第6章结构线性静力讲述.ppt

有限元分析 第6章 结构线性静力分析 6.1 结构线性静力分析概述 6.2 桁架结构 6.3 梁结构 6.4 板壳结构 6.5 实体结构 6.6 杆梁壳体的连接处理 6.7 结构分析的特殊问题 6.1 结构线性静力分析概述 结构线性静力分析的重要性： ★结构线性静力分析最为常用。 ★设计规范基本上采用线弹性分析结构的内力。 ★是各种分析的基础。 结构分析的四个基本步骤： ◆创建几何模型 ◆生成有限元模型 ◆加载与求解 ◆结果评价与分析。 6.1 结构线性静力分析概述 1.创建几何模型 ⑴清除当前数据库 ①回到开始层：FINISH命令。清除数据库的操作要在开始层。 ②清除数据库：/CLEAR命令。开始新工作前清除数据库。 ⑵工作文件名与主标题 ①工作文件名：/FILNAME命令。建议用户定义。 ②主标题：/TITLE命令。用于在图形区显示。 子标题可用/STITLE命令定义。 ⑶创建具体的几何模型 6.1 结构线性静力分析概述 2.生成有限元模型 ⑴定义单元类型、实常数和材料性质 ①定义单元类型，设置单元的KEYOPT的选项。 ②定义单元实常数，如有初应变时也应设置。 ③定义弹性模量，如为各项同性时只需定义EX即可。 ④定义质量密度，以便计算自重影响或惯性释放计算。 ⑤定义热膨胀系数等。 此部分常常在创建具体的几何模型之前定义，以便在几何 模型上施加荷载与约束。 ⑵定义网格划分属性 ①定义单元划分数目或大小。 ②定义单元划分类型和划分方式，如映射网格或自由网格等。 ③对几何模型实施网格划分。 6.1 结构线性静力分析概述 3.加载与求解 ⑴定义求解选项 ①进入求解层。有些荷载可以在前处理层施加，不必一定到求解层施加。 ②定义分析类型，ANSYS缺省分析类型为静态分析，也可省略。 ③定义求解选项，如输出、求解器等选项的设置。 ⑵加载 ①划分荷载步。 ②施加约束，约束可在几何模型上施加，也可在有限元模型上施加。 ③施加荷载，静力分析的荷载如集中荷载、分布荷载、温度、自重和旋转惯性力。对梁单元的分布荷载必须施加在有限元模型上。 ⑶求解 6.1 结构线性静力分析概述 4. 结果评价与分析 ①进入通用后处理，一般不必进入时程后处理。 ②读入结果数据，如确定读入哪个荷载步的结果。 ③对结果处理，并图形显式和列表显示结果。 ④误差估计，仅SOLID和SHELL单元可考察网格密度对结果的影响。 6.2 桁架结构 桁架结构特点： ★由若干杆件在两端用铰联结而形成的结构 ★各铰结点为无摩擦的理想铰 ★各杆轴线通过铰中心 ★荷载和支座反力作用在结点上 模拟单元：LINK系列（2D和3D） 单元特点： ★只承受杆轴向的拉压，不承受弯矩 ★节点只有平动自由度 ★荷载：集中力和温度 6.2 桁架结构---平面桁架 如图平面桁架，设桁架中各杆件的面积均为100mm2， 材料弹性模量为210GPa,对此桁架进行静力分析。 6.2 桁架结构---平面桁架 !EX6.1 平面桁架线性静力分析 finish$/clear$/prep7 et,1,link1$r,1,1e-4$mp,ex,1,2.1e11!定义单元类型、实常数和材料性质 k,1$k,2,2$k,3,3$k,4,4$k,5,6 !创建关键点 k,6,2,-1$k,7,4,-1 l,1,2$l,2,3$l,3,4$l,4,5$l,1,6$l,2,6 !创建线 l,3,6$l,3,7$l,4,7$l,6,7$l,5,7 fk,1,fy,-5000$fk,2,fy,-8000 !在几何模型上施加荷载 fk,3,fy,-6000$fk,4,fy,-8000 dk,1,ux,,,,uy !在关键点1施加两个方向的约束，等效于DK,1,ALL lesize,all,,,1 !每根线划分1个单元，对LINK1必须如此 lmesh,all !划分网格 6.2 桁架结构---平面桁架 *afun,deg !定义三角函数的计算采用度，而不是弧度 ref=asin(1/sqrt(5)) !求右端支座方向与竖直方向的夹角REF nmodif,5,,,,ref !修改节点5的节点坐标系方向 d,5,uy !节点5施加Y方向约束 f,5,fy,-5000*cos(ref) !在节点5按旋转后的节点坐标系施加荷载 f,5,fx,-5000*sin