1、ANSYS简单应用,由NordriDesign提供 ,有限元分析实例,A380,飞机有限元模型,重型燃气轮机转子模型,有限元分析实例,新加坡国立大学工程系入口,有限元分析实例,有限元分析实例,有限元分析实例,0.2 - 1.5 resolution (16000 surface nodes) 23 z-levels ( 220000 3D nodes),3D view of the North Atlantic mesh,有限元分析实例,一、ANSYS界面,ANSYS 有限元 分析系统的界面,ANSYS界面,1）有限元建模,2）载荷及边界条件定义,3）求解,4）结果显示分析,二、ANSYS建模
2、,基本步骤,有限元模型 是真实系统理想化的数学抽象。,真实系统,有限元模型,二、ANSYS建模,基本方法,实体建模,直接建模,二、ANSYS建模,首先创建分析对象的二维或三维模型，然后对该模型进行网格划分，并定义对象的单元类型和材料属性及常数。模型可以通过ProE，UG，Solidworks等建模软件建立。也可在ANSYS界面上建立。ASYSY中建模有自下而上和自上而下两种思路。,定义单元类型后，直接创建分析对象的节点和单元。 该方法对于复杂实体构建费时费力。,模型基本概念,节点,vm,m(xm ym ),um,v j,u,j,vi,单元,ui,j(x j y j ),y,i( xi yi )
3、,x,二、ANSYS建模,单元：即原始结构离散,后，满足 定几何特性,和物理特性的最小结构,域,节点：单元与单元间的,连接点。,节点力：单元与单元间,通过节点的相互作用力,节点载荷：作用于节点,上的外载。,单元与节点,注意：,1)节点是有限元法的重要概念，,有限元模型中，相邻单元的作用,通过节点传递，而单元边界不传,递力，这是离散结构与实际结构,的重大差别；,2）节点力与节点载荷的差别,二、ANSYS建模,非法结构离散,节点不合法,不同材料,二、ANSYS建模,单元类型,单元图形,节点数,杆单元,梁单元,典,型,单,元,类,型,平面单元,2,2,3,4,3,4,4,平面四边形,轴对称问题,板壳
4、单元,四面体单元,自由度（DOF ）,自由度(DOFs) 用于描述一个物理场的响应特性。,UY,ROTY,方向,结构,热,电,流体,磁,自由度,位移,温度,电位,压力,磁位,ROTZ,UZ,UX,ROTX,结构 DOFs,自由度(续),节点自由度是随连接该节点 单元类型 变化的,J,三维杆单元 (铰接),UX, UY, UZ,I,L,K,二维或轴对称实体单元,UX, UY,I,I,P,M,L,I,N,K,J,I,J,O,P,三维实体结构单元,UX, UY, UZ,M,L,N,K,J,I,L,K,J,三维四边形壳单元,UX, UY, UZ,ROTX, ROTY, ROTZ,O,三维实体热单元,T
5、EMP,J,三维梁单元,UX, UY, UZ,ROTX, ROTY, ROTZ,节点和单元,载荷,节点: 空间中的坐标位置，具有一定自由度和,存在相互物理作用。,单元:,一组节点自由度间相互作用的数值、矩阵,描述（称为刚度或系数矩阵)。单元有线、,面或实体以及二维或三维的单元等种类。,载荷,有限元模型由 些简单形状的,单元组成，单元之间通过节点连,接，并承受一定载荷。,节点和单元 (续),信息是通过单元之间的公共节点传递的。,2 nodes,.,A,.,.,.,.,B,1 node,.,.,.,A,.,.,B,具有公共节点的单元,之间存在信息传递,.,.,.,.,分离但节点重叠的单元,A和B之
6、间没有信息传递,（需进行节点合并处理）,ANSYS分析实例杆,问题描述,求解在力F1 F2作用下珩架的变形，已知条件如下：,P 1= 2000 N P 1= 2000 N E = 2.5107pa 横截面积 (A) = 0.5m2 泊松比= 0.3,ANSYS分析实例梁,问题描述,求解在均布载荷作用下正方形截面梁的变形，已知条件如下：,梁截面边长0.1m AC=BC=10mq= 4000 N/m E = 2.11011 pa 泊松比= 0.3,q=4000N/m,扩展：焊接、铰接的实现,ANSYS分析实例梁,问题描述,求解在两侧均布载荷作用下长方形平板的变形，已知条件如下：,薄板厚度0.01m
7、p= 05MPa E =69GPa 泊松比= 0.3,ANSYS练习杆,问题描述,求解在力F作用下珩架的变形，已知条件如下：,F= 50KN E = 26Mpa 横截面积 (A) = 0.6m2 泊松比= 0.3,F,ANSYS练习梁,问题描述,求解在均布载荷和集中载荷作用下正方形截面梁的变形，已知条件如下：,梁截面边长0.1m AC=BC=1mF=200N q= 400 N/m E = 2.11011 pa 泊松比= 0.3,q=400N/m,F=200N,A,B,C,ANSYS练习平板,问题描述,求解在均变载荷作用下带腔室水坝截面的变形，已知条件如下：（单位：M）,正方形腔室边长为4m E
8、 = 50GPa 泊松比= 0.3,8,2,ANSYS练习平板,问题描述,左上角的销孔由于焊接而被固定死。右下角的销孔上作用一分布力。使用的是美国的单位体系。,材料的杨氏模量为30E6 psi，泊松比0.27,ANSYS练习实体,问题描述,某型压气机盘如图所示，其截面图如所示。将叶片的引起的离心效果均匀施加于轮盘的边缘。,ANSYS练习实体,问题描述,其截面形状和尺寸如图,ANSYS练习实体,问题描述,其截面形状和尺寸如图,ANSYS练习实体,问题描述,要求说明,盘转速为11373转/分，盘材料TC4钛合金，其弹性模量为：1.1510MPa，泊松比为0.30782，密度为4.4810（-9）吨/立方毫米。 其安装边总共产生的离心力等效为628232N（沿径向等效），这叶片数目为74个，叶片和些力假定其均匀作用于轮盘边缘。 位移约束施加于鼓桶上，为在鼓桶的上表面施加径向约束，在鼓桶的侧面施加轴向约束，为避免刚体位移，两个位置的周向约束均被固定。,ANSYS练习实体,问题描述,考虑重力 弹性模量（也称杨式模量） E= 206GPa；泊松比 ；材料密度 ；重力加速度 ； 作用力Fy作用于梁的上表面沿长度方向中线处，为分布力，其大小Fy=-5000N,
