1、准备工作准备工作第第 5 章章INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training ManualJanuary 30,2001Inventory#0014415-2准备工作准备工作概述概述在开始在开始ANSYS分析之前，您需要作一些决定，诸如分析类型及
2、分析之前，您需要作一些决定，诸如分析类型及所要创建模型的类型。所要创建模型的类型。在这一章，我们将讨论这一过程的决策。目的是在您彻底进入在这一章，我们将讨论这一过程的决策。目的是在您彻底进入分析之前给您一个理想的总体规划。分析之前给您一个理想的总体规划。标题如下：标题如下：A.哪一种分析类型？哪一种分析类型？B.模拟什么？模拟什么？C.采用采用哪一种单元类型哪一种单元类型？INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO
3、ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training ManualJanuary 30,2001Inventory#0014415-3准备工作准备工作A.哪种分析类型？哪种分析类型？分析类型通常遵循以下原则：分析类型通常遵循以下原则：结构分析结构分析 实体的运动、压力、接触实体的运动、压力、接触热分析热分析 热、高温及温度变化。热、高温及温度变化。电磁场分析电磁场分析 装置承受电流（交流或直流）、电磁波、电压或电荷激励装置承受电流（交流或直流）、电磁波、电压或电荷激励 流
4、体分析流体分析：气体或液体的运动，或包容的气体气体或液体的运动，或包容的气体/流体流体耦合场耦合场：上述分析的任意组合上述分析的任意组合在这里，我们将集中讨论结构分析。在这里，我们将集中讨论结构分析。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training
5、 ManualJanuary 30,2001Inventory#0014415-4准备工作准备工作A.哪种分析类型？哪种分析类型？当您选择了结构分析，接下来的问题是：当您选择了结构分析，接下来的问题是：静力还是动力分析？静力还是动力分析？线性还是非线性分析？线性还是非线性分析？要回答这些问题，先要知道物体承受什么样的激励（载荷），因要回答这些问题，先要知道物体承受什么样的激励（载荷），因为下述三种类型的力决定了它的响应为下述三种类型的力决定了它的响应 静力（刚度）静力（刚度）惯性力（质量）惯性力（质量）阻尼力阻尼力INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUC
6、TION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training ManualJanuary 30,2001Inventory#0014415-5准备工作准备工作A.哪种分析类型？哪种分析类型？静力与动力分析的区别静力与动力分析的区别静力静力分析假定只有刚度力是重要的。分析假定只有刚度力是重要的。动力动力分析考虑所有三种类型的力。分析考虑所有
7、三种类型的力。例如：考虑跳水板的分析例如：考虑跳水板的分析 如果潜水者静止地站在跳水板上，做一个静力分析已经如果潜水者静止地站在跳水板上，做一个静力分析已经足够了。足够了。但是如果潜水者在跳水板上下跳动，必须进行动力分析但是如果潜水者在跳水板上下跳动，必须进行动力分析INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTROD
8、UCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training ManualJanuary 30,2001Inventory#0014415-6准备工作准备工作A.哪种分析类型？哪种分析类型？如果施加的荷载随时间快速变化，则惯性力和阻尼力通常是重要的如果施加的荷载随时间快速变化，则惯性力和阻尼力通常是重要的因此可以通过载荷是否是时间相关来选择是静力还是动力分析因此可以通过载荷是否是时间相关来选择是静力还是动力分析 如果在相对较长的时间内载荷是一个常数，请选择静态分析。如果在相对较长的时间内载荷是一个常数，请选择静态分析。否则，选择动态分析否则，选择动态分析总之，总之，如果激励频率小于结构
9、最低阶固有频率的如果激励频率小于结构最低阶固有频率的1/3，则可以进行，则可以进行静力分析。静力分析。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training ManualJanuary 30,2001Inventory#0014415-7准备工作准备工作
10、A.哪种分析类型？哪种分析类型？线性与非线性分析的区别线性与非线性分析的区别线性分析假设忽略荷载对结构刚度变化的影响。典型的特征是：线性分析假设忽略荷载对结构刚度变化的影响。典型的特征是：小变形小变形 弹性范围内的应变和应力弹性范围内的应变和应力 没有诸如两物体接触或分离时的刚度突变。没有诸如两物体接触或分离时的刚度突变。应变应力弹性模量(EX)INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part
11、 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training ManualJanuary 30,2001Inventory#0014415-8准备工作准备工作A.哪种分析类型？哪种分析类型？如果加载引起结构刚度的显著变化，必须进行如果加载引起结构刚度的显著变化，必须进行非线性非线性分析。引起结分析。引起结构刚度显著变化的典型因素有：构刚度显著变化的典型因素有：应变超过弹性范围（塑性）应变超过弹性范围（塑性）大变形，例如承载的鱼竿大变形，例如承载的鱼竿 两体之间的接触两体之间的接触应变应力INTRODUCTI
12、ON TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training ManualJanuary 30,2001Inventory#0014415-9准备工作准备工作B.模拟什么模拟什么?在建立一个分析模型之前，必须进行许多建模的决策：在建立一个分析模型之前，必须进行许多建模的决策：应该
13、考虑多少细节？应该考虑多少细节？是否应用对称性？是否应用对称性？模型中是否有应力奇异点？模型中是否有应力奇异点？INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training ManualJanuary 30,2001Inventory#0014415-10准备
14、工作准备工作.模拟什么模拟什么?细节细节在分析模型中不应该包括对分析无足轻重的细节。从在分析模型中不应该包括对分析无足轻重的细节。从CAD系统读取系统读取模型到模型到ANSYS之前，可以抑制这些细节。之前，可以抑制这些细节。但是，对一些结构的但是，对一些结构的“细节细节”可能很重要，如倒角或孔洞处，将会可能很重要，如倒角或孔洞处，将会出现最大应力。是否保留这些细节取决于你的分析目标。出现最大应力。是否保留这些细节取决于你的分析目标。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO AN
15、SYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training ManualJanuary 30,2001Inventory#0014415-11准备工作准备工作.模拟什么模拟什么?对称性对称性许多结构在形状上是对称的，这就允许只取其中有代表性的部分或许多结构在形状上是对称的，这就允许只取其中有代表性的部分或截面去建立模型。截面去建立模型。应用对称模型的主要优点是：应用对称模型的主要优点是：通常更易于建立模型通常更易于建立
16、模型 允许你创建一个更好更细的模型，以便获得比全模型可能更好的结果允许你创建一个更好更细的模型，以便获得比全模型可能更好的结果INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training ManualJanuary 30,2001Inventory#00144
17、15-12准备工作准备工作.模拟什么模拟什么?要利用对称性，下列因素必须对称：要利用对称性，下列因素必须对称：几何形状几何形状 材料属性材料属性 荷载工况荷载工况几种不同类型的对称：几种不同类型的对称：轴对称轴对称 旋转对称旋转对称 平面或镜面对称平面或镜面对称 重复或平移对称重复或平移对称INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-
18、Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training ManualJanuary 30,2001Inventory#0014415-13准备工作准备工作.模拟什么模拟什么?轴对称轴对称沿一中心轴存在对称性，这类结构有：电灯泡，直管，圆锥体，圆盘和圆沿一中心轴存在对称性，这类结构有：电灯泡，直管，圆锥体，圆盘和圆屋顶。屋顶。对称面就是旋转形成结构的横截面，它可以在任何位置。因此你可以用一对称面就是旋转形成结构的横截面，它可以在任何位置。因此你可以用一个二维个二维“薄片薄片”（旋转（旋转360）代表一个真实的模型形状。）代表一个真实的模型形状。在多数情况下载
19、荷被假定为轴对称。然在多数情况下载荷被假定为轴对称。然而，如果荷载不存在轴对称性，并且是而，如果荷载不存在轴对称性，并且是线性分析，可以将荷载分解为简谐分量线性分析，可以将荷载分解为简谐分量进行独立求解，然后进行叠加。进行独立求解，然后进行叠加。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO A
20、NSYS 5.7-Part 1Training ManualJanuary 30,2001Inventory#0014415-14准备工作准备工作.模拟什么模拟什么?旋转对称旋转对称结构由绕轴分布的几个重复部分组成，诸如涡轮转子。结构由绕轴分布的几个重复部分组成，诸如涡轮转子。只须对结构的一个部分建立模型。只须对结构的一个部分建立模型。载荷也被假定为沿轴是对称的。载荷也被假定为沿轴是对称的。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODU
21、CTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training ManualJanuary 30,2001Inventory#0014415-15该模型表明反射及旋转对称准备工作准备工作.模拟什么模拟什么?平面或反射对称平面或反射对称结构的一半与另一半成镜面映射关系，镜面称为对称平面结构的一半与另一半成镜面映射关系，镜面称为对称平面加载可以是关于对称面对称或反对称加载可以是关于对称面对称或反对称INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INT
22、RODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training ManualJanuary 30,2001Inventory#0014415-16该模型同时表明重复及反射对称准备工作准备工作.模拟什么模拟什么?重复或平移对称重复或平移对称重复部分沿一直线排列，带有均匀分布冷却节的长管等结构重复部分沿一直线排列，带有均匀分布冷却节的
23、长管等结构载荷也被假定为沿模型长度方向载荷也被假定为沿模型长度方向“重复重复“。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training ManualJanuary 30,2001Inventory#0014415-17准备工作准备工作.模拟什么模拟什么?
24、在某些情况下，仅仅是那些较次要的结构细节破坏了结构对称性。在某些情况下，仅仅是那些较次要的结构细节破坏了结构对称性。有时这些细节可以忽略（或认为它们是对称的），进而利用对称性有时这些细节可以忽略（或认为它们是对称的），进而利用对称性的优点建立更小的分析模型。这样，计算结果的精度损失可能是难的优点建立更小的分析模型。这样，计算结果的精度损失可能是难于估计的。于估计的。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSY
25、S 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training ManualJanuary 30,2001Inventory#0014415-18准备工作准备工作.模拟什么模拟什么?应力奇异应力奇异应力奇异是指在有限元模型中那些应力值无限大的点处。例如：应力奇异是指在有限元模型中那些应力值无限大的点处。例如：点荷载，如集中力或力矩作用处点荷载，如集中力或力矩作用处 孤立的约束点导致支反力如同点荷载。孤立的约束点导致支反力如同点荷载。尖角（零倒角半径）处尖角（零倒角半径）处在应力奇异点处网格
26、越细化，应力值也随之增加且不收敛在应力奇异点处网格越细化，应力值也随之增加且不收敛Ps=P/AAs A 0,s INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 1Training ManualJanuary 30,2001Inventory#0014415-19准备工作准备工作.模拟什么模拟什么?真实结构不包含应力奇异。是对模型的简化假定虚构的真实结构不包含应力奇异。是对模型的简化假定虚构的如何处理应力奇异如何处理应力奇异?如果离感兴趣区域较远，可以在查看结果时通过不激活受影响的区域如果离感兴趣区域较远，可以在查看结果时通过不激活受影响的区域忽略它的影响忽略它的影响 如果位于感兴趣区域，需要如下纠正如果位于感兴趣区域，需要如下纠正:在尖角处增加倒角重新进行分析在尖角处增加倒角重新进行分析 代替点力载荷为等效压力载荷代替点力载荷为等效压力载荷“散布散布”位移约束至一个节点集位移约束至一个节点集
