[教育]有限元方法與ansys應(yīng)用-有限元分析的基本理論與方法

1、有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元方法概述★ 有限元分析的哲學(xué)思想★ 有限元分析的力學(xué)基礎(chǔ)★ 有限元分析的數(shù)學(xué)原理★ 有限元案例分析,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析 在何種情況下使用有限元?,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析結(jié)構(gòu)形狀,邊界條件任意;材料特性或尺寸變參數(shù);結(jié)構(gòu)/系統(tǒng)非單一,但可歸類.,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析 ◇ 結(jié)構(gòu)靜力分析

2、◇ 結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析 ◇ 結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析 ◇ 熱分析介紹 ◇ 場(chǎng)分析介紹,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析已知:結(jié)構(gòu)參數(shù), 載荷參數(shù);求解:結(jié)構(gòu)的位移 應(yīng)力,變形等. 靜載荷!,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析 桿系結(jié)構(gòu) 二維實(shí)體分析 工程應(yīng)用,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分

3、析--結(jié)構(gòu)靜力分析 結(jié)構(gòu)的種類? 桁架,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析桿系結(jié)構(gòu)的種類? 連續(xù)梁,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析 結(jié)構(gòu)的種類? 剛架,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析 汶川地震,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析 汶川地震,有限元法分析的基本理論與方法

4、,★ 有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析 汶川地震,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析 汶川地震,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析 從汶川地震災(zāi)害論我國多震地區(qū)小城鎮(zhèn)建設(shè)與發(fā)展的若干重大問題 小城鎮(zhèn)建設(shè)總體規(guī)劃; 山丘地區(qū)道路交通與路橋規(guī)劃和建設(shè); 物流，生態(tài)，環(huán)保,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜

5、力分析 靜載荷的種類? 外部施加的力 穩(wěn)態(tài)的慣性力(重力) 位移載荷 溫度載荷,有限元法分析的基本理論與方法,★ 分析步驟： ⑴ 確定節(jié)點(diǎn)位置和節(jié)點(diǎn)數(shù)　?、?選取位移模式（點(diǎn)場(chǎng)關(guān)系）！ ⑶ 確定形函數(shù)（shape function） ⑷ 確定位移模式 ⑸ 形成單元?jiǎng)偠染仃?(6)形成總剛度矩陣

6、 （7）建立求解方程 （8）求解未知量,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元桿系結(jié)構(gòu)靜力分析 一維桿系結(jié)構(gòu)的有限元分析,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元桿系結(jié)構(gòu)靜力分析 舉例 一維階梯桿結(jié)構(gòu)的有限元分析,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元桿系結(jié)構(gòu)靜力分析步驟： 1 劃分單元----離散化 以自然結(jié)構(gòu)形式劃分單位 自然離散(natural

7、discretization),有限元法分析的基本理論與方法,★有限元桿系結(jié)構(gòu)靜力分析步驟： 1 劃分單元:,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元桿系結(jié)構(gòu)靜力分析步驟： 2 單元分析: 桿單元 兩個(gè)節(jié)點(diǎn) 判斷： 單元?jiǎng)偠染仃?2×2,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元桿系結(jié)構(gòu)靜力分析步驟： 2 單元分析: 2.1 位移模式,有限元

8、法分析的基本理論與方法,★有限元桿系結(jié)構(gòu)靜力分析步驟： 2 單元分析: 2.2 位移場(chǎng)與節(jié)點(diǎn)位移 (邊界條件的確定或引入),有限元法分析的基本理論與方法,★有限元桿系結(jié)構(gòu)靜力分析步驟： 2 單元分析: 2.2 位移場(chǎng)與節(jié)點(diǎn)位移---點(diǎn)場(chǎng)關(guān)系,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元桿系結(jié)構(gòu)靜力分析步驟： 2 單元分析: 2.3 應(yīng)變與節(jié)點(diǎn)位移,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元桿系結(jié)

9、構(gòu)靜力分析步驟： 2 單元分析: 2.4 應(yīng)力與節(jié)點(diǎn)位移,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元桿系結(jié)構(gòu)靜力分析步驟： 2 單元分析: 2.5 單元?jiǎng)偠染仃嚒钚?shì)能原理,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元桿系結(jié)構(gòu)靜力分析步驟： 2 單元分析: 2.5 單元?jiǎng)偠染仃?有限元法分析的基本理論與方法,★有限元桿系結(jié)構(gòu)靜力分析步驟： 3 單元集成 (assembly of discret

10、e element) “對(duì)號(hào)入座” 結(jié)構(gòu)總剛度矩陣,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元桿系結(jié)構(gòu)靜力分析步驟： 3 單元集成 (assembly of discrete element) “對(duì)號(hào)入座”,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元桿系結(jié)構(gòu)靜力分析步驟： 4 建立求解方程----總剛度方程,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元

11、桿系結(jié)構(gòu)靜力分析步驟： 5 求解節(jié)點(diǎn)位移,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元桿系結(jié)構(gòu)靜力分析步驟： 6 求解單元應(yīng)變,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元桿系結(jié)構(gòu)靜力分析步驟： 7 求解單元應(yīng)力,有限元法分析的基本理論與方法,★ 分析步驟： 小結(jié):,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析如何使用ANSYS?,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析實(shí)例之一

12、：一個(gè)長10m的方形截面梁,截面邊長5mm,兩端簡支,中點(diǎn)承載100N,材料的彈性 模量3.0×1011Pa,泊松比0.3 試用ANSYS進(jìn)行有限元分析.,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析問題一：分幾個(gè)單元,分幾個(gè)節(jié)點(diǎn) 如何使用ANSYS?,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析如何使用ANSYS?

13、1 系統(tǒng)設(shè)置 路徑名: Interactive 文件名: Initial jobname:,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析如何使用ANSYS?2 功能設(shè)置 Preferences ———Structural,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析如何使用ANSYS?3 單元設(shè)置 Preprocessor ———Element Type

14、 Beam, 2D elastic,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析如何使用ANSYS?4 幾何參數(shù)設(shè)置 Preprocessor ——Real Constants——Element Area:2.5e-4,IZZ:5.2e-7, Height:5e-2,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析如何使用ANSYS?

15、5 材料參數(shù)設(shè)置 Preprocessor ——Material models——structural——linear——Elastic——Isotropic EX:3.0e11; PRXY:0.3,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析如何使用ANSYS?6 建立幾何模型 控制(特征)點(diǎn)確定——繪梁端點(diǎn)位置 Preprocessor——Create ——Keypoi

16、nts (0,5),(10,5),有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析如何使用ANSYS?6 建立幾何模型 繪制(生成)梁直線 Preprocessor——Create ——Lines (0,5),(10,5) 保存數(shù)據(jù)!,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析如何使用ANSYS?7 單元設(shè)置 定義單元尺寸 Preprocessor——Siz

17、e Ctrls ——Adv Opts Size=5,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析如何使用ANSYS?7 單元設(shè)置 劃分網(wǎng)格 Preprocessor——Mesh——Lines,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析如何使用ANSYS?7 單元設(shè)置 單元編號(hào) PlotCtrls——Numbering ——Eleme

18、nt Numbers,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析如何使用ANSYS?8 分析求解 分析類型 Solution——New Analysis ——Static,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析如何使用ANSYS?8 分析求解 添加約束Solution——Apply——Displacement ——On Nodes 左 U

19、X,UY , 右 UY,清除UX,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析如何使用ANSYS?8 分析求解 添加載荷Solution——Apply——Force/Moment ——On Nodes 選中間節(jié)點(diǎn) FY=-100,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析如何使用ANSYS?8 分析求解 求解Solution——Current LS

20、 ——On Nodes 選中間節(jié)點(diǎn) FY=-100,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析如何使用ANSYS?9 結(jié)果分析 節(jié)點(diǎn)變形列表General Postproc——List Results ——nodal solution 選 All DOFS,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析如何使用ANSYS?10 圖形顯示 繪制變

21、形圖 繪制內(nèi)力圖General Postproc——Plot Results ——Line Elem Res,有限元法分析的基本理論與方法,★ 有限元案例分析 如何使用ANSYS有限元進(jìn)行應(yīng)力分析?,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析 問題： 到此，桿系結(jié)構(gòu)靜力分析的問題是否都解決了呢？,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析問題之一：

22、 斜單元如何處理？,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析問題之一：斜單元如何處理？ 整體坐標(biāo) 轉(zhuǎn)換關(guān)系 局部坐標(biāo),,,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析桿單元的坐標(biāo)變換 兩種坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系是何?,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析桿單元的坐標(biāo)變換

23、,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析桿單元的坐標(biāo)變換,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析作業(yè) 用ANSYS計(jì)算,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析問題之二： 梁、剛架單元如何處理？,有限元法分析的基本理論與方法,★有限元案例分析--結(jié)構(gòu)靜力分析問題之二：梁、剛架單元如何處理？