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结构静力的分析

第一章结构静力分析

1．1 结构分析概述

结构分析的定义：结构分析是有限元分析方法最常用的一个应用领域。结构这个术语是一个广义的概念，它包括土木工程结构，如桥梁和建筑物；汽车结构，如车身骨架；海洋结构，如船舶结构；航空结构，如飞机机身等；同时还包括机械零部件，如活塞，传动轴等等。

在ANSYS产品家族中有七种结构分析的类型。结构分析中计算得出的基本未知量（节点自由度）是位移，其他的一些未知量，如应变，应力，和反力可通过节点位移导出。

静力分析---用于求解静力载荷作用下结构的位移和应力等。静力分析包括线性和非线性分析。而非线性分析涉及塑性，应力刚化，大变形，大应变，超弹性，接触面和蠕变。

模态分析---用于计算结构的固有频率和模态。

谐波分析---用于确定结构在随时间正弦变化的载荷作用下的响应。

瞬态动力分析---用于计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的响应，并且可计及上述提到的静力分析中所有的非线性性质。

谱分析---是模态分析的应用拓广，用于计算由于响应谱或PSD输入（随机振动）引起的应力和应变。

曲屈分析---用于计算曲屈载荷和确定曲屈模态。ANSYS可进行线性（特征值）和非线性曲屈分析。

显式动力分析---ANSYS/LS-DYNA可用于计算高度非线性动力学和复杂的接触问题。

此外，前面提到的七种分析类型还有如下特殊的分析应用：

●断裂力学

●复合材料

●疲劳分析

●p-Method

结构分析所用的单元：绝大多数的ANSYS单元类型可用于结构分析，单元型

从简单的杆单元和梁单元一直到较为复杂的层合壳单元和大应变实体单元。

1．2 结构线性静力分析

静力分析的定义

静力分析计算在固定不变的载荷作用下结构的效应，它不考虑惯性和阻尼的影响，如结构受随时间变化载荷的情况。可是，静力分析可以计算那些固定不变的惯性载荷对结构的影响（如重力和离心力），以及那些可以近似为等价静力作用的随时间变化载荷（如通常在许多建筑规范中所定义的等价静力风载和地震载荷）。

静力分析中的载荷

静力分析用于计算由那些不包括惯性和阻尼效应的载荷作用于结构或部件上引起的位移，应力，应变和力。固定不变的载荷和响应是一种假定；即假定载荷和结构的响应随时间的变化非常缓慢。静力分析所施加的载荷包括：

●外部施加的作用力和压力

●稳态的惯性力（如中力和离心力）

●位移载荷

●温度载荷

线性静力分析和非线性静力分析

静力分析既可以是线性的也可以是非线性的。非线性静力分析包括所有的非线性类型：大变形，塑性，蠕变，应力刚化，接触（间隙）单元，超弹性单元等。本节主要讨论线性静力分析，非线性静力分析在下一节中介绍。

线性静力分析的求解步骤

1．建模

2．施加载荷和边界条件，求解

3．结果评价和分析

1．3 结构非线性静力分析

非线性结构的定义

在日常生活中,会经常遇到结构非线性。例如，无论何时用钉书针钉书，金

属钉书钉将永久地弯曲成一个不同的形状。（看图1─1（a））如果你在一个木

架上放置重物，随着时间的迁移它将越来越下垂。（看图1─1（b））。当在

汽车或卡车上装货时，它的轮胎和下面路面间接触将随货物重量的啬而变化。

（看图1─1（c））如果将上面例子所载荷变形曲线画出来,你将发现它们都显

示了非线性结构的基本特征--变化的结构刚性.

图1─1 非线性结构行为的普通例子

非线性行为的原因

引起结构非线性的原因很多，它可以被分成三种主要类型：

状态变化（包括接触）

许多普通结构的表现出一种与状态相关的非线性行为,例如，一根只能拉伸的电缆可能是松散的,也可能是绷紧的。轴承套可能是接触的,也可能是不接触的, 冻土可能是冻结的,也可能是融化的。这些系统的刚度由于系统状态的改变在不同的值之间突然变化。状态改变也许和载荷直接有关（如在电缆情况中），也可能由某种外部原因引起（如在冻土中的紊乱热力学条件）。ANSYS程序中单元的激活与杀死选项用来给这种状态的变化建模。

接触是一种很普遍的非线性行为，接触是状态变化非线性类型形中一个特殊而重要的子集。

几何非线性

如果结构经受大变形，它变化的几何形状可能会引起结构的非线性地响应。一个例的垂向刚性）。随着垂向载荷的增加，杆不断弯曲以致于动力臂明显地减少，导致杆端显示出在较高载荷下不断增长的刚性。

图1─2 钓鱼杆示范几何非线性

材料非线性

非线性的应力──应变关系是结构非线性名的常见原因。许多因素可以影响材料的应力──应变性质，包括加载历史（如在弹─塑性响应状况下），环境状况（如温度），加载的时间总量（如在蠕变响应状况下）。

牛顿一拉森方法

ANSYS程序的方程求解器计算一系列的联立线性方程来预测工程系统的响应。然而，非线性结构的行为不能直接用这样一系列的线性方程表示。需要一系列的带校正的线性近似来求解非线性问题。

逐步递增载荷和平衡迭代

一种近似的非线性救求解是将载荷分成一系列的载荷增量。可以在几个载荷步内或者在一个载步的几个子步内施加载荷增量。在每一个增量的求解完成后，继续进行下一个载荷增量之前程序调整刚度矩阵以反映结构刚度的非线性变化。遗憾的是，纯粹的增量近似不可避免地随着每一个载荷增量积累误差，导种结果最终失去平衡，如图1─3（a）所示所示。

（a）纯粹增量式解（b)全牛顿－拉普森迭代求解（2个载荷增量）

图8─3 纯粹增量近似与牛顿－拉普森近似的关系。

ANSYS程序通过使用牛顿－拉普森平衡迭代克服了这种困难，它迫使在每一个载荷增量的末端解达到平衡收敛（在某个容限范围内）。图1─3（b)描述了在单自由度非线性分析中牛顿－拉普森平衡迭代的使用。在每次求解前，NR方法估算出残差矢量，这个矢量是回复力（对应于单元应力的载荷）和所加载荷的差值。程序然后使用非平衡载荷进行线性求解，且核查收敛性。如果不满足收敛准则，重新估算非平衡载荷，修改刚度矩阵，获得新解。持续这种迭代过程直到问题收敛。

ANSYS程序提供了一系列命令来增强问题的收敛性，如自适应下降，线性搜索，自动载荷步，及二分等，可被激活来加强问题的收敛性，如果不能得到收敛，那么程序或者继续计算下一个载荷前或者终止（依据你的指示）。

对某些物理意义上不稳定系统的非线性静态分析，如果你仅仅使用NR方法，正切刚度矩阵可能变为降秩短阵，导致严重的收敛问题。这样的情况包括独立实体从固定表面分离的静态接触分析，结构或者完全崩溃或者“突然变成”另一个稳定形状的非线性弯曲问题。对这样的情况，你可以激活另外一种迭代方法，弧长方法，来帮助稳定求解。弧长方法导致NR平衡迭代沿一段弧收敛，从而即使当正切刚度矩阵

的倾斜为零或负值时，也往往阻止发散。这种迭代方法以图形表示在图1─4中。

图1─4传统的NR方法与弧长方法的比较

非线性求解的组织级别

分线性求解被分成三个操作级别：载荷步、子步、平衡迭代。

·“顶层”级别由在一定“时间”范围内你明确定义的载荷步组成。假定载荷在载荷步内是线性地变化的。·在每一个载荷是步内，为了逐步加载可以控制程序来执行多次求解（子步或时间步）。

·在每一个子步内，程序将进行一系列的平衡迭代以获得收敛的解。

图1─5说明了一段用于非线性分析的典型的载荷历史。

图1─5载荷步、子步、及“时间”

收敛容限

当你对平衡迭代确定收敛容限时，你必须答这些问题：

·你想基于载荷，变形，还是联立二者来确定收敛容限？

·既然径向偏移（以弧度度量）比对应的平移小，你是不是想对这些不同的条目建立不同的收敛准则？

当你确定收敛准则时，ANSYS程序会给你一系列的选择：你可以将收敛检查建立在力，力矩、位移、转动或这些项目的任意组合上。另外，每一个项目可以有不同的收敛容限值。对多自由度问题，你同样也有收敛准则的选择问题。

当你确定你的收敛准则时，记住以力为基础的收敛提供了收敛的绝对量度，而以位移为基础的收敛仅提供了表观收敛的相对量度。因此，你应当如果需要总是使用以力为基础（或以力矩为基础的）收敛容限。如果需要可以增加以位移为基础（或以转动为基础的）收敛检查，但是通常不单独使用它们。

图1─6说明了一种单独使用位移收敛检查导致出错情况。在第二次迭代后计算出的位移很小可能被认为是收敛的解，尽管问题仍旧远离真正的解。要防止这样的错误，应当使用力收敛检查。

图1─6完全依赖位移收敛检查有时可能产生错误的结果。

保守行为与非保守行为：过程依赖性

如果通过外载输入系统的总能量当载荷移去时复原，我们说这个系统是保守的。如果能量被系统消耗（如由于塑性应变或滑动摩擦），我们说系统是非保守的，一个非守恒系统的例子显示在图1─7。

一个保守系统的分析是与过程无关的：通常可以任何顺序和以任何数目的增量加载而不影响最终结果。相反地，一个非保守系统的分析是过程相关的；必须紧紧跟随系统的实际加载历史，以获得精确的结果。如果对于给定的载荷范围，可以有多于一个的解是有效的（如在突然转变分析中）这样的分析也可能是过程相关的。过程相关问题通常要求缓慢加载（也就是，使用许多子步）到最终的载荷值。

图1─7 非守恒（过程相关的）过程

子步

当使用多个子步时，你需要考虑精度和代价之间的平衡；更多的子步骤（也就是，小的时间步）通常导致较好的精度，但以增多的运行时间为代价。ANSYS提供两种方法来控制子步数：

·子步数或时间步长

我们即可以通过指定实际的子步数也可以通过指定时间步长控制子步数。

·自动时间步长

ANSYS程序，基于结构的特性和系统的响应，来调查时间步长

子步数

如果你的结构在它的整个加载历史期间显示出高度的非线性特点，而且你对结构的行为子解足够好可以确保深到收敛的解，那么你也许能够自己确定多小的时间步长是必需的，且对所有的载荷步使用这同一时间步。（务必允许足够大的平衡迭代数）。

自动时间分步

如果你预料你的结构的行为将从线性到非线性变化，你也许想要在系统响应的非线性部分期间变化时间步长。在这样一种情况，你可以激活自动时间分步以便随需要调整时间步长，获得精度和代价之间的良好平衡。同样地，如果你不确信你的问题将成功地收敛，你也许想要使用自动时间分步来激活ANSYS 程序的二分特点。

二分法提供了一种对收敛失败自动矫正的方法。无论何时只要平衡迭代收敛失败，二分法将把时间步长分成两半，然后从最后收敛的子步自动重启动，如果已二分的时间步再次收敛失败，二分法将再次分割时间步长然后重启动，持续这

一过程直到获得收敛或到达最小时间步长（由你指定）。

载荷和位移方向

当结构经历大变形时应该考虑到载荷将发生了什么变化。在许多情况中，无论结构如何变形施加在系统中的载荷保持恒定的方向。而在另一些情况中，力将改变方向，随着单元方向的改变而变化。

ANSYS程序对这两种情况都可以建模，依赖于所施加的载荷类型。加速度和集中力将不管单元方向的改变而保持它们最初的方向，表面载荷作用在变形单元表面的法向，且可被用来模拟“跟随”力。图1─8说明了恒力和跟随力。

注意──在大变形分析中不修正结点坐标系方向。因此计算出的位移在最初的方向上输出。

图1─8 变形前后载荷方向

非线性瞬态过程的分析

用于分析非线性瞬态行为的过程，与对线性静态行为的处理：相似以步进增量加载，程序在每一步中进行平衡迭代。静态和瞬态处理的主要不同是在瞬态过程分析中要激活时间积分效应。（因此，在瞬态过程分析中“时间”总是表示实际的时序。）自动时间分步和二等分特点同样也适用于瞬态过程分析。

非线性分析中用到的命令

使用与任何其它类型分析的同一系列的命令来建模和进行非线性分析。同样，无论你正在进行何种类型的分析，你可从用户图形界面GUI选择相似的选项来建模和求解问题。

本章后面的部分”非线性实例分析（命令），给你显示了使用批处理方法用ANSYS分析一个非线性分析时的一系列命令。另一部分“非线性实例分析（GUI方法）”，给你显示了如何从ANSYS的GUI中执行同样的例子分析。

非线性分析步骤综述

尽管非线性分析比线性分析变得更加复杂，但处理基本相同。只是在非线形分析的适当过程中，添加了需要的非线形特性。

如何进行非线性静态分析

非线性静态分析是静态分析的一种特殊形式。如同任何静态分析，处理流程主要由三个主要步骤组成：1、建模。

2、加载且得到解。

3、考察结果。

步骤1：建模

这一步对线性和非线性分析都是必需的，尽管非线性分析在这一步中可能包括特殊的单元或非线性材料性质，如果模型中包含大应变效应，应力─应变数据必须依据真实应力和真实（或对数）应变表示。

步骤2：加载且得到解

在这一步中，你定义分析类型和选项，指定载荷步选项，开始有限无求解。既然非线性求解经常要求多个载荷增量，且总是需要平衡迭代，它不同于线性求解。处理过程如下：

1、进入ANSYS求解器

命令：/Solution

GUI：Main Menu>Solution

2、定义分析类型及分析选项。分析类型和分析选项在第一个载荷步后（也就是，在你发出你的第一个SOLVL 命令之后）不能被改变。ANSYS提供这些选项用于静态分析。

表1─1 分析类型和分析选项

这些选项中的每一个都将在下面详细地解释。

选项：新的分析〔ANTYPE〕

一般情况下会使用New Analysis(新的分析）。

选项：分析类型：静态〔ANTYPE〕

选择Static（静态）。

选项：大变形或大应变选项（GEOM）

并不是所有的非线性分析都将产生大变形。参看：“使用几何非线性”对大变型的进一步讨论。

选项：应力刚化效应〔SSTIF〕

如果存在应力刚化效应选择ON。

选项：牛顿－拉普森选项〔NROPT〕

仅在非线性分析中使用这个选项。这个选项指定在求解期间每隔多久修改一次正切矩阵。你可以指定这些值中的一个。

·程序选择（NROPT，ANTO）：程序基于你模型中存在的非线性种类选择用这些选项中的一个。在需要时牛顿－拉普森方法将自动激活自适应下降。

·全〔NROPT，FNLL〕；程序使用完全的牛顿－拉普森处理方法，在这种处理方法中每进行一次平衡迭代修改刚度矩阵一次。如果自适应下降是关闭的，程序每一次平衡迭代都使用正切刚度矩阵。（我们一般不建议关闭自适应下降，但是你或许发现这样做可能更有效。）如果自适应下降是打开的（缺省），只要迭代保持稳定（也就是，只要残余项减小，且没有负主对角线出现）程序将仅使用正切刚度阵。

如果在一次迭代中探测到发散倾向，程序抛弃发散的迭代且重新开始求解，应用正切和正割刚度矩阵的加权组合。当迭代回到收敛模式时，程序将重新开始使用正切刚度矩阵。对复杂的非线性问题自适应下降通常将提高程序获得收敛的能力。

·修正的（NROPT，MODI）：程序使用修正的牛顿－拉普森方法，在这种方法中正切刚度矩阵在每一子步中都被修正。在一个子步的平衡迭代期间矩阵不被改变。这个选项不适用于大变形分析。自适应下降是不可用的

·初始刚度（NROPT，INIT）：程序在每一次平衡迭代中都使用初始刚度矩阵这一选项比完全选项似乎较不易发散，但它经常要求更多次的迭代来得到收敛。它不适用于大变形分析。自适应下降是不可用的。

对于非线性分析，使用前面的求解器（缺省选项）。

3、在模型上加载，记住在大变型分析中惯性力和点载荷将保持恒定的方向，但表面力将“跟随”结构而变化。

4、指定载荷步选项。这些选项可以在任何载荷步中改变。下列选项对非线性静

态分析是可用的：

普通选项

普通选项包括下列：

·Time(TIME)

ANSYS程序借助在每一个载荷步末端给定的TIME参数识别出载荷步和子步。使用TIME命令来定义受某些实际物理量（如先后时间，所施加的压力，等等。）限制的TIME值。程序通过这个选项来指定载荷步的末端时间。

注意──在没有指定TIME值时，程序将依据缺省自动地对每一个载荷步按1.0 增加TIME（在第一个载荷步的末端以TIME=1.0开始）。

·时间步的数目〔NSUBST〕

·时间步长〔DELTIM〕

非线性分析要求在每一个载荷步内有多个子步（或时间步；这两个术语是等效的）从而ANSYS可以逐渐施加所给定的载荷，得到精确的解。NSUBST和DELTIM命令都获得同样的效果（给定载荷步的起始，最小，及最大步长）。NSNBST 定义在一个载荷步内将被使用的子步的数目，而DELTIM明确地定义时间步长。如果自动时间步长是关闭的，那么起始子步长用于整个载荷步。缺省时是每个载荷步有一个子步。·渐进式或阶跃式的加载

在与应变率无关的材料行为的非线性静态分析中通常不需要指定这个选项，因为依据缺省，载荷将为渐进式的阶跃式的载荷〔KBC，1〕除了在率─相关材料行为情状下（蠕变或粘塑性），在静态分析中通常没有意义。

·自动时间分步〔AUTOTS〕

这一选项允许程序确定子步间载荷增量的大小和决定在求解期间是增加还是减小时间步（子步）长。缺省时是OFF（关闭）。

你可以用AUTOTS命令打开自动时间步长和二分法。通过激活自动时间步长，可以让程序决定在每一个载荷步内使用多少个时间步。

在一个时间步的求解完成后，下一个时间步长的大小基于四种因素预计：

·在最近过去的时间步中使用的平衡迭代的数目（更多次的迭代成为时间步长减小的原因）

·对非线性单元状态改变预测（当状态改变临近时减小时间步长）

·塑性应变增加的大小

·蠕变增加的大小

非线性选项

程序将连续进行平衡迭代直到满足收敛准则（或者直到达到允许的平衡迭代的最大数〔NEQIT〕。我们可以用缺省的收敛准则，也可以自己定义收敛准则。

·收敛准则〔CNVTOL〕

缺省的收敛准则

依据缺省，程序将以V ALUE·TOLER的值对力（或者力矩）进行收敛检查。VALUE的缺省值是在所加载荷（或所加位移，Netwton-Raphson回复力）的SRSS，和MINREF（其缺省为1.0）中，取值较大者。

TOLER的缺省值是0.001

你应当几乎总是使用力收敛检查。可以添加位移（或者转动）收敛检查。对于位移，程序将收敛检查建立在当前（i）和前面（i─1）次迭代之间的位移改变上。

注意──如果你明确地定义了任何收敛准则（CNVTOL〕，缺省准则将“失效”。因此，如果你定义了位移收敛检查，你将不得不再定义力收敛检查（使用多个CNVTOL命令来定义多个收敛准则）。

用户收敛准则

你可以定义用户收敛准则，替代缺省的值。

使用严格的收敛准则将提高你的结果的精度，但以多更次的平衡迭代为代价。如果你想严格（加放松）你的准则，你应当改变TOLER两个数量级。一般地，你应当继续使用V ALUE的缺省值；也就是，通过调整TOLER，而不是V ALUL 改变收敛准则。你应当确保MINREF=1.0的缺省值在你的分析范围内有意义。

要在单自由度（DOF）系统中检查收敛，你对这一个DOF计算出不平衡力，然后对照给定的收敛准则（V ALUE*TOLER）参看这个值（同样也可以对的单一DOF的位移(和旋度)收敛进行类似的检查。）然而，在多DOF系统中，你也许想使用不同的比较方法。

ANSYS程序提供三种不同的矢量规范用于收敛核查。

·无限规范在你模型中的每一个DOF处重复单－DOF核查。

·LI规范将收敛准则同所有DOFS的不平衡力（力矩）的绝对值的总和相对照。

·L2规范使用所有DOFS不平衡力（或力矩）的平方总和的平方根进行收敛检查。

实例

对于下面例子，如果不平衡力（在每一个DOF处单独检查）小于或等于5000·0.0005（也就是2.5），且如果位移的改变（以平方和的平方根检查）小于或等于10·0.001（也就是0.01），子步将认为是收敛的。

CNVTOL，F，5000，0.005，0

CNVTOL，U，10，0.001，2

·平衡迭代的最大次数〔NEQIT〕

使用这个选项来对在每一个子步中进行的最大平衡迭代次数实行限制（缺省=25）。如果在这个平衡迭代次数之内不能满足收敛准则，且如果自动步长是打开的〔AUTOTS〕，分析将尝试使用二分法。如果二分法是不可能的，那么，分析将或者终止，或者进行下一个载荷步，依据你在NCNV命令中发出的指示。·求解终止选项〔NCNV〕

这个选项处理五种不同的终止准则：

·如果位移“太大”它建立一个用于终止分析和程序执行的准则。

·它对累积迭代次数设置限制。

·它对整个时间设置限制。

·它对整个CPU时间设置限制。

·弧长选项〔ARCLEN〕

如果你预料结构在它的载荷历史内在某些点将变得物理意义上不稳定（也就是，结构的载荷—位移曲线的斜度将为0或负值），你可以使用弧长方法来帮助稳定数值求解。

激活弧长方法的典型的系列命令显示在这里：

注意──当合适时，你可以和弧长方法一起使用许多其它的分析和载荷步选项。然而，你不应和弧长方法一起使用下列选项：不要使用线搜索〔LNSRCH〕，时间步长预测〔PRED〕，自适应下降〔NROPT，，，ON〕，自动时间步长〔AUTOTS，TIME，DELTIM〕，或打开时间－积分效应（TIMINT）。

·时间步长预测──纠正选项〔PRED〕

对于每一个子步的第一次平衡迭代你可以激活和DOF求解有关的预测。这个特点加速收敛且如果非线性响应是相对平滑的，它特别的有用。在包含大转动或粘弹的分析中它并不是非常有用。

·线搜索选项〔LNSRCH〕

这个选项是对自适应下降的替代。当被激活时，无论何时发现硬化响应。这个收敛提高工具用程序计算出的比例因子（具有0和1之间的值）乘以计算出的位移增量。因为线搜索算法是用来对自适应下降选项〔NROPT〕进行的替代，如果线搜索选项是开，自适应下降不被自动激活。不建议你同时激活线搜索和自适应下降。

当存在强迫位移时，直到迭代中至少有一次具有一个的线搜索值运算才会收敛。ANSYS调节整个DU 矢量，包括强迫位移值；否则，除了强迫DOF处一个小

的位移值将随处发生。直到适代中的某一次具有1的线搜索值，ANSYS才施加全

部位移值。

·蠕变准则〔CRPLIM，CRCR〕

如果结构表现出蠕变行为，可以指定蠕变准则用于自动时间步调整。（如果自动时间步长〔AUTOTS〕不是打开的，这个蠕变准则将无效。）程序将对所有单元计算蠕应变增量（在最近时间步中蠕变的变化）对弹性应变的比值。如果最大比值比判据大，程序将减小下一个时间步长；如果小，程序或许增加下一个时间步长。（同样地程序将把自动时间步长建立在平衡迭代次数，即将发生的单元状态改变，以及塑性应变增量的基础上。时间步长将被调整到对应这些项目中的任何一个所计算出的最小值。）如果比值高于0.25的稳定界限，且如果时间增量不能被减小，解可能发散且分析将由于错误信息而终止。这个问题可以通过使最小时间步长足够小避免〔DELTIM，NSUBST）。

·激活和杀死选项

在ANSYS/Mechanical和ANSYS/LS－DYNA产品中，你可以去杀死和激活单元来模拟材料的消去和添加。

一个单元。对无活性单元的单元载荷（压力，热通量，热应变，等等）同样地设置为零。你需要在前处理中定义所有可能的单元；你不可能在SOLUTION中产生新的单元。

要在你的分析的后面阶段中“出生”的那些单元，在第一个载荷步前应当被杀死，然后去在适当的载荷步的开始被重激活，当单元被重激活时，它们具有零应变状态，且（如果NLGEOM，ON）它们的几何（开头长度，面积等等）被修改来与它们的的现偏移位置相适应。

·杀死（EKILL）

·激活（EALIVE）

·改变材料性质参考号〔MPCHG〕

另一种在求解期间影响单元行为的办法是来改变它的材料性质参考号。这个选项允许你在载荷步间改变一个单元的材料性质。

EKILL适用于大多数单元类型。MPCHG适用于所于单元类型。

输出控制选项

输出控制选项包括下列：

·打印输出（OUTPR）

使用这个选项来在输出文件（Jobname.out)中包括进便所想要的结果数据。

·结果文件输出〔OUTRES〕

这个选项控制结果文件中的数据（Jobname.rst)。

OUTPR和OUTRES用来控制结果被写入这些文件的频率。

·结果外推〔ERESX〕

这个选项，依据缺省，拷贝一个单元的积分点应力和弹性应变结果到结点而替代外推它们，如果在单元中存在非线性（塑性，蠕变，膨胀）的话。积分点非线性变化总是被拷贝到结点。

注意：对输出行使下列警告：

·恰当使用多个OUTRES或OUTPR命令有时可能有一点小的技巧。

·依据缺省，在非线性分析中只有最后一个子步被写入结果文件。要写入所有子步，设置OUTRES中的FREQ域为ALL。

·依据缺者，只有1000个结果集（子步）可以被写入结果文件。如果超过了这个数目（基于你的OUTRES 指定），程序将由于错误而终止。使用命令/CONFIG，NRES来增加这个界限。

5、存储基本数据的备份副本于另一文件。

命令：SA VE

GUI：Utility Menu>File>Save As

6、开始求解计算。

命令：SOLVE

GUI：Main Menn>Solution>-Solve-Current LS

7、如果你需要定义多个载荷步，对每一个其余的载荷步重复步骤3至6。

8、离开SOLUTION处理器

命令：FINISH

GUI：关闭Solution菜单。

步骤3：考察结果

来自非线性静态分析的结果主要由位移，应力，应变，以及反作用力组成。可以用POST1，通用后处理器，或者用POST26，时间历程后处理器，来考察这些结果。

记住，用POST1一次仅可以读取一个子步，且来自那个子步的结果应当已被写入Jobname.rst。（载荷步选项命令OUTRES控制哪一个子步的结果被存储入Jobname.rst。)典型的POST1后处理顺序将在下面描述。

要记住的要点

·用POST1考察结果，数据库中的模型必须与用于求解计算的模型相同。

·结果文件（Jobname.rst)必须是可用的。

用POST1考察结果

1、检查你的输出文件（Jobname.out)是否在所有的子步分析都收敛。

·如果不收敛，你可能不想后处理结果，而是想确定为什么收敛失败。

·如果你的解收敛，那么继续进行后处理。

2、进入POST1。如果用于求解的模型现在不在数据中，发出RESUME。

命令：POST1

GUI：Main Menu>General Postproc

3、读取需要的载荷步和子步结果，这可以依据载荷步和子步号或者时间来识别然而，不能依据时间识别出弧长结果。

命令：SET

GUI：Main Menn>General Postproc>Read Results-Load step

同样地你可以使用SUBSET或者APPEND命令来只对选出的部分模型读取或者合并结果数据。这些命令中的任何一个中的LIST参数列出结果文件中可用的解。你同样地可以通过INRES命令限制从结果文件到基本数据被写的数据总量。另外可以用ETABLL命令对选出的单元存进行后处理。

注意：如果你指定了一个没有结果可用的Time值，ANSYS程序将进行线性内插来计算出那Time处的结果。认识到在非线分析中这种线性内插通常将导致某些精度损失（参看图1─9）。因此，对于非线性分析，通常你应当在一个精确地对应于要求子步的TIME处进行后处理。

图1─9非线性果的线性内插可能引起某些误差。

4、使用下列任意选项显示结果

选项；显示已变形的形状

命令：PLDISP

GUI：Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shapes

在大变形分析中，一般优先使用真实比例显示〔IDSCALE，，1〕。

选项：等值线显示

命令：PLNSOL 或者PLESOL

GUI：Main Menu>General Postproc>Plot Results>-Contour Plot-Nodal Solu或者Element Solu

使用这些选项来显示应力，应变，或者任何其它可用项目的等值线。如果邻接的单元具有不同材料行为（可能由于塑性或多线性弹性的材料性质，由于不同的材料类型，或者由于邻近的单元的死活属性不同而产生），你应当注意避免你的结果中的结点应力平均错误。

同样地你可以绘帛单元表数据和线单元数据的等值线：

命令：PLETAB，PLLS

GUIS：Main Menu>General Postproc>Element Table>Plot Element Table

Main Menu>General Postproc>Plot Results>-Contour Plot-Line Elem Res

使用PLETAB命令（GUI路径Main Menu>General Postproc>Element Table>Plot *

Element Table)来绘制单元表数据的等值线，用PLLS（GUI路径Main Menu>General Postproc>Plot Results>Line elem Res)来绘制线单元数据的等值线。

选项：列表

命令：

PRNSOL（结点结果）

PRESOL（结果）

PRRSOL（反作用力数据）

PRETAB

PRITER（子步总计数据）等等。

NSORT

ESORT

GUIS：Main Menu>General Postproc>List Results>Nodal Solution

Main Menu>General Postproc>List Results>Element Solution

Main Menu>General Postproc>List Results>Reaction Solution

使用NSORT和ESORT命令在将数据列表前对它们进行排序。

其它的性能

许多其它的后处理函数──在路径上映射结果。记录，参量列表，等等──在POST1中是可用的。对于非线性分析，载荷工况组合通常是无效的。

用POST26考察结果

同样地你可以使用POST26，时间─历程后处理器考察非线性结构的载荷──历程响应。使用POST26比较一个ANSYS变量对另一个变量的关系。例如，你可以用图形表示某一结点处的位移与对应的所加载荷的关系，或者你可以列出某一结

点处的塑性应变和对应的TIME值之间的关系。典型的POST26后处理顺序可以遵循这些步骤：

1、根据你的输出文件（Jobname.OUT)检查是否在所有要求的载荷步内分析都收敛。你不应当将你的设计

决策建立在非收敛结果的基础上。

2、如果你的解是收敛的，进入POST26，如果现与你的模型不在数据库内，发出RESUME命令。

命令：POST26

GUI：Main Menu>Time Hist Postpro

3、定义在后处理期间使用的变量。

命令：

NSOL

ESOL

RFORCL

GUI：Main Menu>Time Hist Postproc>Define Variables

4、图形或者列表显示变量。

命令：

PLV AR（图形表示变量）

PRV AR

EXTREM（列表变量）

GUIS：Main Menu>Time Hist Postprac>Graph Variable S

Main Menu>Time Hist Postproc>List Variables

Main Menu>Time Hist Postproc>List Extremes

其它的性能

许多其它的后处理函数可用于POST26。

终止正在运行的工作；重起动

你可以通过产生一个“abort”文件）（Jobname.abt)停止一个非线性分析。一旦求解成功地完成，或者收敛失败发生程序也将停止分析。

如果一个分析在终止前已成功地完成了一次或多次迭代,你可以屡次重启动它?

功能性化妆品营销策划全案功能性化妆品营销策划全案功能性化妆品营销策划全案功能性化妆品营销策划全案功能性化妆品营销策划全案功能性化妆品营销策划全案

转向节的结构设计与强度分析--开题报告

杭州电子科技大学毕业设计（论文）开题报告题目转向节的结构设计和强度分析学院机械工程学院专业车辆工程姓名吴志军班级车辆二班（07010512）学号07010570 指导教师胡彦超

一、本课题国内外研究动态及选题的依据和意义（一）课题研发背景汽车是重要的运输工具，是科学技术发展水平的标志。同时也是20世纪最显著的人文标志之一。它改变了人们的生活方式、时空和价值观念。为人类社会的物质财富和精神文明做出了巨大的贡献。汽车是产业关联度高、规模效益明显、资金和技术密集的重要产品，又是唯一兼有大批量、高精度、群众性消费特征的全球化产业，也是唯一的一种零件以万计、产量以百万计、保有量以亿计，并惠及全人类的高科技产品。汽车工业由于其资金密集、技术密集、人才密集、综合性强、经济效益高的特点，使得世界各个工业发达国家几乎无一例外地把汽车工业作国民经济的支柱产业。汽车的研制、生产、销售、运营，与国民经济许多部门都息息相关，对社会经济建设和科学技术发展起着重要的推动作用。转向节是汽车上的关键零件，它既支撑车体重量，又传递转向力矩和承受前轮刹车制动力矩，因此对其机械性能和外形结构要求严格，是汽车上的重要安全零件之一。转向节包括转向节轴和转向节臂。转向节一般采用锻造毛坯件，经机械加工成为一个复杂的空间受力件。转向节圆锥轴上装有一对单列圆锥滚子轴承，使转向节与前轮毂、前轮制动器相连。其圆锥轴端采用螺母紧固轴承与轮毂，这样就能使转向节承受来自地面的支承力、滚动阻力和制动力。其上端球销通过纵向拉力杆与车架连接于一体，并与整车相连，从而约束了转向节沿x、y方向的位移和转动，使其仅能沿z方向移动和旋转。转向节的转向节臂上有两个球头销分别与转向纵拉杆、横拉杆相连以保证左右两轮同步转向。由此可见，转向节承受着车辆转向系统较大的负荷。（二）转向节国内外研发现状由于汽车转向节使用的重要性和形状的特殊性，国内外对转向节的结构和强度分析予以高度的重视，对其进行了深入的研究，取得了一定的研究成果。在国内，北京机电研究所、吉林工业大学、机械工业部第四设计院、中国重汽公司、山东光岳转向节总厂、安庆百协锻造厂等单位对转向节进行了比较深入研究。郑州轻工业学院机电工程学院的韩国立等提出了概率有限元分析，并得出影响其可靠性的主要因素是外负荷和弹性模量。河南师范学院的冯彬彩建立了斯太尔转向节的实体模型，并对转向节的受力依照紧急制动工况、侧滑工况和越过不平路面工况等三种危险工况进行强度分析。合肥工业大学机械与汽车工程学院的张红旗等实用ANSYS对客车转向节进行了受力分析。天津大学武一民等利用NSRAN—PARTAN对农用车转向节结构进行了有限元计算，并对结构变化对应力分布的影响进行了计算．同济大学汽车学院的蔡智健等通过有限元建立某轿车转向节模型。机械加工方面，佳木斯煤矿机械厂的张风岩等对转向节的机械加工进行了有效的研究，极大提高了生产效率。这些研究工作对汽车转向节设计生产提供了宝贵的经验。

组织结构设计案例分析报告

组织结构分析：日产汽车起死回生和华为的危机感（职业经理人十四期）第七小组

组织结构设计案例分析：如何设计组织结构一、企业的大树模型随着企业规模和管理幅度的不断扩大，企业有必要重新整合外部资源，系统性地解决企业所面临的和将要面临的问题，由此构建了企业的大树模型。其中，企业文化和发展战略是首要性的问题，它们犹如大树的根，决定了企业能否持续健康地成长。由于企业文化可以为战略实施提供行为导向，企业理念文化具有独特的激励功能，企业文化具有良好的约束功能，因此企业文化日益成为战略实施的重要手段。企业文化必须与企业战略相互适应和协调。从战略实施的角度来看，企业文化既要为实施企业战略服务，又可能成为制约企业战略实施的因素。当企业新的战略要求企业文化与之相配合时，企业原有文化的变革速度却往往较慢，很难马上对新战略做出反应，这时企业原有文化就可能成为实施企业新战略的阻力，因此在战略管理过程中，企业部新旧文化更替和协调是战略实施获得成功的保证。在企业的具体问题中，组织结构是第一步要考虑的，它犹如大树的躯干，决定了企业能否枝繁叶茂。营销、研发、生产、人力、总务、财务等共同构成了大树的主枝，同时，将主枝间衔接起来的核心流程的流向又决定于组织结构。以做事为主线，以各部门、科室、班组、员工为分枝，以岗位责任制（包含岗位工作指引）、标准作业书、操作规程、技术标准和管理办法等为叶。从大树发展的角度来说，若根不够深、躯干不够粗，再好的树叶也会枯萎，更不要说供应能量给大树了，那么，大树就不能正常生长。企业就好比一棵大树，不断从土壤中汲取养分，经过严寒酷暑的考验，茁壮成长。二、组织结构设计原则： 1、拔高原则在为企业进行组织结构的重新设计时，必须遵循拔高原则，即整体设计应紧扣企业的发展战略，充分考虑企业未来所要从事的行业、规模、技术以及人力资源配置等，为企业提供一个几年相对稳定且实用的平台。

结构静力分析

第一章结构静力分析 1．1 结构分析概述结构分析的定义：结构分析是有限元分析方法最常用的一个应用领域。结构这个术语是一个广义的概念，它包括土木工程结构，如桥梁和建筑物；汽车结构，如车身骨架；海洋结构，如船舶结构；航空结构，如飞机机身等；同时还包括机械零部件，如活塞，传动轴等等。在ANSYS产品家族中有七种结构分析的类型。结构分析中计算得出的基本未知量（节点自由度）是位移，其他的一些未知量，如应变，应力，和反力可通过节点位移导出。静力分析---用于求解静力载荷作用下结构的位移和应力等。静力分析包括线性和非线性分析。而非线性分析涉及塑性，应力刚化，大变形，大应变，超弹性，接触面和蠕变。模态分析---用于计算结构的固有频率和模态。谐波分析---用于确定结构在随时间正弦变化的载荷作用下的响应。瞬态动力分析---用于计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的响应，并且可计及上述提到的静力分析中所有的非线性性质。谱分析---是模态分析的应用拓广，用于计算由于响应谱或PSD输入（随机振动）引起的应力和应变。曲屈分析---用于计算曲屈载荷和确定曲屈模态。ANSYS可进行线性（特征值）和非线性曲屈分析。显式动力分析---ANSYS/LS-DYNA可用于计算高度非线性动力学和复杂的接触问题。此外，前面提到的七种分析类型还有如下特殊的分析应用： ●断裂力学 ●复合材料 ●疲劳分析 ●p-Method 结构分析所用的单元：绝大多数的ANSYS单元类型可用于结构分析，单元型从简单的杆单元和梁单元一直到较为复杂的层合壳单元和大应变实体单元。 1．2 结构线性静力分析静力分析的定义静力分析计算在固定不变的载荷作用下结构的效应，它不考虑惯性和阻尼的影响，如结构受随时间变化载荷的情况。可是，静力分析可以计算那些固定不变的惯性载荷对结构的影响（如重力和离心力），以及那些可以近似为等价静力作用的随时间变化载荷（如通常在许多建筑规范中所定义的等价静力风载和地震载荷）。静力分析中的载荷静力分析用于计算由那些不包括惯性和阻尼效应的载荷作用于结构或部件上引起的位移，应力，应变和力。固定不变的载荷和响应是一种假定；即假定载荷和结构的响应随时间的变化非常缓慢。静力分析所施加的载荷包括： ●外部施加的作用力和压力 ●稳态的惯性力（如中力和离心力） ●位移载荷 ●温度载荷线性静力分析和非线性静力分析静力分析既可以是线性的也可以是非线性的。非线性静力分析包括所有的非线性类型：大变形，塑性，蠕变，应力刚化，接触（间隙）单元，超弹性单元等。本节主要讨论线性静力分析，非线性静力分析在下一节中介绍。

ansys实验强度分析报告

ansys有限元强度分析一、实验目的 1 熟悉有限元分析的基本原理和基本方法； 2 掌握有限元软件ANSYS的基本操作； 3 对有限元分析结果进行正确评价。二、实验原理利用ANSYS进行有限元静力学分析三、实验仪器设备 1 安装windows XP的微机； 2 ANSYS11.0软件。四、实验内容与步骤 1 熟悉ANSYS的界面和分析步骤； 2 掌握ANSYS前处理方法，包括三维建模、单元设置、网格划分和约束设置；3掌握ANSYS求解和后处理的一般方法； 4 实际应用ANSYS软件对六方孔螺钉头用扳手进行有限元分析。五、实验报告 1）以扳手零件为例，叙述有限元的分析步骤；答：（1）选取单元类型为92号；（2）定义材料属性，弹性模量和泊松比；

建立模型。先生成一个边长为0.0058的六边形平面，再创建三条线，其中z向长度为0.19，x向长度0.075，中间一段0.01的圆弧，然后把面沿着三条线方向拉伸，生成三维实体1如题中所给形状，只是手柄短了0.01；把坐标系沿z轴方向平移0.01，再重复作六边形面，拉伸成沿z轴相反方向的长为0.01的实体2；利用布尔运算处理把实体1和2粘接成整体。（4）划分网格。利用智能网格划分工具划分网格，网格等级为4级。

（5）施加约束。在扳手底部面上施加完全约束；（6）施加作用力。在实体2的上部面上施加344828pa（20/（0.01*0.0058））的压强，在实体2的下部面的临面上施加1724138pa(100/0.01/0.0058)的压强；

（7）求解，进入后处理器查看求解结果，显示应力图。 2）对扳手零件有限元分析结果进行评价；答：结果如图所示：正确的显示出了受力的最大位置及变形量，同时给出了各处受力的值，分析结果基本正确，具有一定的参考意义。

衍架的结构静力分析

实验一衍架的结构静力分析结构静力分析是ANSYS 软件中最简单，应用最广泛的一种功能，它主要用于分析结构在固定载荷（主要包括外部施加的作用力，稳态惯性力如重力和离心力，位移载荷和温度载荷等）作用下所引起的系统或部件的位移，应力，应变和力。一般情况下，结构静力分析适用于不考虑或惯性，阻尼以及动载荷等对结构响应的影响不大的场合，如温度，建筑规范中的等价静力风载和地震载荷等在结构中所引起的响应。结构静力分析分为线性分析和非线性分析两类，由于非线性分析涉及大变形，塑性，蠕变和应力强化等内容，较为复杂，不适于作为入门教学。因此，本实训中只讨论ANSYS 的线性结构静力分析。一、问题描述图1所示为由9个杆件组成的衍架结构，两端分别在1，4点用铰链支承，3点受到一个方向向下的力F y ,衍架的尺寸已在图中标出，单位： m 。试计算各杆件的受力。其他已知参数如下: 弹性模量（也称扬式模量） E=206GPa ；泊松比μ=0.3；作用力F y =-1000N ；杆件的横截面积A=0.125m 2. 显然，该问题属于典型的衍架静力分析问题，通过理论求解方法（如节点法或截面法）也可以很容易求出个杆件的受力，但这里为什么要用ANSYS 软件对其分析呢？二、实训目的本实训的目的有二：一是使学生熟悉ANSYS8.0软件的用户界面，了解有限元分析的一般过程；二是通过使用ANSYS 软件分析的结果和理论计算结果进行比较，以建立起对利用ANSYS 软件进行问题根系的信任度，为以后使用ANSYS 软件进行更复杂的结构分析打基础。图1衍架结构简图

三、结果演示通过使用ANSYS8.0软件对该衍架结构进行静力分析，其分析结果与理论计算结果如表 1所示。表1 ANSYS 分析结果与理论计算结果的比较比较结果表明，使用ANSYS 分析的结果与理论计算结果的误差不超过0.5%，因此，利用ANSYS 软件分析来替代理论计算是完全可行的。四、实训步骤（一） ANSYS8.0的启动与设置 1．启动。点击：开始>所有程序> ANSYS8.0> ANSYS ，即可进入ANSYS 图形用户主界面。如图2所示。其中，几个常用的部分有应用菜单，命令输入栏，主菜单，图形显示区和显示图形显示区主菜单应用菜单命令输入栏显示调整工具栏图2 用户主界面

汽车零部件强度分析

雪佛莱C1500皮卡整车分析实例 maximum stress = 193.9 N/mm 2maximum stress = 191.4 N/mm 2 静态分析——惯性平衡瞬态动力学分析刹车制动时的两种方法对比分析：?刹车制动时的应力分析（两种方法）Copyright 2009 ABAQUS, Inc. 雪佛莱C1500皮卡整车分析实例 ?路况1结果 ?卡车以速度7 m/sec (25.2 km/h) 跳过一个颠簸. 车轮与路面有脱离接触的过程?卡车在不平整的路面上行驶（两种工况）： Copyright 2009 ABAQUS, Inc.

雪佛莱C1500皮卡整车分析实例 ?卡车在不平整的路面上行驶（两种工况）： ?路况2结果路况2下四个轮胎上的径向力路况2下纵摆(Pitch) 侧倾(Roll) 偏转(yaw) Copyright 2009 ABAQUS, Inc. 雪佛莱C1500皮卡整车分析实例 ?卡车在不平整的路面上行驶（两种工况）： ?路况2结果( 子模型) A型臂上的应力分布 Copyright 2009 ABAQUS, Inc.

减震支架分析（GM） ?实验过程中出现异常噪声结构示意图实际装配结构（与设计偏移）SCC2010 减震支架分析（GM） ?1500N 径向载荷 SCC2010

结构静力分析边界条件施加方法与技巧—约束条件

在结构的静力分析中载荷与约束的施加方案对计算结果有较大的影响，甚至导致计算结果不可信，笔者在《结构设计CAE主业务流程》的博文中也提到这一点。那么到底如何施加载荷与约束呢？归根到底要遵循一个原则——尽量还原结构在实际中的真实约束和受力情况。本文着重介绍几种约束的施加方法与技巧，并通过具体例子来进一步说明。 1 销轴约束销轴连接在结构中是很常见的一种形式，其约束根据具体的结构形式有所不同，下面以一个走行装置为例具体介绍一下。走行装置是连接平动轨道与上部结构的，其约束应是轨道通过车轮对走行装置的约束，但是通常对于车轮只要验证其轮压满足要求即可，因此在模型中往往将车轮简化掉，因此对于走行装置的约束就变为销轴约束。图1 某走行装置图1 中1-10是与车轮相连接的轴孔，车轮行驶于轨道上，约束位置在10对轴孔处，如果把整个轴孔都约束则约束刚度太大，结果会导致圆孔周围应力过大，因此应简化为约束轴孔中心点，将中心点与轴孔边缘通过刚性单元连接，简化为点约束。首先y方向（竖直向上）是应该约束的（此处假设车轮及轴为刚体），其次由于轨道与轮缘的相互作用，z方向（侧向）也应该是约束的，然后由于走行装置在向下的压力下会产生沿x方向（运行方向）的位移，因此x方向约束应放开，但是如果10对轴孔中心x方向的约束全放开则会导致约束不全无法计算，因此应在1轴孔或10轴孔中心处施加x方向的约束，这样实现全自由度约束。 2 转动轨道约束图2是一个翻车机模型，该结构通过电机驱动，托辊支撑，2个端环在轨道上转动来实现翻卸功能。

图2 翻车机由于翻车机托辊支撑端环，由电机驱动不断地翻转卸车，造成其约束位置方向不断变化，针对一个具体翻转角度，翻车机端环在与托辊接触处（线接触）应约束沿翻车机端环径向，另外，由于翻车机在荷载作用下会产生沿翻车机轴向的位移，所以两端环中要约束一个端环的轴向自由度。 3 对称面约束图3是某钢水罐模型，该模型关于y-z面对称，下面介绍一下该结构的约束处理。图3 钢水罐首先在1处由于受到钢水罐起吊装置的限制，其竖直方向y及水方向z无法变形，应施加z 方向及y方向的约束，而x方向是没有约束的，此时因缺少约束无法计算，应注意到该结构(包

ANSYS Workbench Mechanical第四章静力结构分析

Workbench -Mechanical Introduction 第四章静力结构分析

概要 Training Manual ?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ANSYS DesignSpace Entra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。

线性静态结构分析基础 Training Manual ?对于一个线性静态结构分析（Linear Static Analysis），位移{x}由下面的矩阵方程解出： []{}{}F K= x 假设： –[K] 是一个常量矩阵 [K]是个常量矩阵 ?假设是线弹性材料行为 ?使用小变形理论可能包含些非线性边界条件 ?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。

A. 几何模型 Training Manual ?在结构分析中，可能模拟各种类型的实体。 ?对于面实体，在Details of surface body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。

… 质量点 Training Manual ?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

实验四五：结构静力分析与ANSYS模态分析

注：3月20号，周二课程内容主要是完成下面实验四特别注意：本周六没课，本五周23号，8:00--12:00有课------------------------------------------------------------------------------------- 实验四MEMS薄膜压力传感器静力学分析一、实验目的 1、掌握静力学分析 2、验证理论分析结果 3、对不同形状膜的分析结果进行对比二、实验器材能够安装ANSYS软件，内存在512MHz以上，硬盘有5G空间的计算机三、实验说明（一）基本思路 1、建模与网格化 2、静力学分析 3、对结果进行分析和比较（二）问题描述：由于许多压力传感器的工作原理是将受压力作用而变形的薄膜硅片中的应变转换成所需形式的电输出信号，所以我们要研究比较一下用什么样形状的膜来作为压力传感器的受力面比较好。我们比较的膜形状有三种，分别是圆形. 正方形. 长方形。在比较的过程中，三种形状膜的面积.，厚度和承受的压力是都是相等的。设置参数具体为：F=0.1MPa, EX=1.9e11,PRXY=0.3,DENS=2.33e3.单元尺寸为5e-006。为了选

择合适的网格化类型，首先我们拿圆的结构进行一下比较，最后选择比较接近理论计算的网格化类型，通过比较，我们知道映射网格化类型比较优越，所以后面的两种类型膜结构选择了映射网格化。四、实验内容和步骤圆形薄膜1 1.先建立一个圆形薄膜：Main Menu>Preprocessor>modeling>Create>volumes>solid cylinder.弹出以个对话框如图，输入数据如图4-1，单击OK. 图4-1 2.设置单元类型：Main Menu>Preprocessor>element type>add/edit/delete,弹出一个对话框，点击add,显示library of element type对话框如图：在library of element type下拉列表框中选择structural solide 项，在其右侧下拉表框中选择brick 8node 45选项，单击OK. 在点击close.如图4-2.

结构检测鉴定报告

金房玲珑湾商业综合楼改扩建工程结构检测鉴定方案编写：审核：湖南省宏尚土木工程检测有限公司

2012年07月21日

金房玲珑湾商业综合楼改扩建工程结构检测鉴定方案一、工程概况本工程为长沙金房房地产开发有限公司开发建设的金房玲珑湾商业综合楼。设计单位为湖南大学设计研究院有限公司，监理单位为湖南骥征工程建设监理有限公司。本工程原设计为四层框架柱无梁楼盖结构，两电梯井为剪力墙。原楼层为、、、四层，现用无损切割将,两层楼盖切除，增加、、、、楼层，将四层改造为七层。为了解该楼建筑工程改扩建后工程安全性状况，长沙金房房地产开发有限公司委托湖南省宏尚土木工程检测有限公司对该楼工程进行结构检测鉴定。二、检测内容和主要仪器设备主要检测内容及方法现场检测工作内容：工程概况的调查与现场踏勘，内容包括：结构形式、基础形式、墙体材料与砌筑方法、楼屋盖形式，工程地质勘察单位、设计单位、施工单位、监理单位等。现场调查内容包括：鉴定建筑物的工程名称、委托鉴定单位名称、坐落地址、开竣工及投入使用日期、房屋用途、使用现状、结构受荷、周围环境等。明确房屋鉴定的原因。材料强度及性能

材料强度的检测、评定是结构可靠性评定的重要指标，如钢筋混凝土结构的混凝土强度、砂浆强度等。现场检测主要采用回弹法、钻芯法等检测方法进行材料强度检测。几何尺寸检测、评定现浇混凝土结构及预制构件的尺寸，应以设计图纸规定的尺寸为基准确定尺寸的偏差，尺寸的检测方法和尺寸偏差的允许值应按《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204确定。对于受到环境侵蚀和灾害影响的构件，其截面尺寸应在损伤最严重部位量测，在检测报告中应提供量测的位置和必要的说明。几何尺寸是结构和构件可靠性验算的一项指标，截面尺寸也是计算构件自重的指标，几何尺寸一般可查设计图纸，如果是老建筑物图纸不全，或图纸丢失，需要现场实测其建筑物的平面尺寸，有竣工图纸时，也可将几何尺寸的检测结果对照图纸进行复核，评定其施工质量，为可靠性鉴定提供依据。外观质量和缺陷检测混凝土构件外观质量与缺陷的检测可分为蜂窝、麻面、孔洞、夹渣、露筋、裂缝、疏松区和不同时间浇筑的混凝土结合面质量等项目。混凝土构件外观缺陷，可采用目测与尺量的方法检测；检测数量，对于建筑结构工程质量检测时宜为全部构件。混凝土构件外观缺陷的评定方法，可按《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002确定。结构构件的挠度或倾斜度检测可用目测或/和用吊锤进行检测；若有明显挠度或倾斜度，应采用激光或经纬仪或其他仪器进行定量检测。混凝土构件钢筋保护层检测采用SW-180T钢筋位置测定仪对外露混凝土构件钢筋保护层和间距进行检测，采取局部凿开混凝土核查钢筋规格及间距。结构构件裂缝检测

中国企业组织结构现行状况分析

中国企业组织结构现行状况分析随着中国改革开放的发展，各种各样的企业层出不穷，而企业组织结构也各有特点。企业组织结构是指企业组织内部各个有机构成要素相互作用的联系方式或形式，以求有效、合理地把组织成员组织起来，为实现共同目标而协同努力。组织结构是企业资源和权力分配的载体，它在人的能动行为下，通过信息传递，承载着企业的业务流动，推动或者阻碍企业使命的进程。由于组织结构在企业中的基础地位和关键作用，企业所有战略意义上的变革，都必须首先在组织结构上开始。因此可以看出，组织结构在企业的运行过程中有着很重要的作用。企业组织结构的形式直线制直线制是一种最早也是最简单的组织形式。它的特点是企业各级行政单位从上到下实行垂直领导，下属部门只接受一个上级的指令，各级主管负责人对所属单位的一切问题负责。厂部不另设职能机构（可设职能人员协助主管人工作），一切管理职能基本上都由行政主管自己执行。直线制组织结构的优点是：结构比较简单，责任分明，命令统一。缺点是：它要求行政负责人通晓多种知识和技能，亲自处理各种业务。这在业务比较复杂、企业规模比较大的情况下，把所有管理职能都集中到最高主管一人身上，显然是难以胜任的。因此，直线制只适用于规模较小，生产技术比较简单的企业，对生产技术和经营管理比较复杂的企业并不适宜。职能制

职能制组织结构，是各级行政单位除主管负责人外，还相应地设立一些职能机构。如在厂长下面设立职能机构和人员，协助厂长从事职能管理工作。这种结构要求行政主管把相应的管理职责和权力交给相关的职能机构，各职能机构就有权在自己业务范围内向下级行政单位发号施令。因此，下级行政负责人除了接受上级行政主管人指挥外，还必须接受上级各职能机构的领导。职能制的优点是能适应现代化工业企业生产技术比较复杂，管理工作比较精细的特点；能充分发挥职能机构的专业管理作用，减轻直线领导人员的工作负担.但缺点也很明显：它妨碍了必要的集中领导和统一指挥，形成了多头领导；不利于建立和健全各级行政负责人和职能科室的责任制，在中间管理层往往会出现有功大家抢，有过大家推的现象；另外，在上级行政领导和职能机构的指导和命令发生矛盾时，下级就无所适从，影响工作的正常进行，容易造成纪律松弛，生产管理秩序混乱。由于这种组织结构形式的明显的缺陷，现代企业一般都不采用职能制。直线－职能制直线－职能制，也叫生产区域制，或直线参谋制。它是在直线制和职能制的基础上，取长补短，吸取这两种形式的优点而建立起来的。目前，我们绝大多数企业都采用这种组织结构形式。这种组织结构形式是把企业管理机构和人员分为两类，一类是直线领导机构和人员，按命令统一原则对各级组织行使指挥权；另一类是职能机构和人员，按专业化原则，从事组织的各项职能管理工作。直线领导机构和人员在自己的职责范围内有一定的决定权和对所属下级的指挥权，并对自己部门的工作负全部责任。而职能机构和人员，则是直线指挥人员的参谋，不能对直接部门发号施令，只能进行业务指导。直线－职能制的优点是：既保证了企业管理体系的集中统一，又可以在各级行政负责人的领导下，充分发挥各专业管理机构的作用。其缺点是：职能部门之间的协作和配合性较差，职能部门的许多工作要直接向上层领导报告请示才能处理，这一方面加重了上层领导的工作负担；另一方面也造成办事效率低。为了克服这些缺点，可以设立各种综合委员会，或建立各种会议制度，以协调各方面的工作，起到沟通作用，帮助高层领导出谋划策。

空气悬架强度分析报告

（1）有限元网格划分考虑到结构的复杂性以及期望得到分析结果的可靠性，对空气悬架整体采用六面体网格划分，局部采用四面体划分。运用hypermesh 前处理软件中的Solid Map 命令对每个零件单独划分，即现在某个零件的一面划分2D 有限元网格，并将这个被拉伸的2D 有限元网格映射到一个由几何元素定义的实体中，从而形成一个三维体积来创建实体网格。 → → 由于空气悬架上半梁两端的面积相差较大（如图），画出的有限元网格不是很理想，对在此部位出现问题的有限元网格尽可能得用手工方式去修改，但是工作量比较大。最终画出的有限元网格如下图所示（2）模拟焊接单元创建部件的实体几何将实体几何分割成易映射的区域使用Solid Map 创建四面体或六面体网格

结合实际情况考虑，各个件之间是焊接的关系，所以在hypermesh中我们采取CWELD单元模拟焊接。首先是在要焊接的两个零件的焊接表面生成一个二维的薄膜单元，然后在spotweld面板下的using elems子面板下生成CWELD焊接单元，这样在每处需要焊接的地方生成焊接单元来模拟。焊接单元如下：（局部焊接单元的模拟）（整体的焊接单元）这样就做好了焊接单元的模拟工作。（3）添加约束以及载荷、载荷步根据实际情况可知，空气悬架是两段加载荷，靠中间梁上的螺栓来约束其自由度，根据以往模拟螺栓的经验，把中间梁上下的盖板上的螺栓口的节点用rbe2来连接起来模拟螺栓，约束上下盖板八个口处以及螺栓口外一圈的节点的全部自由度。如下图所示：

在空气悬架的两端加载荷，由运动学仿真结果可知，空气悬架静载时主要在气囊支座以及弹簧支座上受力（压强），加在气囊支座上的力为30000N，计算得压强为1.72N/mm2，加在弹簧支座上的力为3000N,计算得压强为3.96N/mm2。如下图最后，建立一个载荷步：这样，前处理的全部工作完成，下面就可以提交给Optistruct进行运算。（4）后处理

结构强度的分析

第三节结构与稳定性一、新课内容：结构的稳定性是指结构在负载的作用下，维持原有平衡状态的能力。台风过后，部分结构却完好无损，这又说明，有的结构稳定，有的结构不稳定。想一想：结构的稳定性与什么因素有关？填表说明下表中的物体有可能因受哪些力的作用而出现不稳定现象，并根据你的生活经验，简要说明原因。（P012）（一）影响结构稳定性的主要因素： [实验探究1]：学生拿一本书，让它直立在桌面上，它马上倾倒了，显然，其稳定性不好。同样的一本书，把它的下端各书页展开一定的角度，仍旧将它直立在桌面上，它就能很好的挺立住。因素一：支撑面积的大小 1. 稳定性与支撑面积的大小有关

支撑面越大越稳定，越小越不稳定。 A.落地电风扇或者宾馆里的落地灯，它们都有一个比较大的底座。 [引导学生得出结论]：结构的底座，结构与地面接触所形成的 B：为什么大坝的横截面总是建成梯形？生：思考回答师：大坝需要承受很大的力的作用，如自身的重力，水的冲击力、压力等等，要起到防洪的作用，大坝必须要求非常稳固。大坝建成梯形，增大了与地面接触所形成的支撑面，支撑面越大越坚实，稳定性就越好。 C.为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？生：思考回答师：这是为了进一步增大与地面接触所形成的支撑面积，增加稳定性。从而引导学生得出结论：结构的稳定性与支撑面积大小有关。注意：支撑面≠接触面。（接触面是物体与地面接触形成的面。支撑面是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。）

[实验探究2]：显示落地扇的图片师：落地扇为什么不易倾倒？生：思考回答师：落地扇的底座采用较重的材料，风扇比底座轻很多，使落地扇的重心降低。因素二：重心位置 2．结构的稳定性与重心位置有关。物体重心越低，越稳定。 A.不倒翁为什么不倒？如果在它脖子上挂上一定数量的铁环，它还会不倒吗？师：研究不倒翁的结构，发现不倒翁的重心很低，就在它与地面的接触点上，所以不倒，如果往它的脖子挂上铁环，它的重心位置升高了，当铁环达到一定数量时，不倒翁就不在是不倒翁了。 [引导学生得出结论]：重心的高低影响结构的稳定性。重心越低,稳定性越好;重心越高,稳定性越差。 B.以前的农作物个子高，遭遇暴风骤雨容易倾覆，造成减产；现在的农作物普遍个子矮。就是利用了重心低结构稳定的原理。 C.屏幕显示比萨斜塔的图片，比萨斜塔为什么不倒塌？（简单介绍比萨斜塔。）通过分析长方体重心的垂线位置与稳定性示意图，使学生容易理解，比萨斜塔不倒的原因是它的重心所在点的垂线落在塔的底面的范围内。当塔倾斜到一定程度，重心的垂线不再落在塔的底面时，塔就会倾倒。 [引导学生得出结论]：结构的稳定性与重心位置有关。

高铁车体结构件应力分析与疲劳强度评估王磊但龙姜晓艳

高铁车体结构件应力分析与疲劳强度评估王磊但龙姜晓艳发表时间：2019-07-15T16:09:32.903Z 来源：《当代电力文化》2019年第05期作者：王磊但龙姜晓艳 [导读] 2007年4月18日，我国的高铁开始正式投入使用，由于是刚刚开始进行高铁的建设，因此在高铁运营过程中往往会出现各种各样的问题和缺陷。中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266000 摘要：2007年4月18日，我国的高铁开始正式投入使用，由于是刚刚开始进行高铁的建设，因此在高铁运营过程中往往会出现各种各样的问题和缺陷。其中有80%的机械零件都是因为疲劳破坏而失效的。高铁车体结构大部分都是采用金属材料制作的，而金属不可能做无数次的交变载荷试验，都存在一个疲劳强度，一旦所加的应力值超过金属材料的疲劳强度，就会导致金属变形，从而出现严重事故。基于此，本文首先简单的介绍一下影响疲劳强度的因素；随后详细的介绍一下计算疲劳强度的疲劳试验方法。以此仅供相关人士进行交流与参考。关键词：高铁车体结构件；应力分析；疲劳强度评估引言：在这短短的十几年间，我国的高铁行业得到了突飞猛进的发展，装备生产、运行管理等质量水平也在不断的进步和提高。而机械零件作为高铁车体结构的一个重要组成部分，确实应该引起高铁部门的重视。本文首先介绍一下影响机械零件疲劳强度的因素，随后介绍一下计算机械零件疲劳强度的疲劳试验方法，从而准确的进行疲劳强度的评估，从而不断提高高铁结构件的质量。一、影响高铁车体结构的疲劳强度因素高铁车体结构件的疲劳强度评估研究一直都在进行，其中最初的评估方法就是对零件疲劳极限进行测定。但由于实际零件在制作过程中尺寸、形状、材料等都各有不同，因此通过测定零件疲劳极限来评估疲劳强度的试验方法在实施起来具有很大的困难。以此，我们可以通过研究影响机械零件疲劳强度的因素来评估机械零件的疲劳强度。影响机械零件疲劳强度的因素主要是应力集中与梯度；尺寸效应以及表面加工质量这三点（见图一）。（一）应力集中与梯度为了满足高铁车体结构的要求，机械零件的制作和加工一般都有拐角、切口、沟槽等缺口，这些缺口自然而言的就出现了应力集中，从而提高了零件的局部应力。在零件部件承载静载荷时，随着静载荷的增加，零件会出现一个宏观塑性变形的阶段，重新分配应力并趋于均匀。而对于疲劳破坏而言，零件并不会出现明显的宏观塑性变形，也不会重新分配应力，因此缺口处的疲劳强度比光滑部位高，出现问题的概率也比较大。缺口处的最大局部应力ɑmax和名义应力ɑn的比值为理论应力集中系数K，K=ɑmax/ɑn。K可以用来表示应力集中提高零件局部应力作用，也被称为形状系数，一般采用弹性力学解析方法或者是光测弹性力学试验来求解[1]。（二）尺寸效应机械零件的尺寸对于疲劳强度的影响较大，尺寸效应指的就是当尺寸增大时，疲劳强度就会降低。一般用尺寸系数ε来表示尺寸效应作用的大小。δ-1d为零件的疲劳极限，δ-1为几何相似式样的疲劳强度，d为试样和零件的尺寸（一般在6mm到7.5mm）,所以ε=δ-1d/δ-1。引起尺寸效应的因素可以分为制作工艺因素和比例因素。制作工艺因素主要是指机械零件在加工制造过程中因为制作差异出现的尺寸变化[2]。而且铸造件的规模大小也会不同程度的增加铸造困难，一般体积越大的铸造件铸造难度更高，也比较容易出现气孔、沙眼等缺陷，这些缺陷都会成为零件的薄弱部分，从而降低零件的疲劳强度。（三）表面加工质量表面加工质量一般由表面粗糙度来衡量，金属种类的不同、加工方法的不同都会对表面加工质量造成影响，像金属表面切削深度、切削用量等，都会对零件部件的疲劳强度产生影响。根据相关研究证明，金属式样的疲劳强度随硬化程度的增加而增加，而且应变硬化的式样都会产生残余的压应力，这种压应力会大大提高零件的拉伸疲劳强度，进而降低零件的疲劳强度[3]。（图一）影响高铁车体结构的疲劳强度因素二、计算疲劳强度的疲劳试验方法（一）常规疲劳试验方法介绍在进行疲劳实验之前，首先要制备好疲劳式样，疲劳式样需要经过机械加工、热处理以及尺寸测量、表面检验等步骤，保证疲劳式样能够达到疲劳试验的设备要求标准。常规的疲劳试验方法主要用于式样个数不多、生产任务紧急的情况，该方法可以直接给出零件式样的

北京科技大学学生工作处组织结构分析报告

科技大学学生工作部组织结构的分析

目录 1.团队成员介绍 -------------------------------------------1 2.科技大学学生工作部现有组织结构介绍 -----------------1 2.1.学生工作部简介 ---------------------------------------2 2.1.1科技大学学生工作部职责围----------------------2 2.1.2 学生工作部下属社团 ---------------------------------2 2.2 武装部简介 -------------------------------------------2 2.2.1 武装部的职责围 -----------------------------------2 2.2.2 武装部的下属部门 -----------------------------------2 3.学生工作部的组织结构的描述、评价、建议------------------3 3.1 描述——学生工作部的组织结构 -------------------------3 3.2 问题——学生工作处组织结构的弊端 ---------------------3 3.3建议——学生工作处组织结构如何改进 --------------------5 3.4 总结 -------------------------------------------------6 4.团队调研过程 -------------------------------------------7

海尔集团的组织结构分析报告

海尔集团的组织结构分析报告事业部制，亦称“M”型组织，它是以目标和结果为基准来进行部门的划分和组合的。就是按照企业所经营的事业，包括按产品、按地区、按顾客（市场）等来划分部门，设立若干事业部。事业部是在企业宏观领导下，拥有完全的经营自主权，实行独立经营、独立核算的部门，既是受公司控制利润中心，具有利润生产和经营管理的职能，同时也是产品责任单位或市场责任单位，对产品设计、生产制造及销售活动负有统一领导的职能。这种组织结构最突出的特点就是“集中决策，分散经营”。海尔从1996年开始实行事业部制，集团总部是决策的发源地。海尔集团设六个产品本部，每个本部根据具体的产品不同分设产品事业部和生产工厂。事业部是一个利润中心，是市场竞争的主体。各产品事业部分设培训、开发、销售等职能部门。与产品本部同级的是，集团还下设了八大职能中心，分别是规划发展中心、技术中心、文化中心、法律中心、人力资源开发中心、保卫中心、财务中心、营销中心。职能中心与事业部下属的职能处室构成传统的行政关系，产品本部和事业部是行政隶属关系，产品事业部是独立核算单位，它和下属职能处室是行政隶属关系。最后海尔集团还下设四个推进本部，分别是海外推进本部、商流推进本部、物流推进本部还有资金流推进本部。这样在一个大的扁平型组织结构中，产品本部的事业部制组织结构在企业运营的过程中发挥重要作用。海尔的事业部制组织结构的优点：①按产品划分事业部，便于组织专业化生产，形成经济规模，采用专用设备，并能使个人的技术和专业知识在生产和销售领域得到最大限度地发挥，因而有利于提高劳动生产率和企业经济效益。②事业部作为以利润为中心，事业部门之间可以有比较、有竞争，增强了企业活力，促进了企业的全面发展。③各事业部自主经营，责任明确，使得目标管理和自我控制能有效的进行，在这样的条件下，高层领导的管理幅度便可以适当扩大。海尔的事业部制组织结构的缺点：①由于各事业部利益的独立性，考虑问题往往从本部出发，忽视整个企业的利益，影响事业部间的协作。②对公司总部的管理工作要求较高，否则容易发生失控。③在一定程度上增加了管理费用的开支。这样，海尔集团整个事业部制组织结构形成了四个层次：集团总部是投资决策中心，事业本部是经营决策中心，事业部是利润中心，生产工厂是成本中心。各个层次各负其责，允许各事业本部各自为战，但不许各自为政，实行集团内部的高度计划经济，集团外部的高度市场经济。

ANSYS WORKBENCH 11.0静力结构分析

ANSYS WORKBENCH 11.0培训教程（DS）

第四章静力结构分析

序言 ?在DS中关于线性静力结构分析的内容包括以下几个方面: –几何模型和单元 –接触以及装配类型 –环境（包括载荷及其支撑） –求解类型 –结果和后处理 ?本章当中所讲到的功能同样适用与ANSYS DesignSpace Entra及其以上版本. –本章当中的一些选项可能需要高级的licenses，但是这些都没有提到。 –模态，瞬态和非线性静力结构分析在这里没有讨论，但是在相关的章节当中将会有所阐述。

线性静力分析基础 ?在线性静力结构分析当中，位移矢量{x} 通过下面的矩阵方程得到: 在分析当中涉及到以下假设条件: –[K] 必须是连续的 ?假设为线弹性材料?小变形理论 ?可以包括部分非线性边界条件–{F} 为静力载荷 ?不考虑随时间变化的载荷 ?不考虑惯性（如质量，阻尼等等）影响 ?在线性静力分析中，记住这些假设是很重要的。非线性分析和动力学分析将在随后的章节中给予讨论。 []{}{} F x K =

A. 几何结构 ?在结构分析当中，可以使用所有DS 支持的几何结构类型. ?对于壳体，在几何菜单下厚度选项是必须要指定的。 ?梁的截面形状和方向在DM已经指定并且可以自动的传到DS模型当中。 –对于线性体，仅仅可以得到位移结果. ANSYS License Availability DesignSpace Entra x DesignSpace x Professional x Structural x Mechanical/Multiphysics x