有限元与ANSYS--基础培训1_4.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,ANSYS,单元选择,丰富的单元库,点单元,质量单元,MASS21,线单元,梁,单元用于模拟螺栓、管件、,C-sections、,角 钢或只需膜应力和弯曲应力的任何细长杆件,杆单元,用于模拟弹簧、螺栓、预应力螺栓及桁架,弹簧,单元用于模拟弹簧、螺栓、细长部件或通过 等效刚度替代复杂部件,壳单元,用于模拟薄板或曲面。,一般来讲，细的定义依赖于应用，主要方向的尺寸至少为其厚度的10倍,二维实体单元,:,用于模拟实体的横截面,必须在总体笛卡尔坐标系的,XY,平面内建模,所有载荷都在,XY,平面上，响应（位移）也在,XY,平面,单元的可以有下列特性,:,平面应力,平面应变,轴对称,轴对称简谐,Y,X,Z,平面应力,假定在,Z,方向的应力为零,有效的组成为,Z,方向比,X,及,Y,方向的尺寸小得多,Z,向应变非零,允许任意厚度,(Z,向,),用于诸如承受面内载荷的平板,或承受压力或离心载荷的薄盘,Y,X,Z,平面应变,假定,Z,方向为零应变,用于,Z,向尺寸远大于,X,及,Y,向尺寸的情况,Z,向应力非零,用于长、诸如结构梁等截面形状不变的结构,Y,X,Z,轴对称,假定三维结构及其载荷可由2维截面通过沿,Y,轴旋转360,得到,对称轴必须与总体,Y,轴重合,负的,X,坐标不允许,Y,方向为轴，,X,方向为径向，,Z,方向为周向（环向）,环向位移为零；环向应变和应力通常十分显著,用于压力容器、直管、轴等,三维实体单元,:,用于几何模型、材料、载荷或要求的结构细节不能用简化形式的单元模拟的情况。,还用于几何模型由三维,CAD,系统输入的情况，如果转化为二维或壳单元形式需要大量时间和精力。,单元阶次,单元阶次指单元形函数多项式的阶次,何为形函数?,给出单元结果形状的数学函数。因为有限元求解器只解出节点的自由度值，需要形函数将节点自由度值映射到单元内的点上。,形函数代表给定单元的假定的表现,每个假定的单元形函数与真实情况的匹配程度直接影响求解精度,自由度值二次分布,实际为二次曲线,线性近似,(,较差的结果,),二阶近似,(,最好的结果,),用多个单元的线性近似,(,好结果,),线单元,只支持线性变化的位移因此一个单元内为常应力,对单元扭曲高度敏感,如果仅对名义应力结果感兴趣则可接受,对高应力梯度区需要大量单元,二次单元,支持二次变化的位移及在一个单元内线性变化的应力,能代表曲边边界及曲面，比线性单元更为准确。对单元的扭曲不太敏感,对高精度应力感兴趣的情况建议采用,比线性单元给出的结果更好，多数情况下用更少的单元及总的自由度即可达到,注意:,对壳单元，线性单元及二次单元的差别不如实体单元显著，因此通常优先采用线性壳单元,除了线性及二次单元，第三种单元为,P,单元。,P,单元支持单个单元内二到八阶变化的位移，包括自动求解收敛控制。,网格密度,有限元的基本假定为单元数目（网格密度）增加，求解越接近真实解。,然而，求解时间和计算机资源随单元数目的增加会急剧增加。,分析的目标通常为下面滑块移到什么位置,对高精度应力感兴趣：,需要细致的网格，任何需要高精度的部位都不应该忽略几何细节,应该论证应力集中,模型中的任何位置处的任何简化都会引起显著的错误,对变形或名义应力感兴趣,:,相对粗糙的网格已经足够,小的几何模型细节可以忽略,对模态振型,(,模态分析,):,小的细节通常可以忽略,用相对粗糙的网格即可以捕捉到简单的模态形状,复模态形状要求一个均匀中等密度的网格,热分析,:,小的细节可以忽略，但由于热分析之后通常是应力分析，所以要根据应力的考虑确定,网格密度通常由预期的热梯度确定。高热梯度要求较细的网格，对较小的梯度用粗糙的网格也足够了,结构分析,常用单元类型,:,实体,SOLID45 SOLID92 SOLID95 SOLID185,壳,SHELL63 SHELL181,梁,BEAM4 BEAM188 BEAM189,质量,MASS21,杆,LINK10 LINK11,管,PIPE16 PIPE17 PIPE18 PIPE20 PIPE59 PIPE60,表面效应,SURF153 SURF154,弹簧,COMBIN14,LS-DYNA,单元,LINK160,BEAM161,SHELL163,SOLID164,COMBIN165,MASS166,LINK167,