1、单元类型 下表列出了一般常用的结构单元类型。 节点自由度包含： UX, UY, UZ, ROTX, ROTY,和 ROTZ 。,材料特性 至少需要杨氏弹性模量， EX. 在优先设置中，设置 “Structural” 限制，则GUI 方式只显示结构材料特性。 实常数 主要是壳和线单元需要。,平面桁架和钢架的静力分析,学习目标ANSYS中平面模型的建立方法熟悉菜单功能 学习重点关键点、线、节点和单元的建立方法区别直接建模与间接建模方法选择设置单元类型,平面桁架如图所示，弹性模量为2.1e11，泊松比0.3，杆件横截面积均为0.01m2，受集中载荷作用F=1000N, 求支座反力和各杆内力。,问题描
2、述,目标:熟悉ANSYS基本关键字的含义k Keypoints 关键点 l Lines 线 a Area 面 v Volumes 体 e Elements 单元 n Nodes 节点 cm component 组元 et element type 单元类型 mp material property 材料属性 r real constant 实常数 d DOF constraint 约束 f Force Load 集中力 sf Surface Force on nodes 表面载荷 bf Body Force on Nodes 体载荷 ic Initial Conditions 初始条件,目标:
3、了解命令流的整体结构,掌握每个模块的标识!文件说明段 /BATCH /TITILE,test analysis !定义工作标题 /FILENAME,test !定义工作文件名 /PREP7 !进入前处理模块标识 !定义单元,材料属性,实常数段 ET,1,SHELL63 !指定单元类型 ET,2,SOLID45 !指定体单元 MP,EX,1,2E8 !指定弹性模量 MP,PRXY,1,0.3 !输入泊松比 MP,DENS,1,7.8E3 !输入材料密度 R,1,0.001 !指定壳单元实常数-厚度!建立模型 K,1,0,0, !定义关键点 K,2,50,0,A,1,2,3,4,5,6, !由关键
4、点生成面 !划分网格 ESIZE,1,0, AMESH,1 FINISH !前处理结束标识 /SOLU !进入求解模块标识 !施加约束和载荷 DL,5,ALL SFL,3,PRES,1000 SFL,2,PRES,1000 SOLVE !求解标识 FINISH !求解模块结束标识 /POST1 !进入通用后处理器标识/POST26 !进入时间历程后处理器 /EXIT,SAVE !退出并存盘,/PREP7 ! 进入前处理模块: 定义模型 N, 1, 0, 0 ! 通过节点的坐标位置定义各个节点, 1号节点1（0, 0） N, 2, 2, 0 ! 2号节点2（2m, 0） N, 3, 4, 0 !
5、 3号节点3（4m, 0） N, 4, 6, 0 ! 4号节点4（6m, 0） N, 5, 8, 0 ! 5号节点5（8m, 0） N, 6, 2, 1 ! 6号节点6（2m, 1m） N, 7, 4, 2 ! 7号节点7（4m, 2m） N, 8, 6, 1 ! 8号节点8（6m, 1m） ! 在前处理模块中, 定义单元类型、 材料参数和各个单元 ET, 1, LINK1 ! 定义第1类单元为二维杆单元LINK1 MP, EX, 1, 207E9 ! 定义第1类材料弹性模量EX207GPa R, 1, 0.01 ! 定义杆件第1类实常数,截面积0.01m2 E, 1, 2 ! 通过节点连接关
6、系定义各个单元, 单元1由1, 2节点组成 E, 2, 3 ! 单元2由2, 3节点组成 E, 3, 4 ! 单元3由3, 4节点组成 E, 4, 5 ! 单元4由4, 5节点组成 E, 1, 6 ! 单元5由1, 6节点组成 E, 6, 7 ! 单元6由6, 7节点组成,E, 2, 6 ! 单元7由2, 6节点组成 E, 2, 7 ! 单元8由2, 7节点组成 E, 3, 7 ! 单元9由3, 7节点组成 E, 4, 7 ! 单元10由4, 7节点组成 E, 4, 8 ! 单元11由4, 8节点组成 E, 7, 8 ! 单元12由7, 8节点组成 E, 8, 5 ! 单元13由8, 5节点组
7、成 FINISH ! 退出前处理模块 !进入求解模块, 设置求解选项, 设置位移边界条件, 加载并开始求解 /SOLU ! 进入求解模块:定义力和位移边界条件,并求解 ANTYPE, STATIC ! 申明分析类型是静力分析（STATIC或者0） OUTPR, BASIC, ALL ! 在输出结果中, 列出所有荷载步的基本计算结果 D, 1, ALL, 0 ! 约束1号节点的所有节点位移自由度UX和UY D, 5, UY, 0 ! 约束5号节点的竖向自由度UY F, 6, FY, -1000 ! 对6号节点施加-Y方向的集中力1000N F, 7, FY, -1000 ! 对7号节点施加-Y方
8、向的集中力1000N F, 8, FY, -1000 ! 对8号节点施加-Y方向的集中力1000N SOLVE ! 发出求解指令,October 30, 2001 Inventory #001571 5-24,梁单元 是线单元，用于创建三维结构的一维理想化。 梁单元比实体和壳单元更有效，常用于下列工程领域： 建筑结构 桥梁和道路 公共交通 (有轨电车,火车, 公共汽车) 等,October 30, 2001 Inventory #001571 5-25,梁,本节将通过以下主题对梁做简要介绍: A. 梁的属性 B. 梁网格划分 C. 加载,求解, 结果 D. 练习,October 30, 200
9、1 Inventory #001571 5-26,梁 A. 梁的属性,建立梁的第一步,同任何分析一样，先建立几何模型 通常是由关键点和线组成的线框。 接着，定义如下的梁属性： 单元类型 横截面 材料特性,梁 梁的属性,单元类型 选择下面单元类型之一： BEAM188 3-D, 线性 (2-节点)。 BEAM189 3-D, 二次函数 (3-节点)。 ANSYS还有许多其它梁单元，推荐使用 BEAM188 和 189 对绝大部分梁结构都适合。 支持线性和非线性分析，包括塑性，大变形和非线性失稳。 具有包括用多种材料模拟分层材料、复合材料、截面加强的能力。 具有用户定义截面几何尺寸的能力。 在前、
10、后处理过程中很容易使用。,October 30, 2001 Inventory #001571 5-28,梁 梁的属性,横截面 对 BEAM188 和 189单元的完整定义，包括对横截面的定义。BeamTool提供了方便的操作。 Preprocessor Sections Common Sectns. 选择想要的形状，然后输入尺寸。 按 Preview 按钮观察截面，然后按 OK。 若有多个横截面，必须给每个横截面指定编号（任意定义名称）。,October 30, 2001 Inventory #001571 5-29,梁 梁的属性,1-1梁横截面预览如下 (SECPLOT) 。 除了预先定义
11、好的横截面形状之外， ANSYS允许用户通过建立二维实体模型来建立“自定义”横截面。,同标准横截面一样，可以把自定义的横截面保存到横截面库中，以便日后使用。 详细信息请参考ANSYS 结构分析手册第15章。,October 30, 2001 Inventory #001571 5-30,梁 梁的属性,材料属性 线性和非线性材料属性均可。 所有梁的属性定义好以后，下一步是对几何模型进行网格划分。,October 30, 2001 Inventory #001571 5-31,梁 B. 梁网格划分,用梁单元对几何模型做网格划分包括三个主要步骤: 指定线的属性 指定线分割 划分网格MeshTool
12、提供了上述三个步骤的便利操作,October 30, 2001 Inventory #001571 5-32,梁 梁网格划分,第 1 步：线属性 梁网格划分的线属性包括： 材料号 横截面号 方向关键点 相对于梁轴线，横截面的方位。 必须指定所有横截面类型。 单个关键点可以分配给多条线 ( 即，不需要为每条线指定单个关键点)。 每条线的端点都有它的方向关键点，允许横截面绕梁轴线扭转。,October 30, 2001 Inventory #001571 5-33,梁 梁网格划分,方向关键点的示例：,October 30, 2001 Inventory #001571 5-34,梁 梁网格划分,用
13、Mesh Tool指定单元属性 (或选择线后使用 LATT 命令)。,拾取线,BEAM188、189 的附加属性。,October 30, 2001 Inventory #001571 5-35,梁 梁网格划分,第 2 步：线分割 对 BEAM188 和 189 单元,不主张把整个梁当作一个单元 。 使用 Mesh Tool的 “Size Controls”指定想要的线分割数 (或用 LESIZE 命令) 。,October 30, 2001 Inventory #001571 5-36,梁 梁网格划分,第 3 步：生成网格 先保存数据库文件 (Toolbar SAVE_DB 或使用SAVE
14、命令)。 按下Mesh Tool中的 Mesh 按钮 (或执行 LMESH,ALL命令) 生成网格。,Pick lines,October 30, 2001 Inventory #001571 5-37,梁 梁网格划分,在单元绘图中，按横截面形状显示单元： Utility Menu PlotCtrls Style Size and Shape 或使用命令 /ESHAPE,1,October 30, 2001 Inventory #001571 5-38,梁 梁网格划分,网格划分完成后，接着施加荷载并求解。,October 30, 2001 Inventory #001571 5-39,梁 C.
15、 加载，求解，结果,梁典型加载包括: 位移约束 施加在节点或关键点上。 力 施加在节点或关键点上。 压力 单位长度的载荷 施加在单元表面上 Solution Apply Pressures On Beams 或使用SFBEAM 命令。 重力或旋转速度 作用在整个结构上。,October 30, 2001 Inventory #001571 5-40,梁 加载，求解，结果,求解： 保存数据库文件。 求解。 (或把载荷写入载荷步文件，然后求解所有载荷步) 查看结果的方法与应力分析相同： 观察变形。 观察反力。 画应力、应变图。 BEAM188 和 189 单元的主要优势是，应力可以直接在单元上观察
16、 （与壳和实体单元相同），但必须激活单元形状显示。,平面钢架如图所示，弹性模量为2.1e11，泊松比0.3，杆件横截面积均为0.01m2，受集中载荷作用F=10000N, 求支座反力和各杆内力。画出杆件弯矩图和剪力图。,问题描述,变形结果,实体截面变形结果,剪力图,弯矩图,/PREP7 ! 进入前处理模块: 定义模型 K, 1, 0, 0 ! 通过节点的坐标位置定义各个关键点, 1号关键点1（0, 0） K, 2, 0, 4 ! 2号关键点2（0m, 4） K, 3, 3, 4 ! 3号关键点3（3m, 4） K, 4, 4, 4 ! 4号关键点4（4m, 4） K, 5, 4, -1 ! 5
17、号关键点5（4m, -1） L,1,2 L,2,3 L,3,4 L,4,5 ! 在前处理模块中, 定义单元类型、 材料参数和各个单元 ET, 1, BEAM3 ! 定义第1类单元为二维梁单元 MP, EX, 1, 210E9 ! 定义第1类材料弹性模量EX210GPa MP,PRXY,1,0.3 !输入泊松比 R, 1, 0.01,8.33e-6,0.1 ! 定义梁的实常数,截面积0.01m2，惯性矩和梁高 ESIZE,0.5 LMESH, ALL FINISH ! 退出前处理 !进入求解模块, 设置求解选项, 设置位移边界条件, 加载求解 /SOLU ! 进入求解模块:定义力和位移边界条件,
18、并求解 DK, 1, ALL, 0 ! 约束1号关键点的所有节点位移自由度 DK, 5, ALL, 0 ! 约束5号关键点的所有节点位移自由度 FK, 3, FY, -10000 ! 对3号关键点施加-Y方向的集中力10000N SOLVE ! 发出求解指令,练习-工字梁承载分析,A standard 30“ WF beam, with a cross-sectional area A, is supported as shown below and loaded on the overhangs by a uniformly distributed load w. Determine the maximum bending stress in the middle portion of the beam and the deflection at the middle of the beam.,
