ANSYS分析實例與工程應用命令流學習筆記1大綱靜力分析：2桿、3梁、5薄膜和板殼、4實體單元梁單元：簡化計算，結構總體受力情況實體單元：較復雜的結構，局部細節的受力情況穩定性分析：6振動、模態分析：7簡單振動和梁的振動、8膜板和實體振動2桿系結構的靜力分析2.1鉸接桿在外力作用下的變形二維桿單元LINK1*AFUN,DEG：三角函數默認為弧度，改為角度后處理：結構變形圖、顯示節點位移和桿件應力2.2人字形屋架的靜力分析后處理：桿單元的軸力、軸向應力、軸向應變2.3超靜定拉壓桿的反力計算后處理：節點反力2.4平行桿件與剛性梁連接的熱應力問題定義3點的UY為耦合自由度，即三者的UY位移相等溫度（增量）后處理：尋找特定位置的節點和單元，并從單元表中提取它們的內力2.5端部有間隙的桿的熱膨脹二維帶厚度的平面應力單元*****、二維接觸單元*****26溫度（始、末）后處理：定義水平應力和鉛直應力單元表，并提取3號單元的應力結果*Status,ParmFINISH定義數組變量，將計算結果通過數組變量輸出到文件3梁的彎曲靜力分析3.1單跨等截面超靜定梁的平面彎曲二維彈性梁單元BEAM3后處理：定義以兩端彎矩和剪力的單元表，并列出單元表數據并用單元表數據繪制剪力圖和彎矩圖更細的節點劃分方案，更精細3.2四跨連續梁的內力計算體素建模：keypoint,line,area,volume便于細分單元3.3七層框架結構計算3.4工字形截面外伸梁的平面彎曲3.5矩形截面梁的縱橫彎曲分析考慮應力強化效應后處理：迭代過程3.6空間剛架靜力分析三維梁單元BEAM43.7懸臂梁的雙向彎曲三維8節點耦合場實體單元SOLID5三維20節點固體單元*****三維10節點耦合場實體單元*****三維結構實體自適應單元*****7定義宏程序，對應四種工況，各種結果差別不大3.8圓形截面懸臂桿的彎扭組合變形三維直管單元PIPE16（只定義外直徑，不定義內直徑）3.9懸臂等強度梁的彎曲四邊形殼單元*****（這里用退化的三角形單元，并使用節點耦合自由度保證模型的對稱變形）三維非對稱錐形梁單元BEAM44（定義橫截面主軸，單元寬度線性變化）計算結果都很好，但殼體單元更能模擬出等強度梁的實際幾何形狀，更直觀，截面定義更簡單。3.10彈性地基半無限長梁在端部力和力偶作用下的變形二維非對稱錐形梁單元BEAM543.11偏心受壓桿的大變形分析激活大變形選擇項：NLGEOM,ON非線性迭代求解3.12帶有彈簧的支架的大變形分析空間管單元PIPE16鉸鏈單元*****彈簧單元*****43.13塔機標準節內力分析考慮拉壓，彎曲和扭轉剛度的空間梁單元BEAM4也可用空間桿單元LINK83.14自行車車架變形和內力分析空間管單元PIPE16Mises應力分布42D和3D實體建模及應力分析三維*****：應用最多4.1帶3個圓孔的平面支座分析平面應力單元*****通過剖切生成孔（1）應力集中問題：加密網格應力值持續上升，不收斂，具有奇異性（2）位移大小對網格尺寸不敏感4.2角支座應力分析利用面積相減生成開孔利用線倒角生成倒角區域LFIFFT（1）將集中力簡化為分布力接觸荷載，在受壓表面不再出現應力集中（2）有倒圓：完全收斂；無倒圓：應力集中4.3立體斜支座的實體建模拉伸形成體通過關鍵點建立工作面，定義斜面體相加，面相加4.4四分之一車輪實體建模生成回轉體4.5軸承支座的實體建模利用GLUE命令合并為一個整體計算總體積4.6均布荷載作用下深梁的變形和應力平面應力單元*****方法：直接建模、實體建模應力：X方向正應力、Y方向正應力、XY方向剪應力、第一主應力、第三主應力、Mises應力問題：支座位置附近，使用固定一個節點的位移約束條件，網格加密不收斂。應簡化成區域接觸4.7一對集中力作用下的圓環帶厚度的四節點平面應力單元*****方法：直接建模、實體建模應力：X方向正應力、Y方向正應力、XY方向剪應力、第一主應力、第三主應力、Mises應力問題：網格加密不收斂。將約束改為區域接觸（單節點變為多節點），集中力改為分布力（點變為線或面）4.8用實體單元分析變截面桿的拉伸三維結構固體單元*****對體剖分單元4.9用二維實體單元分析等截面懸臂梁的平面彎曲二維等參單元*****理論解未考慮剪切變形，偏小，可認為有限元結果是精確的4.10端部集中力下的變截面懸臂梁階數較低的4節點*****等參單元階數較低的8節點*****等參單元：準確度較高結果在集中力附近和理論解略有誤差，其余的大部分區域較準確4.11純彎曲懸臂曲梁的二維靜力分析（1）帶厚度的平面應力單元PLANE2：用于曲梁實體模型（2）2D彈性梁單元BEAM3：曲梁自由端的直線梁后處理：提取最大環向應力在自由端附近，雖然有一段梁單元來消除集中力的局部影響，但仍出現了局部的高應力分布，因為梁的剛度不足以有效均勻傳遞集中力4.12端部集中力作用的懸臂圓環曲梁平面彎曲的三維分析彈性力學與材料力學的精確解差別不大。細長比較小時，材料力學解準確度更高。耦合場固體單元SOLID5:應力計算精度較高四面體固體單元*****四面體耦合場固體單元*****三維四面體結構固體自適應單元*****8:位移計算精度較高4.13均勻拉力作用下含圓孔板的孔邊應力集中從孔邊到板邊單元尺寸逐漸增加，采用線單元剖分比例因子設置孔邊附近區域的網格通過單元加密進行細化根據對稱性，可取1/4模型，在對稱邊界上施加對稱的位移邊界條件。結果：1）二維6節點三角形固體單元PLANE2：普通的單元網格劃分，精度較差2）二維等參固體單元*****：孔邊局部區域的子結構網格技術，精度較高3）二維結構固體自適應單元*****6:精度較高4.14兩端固定的厚壁管道在自重作用下的變形和應力4節點軸對稱協調固體單元*****4.15聯軸器膜片多工況分析工況：1）離心力作用下的膜片應力：MISES應力分布、最大拉應力分布2）扭矩傳遞引起膜片上的應力：MISES應力分布、最大壓應力分布3）軸向變形引起的膜片彎曲應力：MISES應力分布、最大拉應力分布、最大壓應力分布5薄膜和板殼體計算5.1含橢圓孔的橢圓薄膜在外部張力作用下的靜力分析二維4節點固體單元*****二維8節點固體單元*****:總體性能較好5.2圓形薄膜大變形靜力分析軸對稱結構殼單元*****施加均勻溫度荷載，以形成初始拉應力：TUNIF,-50中心撓度中心位置單元的薄膜應力、固定邊位置單元的薄膜應力5.3柱形容器在內壓作用下的靜力分析軸對稱錐殼單元*****軸向應力、環向應力5.4圓柱形薄殼在均勻內壓作用下的靜力分析薄殼單元*****5.5簡支和固支圓板的在不同荷載作用下的彎曲塑性軸對稱錐殼單元*****1） 均布荷載作用的固支圓形薄板：最大彎矩出現在固支邊界位置2） 中心集中力作用的固支圓形薄板：最大彎矩出現在固支邊界位置（中心位置彎矩和應力無窮大，集中力的奇異性）3） 均布荷載作用的簡支圓形薄板：最大彎矩出現在中心位置5.6懸臂長板的大撓度彎曲4節點塑形四邊形殼單元*****有限變形殼單元*****1：精度更高5.7用殼體單元分析受均布荷載作用的固支圓板大撓度彎曲塑性軸對稱錐殼單元*****5.8利用拉伸操作建立膨脹彎管模型殼單元*****設置溫度膨脹彎管，減小軸向應力和軸向推力5.9兩端簡支開口柱殼在自重作用下的靜力分析8節點殼單元*****5.10圓筒在一對橫向集中力作用下的變形對稱：取1/8模型8節點殼單元*****8節點自適應結構殼單元*****06結構穩定性分析6.1利用梁單元計算壓桿穩定性二維彈性梁單元BEAM3考慮預應力效應PSTRES,ON屈曲分析:ANTYPE,BUCKLE使用分塊*****特征值展開方法，只展開第1階失穩模態6.2利用實體單元計算壓桿穩定性二維實體單元*****1）分