节点数据:节点编号、坐标值、坐标参考系代码、位移参考系代码、节点数量、单元编号
单元数据:单元节点、编号单元、材料特性码、单元物理特性值码、单元截面特性、相关几何数据
边界条件数据:位移约束数据、载荷条件数据、热边界条件数据、其他边界条件数据
归纳起来,网格划分生成节点和单元的过程主要包括定义单元属性、定义网格生成控制和生成网格三个步骤。
3. 有限元建模的常用方法理解及应用(如细节处理、分步计算、局部计算、子结构法、对称性简化等)
细节处理也称为小特征处理,即删除或抑制对结构力学性能影响不大的细小结构。
分步计算,如果结构的局部存在相对尺寸非常小的细节,且又不能进行细节处理,可采用分步计算来控制有限元模型的规模。
局部处理就是从所建立的力学模型中抽取一部分出来进行分析,该部分通常是研究者最关心的的危险区域。
子结构法是先将大型结构分解为若干个结构区域,每个区域作为一个子结构。子结构被进一步细分为单元,并人为地将子结构上的节点划分为边界节点和内部节点两类.
对称性简化,对称性分为反射对称和周期对称
(1)反射对称,受对称载荷作用则对称面上的位移条件为 ①垂直于对称面的移动位移分量为零。②绕平行于对称面的两相互垂直的轴的转动位移分量均为零。
(2)反射对称,受反对称载荷作用则对称面上的位移条件为 ①平行于对称面的移动位移分量为零;②绕方向矢量垂直于对称面的轴的转动位移分量为零。
(3)对称结构受任意载荷作用(迭加原理)
(4)周期对称的位移条件,周期对称边界上的对应点有相同的位移状态
4. 边界约束条件的处理(见前)。 5. 单元类型选择的一般原则
选择原则:同一问题所选单元应使计算精度高、收敛速度快、计算量小。 1、杆系结构:a、铰接连接时,选杆单元;b、刚性连接时,选刚架单元。 2、平面结构:a、外载平行于平面内,选平面单元b、外载不在平面内,选弯曲板壳单元
3、空间结构:a、结构和受力具有轴对称性,选轴对称单元;b、一般实体,选三维实体单元。
三.其他
1. 有限单元法首先求出的解是位移,单元应力、应变可由它求得。 2.模型简化
力学模型简化就是借助对称原理、圣维南原理、叠加原理、等效准则等,在保证考察问题的精度不受影响或具有足够近似精度的要求下,对所研究问题的力学模型进行简化,从而达到减小计算时间和存储空间的目的。常用方法有降维处理、等效变换、对称性利用、组合分析、场耦合分析。
3.对称性利用注意事项
(1)不仅结构的形状、载荷要对称,还要求位移约束也对称(2)若对称面上作用有载荷,则应取载荷的1/2进行分析(3)若对称面上存在板或梁,这时板或梁单元的刚度应取整个单元刚度的1/2(4)用对称面剖分结构时,应尽量使剖分面不在结构的最大应力位置。其他略。
4.整体刚度方程中的约束条件引入
引入约束的方法常有:1)降阶法(打乱[K]{R}的储存顺序)2)对角元素置1法 3)对角元素乘大数法
四ANSYS操作部分
1 ANSYS有两种模式:一种是图形交互模式,另一个是 命令流模式。 2 ANSYS软件的基本分析步骤
ANSYS软件基本分析步骤大致可分为三个模块:前处理、加载求解和后处理
前处理
(1)建立有限元模型所需输入的资料。如节点、坐标资料、元素内节点排列次序。(2)材料属性 (3)模型的单元划分
求解处理:(1)负载条件 (2)边界条件及求解
后处理:POST1用于静态结构分析、屈曲分析及模态分析,将解题部分所得的解答如变形、应力、反力等资料,通过图形接口以及各种不同表示方式把等位移图、等应力图等显示出来。POST26仅用于动态结构分析,用于与时间相关的时域处理。 3 Ansys前处理问题
启动ANSYS进入ANSYS交互界面环境,最初的默认激活坐标系(当前坐标系)总是总体直角坐标系。 ANSYS中实体建模的方式有:
(1)简单模型,在ANSYS中创建几何模型,分自底向上和自顶向下的建模方式;
(2)对于复杂模型,导入在其他CAD系统创建的模型; (3)直接生成。
ANSYS两种创建有限元模型的方法:
(1) 直接法:创建节点,由节点创建单元,适用于简单的结构系统——杆梁。
(2) 间接法:先几何模型,再网格划分 ,适用于几何外形结构复杂的系统。
布尔运算就是对生成的实体模型进行诸如交、并、减等的逻辑运算,给用户快速生成复杂实体模型提供了极大的方便。 单元与文件数据类型:
在ANSYS的单元库中,SOLID45单元属于结构实体单元,beam188是3D梁单。 利用ANSYS进行结构分析时,载荷步文件为Jobname.sn,结果文件为 jobname.rst 。 约束:
对称与反对称约束
对称约束限制对称面内所有节点的两个方向旋转自由度,同时限制了垂直于对称面的位移自由度。
反对称约束限制了对称面内所有节点在对称面内的两个方向位移自由度,同时限制了垂直于对称面的旋转自由度。 载荷问题:
Ansys中的载荷(Loads)包括所有边界条件 以及外部或内部的作用力。 具体包括:√DOF ,集中载荷 Force ,面载荷 Surface load ,体积载荷 Body load ,惯性载荷 Inertia load,耦合场载荷Coupled-field loads 。
ANSYS划分有限元网格的方法及其区别
Ansys提供两种网格划分方法:自由网格划分和映射网格划分。所谓自由网格划分,体现在没有特定的准则,对于单元形状无限制,生成的单元不规则,基本适用于所有的模型,自由网格生成的内部节点位置比较随意,用户无法控制。映射网格划分则要求满足一定的规则,生成的单元形状比较规则,适用于形状规则的体或面。且映射面网格只包含四边形或三角形单元,而映射体网格只包含六面体单元。 Ansys单位制问题
Ansys坐标问题
Ansys定义材料属性方法
4 ANSYS后处理问题
ANSYS中的两个后处理分别是 通用后处理 和 时间历程后处理 。