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DS静力分析介绍
ANSYS BASIC TRAINING
静力分析
• DS关于线性静力结构分析的内容包括以下几个方面:
–线性静力分析基础
–确定分析类型(包括载荷及其支撑)
–求解类型及设置
–安全系数以及相关强度理论
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线性静力分析基础
•线性静力结构分析是用来分析结构在给定静力载荷作用下的响应。
–结构的位移、反力、应力以及应变是分析者比较关心的。
•通用的运动方程如下所示:
[]{}+ [ ]{ }+ [ ]{ }= { (tFxKxCxM )}
其中[M] 是质量矩阵, [C] 是阻尼矩阵, [K] 是刚度系数矩阵, {x} 是位移
矢量, {F} 力矢量
•由于这里讨论的是静力分析,所有与时间相关的选项都被清除,得到以
下方程式:
[ ]{ }= {FxK }
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线性静力分析基础
•在线性静力结构分析当中,位移矢量{x} 通过下面的矩阵方程得到:
[ ]{ }= {FxK }
在分析当中涉及到以下假设条件:
–[K] 必须是连续的
•假设为线弹性材料
•小变形理论
•可以包括部分非线性边界条件
–{F} 为静力载荷
•不考虑随时间变化的载荷
•不考虑惯性(如质量,阻尼等等)影响
•在线性静力分析中,记住这些假设是很重要的。非线性分析和动力学分
析将在随后的章节中给予讨论。
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应用原理
•在DS中应用以下原理:
–利用10节点的四面体单元和20节点的六面体单元划分实
体
• SOLID187 及 SOLID186
–壳体利用4节点的四边形壳单元来划分
• SHELL181 需要定义实常数
•截面(和偏置)不需要定义
–梁利用2节点的梁单元划分
• BEAM188 (需要定义方向关键点)
•支持截面的定义及其偏置
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载荷及支撑
•这里有四种结构载荷的类型可供选择:
–惯性载荷
•这些载荷作用在整个系统中
•需要用到质量的时候密度是必须的
–结构载荷
•这种载荷是作用在系统部分结构上的力或者力矩
–结构支撑
•这些是利用约束来防止部分范围内的移动
–热载荷
•从结构上讲,热载荷会导致温度区域生成并且在整个模型上引起
热扩散。
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加速度与重力加速度
•系统中可以定义加速度
–加速度是长度比上时间的平方为单位作用在整个模型上。
–用户通常对方向的符号感到迷惑。假如加速度突然施加到系统上,
惯性将阻止加速度所产生的变化,从而惯性力的方向与所施加的加
速度的方向相反。
–加速度可以通过定义部件或者矢量进行施加。
•标准的地球重力可以作为一个载荷施加。
–其值为 m/s2 (在国际单位制中)
–标准的地球重力载荷方向可以沿总体坐标轴的任何一个轴。
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旋转速度
•旋转速度是另一个可以实现的惯性载荷
–整个模型围绕一根轴在给定的速度下旋转
–可以通过定义一个矢量来实现,应用几何结构定义的轴以及定义的
旋转速度
–可以通过部件来定义,在总体坐标系下指定初始和其组成部分
–由于模型绕着某根轴转动,因此要特别注意这个轴。
–缺省旋转速度需要输入每秒所转过的弧度值。这个可以在路径
“Tools > Control Panel > Miscellaneous > Angular Velocity”里
改变成每分钟旋转的弧度(RPM)来代替。
• ANSYS中的惯性载荷模拟如下所述:
–加速度和标准的地球重力通过ACEL命令实现
–旋转速度由CGLOC (定义原点) 以及 CGOMGA(定义关于 CGLOC
的旋转速度)两个命令实现
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力和压力
•压力载荷:
–压力只能施加在表面并且通常与表面的法向一致
–正值代表进入表面(例如压缩)负值代表从表面出
来(例如抽气等)
–压力的单位为每个单位面积上力的大小
•力载荷:
–力可以施加在结构的最外面,边缘或者表面。
–力将分布到整个结构当中去。这就意味着假如一个
力施加到两个同样的表面上,每个表面将承受这个
力的一半。力单位为质量乘以长度比上时间的平方
。力可以通过定义矢量,大小以及分量来施加。
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轴承载荷
•轴承载荷: