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第05讲-有限元分析方法及桥梁常用单元类型、单元选择.pdf


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文档列表 文档介绍
第五讲第五讲
有限元分析有限元分析((FEA)FEA) 方法方法
桥梁结构常用单元的选择桥梁结构常用单元的选择
May,25,2005 湖南大学·土木·桥梁 5-1
内容及目标内容及目标
Module 通过对桥梁结构常用单元的介绍掌握的高级建模技术。
Objective •, ANSYS
Part A. 有限元法中单元的基本定义
Part B. ANSYS中的单元类型
Part C. 桥梁结构常用单元
Part D. Mass系列
Mass21:三维质量单元
Part E. LINK系列
Link1:二维桁架单元
Link8:三维桁架单元
Link10:三维桁架单元
May,25,2005 湖南大学·土木·桥梁 5-2
内容及目标内容及目标
• Part F. Combine系列
Combine14:空间弹簧单元
• Part G. BEAM系列
BEAM3:二维梁单元
BEAM54 :二维变截面梁单元
BEAM4:三维梁单元
BEAM44:三维变截面梁单元
BEAM188:三维梁单元
BEAM189:三维梁单元
梁单元截面
• Part H. Plane系列
Plane42:二维实体单元
May,25,2005 湖南大学·土木·桥梁 5-3
内容及目标内容及目标
Part I. SHELL系列
SHELL63:三维板壳单元
SHELL93:三维曲壳单元
变厚度板壳单元的建立
Part J. SOLID系列
SOLID45:三维块体单元
SOLID65:三维混凝土块体单元
SOLID95:三维块体单元
Part K. 单元选择
May,25,2005 湖南大学·土木·桥梁 5-4
PartPart AA
有限元法中单元的定义有限元法中单元的定义
May,25,2005 湖南大学·土木·桥梁 5-5
有限元分析有限元分析((FEA)FEA)及有限元模型及有限元模型
有限元分析是利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况
)进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素,即单元,就可以用有
限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。
定义
有限元模型是真实系统理想化的数学抽象。
真实系统有限元模型
历史典故
•结构分析的有限元方法是由一批学术界和工业界的研究者在二十世纪五十年代到二十世
纪六十年代创立的。
•有限元分析理论已有100多年的历史,是悬索桥和蒸汽锅炉进行手算评核的基础。
May,25,2005 湖南大学·土木·桥梁 5-6
自由度(自由度(DOFsDOFs))
自由度(DOFs) 用于描述一个物理场的响应特性。结构分析中主要
是以位移作为未知数进行求解。
UY
ROTY 方向自由度
结构位移
UX 热温度
ROTZ ROTX 电电位
UZ 流体压力
磁磁位
结构 DOFs
May,25,2005 湖南大学·土木·桥梁 5-7
节点和单元节点和单元
荷载节点: 空间中的坐标位置,具有一定自由度和
存在相互物理作用。
单元: 一组节点自由度间相互作用的数值、矩阵
描述(称为刚度或系数矩阵)。单元有线、
面或实体以及二维或三维的单元等种类。
有限元模型由一些简单形状的单元组成,单元之间通过节点连
荷载接,并承受一定荷载。
May,25,2005 湖南大学·土木·桥梁 5-8
节点和单元节点和单元((续续))
z 每个单元的特性是通过一些线性方程式来描述的。
z 作为一个整体,单元形成了整体结构的数学模型。
z 尽管梯子的有限元模型低于100个方程(即“自由度”),然而
在今天一个小的 ANSYS分析就可能有成千上万个未知量,矩阵可
能有上亿个刚度系数。
历史典故
早期 ANSYS是随计算机硬件而发展壮大的。ANSYS最早是在1970年发布
的,运行在价格为$1,000,000的CDC、由Univac和IBM生产的计算机
上,它们的处理能力远远落后于今天的PC机。一台奔腾PC机在几分钟内
可求解5000×5000的矩阵系统,而过去则需要几天时间。
May,25,2005 湖南大学·土木·桥梁 5-9
节点和单元节点和单元((续续))
信息是通过单元之间的公共节点传递的。
2 nodes .
. 1 node
. .. . . .
AB AB
. . . . ..
分离但节点重叠的单元具有公共节点的单元
A和B之间没有信息传递之间存在信息传递
(需进行节点合并处理)
May,25,200

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  • 时间2011-12-05
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