交通大学⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧−=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡−−−−−−−−−−−−−+−−−876543876543210110000111100001100220002200000000000001111000011111122011)21(201100110222ssssssRRRRRRPddddddddlEAc、边界条件和方程求解给定的位移边界条件为：8765430dddddd======14上海交通大学⎭⎬⎫⎩⎨⎧−=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡+PddlEA0)21(20022221因此，上述矩阵方程可简化为下列两个方程⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⋅⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡−−−−−−−87654321111122000111122ssssssRRRRRRddlEA15上海交通大学PRRRRRRssssss⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧−−−−−−=⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧212212220212212876543解得节点1的位移：EAPldd)22(,021−−==支座对结构的作用力：16上海交通大学1213141x2x3x)1(1S)1(1u)2(1u)2(1S)1(2u)1(2S)2(3u)2(3S)3(4u)3(4S)3(1u)3(1Sd、单元内力分析TSSF},{}{)1(2)1(11=TSSF},{}{)2(3)2(12=TSSF},{}{)3(4)3(13=17上海交通大学⎭⎬⎫⎩⎨⎧=)2(3)2(12}{SSF()P⎭⎬⎫⎩⎨⎧−−−=2222⎭⎬⎫⎩⎨⎧=)3(4)3(13}{SSFP⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧−−−=222222式中，负号表示与图示方向相反。⎭⎬⎫⎩⎨⎧=)1(2)1(11}{SSF′=111}{dKλP⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧−−−=222222′=222}{dKλ′=233}{dKλ由eeedKF}{}{=′=eeedK}{λ18上海交通大学4.小结(1)物体几何体的离散(2)各单元的研究,建立单元刚度矩阵(3)整体装配集成(4)处理边界条件并求解节点位移(5)计算支反力(6)计算其他力学量(应力、应变、内力等）19上海交通大学ANSYSANSYS分析的基本步骤分析的基本步骤20上海交通大学ANSYSANSYS的分析方法的分析方法1.创建有限元模型–创建或读入几何模型.–定义材料属性.–划分单元(节点及单元).几何实体模型有限元模型划单元加载结果2.施加载荷进行求解–施加载荷及载荷选项.–求解.3.查看结果–查看分析结果.–检验结果.(分析是否正确)21上海交通大学ANSYSANSYS的分析方法的分析方法((续续))1.建立有限元模型3.查看结果2.施加载荷求解分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现.22上海交通大学练习练习––二力杆结构二力杆结构依照如下循序渐进的求解指导，进行一个二力杆结构的静力分析.注意在此分析中采用的ANSYS分析步骤，以及几次将内存中的数据存到文件中的操作.23上海交通大学练习练习––二力杆结构二力杆结构((续续))问题描述问题描述使用ANSYS分析一个二力杆结构，如图所示.求解在力P作用下点1处的变形，已知条件如下：P=100KNl=1mE=200GPaA=50cm21材料力学理论计算的解析解：23Plllm10*857.55857.0)22(5−−=−=−−EAPlEAPl24上海交通大学基本步骤：基本步骤：1.启动ANSYS2.创建基本模型3.存储ANSYS数据库4.设定分析模块5.设定单元类型相应选项6.定义实常数7.定义材料属性8.保存ANSYS数据库文件linkgeom.db9.对几何模型划分网格10.保存ANSYS数据库到文件linkmesh.db11.施加载荷及约束12.保存数据库文件到linkload.db13.进行求解14.进入通用后处理读取分析结果15.退出ANSYS25上海交通大学工具条将常用的命令制成工具条，方便使用。主菜单包含主要的ANSYS功能，分为前处理、求解、后处理等。输出窗口显示软件的文本输出，通常在其它窗口后面，需要查看时可提到前面。功能菜单包含例如文件管理、选择、显示控制、参数设置等功能。图形窗口显示由ANSYS创建或传入ANSYS的图形。命令输入区显示提示信息，输入ANSYS命令。能够方便的获取以前输入的所有命令。26上海交通大学ANSYSANSYS文件及工作文件名文件及工作文件名•ANSYS在分析过程中需要读写文件.•文件格式为jobname.ext,其中jobname是设定的工作文件名,ext是由ANSYS定义的扩展名，用于区分文件的用途和类型.•默认的工作文件名是file.27上海交通大学ANSYS中常用文件类型和格式文件类型文件名文件格式功能数据库文件Jobname.db二进制记录模型的几何、有限元信息，载荷信息以及求解后的结果信息。日志文件Jobname.logASCII记录ANSYS运行过程中的每一个操作命令，该文件只添加不覆盖。错误文件Jobname.errASCII记录运行过程中出现的所有错误和警告信息，该文件只添加不覆盖。输出文件Jobname.outASCII记录对于每个命令和GUI操作的响应、警告、错误信息和其它信息的文件。结果文件Jobname.rst.rth,.rmg等二进制记录求解结果的文件，文件后缀名依据求解类型的不同而不同。载荷步文件Jobname.snASCII记录特定载荷步载荷信息的文件。28上海交通大学ANSYSANSYS文件指南文件指南为了最大程度地减小由于误操作引起的文件覆盖等，我们建议您培养以下习惯：1)针对每个分析项目，设置单独的子目录；2)每求解一个新问题使用不同的工作文件名.在AYSYS启动对话框中设置工作文件名.29上海交通大学数据库文件的调用数据库文件的保存30上海交通大学ANSYSANSYS中的图元中的图元下图示意四类图元.•体(3D模型)由面围成，代表三维实体.•面(表面)由线围成.代表实体表面、平面形状或壳（可以是三维曲面）.•线(可以是空间曲线)以关键点为端点，代表物体的边.•关键点(位于3D空间)代表物体的角点.AreasVolumeKeypointsLinesAreaArea....LineLineLineLineKeypoints31上海交通大学ANSYSANSYS中图元中图元((续续))层次关系从最低阶到最高阶，模型图元的层次关系为：•关键点（Keypoints）•线（Lines）•面（Areas）•体（Volumes）提示:如果低阶的图元连在高阶图元上，则低阶图元不能删除.KeypointsLinesAreasVolumesI’lljustchangethislineLinesKeypointsAreasVolumesOOPs!32上海交通大学区分图元区分图元需要牢记的编号显示在图元的“热点”上.•对于面或体，热点为图形中心.•对于线，有三个热点:..为什么这一点非常重要:需要在图形窗口拾取取图元时，应该点取图形的热点，确保拾取所需要的图元。这对于有多个图形重叠的情况非常重要.（如上图）33上海交通大学基本建模基本建模34上海交通大学–CreateKeypoints•OnWorkingPlane在工