ANSYS簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題的案例
ansys平面應(yīng)力和平面應(yīng)變問(wèn)題
ansys平面應(yīng)力和平面應(yīng)變問(wèn)題：
如果能將三維問(wèn)題簡(jiǎn)化為二維問(wèn)題，將大大節(jié)約計(jì)算時(shí)間。對(duì)于平面應(yīng)力和平面應(yīng)變問(wèn)題就可以實(shí)現(xiàn)這種簡(jiǎn)化，本問(wèn)將介紹一下平面應(yīng)力和平面應(yīng)變的概念。
平面應(yīng)力：只在平面內(nèi)有應(yīng)力，與該面垂直方向的應(yīng)力可忽略，例如薄板拉壓問(wèn)題。
平面應(yīng)變：只在平面內(nèi)有應(yīng)變，與該面垂直方向的應(yīng)變可忽略，例如水壩側(cè)向水壓問(wèn)題。
展開 Ansys 平面問(wèn)題、桿問(wèn)題、梁問(wèn)題、空間問(wèn)題、軸對(duì)稱問(wèn)題
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平面問(wèn)題、桿問(wèn)題、梁問(wèn)題、空間問(wèn)題、軸對(duì)稱問(wèn)題各種實(shí)例分析
桿問(wèn)題實(shí)例.pdf
空間問(wèn)題實(shí)例.pdf
梁問(wèn)題實(shí)例.pdf
平面問(wèn)題實(shí)例.pdf
軸對(duì)稱問(wèn)題實(shí)例.pdf
淺談平面應(yīng)力和平面問(wèn)題及其ANSYS實(shí)現(xiàn)
此時(shí)，只剩下平行于xy面的三個(gè)應(yīng)變分量：
ε
x，ε
y，γ
xy
這就是平面應(yīng)變問(wèn)題。
說(shuō)明：
1.平面應(yīng)力和平面應(yīng)變問(wèn)題的區(qū)別：平面應(yīng)力: εz≠0 ，軸向遠(yuǎn)小于橫向；平面應(yīng)變: σz≠0，橫向遠(yuǎn)小于軸向。
2. 平面問(wèn)題的求解體系：8 個(gè)未知數(shù)，必須建立8 個(gè)相互獨(dú)立的方程才能得以求解。
3. 平面問(wèn)題方程來(lái)源：
a. 平衡微分方程：建立應(yīng)力和力之間的關(guān)系，總共3個(gè)，力矩平衡方程推出切應(yīng)力互等，所以還剩x，y方向力的平衡方程；
b. 幾何方程：建立應(yīng)變與位移之間的關(guān)系，總共3個(gè)；
c. 物理方程：建立應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系，總共3個(gè)。
以上只是對(duì)平面問(wèn)題簡(jiǎn)單的論述，若讀者想深入學(xué)習(xí)，可參閱徐芝綸教授編著的《彈性力學(xué)》第5版。
使用ANSYS求解該問(wèn)題時(shí)，我們從以下幾個(gè)方面入手：
1.確定分析類型：根據(jù)例題所示結(jié)構(gòu)，確定分析類型為靜力學(xué)分析；
2.通過(guò)對(duì)例題結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，可知該結(jié)構(gòu)符合平面應(yīng)變問(wèn)題；計(jì)算時(shí)可選擇任意橫截面，使用平面單元進(jìn)行計(jì)算；
3.該橫截面同時(shí)關(guān)于x軸和y軸對(duì)稱，計(jì)算時(shí)可使用四分之一結(jié)構(gòu)計(jì)算。
Step1：在SCDM中創(chuàng)建平面模型。
由于我們使用平面應(yīng)變模型計(jì)算，所以建模時(shí)必須要將橫截面建立在xy平面上。根據(jù)題目中給的幾何尺寸，在xy平面上建立一個(gè)四分之一的圓環(huán)面。草繪完成后，點(diǎn)擊頂部的Pull或者底部Return to 3D mode，然后按ESC鍵，將草繪轉(zhuǎn)化成面。建立完成以后，點(diǎn)擊菜單欄Workbench→ANSYS transfer→2020R1進(jìn)入Workbench。
Step2：
設(shè)置分析類型（2D）。
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作者介紹： 力學(xué)碩士，有七年的結(jié)構(gòu)有限元分析經(jīng)驗(yàn)
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在ANSYS中，桁架結(jié)構(gòu)（只承受拉壓，不承受彎矩）要使用桿單元（link單元）進(jìn)行分析。在新版的ANSYS中，一般都推薦使用link180單元，該單元有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有三個(gè)平移自由度。對(duì)于本文的平面三角桁架分析，有如下注意事項(xiàng)：
1 link180是三維桿，分析平面問(wèn)題，需要約束一個(gè)自由度，一般為Z向。
2 桁架結(jié)構(gòu)的建模，可以直接從節(jié)點(diǎn)單元開始，因?yàn)殍旒艿拿扛鶙U都只劃分為一個(gè)單元。
3 link180單元的截面雖然可以用sectype和secdata來(lái)定義，但計(jì)算本質(zhì)還是轉(zhuǎn)化為實(shí)常數(shù)。
4 對(duì)于桿結(jié)構(gòu)，荷載都施加在節(jié)點(diǎn)上，桿單元不能施加線荷載。
對(duì)于線模型（桿結(jié)構(gòu)，梁結(jié)構(gòu)，管結(jié)構(gòu)），SECTYPE和SECDATA是很重要的命令：
當(dāng)命令sectype的type是link的時(shí)候，secdata定義桿截面面積。
如果讀者想詳細(xì)了解SECTYPE和SECDATA，可以輸入help, sectype或者h(yuǎn)elp, secdata。如下圖：
然后按一下鍵盤的enter，軟件會(huì)跳出help文件，詳細(xì)解釋sectype。
后文目錄：
一：建模
二：求解
三：后處理
四：源文件
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