1.有限元法理论及结构分析通用软件简介.ppt

硕士研究生学位课程讲义(2008)
通用有限元程序ANSYS及应用
(一)
29 Feb 2008
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通用有限元程序ANSYS及应用
教学安排
:2月25日~4月21日共九周,前八周课
堂讲授,第九周课堂考试;
:课堂上机操作,用ANSYS完成指定问
题的建模并获得正确结果;
:平时作业30%,考试成绩70%。
:完成基本操作60%,建模正确20%,
结果正确10%,卷面10%。
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通用有限元程序ANSYS及应用
课程大纲
1. 有限元法理论及结构分析通用程序简介
2. ANSYS 图形用户界面简介
3. 直接生成法建模过程
4. 实体建模的基本过程实例
5. 实体建模的基本GUI操作
6. 网格划分
7. 基本的加载及求解过程
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通用有限元程序ANSYS及应用
课程大纲(续)
8. 数据后处理
9. 结构分析常用单元性能简介
10. ANSYS 动力分析的基本功能及一维单元应用实例
空间框架结构地震响应分析的谱分析法
11. 钢筋混凝土剪力墙非线性分析
二维平面单元应用实例
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通用有限元程序ANSYS及应用
日程安排
第1周:第1、2、3章程序简介,直接生成法建模
第2周:第4章实体建模简单实例
第3周:第5章实体建模基本操作
第4周:第6章网格划分
第5周:第7章基本的加载及求解过程
第6周:第8、9章数据后处理、常用单元性能简介
第7周:第10章 ANSYS动力分析的基本功能
第8周:第11章钢筋混凝土剪力墙非线性分析
第9周:考试
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通用有限元程序ANSYS及应用

结构分析有限元法基础
结构分析的基本目的:
■结构的变形状态
■结构内部的受力(应力)状态
基本求解方法:
■精确方法
■近似方法
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通用有限元程序ANSYS及应用
结构分析有限元法基础(续)
有限元法产生的历史:
■ 1943,数学家 Courant 用三角域内分片连续函数
结合最小势能原理解St. Venant扭转问题
■ 1960,力学家Clough等首次提出 Finite Element
概念,并正确求解了平面弹性问题
■ 1960以后,对经典的里兹(Ritz)法、伽辽金法
(Galerkin)进行了推广,特别是后者,采用加权
余量的方式确定单元特性,使得在无物理守恒定
律或变分泛函的情况下仍然可以使用有限元法
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通用有限元程序ANSYS及应用
结构分析有限元法基础(续)
结构分析有限元法典型步骤
■根据问题的物理特性确定基本的未知变量、解题类别;
■在累计系统总能量时,将问题的求解区域分割成便于计
算的子区域—划分单元;
■在子区域中假设基本物理场的分布形式,使计算求解成
为可能—选择单元类型(即位移模式);
■计算每个子区域的能量—形成单元刚度矩阵;
■累计系统的总能量—组装总刚度矩阵;
■施加边界约束和外载荷—建立离散体系的代数方程;
■求解代数方程—得到基本未知变量(位移)数值结果;
■由节点位移解求单元内的应变、应力;
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通用有限元程序ANSYS及应用
常见的结构分析通用有限元程序
■ 1990前,SAP4、5(线性),ADINA(非线性分析);
■目前,MSC/NASTRAN 系列(PATRAN、DYTRAN等)
—基于美国 NASA 计划;
ABAQUS —据称具有最强大的非线性求解功能;
MARC —据称最适于求解耦合场问题(热力耦合),
已被 MSC 公司收购;
ADINA — for Windows 版
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通用有限元程序ANSYS及应用
ANSYS 程序的发展及功能简介
■第一个通过 ISO9001 质量体系认证的分析设类软件;
■首个在我国压力容器标准化技术委员会认证的分析软件;
程序分析功能:
■结构分析
■热分析
■高度非线性瞬态动力分析(LS-DYNAN)
■流体静力学和动力学分析(FLOTRAN)
■电磁场分析
■声学分析
■压电分析
■多场耦合分析
■设计灵敏度及优化分析
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通用有限元程序ANSYS及应用