有限元方法與ANSYS應(yīng)用第5講結(jié)構(gòu)靜力分析課件

有限元方法與ANSYS應(yīng)用第5講-結(jié)構(gòu)靜力分析目錄contents引言有限元方法基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)靜力分析原理ANSYS軟件應(yīng)用實例演示結(jié)論與展望01引言結(jié)構(gòu)靜力分析是有限元方法的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，主要研究結(jié)構(gòu)在靜力載荷作用下的響應(yīng)。通過結(jié)構(gòu)靜力分析，可以評估結(jié)構(gòu)的強度、剛度和穩(wěn)定性，為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。本講將介紹結(jié)構(gòu)靜力分析的基本原理、步驟和ANSYS軟件的應(yīng)用。主題簡介掌握結(jié)構(gòu)靜力分析的基本原理和步驟，熟悉ANSYS軟件的結(jié)構(gòu)靜力分析功能。能夠運用ANSYS軟件進行結(jié)構(gòu)靜力分析，并對結(jié)果進行解讀和評估。目的和目標(biāo)目標(biāo)目的02有限元方法基礎(chǔ)有限元方法概述有限元方法是一種數(shù)值分析方法，通過將連續(xù)的物理系統(tǒng)離散化為有限個小的單元，利用這些單元的組合來逼近真實系統(tǒng)的行為。它廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域，用于解決各種復(fù)雜的問題，如結(jié)構(gòu)分析、流體動力學(xué)、電磁場等。有限元方法能夠處理復(fù)雜的幾何形狀和非線性問題，提供高精度的結(jié)果，并且可以方便地進行并行計算。建立數(shù)學(xué)模型，定義邊界條件和載荷。有限元方法的步驟前處理將連續(xù)的物理系統(tǒng)劃分為有限個小的單元。離散化建立單元的數(shù)學(xué)模型，包括節(jié)點力和位移關(guān)系。單元分析將所有單元的節(jié)點力與位移關(guān)系組合起來，形成整體的平衡方程。整體分析使用數(shù)值方法求解整體平衡方程，得到節(jié)點的位移和應(yīng)力。求解對結(jié)果進行可視化、分析和評估。后處理有限元的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)線性代數(shù)有限元方法涉及大量的矩陣運算，需要掌握線性代數(shù)的基本概念和公式。變分原理有限元的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)之一是變分原理，它提供了建立平衡方程的方法。數(shù)值積分在有限元分析中，需要使用數(shù)值積分來計算積分表達式。迭代法與直接法在求解平衡方程時，需要使用迭代法或直接法。了解這些方法的優(yōu)缺點和適用范圍對于選擇合適的求解方法是重要的。03結(jié)構(gòu)靜力分析原理結(jié)構(gòu)靜力分析是用于評估結(jié)構(gòu)在恒定載荷、溫度和慣性力作用下的響應(yīng)的分析方法。它主要用于確定結(jié)構(gòu)的變形、應(yīng)力、應(yīng)變和反力等參數(shù)，以評估結(jié)構(gòu)的強度、剛度和穩(wěn)定性。靜力分析廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、建筑和機械等領(lǐng)域。結(jié)構(gòu)靜力分析簡介根據(jù)實際結(jié)構(gòu)建立有限元模型，包括幾何形狀、材料屬性、連接關(guān)系等。建立模型根據(jù)實際工況，在模型上施加約束和載荷，如壓力、重力、溫度等。施加載荷通過有限元方法求解離散化的結(jié)構(gòu)方程，得到各節(jié)點的位移和應(yīng)力等參數(shù)。求解方程對求解結(jié)果進行可視化、分析和評估，如生成云圖、等值線圖等。結(jié)果后處理結(jié)構(gòu)靜力分析的基本步驟包括集中載荷、分布載荷、慣性載荷等，需要根據(jù)實際工況確定。載荷用于限制結(jié)構(gòu)的自由度，常見的約束類型有固定約束、彈性約束等。約束用于描述結(jié)構(gòu)的邊界條件，如固定邊界、滑動邊界等。邊界條件靜力分析中的載荷和約束04ANSYS軟件應(yīng)用全球領(lǐng)先的高級工程仿真軟件廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、造船、通用機械和電子等工業(yè)領(lǐng)域提供強大的前后處理和可視化功能，支持多種操作系統(tǒng)和處理器架構(gòu)ANSYS軟件簡介建立模型網(wǎng)格劃分加載和約束求解ANSYS的結(jié)構(gòu)靜力分析過程使用ANSYS的幾何建模工具創(chuàng)建結(jié)構(gòu)模型，考慮實際工況和邊界條件。施加外部載荷和約束條件，模擬實際工作狀態(tài)。對模型進行有限元網(wǎng)格劃分，將連續(xù)的結(jié)構(gòu)離散化為有限個小的單元。使用ANSYS的高級求解器進行結(jié)構(gòu)靜力分析，得到各節(jié)點的位移、應(yīng)力、應(yīng)變等結(jié)果。010405060302輸入?yún)?shù)：包括材料屬性、載荷數(shù)據(jù)、邊界條件等。這些參數(shù)需要根據(jù)實際問題和數(shù)據(jù)進行設(shè)置。設(shè)置參數(shù)：包括求解器類型、迭代次數(shù)、收斂準則等。這些參數(shù)影響求解的精度和速度，需要根據(jù)具體問題進行調(diào)整。在進行結(jié)構(gòu)靜力分析時，需要注意以下幾點確保模型簡化合理，忽略對整體結(jié)構(gòu)影響較小的細節(jié)。網(wǎng)格劃分要足夠細，以便準確模擬結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力分布。加載和約束條件要與實際工況相符，以獲得準確的仿真結(jié)果。輸入和設(shè)置參數(shù)05實例演示問題描述本實例將演示一個簡單的結(jié)構(gòu)靜力分析問題，即一個簡支梁在集中力作用下的變形和應(yīng)力分布。模型建立使用ANSYS軟件建立簡支梁的有限元模型，包括定義梁的截面屬性、長度、寬度和高度，以及確定約束和載荷條件。問題描述和模型建立網(wǎng)格劃分對簡支梁進行網(wǎng)格劃分，選擇合適的網(wǎng)格密度以獲得精確的結(jié)果。在ANSYS中，可以使用自動劃分或手動劃分方式進行網(wǎng)格劃分。邊界條件設(shè)置根據(jù)簡支梁的實際約束條件，在ANSYS中設(shè)置相應(yīng)的邊界條件，如固定端約束或自由端約束。網(wǎng)格劃分和邊界條件設(shè)置在ANSYS中查看分析結(jié)果，包括變形云圖、應(yīng)力分布云圖和應(yīng)變分布云圖等。通過對比理論值和模擬值，評估分析結(jié)果的準確性和可靠性。結(jié)果分析根據(jù)分析結(jié)果，解讀簡支梁在不同載荷條件下的變形規(guī)律和應(yīng)力分布特點，為優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。同時，需要注意可能出現(xiàn)的應(yīng)力集中區(qū)域和潛在的破壞風(fēng)險。結(jié)果解讀結(jié)果分析和解讀06結(jié)論與展望結(jié)構(gòu)靜力分析是有限元方法的重要應(yīng)用之一，通過分析可以確定結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變和位移等響應(yīng)。有限元方法在結(jié)構(gòu)靜力分析中具有高精度、靈活性和通用性等優(yōu)點，可以處理復(fù)雜的幾何形狀和邊界條件。ANSYS作為一款功能強大的有限元分析軟件，提供了豐富的工具和功能，使得結(jié)構(gòu)靜力分析更加便捷和高效。結(jié)構(gòu)靜力分析可以用于評估結(jié)構(gòu)的強度、剛度和穩(wěn)定性等性能指標(biāo)，為結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依據(jù)。結(jié)構(gòu)靜力分析的結(jié)論有限元方法和ANSYS的展望01隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有限元方法和ANSYS將繼續(xù)在結(jié)構(gòu)靜力分析中發(fā)揮重要作用，為工程領(lǐng)域提供更加精確和可靠的分析結(jié)果。02未來有限元方法將進一步發(fā)展高精度和高效率的算法，提高分析的可靠性和效率。03ANSYS將繼續(xù)推