结构概念分析与ANSYS程序实现
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spContent=本课程以通用有限元程序(ANSYS)为工具,通过对命令流(ADPL)的学习,使学生了解并掌握基本结构概念,培养解决实际工程问题和科研问题的能力。
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课程概述

本课程的主要目标是使学生掌握通用有限元程序ANSYS的命令流(ADPL)编程方法和技巧;并在此基础上深刻理解和掌握结构基本概念,包括几何非线性、材料非线性、结构稳定、结构动力学等各方面的结构概念;并通过重大工程案例的讲解,培养学生解决实际工程问题和科研问题的能力。要求学生具备材料力学、结构力学、钢结构、结构稳定和结构动力学方面的基础知识,且对ANSYS的用户界面(GUI)操作有基本了解和认识。

授课目标

本课程以通用有限元程序(ANSYS)为工具,通过对命令流(ADPL)的学习,使学生了解并掌握基本结构概念,培养解决实际工程问题和科研问题的能力。

课程大纲

        1. 有限元分析程序ANSYS简介(2.0学时)

 1.1    ANSYS的应用实例简介

1.2    ANSYS的用户界面简介

1.3    ANSYS的命令流简介

2. 求解简支梁的挠度(2.0学时)

【基本算例】  采用梁单元求解简支梁的挠度

【拓展算例】  1)求解剪力滞后效应

   2)求解组合梁的弯矩图

【结构概念】  1)梁单元的平截面假定;

   2)梁单元的形函数;

   3)单元划分对刚度的影响;

   4)计算目的和模型选取之间的关系;

3. 求解单层网壳的屈曲荷载(2.0学时)

【基本算例】  求解单层网壳的屈曲荷载

【拓展算例】  求解曲面壳体结构的屈曲荷载

【结构概念】  1)整体失稳和局部失稳之间的关系;

   2)梁单元的翘曲自由度;

4. 认识应力刚度(2.0学时)

【基本算例】  求解顶部有弹簧约束的二力杆的屈曲荷载

【拓展算例】  1)求解多根有侧向弹簧约束二力杆体系的屈曲荷载

   2)编程读写结构结构的刚度矩阵和应力刚度矩阵

【结构概念】  1)杆单元的应力刚度矩阵;

   2)杆单元的轴向刚度和切向刚度;

   3)结构屈曲分析的数学特征;

   4)刚度矩阵的数据结构;

5. 认识几何非线性(4.0学时)

【基本算例】  求解2根二力杆中点承受竖向荷载时的挠度

【拓展算例】  1)将基本算例中的初始位置镜像,跟踪此结构的基本平衡路径

   2)铰支扁拱的跃越失稳问题

   3)求解60单元铰接穹顶的基本平衡路径

   4)验证拉索的垂度方程

   5)悬臂梁的大挠度问题

【结构概念】  1)几何非线性的基本概念;

   2)非线性方程组的求解方法:牛顿-拉芙逊迭代法和弧长法;

   3)平衡的基本概念;

   4)跃越失稳的基本概念;

   5)拉索的垂度方程;

   6)大挠度问题;

6. 四边简支板的屈曲荷载(2.0学时)

【基本算例】  求解四边简支板的屈曲荷载

【拓展算例】  1)求解四边简支板的极限承载力

   2)求解钢卷尺的悬臂长度

【结构概念】  1)柏松效应;

   2)板的抗弯刚度;

   3)经典弹性理论关于求解四边简支板屈曲荷载的基本假定;

   4)屈曲荷载和极限承载力之间的关系;

   5)板的屈曲后强度;

7. 认识材料非线性(上)(2.0学时)

【基本算例】  求解四边受拉钢板的屈服荷载

【拓展算例】  1)验证罗代试验

   2)验证泰勒试验

   3)计算静水压力作用下的圆球;

【结构概念】  1)材料非线性;

   2)米塞斯屈服条件;

   3)屈雷斯卡屈服条件;

   4)静水应力;

8. 认识材料非线性(下)(2.0学时)

【基本算例】  1)验证简支梁的塑性铰模型

   2)研究受拉开孔钢板的应力集中现象

【拓展算例】  1)跨中承受往复集中荷载的钢梁的滞回性能;

   2)铝合金的本构关系曲线;

【结构概念】  1)塑性铰模型;

   2)应力集中现象;

   3)延性;

   4)滞回性能;累积损伤;

9. 钢压杆的极限承载力分析(4.0学时)

【基本算例】  H型截面钢柱的极限承载力分析

【拓展算例】  1)考虑残余应力的钢压杆极限承载力分析

   2T型截面压杆的弯扭失稳

   3)十字型截面压杆的扭转失稳;

   4)钢梁的弯扭失稳;

【结构概念】  1)弯曲失稳;

   2)扭转失稳;

   3)弯扭失稳;

   4)残余应力对压杆稳定承载力的影响;

   5)初始弯曲对压杆稳定承载力的影响;

   6)柱子曲线;

10. 动力学分析(上)(2.0学时)

【基本算例】  1)单自由度无阻尼模态分析

   2)单自由度有阻尼模态分析

   3)悬索结构的模态分析

【拓展算例】  1)多自由度的无阻尼模态分析

   2)简支梁的无阻尼模态分析

   3)马鞍形索网的模态分析

【结构概念】  1)瑞雷阻尼;

   2)集中质量矩阵和一致质量矩阵;

   3)惯性耦合的基本概念

   4)柔性结构的模态分析方法;

12. 工程实例1—上海国际会议中心球面网壳整体稳定性分析(2.0学时)

【基本算例】  上海国际会议中心球面网壳整体稳定性分析;

【引例】           验证节点半刚性;

【结构概念】  1)节点的刚度;

   2)节点刚度的杆件单元力学模型;

   3)采用非线性弹簧模拟节点刚度;

   4)节点刚度对整体稳定性的影响;

13. 工程实例2—国家大剧院钢网壳施工过程分析(4.0学时)

【基本算例】  国家大剧院钢网壳施工过程分析

【引例】           验证施工过程对结构受力的影响;

【拓展算例】  1)铰支扁拱的继续承载分析,加载过程中,拱脚由铰接变为刚接

【结构概念】  1)拱脚的次弯矩;

   2)非线性弹簧

   3)生死单元法

   4)重启动技术;

14. 工程实例3—盐城体育场钢屋盖拆撑过程分析(2.0学时)

【基本算例】  盐城体育场钢屋盖拆撑过程分析

【引例】          某固接钢梁的拆撑过程分析;

【结构概念】  1)千斤顶单元;

   2)约束方程法;

   3)支座位移法;

15. 考查、讨论和答疑(2.0学时)

预备知识

要求学生具备材料力学、结构力学、钢结构、结构稳定和结构动力学方面的基础知识,且对ANSYS的用户界面(GUI)操作有基本了解和认识。

证书要求

暂无