ANSYS结构分析指南(上) HYPER84. HYPER56, HYPER74 2-D实体ICO88 VISCO106, VISCO108 PLANE83, PLANE25 PLANE145. PLANE146 单元,§6 SOLID45 SOLID95,SOLIDI85.SOLID186 SOLID92,SOLID187 SOLID46, SOLID191 3D实体围 SOLID4,soLm65 HYPER86, HYPER58, HYPER158 VISCO89 VISCO1O7 SOLID147, SOLID148 单元,§6 SHELL93, SHELL63, SHELL41.SHELL43, SHELL181 SHELL51, SHELL61 壳 SHELL91,SHEL9 SHELL28 SHELLI50 p单元,§6 CONTAC48, CONTAC49, CONTA171, CONTA172, CONTA173 CONTA174 接触 CONTAC2, CONTAC52 ITARGE169, TARGE170 FLUID29. FLUID30. FLUID129 FLUID130. INFIN110. INFINIII PLANE13, SOLID5, SOLID98 耦合场 PLAnE PLANE13.SOLID5,SOLID62,SOL FLUID38, FLUID79, FLUID80, FLUID81 FLUID116 COMBIN14. COMBIN40, COMBIN39 COMBIN37 特殊 SURF153sURF54 COMBIN7 MATRIX27,MATRIX50 NK160 BEAM161 PLANE162 显式动国SHEL63 力分析OLD64 COMBI165 IMASSI66 LINK167 1.4材料模式界面 对于本书论述的分析,如果采用GUI交互式操作,用户可以通过直观的“材料模式交互界面”来 定义材料特性。这种方法采用树状结构的材料分类,使用户在分析中选择合适的材料模式变得更加 简单。具体方法见《 ANSYS Basic Analysis guide》§1.2.4.4。对于显式动力分析( ANSYS/LS-DYNA), 材料定义见《 ANSYS/ LS-DYNA USer' s Guide》§7.1 1.5求解方法 在A\SYS产品中,求解结构问题有两种方法:h方法和p方法。h-方法可用于任何类型的结构 分析,而-方法只能用于线性结构静力分析。根据所求的问题,h-方法通常需要比p-方法更密的网 格。p方法在应用较粗糙的网格时,提供了求得适当精度的一种很好的途径。本书主要讨论h-方法, 而§6则专门研究p方法
ANSYS结构分析指南(上) 第二章结构线性静力分析 2.1静力分析的定义 静力分析计算在固定不变载荷作用下结构的响应,它不考虑惯性和阻尼影响一如结构受随时间 变化载荷作用的情况。可是,静力分析可以计算那些固定不变的惯性载荷对结构的影响(如重力和离 心力),以及那些可以近似为等价静力作用的随时间变化载荷(如通常在许多建筑规范中所定义的等 价静力风载和地震载荷)的作用。 静力分析用于计算由那些不包括惯性和阻尼效应的载荷作用于结构或部件上引起的位移、应力、 应变和力。固定不变的载荷和响应是一种假定,即假定载荷和结构响应随时间的变化非常缓慢。静 力分析所施加的载荷包括 外部施加的作用力和压力 稳态的惯性力(如重力和离心力) 强迫位移 温度载荷(对于温度应变) ●能流(对于核能膨胀) 关于载荷,还可参见§2.3.4。 2.2线性静力分析与非线性静力分析 静力分析既可以是线性的也可以是非线性的。非线性静力分析包括所有类型的非线性:大变形、 塑性、蠕变、应力刚化、接触(间隙)单元、超弹性单元等。本章主要讨论线性静力分析。对非线性 静力分析只作简单介绍,其详细论述见《 ANSYS Structural Analysis Guide》§8 2.3静力分析的求解步骤 2.3.1建模 首先用户应指定作业名和分析标题,然后通过PREP7前处理程序定义单元类型、实常数、材料 特性、模型的几何元素。这些步骤是大多数分析类型共同的,并已在《 ANSYS Basic Analysis Guide》 §1.2论述。有关建模的进一步论述,见《 ANSYS Modeling and Meshing Guide》。 2.3.1.1注意事项 在进行静力分析时,要注意如下内容 1、可以采用线性或非线性结构单元。 材料特性可以是线性或非线性,各向同性或正交各向异性,常数或与温度相关的: 必须按某种形式定义刚度(如弹性模量EX,超弹性系数等)。 对于惯性载荷(如重力等),必须定义质量计算所需的数据,如密度DENS。 ·对于温度载荷,必须定义热膨胀系数ALPX 3、对于网格密度,要注意: 应力或应变急剧变化的区域(通常是用户感兴趣的区域),需要比应力或应变近乎常数的区 域较密的网格 在考虑非线性的影响时,要用足够的网格来得到非线性效应。如塑性分析需要相当的积 分点密度,因而在高塑性变形梯度区需要较密的网格。 2.3.2设置求解控制
AsS结构分析指南(上) 设置求解控制包括定义分析类型、设置一般分析选项、指定载荷步选项等,当进行结构静力分 析时,可以通过“求解控制对话框”来设置这些选项,该对话框对于大多数结构静力分析都己设置 有合适的缺省值,用户只需作很少的设置就可以了。我们推荐采用该对话框进行设置 如用户不喜欢采用求解控制对话框,则可应用 ANSYS的标准求解命令集和相应的菜单(Main Menu Solut ion Unnbr idged Menw>opt ion}来设置求解控制选项,关于求解控制对话框的总体情况, 见《 A\SYS BaSiC Analysis Guide)3.11 2.3.2.1进入求解控制对话框 用户可通过选择 in Menu> ion)- Analysis Type- Sol' n Control)进入求解控制对话框 下面诸小节简要论述该对话框中各标签的选项,关于如何设置这些选项,可在按该标签的Help按 钮进入帮助系统,得到详细介绍 2.3.2.2 Basic标签 在求解控制对话框中共有五个标签,这些标签按从基本到高级的顺序排列,根据这种排列方式, 可使求解设置较为平顺,在进入求解控制对话框时,缺省激活的是 Basic标签 Basic标签中的设置,提供了分析中所需的最少数据,一旦在 Basic标签中的设置满足以后,就 不需要设置其他标签中的选项,除非因为要进行高级控制而修改其他缺省设置,按O按钮以后, 设置存储到 ANSYS数据库,并关闭对话框 用户可以在 Basic标签中设置的选项如表2-1所示,有关详细说明见该标签的Help帮助系统 表2-1 详细信息 指定分析类型[ ANTYPE, NLGEOM《 ANSYS Basic Analysis Guide》§1.2.6.1 KANSYS Structural Analysis Guide)3 8 (ANSYS Basic Analysis Guide)$3.16 制时间设置,包括载荷步结束的【《 ANSYS Basic Anal ysis Guide)52.4 时间[TME,自动时间步[Aos1, ANSYS Basic Analysis Guide)2.7.1 在一个载荷步中的子步数[ NSUBST 或[ DELTIM 设置写到数据库中的结果数据《 ANSYS Basic Analysis Guide)2.7.4 LOUTRES safm aptos Noranear AdvanceD I te Ite to Reits Fle Tune Cantrol nw otitis ime at en cf lantra Number of sestet Mox ne of wete 在静力分析中需要特别注意的选项主要有: 在设置 ANTYPE和 NLGEOM时,如进行一个新的分析并忽略大变形效应(如大挠度、大转角 大应变)时,请选择“ Small Disp lacement Static"项,如预期有大挠度(如弯曲的长细杆)
5YS结构分析指南(上) 或大应变(如金属成形问题),则选择“ Large Displacement Static”,如想重启动一个失 败的非线性分析,或者用户已进行了完整的静力分析,而想指定其他载荷,则选择“ Restart Current Analysis”项 在设置TI时,记住这个载荷步选项指定该载荷步结束的时间,缺省值为1.对于后续的 载荷步,缺省为1加上前一个载荷步指定的时间,虽然在静力分析(除蠕变,粘塑性或其他率 相关材料行为外)中,时间没有物理意义,但可以用于追踪时间步和子步,见 CANSYS Basic Analysis guide》2 在设置OTRE时,请记住:缺省时只有1,000个结果集记录到结果文件( Jobname.RsT)中,如 果超过这一数目(基于用户的 OUTRES设置),程序将出错停机。可以通过 CONFIG,NRES命 令来增大这一限值,见《 ANSYS Basic Analysis Guide》§20 2.3.2.3 Transient标签 Transient标签设置瞬态分析控制,只有在 Basic标签中选择了瞬态分析时才能激活这一标签 如果在 Basic标签中选择了静态分析,则这一标签不能设置,所以在这里暂不讨论 2.3.2.4Sol' n Options标签 sol' n Opt ions标签用于设置表2-2所列的选项。详细说明可从Help按钮进入帮助系统而得到 表2-2 参见《 ANSYS Basic Analysis Guide 脂定方程求解器[EsL 325310 对于多重启动指定参数 3.16.2 RESCONTROL sion options Cornea [Advanced N Eauation suven upstart Contr ⊙ Dug am nbr af tat fees to write pre cMti nn last westen on C d et 在静力分析中设置ESLV时,选择下列求解器之 程序选择求解器( ANSYS将根据问题的领域自动送择一个求解器)t 稀疏矩阵求解器(对线性和非线性,静力和完全瞬态分析,为缺省项) PCG求解器(对于大模型高波前,巨形结构推荐使用) 的求解器(其应用与PCG求解器相同,但提供并行算法:在用于多处理器环境时,转向更 快》: DD5求解器,通过网络在多处理器系统中提供并行算法: 达代求解器(自动选择:只适用于线性静力/完全瞬态结构分析,或稳态温度分析:推荐) 波前直接求解器
45YS结构分析指南(上 注意一AMG和Ds求解器,是 ANSYS并行算法的一部分,需要单独购买,见 ANSYS Advanced Analysis Techniques Guide》§9 2.3.2.5 Nonlinear标签 onlinear标签用于设置表2-3所列的选项,详细内容可通过Hep按钮进入帮助系统 表2-3 参见《 ANSYS Structural Analysis Guide 激活线性搜索 LNSRCH 8.5.2.8.5 §8.10.2.3 D料的预测D 58.5.28.4 指定每个子步的最大达代次数 88.5.2.8.3 NEAT 指明是否包括变计[RAE] 8.3.1.6 58.5.3.2.1 段置收致准则[CNTL 585282 控制三分 CUTCONTROL 8.5.2.8.6 ninsar Datuan cutts Control Limits on phaal vases tu neram becton: DOt south fnn, Fats stran 15 alot owp rat Tatnam Iteratio moli orea ratio ta agement moon Ponit ner cycle Creep Upton a Ditman accordin to pettee m r Icus strain rate attest c Awan iterate to 2) erpaabrsam 2.3.2.6 Advanced N标签 Advanced n标签用于设置表2-4所列的选项,详细内容见该标签中的elp帮助系统 参见《 ANSYS Structural Analysis Guide 指顶分析结束准[NN 85283 激活和终止弧长法控制 ARLEN58.10.2.4 ARCTRM 2-4