ANSYS Workbench120 培训教程合集 4-6章.pdf

Workbench-Mechanical
Introduction

第四章

静力结构分析

4-1
StaticStructuralAnalysis

概要TrainingManual
•本章，将练习线性静力结构分析，模拟过程中包括：
A.几何和单元
B.组件和接触类型
C.分析设置
D.环境，如载荷和约束
E.求解模型
F.结果和后处理

•本节描述的应用一般都能在ANSYSDesignSpaceEntra或更高版本中使
用。
–尽管本章中讨论的一些选项可能需要更高级的许可，但都给了提示。

4-2
StaticStructuralAnalysis

线性静态结构分析基础TrainingManual
•对于一个线性静态结构分析（LinearStaticAnalysis），位移{x}由下面的矩
阵方程解出：
K[]{x}={}F

假设：
–[K]是一个常量矩阵
•假设是线弹性材料行为
•使用小变形理论
•可能包含一些非线性边界条件
–{F}是静态加在模型上的
•不考虑随时间变化的力
•不包含惯性影响（质量、阻尼）
•记住关于线性静态结构分析的假设是很重要的。非线性静态分析和动态分析在后
面章节讲解。

4-3
StaticStructuralAnalysis

A.几何模型TrainingManual
•在结构分析中，可能模拟各种类型的实体。

•对于面实体，在Detailsofsurfacebody中一定要指定厚度值。

•线实体的截面和方向，在DesignModeler里进行定义，并自动导入到
Simulation（模拟）中。

4-4
StaticStructuralAnalysis

…质量点TrainingManual

•在模型中添加一个质量点来模拟结构中没有明确建模的重量体：
–质量点只能和面一起使用。
–它的位置可以通过下面任一种方法指定：
•用户自定义的坐标系中指定（x，y，z）坐标值
•通过选择顶点/边/面指定位置
–质量点只受包括加速度、重力加速度和角加速度的影响。
–质量是与选择的面联系在一起的，并假设它们之间没有刚度。
–不存在转动惯性

4-5
StaticStructuralAnalysis

…材料特性TrainingManual
•在线性静态结构分析中需要给出杨氏模量和泊松比：
–在EngineeringData中输入材料参数
–存在惯性时，需要给出材料密度
–当施加了一个均匀的温度载荷时，需要给出热膨胀系数
–在均匀温度载荷条件下，不需要指定导热系数
–想得到应力结果，需要给出应力极限
–进行疲劳分析时需要定义疲劳属性
•在许可协议中需要添加疲劳分析模块

4-6
StaticStructuralAnalysis

B.组件–实体接触TrainingManual
•在导入实体装配体时，在实体之间会自动创建接触对。
–面对面接触允许在两个实体边界划分的单元不匹配
–Contact下的Tolerancecontrols（容差控制），可以让用户使用滚动条指定自动接触检
查的容差

4-7
StaticStructuralAnalysis

…组件–实体接触TrainingManual
•在模拟中，每个接触对都要定义接触面和目标面：
–接触区域的一个表面视作接触面，另一表面即为目标面
–接触面不能穿透目标面
•当一面被设计为接触面为另一面被设为目标面，这就是非对称接触
•如果两边互为接触面（C）和目标面（T），那就叫对称接触
•默认的实体组件间的接触是对称接触
•用户可以根据需要将接触类型改为非对称接触（ANSYSProfessional或更高版本）

对称接触非对称接触

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StaticStructuralAnalysis

…组件–实体接触TrainingManual
•可以使用的五种接触类型：

ContactTypeIterationsNormalBehavior(Separation)TangentialBehavior(Sliding)

Bonded1NoGapsNoSliding
NoSeparation1NoGapsSlidingAllowed
FrictionlessMultipleGapsAllowedSlidingAllowed
RoughMultipleGapsAllowedNoSliding
FrictionalMultipleGapsAllowedSlidingAllowed

–Bonded和NoSeparation是线性接触并只需要一次迭代
–Frictionless，Rough和Frictional是非线性接触并需要多次
迭代

•非线性接触类存在一个InterfaceTreatment（界面处理）
选项：
•O