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有限元总结

动力学分析1、模态分析用来确定结构的振动特性;2、瞬态动力学分析用来计算结构对随时间变化载荷的响应。

3、谐分析用来确定结构对稳态简谐载荷的响应4、谱分析用来确定结构在多种频率的瞬态激励下的响应。

5、随机振动分析用来确定结构对随机振动的影响。

6、运动方程:[][][]M u C u K u F++=M-结构质量矩阵;u”’-节点加速度矢量;C-结构阻尼矩阵;u’-节点速度矢量;K-结构刚度矩阵;u-节点位移矢量;F-随时间变化的载荷函数。

7、对于瞬态分析使用时间积分在离散的时间点上计算系统方程,求解之间时间的变化成为时间积分步长ITS,通常ITS越小,计算结果越精确。

8、在ANSYS中有以下6种提取模态的方法(1)Block Lanczos法(2)子空间法(3)Power Dynamic法(4)缩减法(5)不对称法(6)阻尼法9、求解谐响应和瞬态响应-模态叠加法10、瞬态分析:如果需要知道系统随时间变化(或不变)的载荷和边界条件时的响应,就需要需要进行瞬态分析。

11、稳态分析和瞬态分析最明显的区别在于加载和求解的过程不同。

12、ATS(自动时间步长)可以简化ITS(时间积分步长)的选择。

13、求解接触非线性问题常用方法:(1)罚函数法-允许侵入-用一个弹簧施加接触条件(2)拉格朗日乘子法-不允许侵入-增加一个附加自由度14、阻尼是一种能量耗散机制,它使振动随时间减弱并最终停止。

可分类:脸型阻尼、滞后或固体阻尼、库伦或干摩擦阻尼。

15、求解简写运动方程的三种方法:完整发、缩减法、模态叠加法。

16随机振动分析的输入值:(1)结构的自然频率及模态(2)功率谱密度曲线17、随机振动分析的输出值:以1σ位移和应力表示最可能出现的结构响应热学分析1、热传递的三种基本类型:(1)热传导 傅里叶定律:*m T q k n∂=-∙∂ (2)对流牛顿准则:*()f S B q h T T =∙-(3)辐射史蒂芬-波斯曼定律:44i ()ij i j Q AF T T σε=- 2、温度偏移:是指绝对零度和所使用温度系统的零度之间的差值3、ANSYS 有两个后处理器(1)通用后处理器(POST1)-只能看整个模型在某一时刻的结果(2)时间历程后处理器(POST26)-可看模型在不同时间的结果,但是只能用于处理瞬态和(或)动力学分析的结果。

4、有限元方法求解的基本步骤:(1)对求解区域离散化(2)选择插值函数(3)分析单元特性(4)组建整体刚度矩阵(5)求解系统的总体方程组(6)根据需要进行附加计算5、ANSYS 分析过程中的三个主要步骤:(1)创建或读入几何模型(2)定义材料(3)选择单元,划分网格(4)施加载荷及设置载荷选项,(5)求解(5)查看分析结果(6)检验结果是否正确6、接触热阻:两个平面(不同温度)在接触时,接触处温度会有降低。

降低是由两个平面不完全接触引起的。

不完全接触也叫接触热阻。

可以由以下许多原因造成影响:(1)平面光整度 (2)平面光洁度 (3)氧化 (4)气泡 (5)接触压力 (6)平面温度 (7)润滑剂的使用7、在绝大多数热分析中,密度单位是不重要的。

但是密度和比热的乘积的单位是重要的。

8、 因子由相互辐射的两个表面(i 和j )定义,是由于从一个平面(i )发射的辐射能偶然施加到另一个表面(j )上而得到:j i i ij F 表面从表面接受的辐射能表面辐射出的辐射能9、ANSYS 中有三种单元类型用于建立辐射模型:(1)表面效应单元 SURF 151/152 (点-面;面-空气)(2)辐射连接单元 LINK31 (点-点)(3)辐射矩阵单元 (两个或多个平面)功能性介绍1、APDL 是“ANSYS 参数化设计语言”的缩写,它是一种允许使用参数进行有限元设计的语言。

2、结构分析的类型:(1)静力学分析:用于静态载荷,可以考虑结构的线性及非线性行为。

(2)模态分析:计算线性结构的自振频率及振型(3)谱分析:是模态分析的拓展,用于计算由于随机振动引起的结构应力和应变(4)谐响应分析:确定线性结构对随时间按正弦曲线变化的载荷的响应。

(5)瞬态动力学分析:确定结构对随时间任意变化的载荷的响应。

(6)特征屈曲分析:用于计算线性屈曲载荷并确定屈曲模态形状。

3、线弹性的五个基本假设(1)连续性假设:物质无空隙,可用连续函数描述(2)均匀性假设:物体内各个位置的物质具有相同特性(3)各向同性假设:物质内同一位置的物质在各个方向上具有相同特性(4)线性弹性假设:物体的变形与外力作用是线性的,外力去除后物体可以恢复原状(5)小变形假设:物体变形远小于物体的几何尺寸,在建立方程时可以略去高阶小量。

4、收敛准则(1)位移函数必须包括常量应变(即线性项)(2)位移函数必须包括单元的刚性位移(即常量项)(3)位移函数在单元内部必须连续(连续性条件)(4)位移函数应使得相邻单元的位移协调(协调性条件)5、热单元类型有一个自由度,一个结构单元可能有六个自由度6、控制网格密度的工具:(1)总体控制(2)局部控制7、两种主要的网格划分:(1)自由划分(2)映射划分(3)延伸网格划分(4)自适应网格划分8、建模方法:直接建模、间接建模(1)自底而上(2)自上而下9、非线性方程组的解法:(1)增量法(2)迭代法10、对于三维实体模型,自由度数相对较大,用PCG求解器,其他用Sparse求解器11、载荷步、子步、平衡迭代步是什么:(1)载荷步:在ANSYS中,结构上施加的载荷及边界条件由一系列定义的载荷步来描述(2)子步:给定载荷步中的载荷是逐步施加上去的,载荷的每个增量称之为子步(3)平衡迭代步:每个子步中为得到收敛解而进行的迭代步12、为计算结构的静态力-位移响应,有三种分析技巧:(1)载荷控制;(2)位移控制;(3)弧长法13、前屈曲分析包括:(1)线性特征值屈曲;(2)非线性屈曲分析14、后屈曲分析技巧包括:(1)位移控制;(2)动态分析;(3)弧长法15、增强塑性理论:(1)屈服准则(2)流动准则(3)强化准则16、偏微分方程的求解方法:(1)差分法:离散求解域;差分代替微分;解代数方程租,要求规则边界,几何形状复杂时精度低(2)等效积分法:整体场函数用近似函数代替;微分方程及定解条件的等效积分转化为某个泛函的变分,-求极值问题,适合简单问题,复杂问题很难解决。

(3)有限元法:离散求解域;分片连续函数近似整体未知场函数;解线性方程组,节点可任意配置,边界适应性好,适应任意支撑条件和载荷,计算精度与网格疏密和单元形态有关,精度可控。

17、日志文件(.log);数据库文件(.db);结果文件(.rst,.rth);载荷步文件(.s01,.s02…);物理文件(.ph1,.ph2,…)18、每一次分析包括四个主要步骤:(1)准备工作:什么分析类型?、如何建模?、什么单元类型?(2)前处理:定义材料、建立或输入几何模型、对几何模型划分网格(3)求解:加载、求解(4)后处理:观察结果、检查解的正确性19、当使用多载荷步时可以:(1)“隔离”结构的响应到每一种载荷条件(2)在后处理中以任何方式合并这些响应,可以研究不同的设想(这称为载荷工况组合只对线性分析有效)20、两种定义及求解多载荷步的方式:(1)多次求解(2)载荷步文件方法21、误差估计仅在POST1中有效且仅适用于:G(1)线性静力结构分析和线性稳态热分析(2)实体单元(2-D和3-D)和壳单元(3)全图形模式(非powergraphics)(4)激活误差估计(General Postproc> Optionsforoutp…)22、Mechanical是利用ANSYS的求解器进行结构和热分析,网格划分也包括在Mechanical 应用中。

23、Mechanical APDL是采用传统的ANSYS用户界面对高级机械和多物理场进行分析。

24、Fluid Flow(CFX)是利用CFX进行CFD分析。

25、Fluid Flow(FLUENT)使用FLUENT 进行CFD分析。

26、Geometry(DesignModeler)创建几何模型和CAD几何模型的修改。

27、Engineering Data定义材料性能。

28、Meshing Application用生成CFD和显示动态网格。

29、Design Exploration优化分析。

30、BladeGen(Blade Geometry)用于创建叶片几何模型。

31、Explicit Dynamics具有非线性动力学特色的模型用于显示动力学模拟。

32、ANSYS Workbench中提供了与ANSYS系统求解器的强大交互功能的方法基本操作1、选择命令:XSEL-KSEL,LSEL,ASEL,VSEL,NSEL,ESEL2、By Bum/Pick:通过键入实体号码或用拾取操作进行选择3、Attachedto:通过相关实体选择。

例如,选择与面相关的线。

4、By Location:根据X,Y,Z坐标位置选择。

5、By Attributes:根据材料号,实常数号等选择。

不同实体的属性不尽相同。

6、By Resutlt:根据结果选择书库7、ANSYS中布尔运算包括加、减、相交、叠分、粘接、搭接。

(1)加:把两个或多个实体合并成一个(2)粘接:把两个或多个实体粘合在一起,在其接触面上具有共同的边界;当你想定义两个不同的实体时特别方便。

(3)搭接:类似于粘合运算,但输入的实体有重叠(4)减:删除“母体”中一块或多块与子体重合的部分;对于建立带孔的实体或准确切除部分实体特别方便。

(5)叠分:把一个实体分割为两个或多个,他们仍通过共同的边界连接在一起。

“能够做平面、面线甚至于体;在用块体划分网格时,通过对实体的分割,可以把复杂的实体变成简单的体。

(6)相交:只保留两个或多个实体重叠的部分;如果输入了多于两个的实体,则有两种选择-公共相交和两两相交(7)互分:把两个或多个实体分为多个实体,但相互之间仍通过共同的边界连接在一起。

8、用CSYS命令可以选择坐标系转换。

直角坐标系[CSYS,0]。

9、利用已经存在的面快速生成体,如果面已经划分了网格,单元也可以随着面一起拖拉。

10、ANSYS提供了多种不同类型的单元(1)线单元:梁单元;杆单元、弹簧单元(conbin)(2)壳单元:用来模拟平面或曲面,厚度和大小取决于实际应用,一般壳单元用于主尺寸不小于10倍厚度的结构。

(3)二维实体单元:用于模拟实体的截面;必须在整体直角坐标系X-Y平面内建立模型;所有载荷作用在X-Y平面内,其响应(位移)也在X-Y平面内;单元特性特能是下边一种:平面应力、平面应变、广义平面应变、轴对称。

(4)三维实体单元:用于几何属性,材料属性,载荷或分析要求考虑细节,而无法采用更简单的单元进行建模的结构。

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