平面应变问题的有限元分析视频讲解

2017-01-23  by:CAE仿真在线  来源:互联网

感谢刘浩同学发布的第二个有限元视频讲解。

分析要点

1、由于坝体可以看成无限长的柱体,因此根据弹性力学的定义,这是一个平面应变问题,因此在ANSYS中可以采用plane182单元的平面应变选项。在这里可以选用plane42,plane82,plan182,plane183单元。plane183是一个高阶2维8节点单元,能够适应不规则模型的网格剖分,例如对于CAD/CAM所产生或导入的模型。本问题中,采用plane182单元。

2、为说明Ansys经典界面下无量纲的概念,本例中采用国际制单位,即N,kg,m的单位。

3、静水压力是一个三角形分布载荷,在Ansys中以梯度载荷的方式实现。

4、重力在Ansys中是以惯性力的形式出现的,按照D'Alembert 原理,惯性力的方向和重力加速度的方向相反。因此在Ansys中体现出来的“重力方向”是和习惯上的重力方向相反的。

[完整的命令流]

/prep7

et,1,plane182

KEYOPT,1,1,2

KEYOPT,1,3,2

KEYOPT,1,6,0

mp,ex,1,2.14e10

mp,prxy,1,0.25

mp,dens,2500

k,1,-20,0

k,2,80,0

k,3,15,85

k,4,15,100

k,5,0,100

k,6,0,85

k,7,0,30

l,1,2

l,2,3

l,3,4

l,4,5

l,5,6

l,6,7

l,7,1

al,all

lesize,all,2

amesh,all

SFGRAD,PRES,0,Y,85,-9800,

lsel,s,,,6,7

SFL,all,PRES,0

ACEL,0,9.8,0,

lsel,all

dl,1,,all

finish

/solu

solve

gplot

/post1

PLNSOL,U,SUM, 0,1.0

注意点

定义梯度载荷SFGRAD,PRES,0,Y,85,-9800,

SFGRAD的基本用法:SFGRAD,lab,SLKCN,sldir,SIZER,SLOPE

其中: lab表示有效的表面载荷标签,这里用 PRES表示压力(水压)

SLKCN 表示斜率坐标系的编号,默认0,即整体直角坐标系

sldir表示坐标系中斜率的方向,本问题中是y

SIZER 表示斜率基值为0的坐标位置。显然本问题在85m处水压为0

SLOPE斜率值,根据水压的公式,可以推算出斜率是 -9800

选择好编号为6,7的两根线[lsel,s,,,6,7]也就是图1中有梯度压力的两根线,后,在其上用SFL,all,PRES,0语句进行梯度载荷加载,注意,这里的all,是指前面已选的线6,7的全体。

注意这时因为事先定义的SFGRAD的slope被激活,所以在后续的SFL命令[包括SF,SFE,SFA]施加的表面载荷都有一个施加的梯度值。若执行了多个SFGRAD命令,则前面的将会被后面的替代。

ACEL表示施加结构中的线性加速度,重力加速度需要用惯性力的方式施加,所以在y方向上要填写正的数值,而不是和习惯上类似的负值。

位移分析结果

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