ansys力學分析理論
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys力學分析理論的視頻教程
力學方向知識點總結，包含理論力學材料力學彈性力學復合材料力學有限元分析等
本課程圍繞力學方向核心知識體系展開，系統總結理論力學、材料力學、彈性力學、復合材料力學以及有限元分析等重要內容，旨在幫助學員從整體上梳理專業知識脈絡，建立更加完整、清晰的力學知識框架。課程不僅關注各門課程的基礎概念與核心理論，也強調不同知識模塊之間的內在聯系，使學員能夠從“單點學習”走向“系統理解”。 在學習過程中，很多同學會遇到知識點零散、課程之間銜接不清、學過后難以融會貫通等問題。
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理論+實例講解ANSYS 熱力學分析基礎（一）
理論+實例講解ANSYS 熱力學分析基礎（一） 適用人群：具有ANSYS Mechanical基礎知識的用戶；參加ANSYS結構工程師中級認證考試人員；土木工程專業相關人員 理論+實例講解ANSYS 熱力學分析基礎（一）（免費）【已結束】 直播時間：2023-02-23 19:30 本系列直播是ANSYS結構工程師中級認證考試的鋪面課程第11次直播，去年講了SpaceClaim
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ansys力學分析理論的實例教程
第一節，總結對CAE工程師崗位的理解以及8年Ansys的經驗。然后引出對本系列文章的個人看法。
說完了CAE工程師是什么。再看看CAE工程師能干什么。
分為三個，CAE工程師覺得自己能干什么，領導覺得CAE工程師能干什么，同事覺得CAE工程師能干什么。
0、 先腦補幾個日常對話
---"小A，應力值怎么1000MPa呀，測試能過嗎?" ---"啊。。那個。。有限元軟件就這樣，我覺得測試沒問題"
--- "小A， 支架振動應力最大300MPa，算得準嗎?" --- "啊。。那個。。仿真只是仿真，不夠準確的，還是需要測試來看一看"
---"小A，仿真結果說明產品安全，時間緊急直接開硬模吧?" ---"啊。。那個。。（說可以吧害怕，說不可以吧這不打自己臉么)"
CAE工程師的困擾。CAE越來越普遍，技術門檻越來越低，綁把鐵塊就是劍客的時代了。
工作中聽到很多評價，“CAE不好使，出個圖好看好看就行”，“CAE算不準，做個對比還行”，“CAE算出來有圖有數的，一切以CAE結果為準”。
這是為什么呢？我認為表現原因是外行對CAE的不理解，根本原因是有些CAE工程師對本職工作的不重視。關注些應該關注的東西吧，不然拉低了行業水平。
以上對話發生的時候，會如何考慮CAE的地位？都這樣了，如果還信任CAE，公司離破產不遠了。產品需要安全可靠地交付于客戶，才是良心企業的根本。
怎么才是合格CAE工程師的回答？先看CAE工程師能干什么吧。
1、 CAE工程師覺得自己能干什么
這個取決于自我認識。參看Dunning-Kruger效應（認知曲線）。譬如有的人就是那么普通，卻那么自信。
技術層面。合格的CAE工程師應當知道仿真能夠做到的事情是什么，特別是仿真誤差是多少。
展開 第一節，總結對CAE工程師崗位的理解以及8年Ansys的經驗。然后引出對本系列文章的個人看法。
CAE工程師，拆開來看是兩部分：CAE，工程師(機械/熱/電磁)。也意味著CAE工程師需要掌握兩方面的知識。一個個看。
一、 CAE是什么？
CAE(Computer Aided Engineering) 主要的技術是FEA (Finiet Element Analysis)， FVM (Finite Volume Method)。主要需要高數知識、數值算法。基于有限元思維，通過構建微分方程來描述工程問題，然后利用合適的算法求解。有此數學基礎，可以更深入地理解有限元軟件中的參數及結果，如迭代算法選擇、迭代步數、收斂殘差、高斯積分點與節點區別、應力奇異點的產生、拓撲優化參數等等，太多。
除了數學的基礎，CAE里還有個Computer。如何配置服務器，如何配置云服務器，HPC設置，選配內存和CPU。對計算機系統的進一步理解，讓CAE工作更上一層樓。
科技發展太快了，目前工程師無需對CAE部分進行太多關注了，算法內置很成熟了，萬物參數皆可program control了，個人工作工作站相比license簡直白菜價了。領導更不會關注，底層算法和計算機性能的細枝末節。
所以CAE的價值是什么？
如果不了解CAE底層基礎，那是某工程師，CAE軟件在自己手里也僅僅是一個可視化的工具。
CAE軟件越來越強大，意味著CAE軟件能做的也越來越多。知其然的基礎上，CAE工程師應該去做到更多。而不是把自己留在以前的水平，被裝備更好的人超過。
二、工程師是什么？
工程師不同于科學家。科學家探索大自然的一般規律，而工程師僅為遵從這些規律，從數學和科學的角度解決技術問題。CAE工程師，最終還是工程師，為了解決技術問題，不是深度探討科學。
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屈曲分析又稱為結構穩定性分析，受壓結構的屈曲問題是結構分析中最重要的研究課題之一。1963年羅馬尼亞布加勒斯特的一個跨度為93.5m的網殼屋蓋在一場大雪后被壓垮，其原因就是網殼結構的整體失穩。近年來，隨著各類大跨空間結構的廣泛應用，結構的穩定性問題變得尤為突出。穩定性分析（屈曲分析）已經成為各類結構設計中必須考慮的關鍵性問題。本節簡單介紹ANSYS屈曲分析的有關概念和理論背景。結構的失穩破壞一般可分為如下兩種，即分支型失穩和極值型失穩。
1.平衡狀態分枝型失穩
當荷載達到一定數值時，如果結構的平衡狀態發生質的變化，則稱結構發生了平衡狀態分枝型失穩。這種失穩的臨界荷載可以通過分枝平衡狀態的分析進行計算，分枝平衡狀態實際上是一種隨遇平衡狀態。
這類失穩問題的研究主要針對沒有缺陷的理想結構或構件，其目的是得到在特定的工況下結構發生失穩的臨界荷載值，以及與此值相應的屈曲模式。這類問題實質上是一種特征值問題，可通過ANSYS的特征值屈曲分析功能來實現。
2.極值點失穩
如果當荷載達到一定的數值后，隨著變形的發展，結構內、外力之間的平衡不再可能達到，這時即使外力不增加，結構的變形也將不斷的增加直至結構破壞。
這種失穩形式通常是發生在具有初始缺陷（如：幾何缺陷、殘余應力、偶然偏心等）的結構中，具有初始彎曲的軸心壓桿就屬于這種問題情況。在這種類型的失穩情況下，結構的平衡形式并沒有質的變化，結構失穩的荷載可通過載荷-變形曲線的載荷極值點得到，因此這類失穩被稱為極值點失穩。
極值點失穩問題的實質是有缺陷結構的非線性靜力分析問題，載荷-位移曲線的極值點就是有缺陷結構的極限承載力，此值必然低于無缺陷理想結構的屈曲臨界荷載，即結構在達到特征值屈曲計算的臨界荷載理論值之前已經達到承載極限。
展開 三、圓孔的孔邊應力集中理論
五、網格劃分
六、應力云圖
七、對比分析
有限元解(數值解)，最終輸出的應力極值為3096MPa；彈性力學書上的理論解為3100MPa，原因是有限元網格劃分所存在的誤差，導致計算結果存在一定的誤差，但由于誤差不超過數值的5%，證明有限元仿真結果的準確性。
八、總結
有限元分析的最大特點就是標準化和規范化，這種特點時使大規模分析和計算成為可能。實現有限元分析標準化和規范化的載體就是單元，通過構造具有代表性的單元裝配成復雜的結構。在此例中構造三角形單元，先列出小剛度矩陣，再進行裝配，最后帶入邊界條件和外力得出位移、應力、應變的解，并且畫出云圖。云圖中體現了應力集中，即在小孔周圍網格密集（即應力大），在遠離小孔的地方應力網格稀疏，符合了彈性力學的理論。彈性力學中，孔邊的邊界條件是極坐標下的正應力與切應力均為零。
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一、問題描述
有半徑為a中心孔的均勻薄板受到單軸壓力，應力為1000MPa，中心孔半徑a = 0.5 in., 薄板高2h，寬2w，h = 3 in., w = 6 in., 彈性模量E = 2(10)6 psi，泊松比v=0.3，解決平面應力問題，并將有限元的近似解與基于彈性力學理論的精確解進行對比。
二、理論分析
考慮這類中心開孔方板
1_1.鋼板彈簧
1_2.鉆頭
1_3.壓縮骨板
2_1. D鉤環
2_2. D型卸扣銷
2_3.鋼板彈簧
2_4.鉆頭
3_1. D鉤環
3_2. D型卸扣銷
3_3.鉆頭
3_4.鋼板彈簧
4_1.壓縮骨板
4_2.鉆頭
5_1. D鉤環
5_2. D
裂紋擴展是指材料在外界因素作用下裂紋萌生、生長的動態過程。對于不考慮奇異性的裂紋擴展分析，需要定義準則來確定裂紋萌生的初始位置。新版本中使用SMART（分離、變形、自適應和重劃分網格技術）分析裂紋擴展時增加了最大主應力準則去評估裂紋萌生的時間和位置。當滿足該準則時，裂紋自動以橢圓的形狀（目前只支持橢圓裂紋）和適當的尺寸插入到定義的裂紋區域，然后程序進行下一步的裂紋擴展計算。
以一個簡單的
來源：安世亞太
APDL即ANSYS參數化設計語言（ANSYS Parametric Design Language），它是一種解釋性語言，可以利用參數創建模型，并自動實現分析任務。ANSYS的APDL實質上是由類似于FORTRAN77的程序設計語言部分和1000多條ANSYS命令組成的。
圖1 ANSYS命令使用
圖2 ANSYS命令說明
APDL允許復雜的數據輸入
屈曲分析又稱為結構穩定性分析，受壓結構的屈曲問題是結構分析中最重要的研究課題之一。1963年羅馬尼亞布加勒斯特的一個跨度為93.5m的網殼屋蓋在一場大雪后被壓垮，其原因就是網殼結構的整體失穩。近年來，隨著各類大跨空間結構的廣泛應用，結構的穩定性問題變得尤為突出。穩定性分析（屈曲分析）已經成為各類結構設計中必須考慮的關鍵性問題。本節簡單介紹ANSYS屈曲分析的有關概念和理論背景。結構的失穩破壞一般可分為如下兩種
ANSYS軟件簡介
ANSYS軟件是融結構、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件
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對于土木，機械，航空航天和許多其他學科的工程師而言，應力分析是一項非常重要的任務。盡管它被稱為應力分析，但它會在結構上同時尋找應力和應變，以便確定外部載荷下結構的狀態。應力分析可以通過不同的方式執行，例如，實驗測試，分析解決方案或計算模擬，實驗測試或方法的組合或方法的組合。在本課程中，我們將從應力分析的目標和應用開始，并且將解決工程師在應力分析的計算仿真中的作用的重要性。
