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有限元分析之线性静力学分析

(2016-08-20 15:00:03)
标签:

有限元分析

线性静力学分析

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anasys

由经典理论力学可知物体的动力学通用方程为

                                                       Mx''+Cx'+Kx=F(t)

式中,M为质量矩阵,C为阻尼举证,K为刚度矩阵,x''、x'、x分别为加速度矢量、速度矢量、位移矢量,F(t)为力矢量。

在线性静力结构分析中,所有物理量均不随时间变化,于是便得到线性静力方程:

                                                    Kx=F

其中,F为静力载荷,不随时间变化,也不考虑惯性的影响。结构受到静态载荷作用,惯性与阻尼均可忽略。由于不考虑惯性,质量对结构没有影响。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,但在多数情况下,若载荷周期远远大于结构自振周期,即缓慢加载,结构的惯性效应也可忽略,此时也可简化为线性静力分析模型。

线性静力结构分析一般比较关心结构的位移、约束反力、应力以及应变等参数。在线性静力分析中,结构必须满足:连续性,材料需满足弹性材料以及小变形理论。

线性静力学分析的假设条件

l  材料为线性材料

在线性静力学分析中,所使用的材料必须为线性材料,即材料的应力与应变成正比。

l  小变形理论(结构响应)

任何结构在加载条件下均会发生变形。在线性静力学分析中,假设变形很小,即变形量相对结构的整体尺寸很小。

注意变形大小并不是判断“大变形”或“小变形”的因素,真正决定因素为变形能否显著改变结构的刚度(抵抗变形的能力)。

l  载荷为静态载荷

假设所有载荷与约束均不随时间变化,这就意味着加载过程必须十分缓慢,以致可以忽略惯性效应,因为快速加载将会引发附加的位移、应力与应变。

线性静力学分析流程

l  确定结构的分析方案(线结构、面结构、实体),如桁架、壳、实体等;注意线性单元和高档单元的使用;对称性等简化方法的运用

l  根据分析类型确定单元类型、实常量等,尤其注意单元类型的某些选项,这些对于某些分析十分重要

l  设定材料模型

l  采用各种方法建模。

在进行布尔运算时特别注意对以后分析的影响,尤其在某些情况下有些网格较难生成,故对于布尔运算,需慎重考虑。为解决该问题应尽量采用几何体素直接建模。

l  将材料、实常量等参数赋予模型,在某些情况下可同时指定方向点

l  按情况划分网格,尤其注意网格设置,如设置适当的网格密度等

l  在生成节点和单元后,根据实际情况定义接触单元、自由度的耦合以及约束方程等

l  施加载荷与约束

l  求解,注意设置适当的求解选项

l  进入后处理菜单,获取计算结果等

l  评价分析结果

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