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1、准备工作,第 5 章,January 30, 2001 Inventory #001441 5-2,准备工作 概述,在开始ANSYS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。 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。 标题如下： A. 哪一种分析类型？ B. 模拟什么？ C. 采用哪一种单元类型？,January 30, 2001 Inventory #001441 5-3,准备工作 A. 哪种分析类型？,分析类型通常遵循以下原则： 结构分析 实体的运动、压力、接触 热分析 热、高温及温度变化。 电磁场分析 装置承受电流（交流或
2、直流）、电磁波、电压或电荷激励 流体分析： 气体或液体的运动，或包容的气体/流体 耦合场： 上述分析的任意组合 在这里，我们将集中讨论结构分析。,January 30, 2001 Inventory #001441 5-4,准备工作 A. 哪种分析类型？,当您选择了结构分析，接下来的问题是： 静力还是动力分析？ 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），因为下述三种类型的力决定了它的响应 静力（刚度） 惯性力（质量） 阻尼力,January 30, 2001 Inventory #001441 5-5,准备工作 A. 哪种分析类型？,静力与动力分析的区别 静力
3、分析假定只有刚度力是重要的。 动力分析考虑所有三种类型的力。,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,January 30, 2001 Inventory #001441 5-6,准备工作 A. 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 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。 否则，选择动态分析 总之，如果激励频率小于结构最低阶固有频率的1/3，则可以进行静力分析。,January 30, 2001
4、 Inventory #001441 5-7,准备工作 A. 哪种分析类型？,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： 小变形 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。,January 30, 2001 Inventory #001441 5-8,准备工作 A. 哪种分析类型？,如果加载引起结构刚度的显著变化，必须进行非线性分析。引起结构刚度显著变化的典型因素有： 应变超过弹性范围（塑性） 大变形，例如承载的鱼竿 两体之间的接触,January 30, 2001 Inventory #001441 5-9,准备工作 B. 模拟什么?
5、,在建立一个分析模型之前，必须进行许多建模的决策： 应该考虑多少细节？ 是否应用对称性？ 模型中是否有应力奇异点？,January 30, 2001 Inventory #001441 5-10,准备工作 . 模拟什么?,细节 在分析模型中不应该包括对分析无足轻重的细节。从CAD系统读取模型到ANSYS之前，可以抑制这些细节。 但是，对一些结构的“细节”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。,January 30, 2001 Inventory #001441 5-11,准备工作 . 模拟什么?,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
6、表性的部分或截面去建立模型。 应用对称模型的主要优点是： 通常更易于建立模型 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,January 30, 2001 Inventory #001441 5-12,准备工作 . 模拟什么?,要利用对称性，下列因素必须对称： 几何形状 材料属性 荷载工况 几种不同类型的对称： 轴对称 旋转对称 平面或镜面对称 重复或平移对称,January 30, 2001 Inventory #001441 5-13,准备工作 . 模拟什么?,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，圆盘和圆屋顶。 对称面就是旋转形成结构的横截面，
7、它可以在任何位置。因此你可以用一个二维“薄片”（旋转360）代表一个真实的模型形状。,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。,January 30, 2001 Inventory #001441 5-14,准备工作 . 模拟什么?,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。 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。,January 30, 2001 Inventory #001441 5-15,该模型表明反射及旋转对称,准备工作 . 模拟什么?,平面或反射对称 结构的
8、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,January 30, 2001 Inventory #001441 5-16,该模型同时表明重复及反射对称,准备工作 . 模拟什么?,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 载荷也被假定为沿模型长度方向“重复“。,January 30, 2001 Inventory #001441 5-17,准备工作 . 模拟什么?,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），进而利用对称性的优点建立更小的分析模型。这样，计算结果的精度损失可
9、能是难于估计的。,January 30, 2001 Inventory #001441 5-18,准备工作 . 模拟什么?,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： 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。 尖角（零倒角半径）处 在应力奇异点处网格越细化，应力值也随之增加且不收敛,January 30, 2001 Inventory #001441 5-19,准备工作 . 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 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忽略它的影响 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 代替点力载荷为等效压力载荷 “散布” 位移约束至一个节点集,