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Simwe 网站公开课的资料 - ANSYS 非线性公开课 (一) (1)  

2013-01-26 09:08:45|  分类: Simwe 网站公开课 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 ANSYS 非线性公开课 (一)

非线性分析 – 概述  
    一般情况,非线性可以分为三种类型:
        1.  几何非线性
         在线性分析中,只考虑应变-位移关系的一次项,如果在分析时考虑应变的二次项,就是几何非线性。具体来说,在初次分析得到结构位移后,考虑应变的二次项,可以得到应力刚度矩阵,然后修改刚度矩阵为初始 (变形前) 刚度矩阵与应力刚度矩阵之和,做进一步的分析。
        2.  材料非线性
        考虑非线性材料属性,如弹塑性、超弹性、粘弹性等。
        3.  状态非线性
        如装配件中,零件的间隙、接触等的变化,引起结构刚度等的变化。
        本次公开课通过几个实例简单介绍前两种非线性。接触非线性将在以后的公开课中介绍。 
        所讲述的实例如下:
            例题 1  特征值屈曲分析 – 一端固支的受压梁 
            例题 2  特征值屈曲分析 – 椭圆筒的屈曲分析 
            例题 3  弹塑性分析 – 单向受拉有孔方板的残余变形和残余应力

 
特征值屈曲分析 – 概述
    在 ANSYS 中,执行特征值屈曲分析分为两步:
        1.  进行考虑预应力效应的静力分析,以生成应力刚度矩阵;
        2.  进行特征值屈曲分析。
    这里需要注意的是:
       在静力分析时必须打开预应力效应,而不是大变形。虽然大变形也使用应力刚度矩阵,但是由于使用应力刚度矩阵的方式不同,因此程序不接受打开大变形时的应力刚度矩阵为屈曲分析所使用。 
       屈曲分析的结果是:特征值 - 屈曲载荷因子 (失稳时的载荷与静力分析时施加的载荷之比),以及相应的特征向量 - 屈曲时的参考变形形状。 
  
例题 1  特征值屈曲分析 – 一端固支的受压梁

问题描述:
求解一端固支梁的特征值屈曲载荷因子。
    梁长 1000 mm;截面为 Φ10 (R=5) 的圆。
    相应的截面几何参数为:
      面积 A = 78.479 mm2
      抗弯惯矩: Iyy = Izz = 489.86 mm4
      抗扭惯矩: Ixx = 979.72 mm4
    材料为钢,属性如下:
   弹性模量 = 201000 MPa
   密度 = 7.8 E-9 T/mm3  (不需要)
   泊松比 = 0.3
 梁的一端固支,另一端受压力 10000 N。 
 
分析过程:
1. 清除数据库:
Utility Menu: File > Clear & Start New… 点击 OK,然后 Yes:
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2. 修改工作名 (Jobname) 为 beam_buckling: 

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3. 定义单元类型:
   选择 beam188 单元:

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        对 188 单元,需要使用截面 (section)。为此,定义一个 Φ10 (R=5) 的圆截面。然后进行预览,预览无误后点击 OK:

                                Simwe 网站公开课的资料 - ANSYS 非线性公开课 (一) (1) - htbbzzg - htbbzzg的博客

  
4.  定义材料属性:
                               Simwe 网站公开课的资料 - ANSYS 非线性公开课 (一) (1) - htbbzzg - htbbzzg的博客

  
5.创建几何模型:
   执行以下命令流,创建梁模型:
     k,1,                ! 定义 KP 点 1
     k,2, 1000       ! 定义 KP 点 2,点 1 和 2 连成梁的轴线
     k,3, 0, 100     ! 定义 KP 点 3,以后作为方向点 (可以不用)
     l, 1, 2             ! 连接 KP 点 1 和 2,生成一条线
   生成模型如图:

                      Simwe 网站公开课的资料 - ANSYS 非线性公开课 (一) (1) - htbbzzg - htbbzzg的博客

       下面划分网格。先设置线的单元特性:
                             Simwe 网站公开课的资料 - ANSYS 非线性公开课 (一) (1) - htbbzzg - htbbzzg的博客

   
    如果激活了方向点选项,将要求对线段指定方向点。这里选择 KP 点3 作为方向点:

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  然后设置该线段划分单元的长度,取为 10:

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  接下来对该线段划分单元:
    完成单元划分后,进入 Solution,设置求解参数。

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