《有限元分析技术》第八章--结构线性静力分析.pptxVIP

8.1概述

8.2静力分析基础

8.3静力分析过程

8.4实体静力分析案例

8.5复杂实体静力分析案例;8.1概述;结构线性静力学分析是有限元分析中最简单也是最基础的分析方法，一般工程计算中最常用的分析方法就是静力分析。静力分析广泛用于线弹性材料、静态加载的情况。

线性分析有两方面的含义：①材料为线性，应力应变关系为线性，变形是可恢复的；②结构发生的是小位移、小应变、小转动，结构刚度不因变形而变化。

线性分析中除了线性静力分析外，还包括线性动力分析，而线性动力分析主要包括以下几种典型的分析：模态分析、谐响应分析、随机振动分析、瞬态动力学分析、响应谱分析及线性屈曲分析。

所谓静力，就是结构受到静态载荷的作用，惯性和阻尼可以忽略，在静态载荷作用下，结构处于静力平衡状态，此时必须充分约束，但由于不考虑惯性，因而质量对结构没有影响。但是在很多情况下，如果载荷周期远远大于结构自振周期，则结构的惯性效应能够忽略，这种情况可以简化为线性静力分析来进行。

与线性分析相对应的就是非线性分析，非线性分析主要分析的是大变形等。ANSYSWorkbench17.0平台可以很容易地完成以上任何一种分析及任意几种类型分析的联合计算。;8.2静力分析基础;由经典力学理论可知，物体的动力学通用方程为

[M]{x}?+?[C]{x}?+?[K]{x}?=?{F(t)}(8-1)

式中，[M]?是质量矩阵，[C]?是阻尼矩阵，[K]?是刚度矩阵，[x]?是位移矢量，{F(t)}?是力矢量，{x}?是速度矢量，{x}?是加速度矢量。

在现行结构分析中，与时间t相关的量都将被忽略，于是式(8-1)化简为

[K]{x}?=?{F}(8-2);8.3静力分析过程;图8-1所示为静力分析流程，每个表格右侧都有一个提示符号，如对号(√)、问号(???)等。;8.4实体静力分析案例;对一个平面支架进行受力分析，左端以两个孔固定，右端受到向下3000N的力，材料属性为结构钢。建立有限元模型以求得更好的结构。

1.启动Workbench并建立分析

(1)在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS17.0→Workbench17.0命令，启动ANSYSWorkbench17.0，进入主界面。

(2)双击主界面Toolbox中的AnalysisSystems→StaticStructual选项，即可在ProjectSchematic创建分析项目A，如图8-2所示。;2.创建几何体

在A3Geometry上双击，此时会弹出图8-3所示的DesignModeler软件窗口，在Unit菜单下选择Millimeter，即可创建几何体。;3.绘制草图

单击??命令选择绘图平面，然后单击按钮，使得绘图平面与绘图区域平行。绘制草图，如图8-4所示。;图8-6材料参数设置界面(一);图8-7材料参数设置界面(二);图8-8添加材料;图8-9材料参数修改窗口;图8-10Mechanical界面;图8-11添加材料;图8-12生成网格;图8-14添加固定约束图8-15添加力载荷;图8-16添加力载荷;(5)在Outline中的StaticStructural(A5)选项单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Solve命令，此时会弹出进度显示条，表示正在求解，当求解完成后进度条自动消失，如图8-17所示。;(2)选择Solution工具栏中的Stress→Equivalent命令，如图8-19所示，此时在分析树中会出现EquivalentStress选项。;(4)如同步骤(2)，选择Solution工具栏中的Deformation→Total命令，如图8-21所示，此时在分析树中会出现TotalDeformation选项。;(6)选择Outline中Solution(A6)下的EquivalentStress选项，此时会出现如图8-23所示的应力分析云图。;图8-25总变形分析云图;8.5复杂实体静力分析案例;有一增压器叶轮模型，试用结构线性静力分析模块分析增压器叶轮在108rad/s转速下的应力分布。

1.启动Workbench并建立分析

(1)在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS17.0→W