有限元基礎(chǔ)理論與實例教程第四章結(jié)構(gòu)線性靜力分析4.1結(jié)構(gòu)靜力分析過程與步驟1、建立模型在建立模型之前要定義工作文件名，指定分析標(biāo)題。然后進入／PREP7處理器，即進入MainMenu>Preprocessor菜單建立有限元分析模型，主要包括定義單元類型、單元實常數(shù)、材料屬性和幾何模型等。建立模型后，對幾何模型劃分網(wǎng)格生成有限元分析模型。要做好有限元的靜力分析，必須要記住以下幾點。單元類型必須指定為線性或非線性結(jié)構(gòu)單元類型。材料屬性可為線性或非線性、各向同性或正交各向異性、常量或與溫度相關(guān)的量等。必須定義楊氏模量和泊松比。對于諸如重力等慣性載荷，必須定義能計算出質(zhì)量的參數(shù)，如密度等。對熱載荷，必須要定義熱膨脹系數(shù)。對應(yīng)力、應(yīng)變感興趣的區(qū)域，網(wǎng)格劃分比僅對位移感興趣的區(qū)域要密。如果分析中包含非線性因素，網(wǎng)格應(yīng)劃分到能捕捉非線性因素影響的程度。4.1結(jié)構(gòu)靜力分析過程與步驟2、施加載荷并求解（1）定義分析類型及分析選項（2）在模型上施加載荷（3）輸出控制選項（4）求解計算3、檢查結(jié)果（1）用POSTl檢查結(jié)果（2）用POST26檢查結(jié)果4.2連桿受力分析實例如圖所示為汽車連桿的幾何模型，連桿的厚度為0.5in，圖中標(biāo)注尺寸的單位均為英制。在小頭孔的內(nèi)側(cè)90°范圍內(nèi)承受P=l000psi的面載荷作用，利用有限元分析該連桿的受力狀態(tài)。連桿的材料屬性為楊氏模量E=30×106psi，泊松比為0.3。問題描述由于連桿的結(jié)構(gòu)和載荷均對稱，因此在分析時只要采用一半進行分析。采用由底向上的建模方式，用20節(jié)點的SOLID95單元劃分網(wǎng)格并用PCG求解器求解。4.2連桿受力分析實例1、定義單元類型及材料屬性選擇“NotSolved”和“MeshFacet200”選項

設(shè)置“K1”為“QUAD8-Node”，

執(zhí)行MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels命令，彈出如左圖4-5所示的【DefineMaterialModelsBehavior】窗口。雙擊【MaterialModelAvailable】列表框中的“Structural\Linear\Elastic\Isotropic”選項，彈出【LinearIsotropicMaterialPropertiesForMaterialNumberl】對話框。輸入“EX=30e6，PRXY=0.3”，單擊按鈕。執(zhí)行Material>Exit命令，完成材料屬性的設(shè)置。

4.2連桿受力分析實例2、建立2D模型創(chuàng)建兩個圓環(huán)面：MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>ByDimensions3．完成草圖繪制4.2連桿受力分析實例4、面相加5、生成2D網(wǎng)格4.2連桿受力分析實例6．采用拖動生成3D網(wǎng)格1）改變單元類型：單擊劃分網(wǎng)格工具欄中的第一個按鈕，彈出如圖所示的【MeshingAttributes】對話框。在【ElementTypeNumbe】”下拉列表框中選擇“SOLID186”選項，單擊OK。2）設(shè)置拖動方向的單元數(shù)目；執(zhí)行MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>ElemExtOpts命令，彈出如圖所示的【ElementExtrudeOptions】對話框。在【VALl】文本框中輸入“3”，單擊OK4.2連桿受力分析實例3）拖動生成3D網(wǎng)格：執(zhí)行MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Areas>AlongNormal命令，彈出一個拾取框，點擊整個面，彈出如圖所示的【ExtrudeAreaalongNormal】對話框。在【DIST】文本框中輸入“0.5”，單擊OK4.2連桿受力分析實例8．施加約束、載荷并求解

在大孔的內(nèi)表面施加對稱約束:執(zhí)行MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>SymmetryB.C.>OnAreas命令，彈出一個拾取框。拾取大孔的內(nèi)表面(面號為18和19)，單擊OK。在Y=0的所有面上施加對稱約束，施加Z方向的約束在小孔的內(nèi)表面施加對稱約束:執(zhí)行MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>SymmetryB.C.>OnAreas命令，彈出一個拾取框。拾取大孔的內(nèi)表面(面號為23)，單擊OK。4.2連桿受力分析實例選擇PCG迭代求解器：執(zhí)行MainMenu>Solution>AnalysisType>Sol’nControls命令，彈出如圖所示的【SolutionControls】對話框。在最上面一行點擊“Sol’sOptions”，在“EquationSolver”選項組中選擇“Pre-conditionCG”單選按鈕，單擊OK開始求解運算：執(zhí)行MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS命令，彈出一個提示框。瀏覽后執(zhí)行File>Close命令，單擊OK。開始求解運算。出現(xiàn)一個【Solutionisdone】對話框時單擊OK按鈕，完成求解運算。保存分析結(jié)果：執(zhí)行UtilityMenu>File>Saveas命令，彈出【Saveas】對話框。輸入“c_rod_RESU”單擊OK。4.2連桿受力分析實例顯示變形形狀：MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShape命令。瀏覽分析結(jié)果顯示節(jié)點位移云圖執(zhí)行MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>Contourplot>NodalSolu命令，4.2連桿受力分析實例顯示節(jié)點的VonMises應(yīng)力：執(zhí)行ManiMenu>GeneralPostproc>PlotResults>Contourplot>NodalSolu命令，映射節(jié)點應(yīng)力：執(zhí)行UtilityMenu>PlotCtrls>Style>SymmetryExpansion>Periodic/CyclicSymmetryExpansion命令，4.3本章小結(jié)ANSYS的靜力分析過程一般包括建立模型、施加載荷并求解和檢查結(jié)果3個步驟。在建立模型之前要定義工作文件名，指定分析標(biāo)題。然后進入／PREP7處理器。建立有限元分析模型，主要包括定義單元類型、單元實常數(shù)、材料屬性和幾何模型等。建立模型后，對幾何模型劃分網(wǎng)格生成有限元分析模型；進入/SOLU求解器，用戶能夠?qū)⑤d荷施加在幾何模型(如關(guān)鍵點、線、面或體)或有限元模型(如節(jié)點或單元)上，若施加在幾何模型，則ANSYS在求解分析時也將載荷轉(zhuǎn)換到有限元模型上。結(jié)構(gòu)靜力分析的載荷類型主要包括位移（UX、UY、UZ、ROTX、ROTY和ROTZ）、力或力矩（FX、FY、FZ、MX、MY和MZ）、壓力（PRES）、溫度（TEMP）