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Video I-4课程教案、知识点、字幕

第4个Project是关于

厚壁圆筒受内压的弹塑性分析

这个厚壁圆筒的内径是15mm,外径是30mm

在内壁受到120MPa的均布内压

圆筒的材料是理想弹塑性材料

它的屈服极限是200MPa

弹性模量是200GPa

泊松比是0.3

材料是服从Mises屈服准则

我们假设这个厚壁圆筒的长度很长

我们要分析一下这个厚壁圆筒

在受到120MPa内压的情形下它是怎么样一个变形情况

它是否进入塑性

厚壁圆筒的建模要点主要是

由于圆筒很长

因此我们可以看出来它是属于一个平面应变问题

对于平面应变问题的话

我们可以根据它的对称性

用1/4的横截面来完成我们的计算模型

在ANSYS中我们选择的是PLANE183号单元

作为单元类型

然后设置的时候应该选择平面应变类型

弹塑性分析主要是

它的材料是非线性的

对于非线性的材料的话

因为它是一个理想弹塑性材料

那么它也是属于一个双线性的动态强化的材料模型

只是它的切向模量,也就是我们说的硬化是等于0的

所以我们在这设置的就是切向模量等于0

然后我们还给出相应的屈服应力

通过这个命令

对于弹塑性分析的话

因为它已经进入了非线性阶段

所以利用非线性计算,我们必须要分步进行计算

我们就可以通过对应的这个命令来设置计算步长

在后处理阶段,我们可以通过这个命令

把后处理的坐标系显示为全局圆柱坐标系

然后还通过一些路径定义的命令

把内径到外径之间的沿着这条路径上的

径向还有周向的应力变化

我们就可以获得

我们还可以在时间历程的后处理中

得到内壁点和外壁点

它们随着时间变化的变化情况

作一个相应的曲线

首先来看一下第4个Project的命令流

它的关键点是在这

通过这个命令定义它是双线性动态强化模型

然后根据这个命令

我们可以定义它的屈服强度等于200

切向模量等于0

由于弹塑性分析是属于非线性分析

因此我们要定义相应的计算子步

这个命令就是定义的相应的初始步长是等于0.1

而最小的时间步长是0.05

最大时间步长是0.25

然后这个命令是设定所有计算结果的保存方式

也就是说所有的子步我们都保存了

然后进入求解

这个命令是路径的命令

我们就可以通过对应路径的坐标点来进行定义

定义完路径后我们就可以通过这个命令

把我们所希望的应力分量映射到对应的路径上

除了一般后处理模块之外

我们还有时序后处理模块

时序后处理模块可以获得在不同子步下

因为这是非线性计算,我们分成很多子步

就可以获得不同子步下应力、应变随时间变化的曲线

大家可以看出来这部分的后处理相对比较麻烦

为了让大家有一个更直观的感觉

我们把对应的命令流一步步拷过来

我们首先看一下

如果我们把路径显示的时间分量Copy过来

直接粘贴完成

我们就可以得到从内径到外径的分布情况

也就是我们的径向和周向的应力

它的分布情况是这样的形式

这是在一般后处理形式下

如果我们希望获得在某一点处

它的径向应力或者是切向应力

随着时间变化是怎样的一种情况

我们就要进入对应的时序后处理模块

我们把这一部分的命令拷贝过去

我们再进入ANSYS平台

把它粘贴进去

从这个曲线上我们看出来

蓝色的曲线就是内壁的等效应力随着时间的变化

也就是载荷步的变化关系

我们可以看出

大致在内压等于100MPa的时候

内壁已经进入屈服

进入屈服之后

因为材料是理想弹塑性材料

所以它是没有硬化的

所以后面的等效应力都是等于200MPa

而外壁是一直处于弹性的变形阶段

有限元分析及应用课程列表:

第0讲 课程概要

-有限的单元 无限的能力

--Video

-课程大纲

--课程大纲

第1讲 引论

-第一章第一节测试题

-1.1 力学的分类:质点、刚体、变形体的力学

--Video 1.1

-第一章第二节测试题

-1.2 变形体力学的要点

--Video 1.2

-第一章第三节测试题

-1.3 微分方程求解的方法

--Video 1.3

--勘误

-第一章第四节测试题

-1.4 关于函数逼近的方式

--Video 1.4

-第一章第五节测试题

-1.5 针对复杂几何域上的函数表征及逼近

--Video 1.5

-第一章第六节测试题

-1.6 有限元的核心:针对复杂几何域的分片函数逼近

--Video 1.6

-第一章第七节测试题

-1.7 有限元发展的历史和软件

--Video 1.7

-课后讨论

--讨论题

-课后练习

第2讲 基于直接刚度法的杆系有限元方法

-第二章第一节测试题

-2.1 弹簧的力学分析原理

--Video 2.1

-第二章第二节测试题

-2.2 弹簧单元与杆单元的比较

--Video 2.2

-第二章第三节测试题

-2.3 杆单元的坐标变换

--Video 2.3

-第二章第四节测试题

-2.4 一个四杆结构的实例分析

--Video 2.4

-2.5 四杆结构的ANSYS实例分析

--Video 2.5

--ANSYS

-课后讨论

--讨论题

第3讲 针对复杂几何形状变形体的力学描述(1)

-第三章第一节测试题

-3.1 力学描述的基本思路及关于变形体材料的基本假设

--Video 3.1

-第三章第二节测试题

-3.2 指标记法

--Video 3.2

-第三章第三节测试题

-3.3 关于三大变量及三大方程的思路

--Video 3.3

-第三章第四节测试题

-3.4 平面问题的平衡方程构建

--Video 3.4

-第三章第五节测试题

-3.5 平面问题的几何方程构建

--Video 3.5

--勘误

-第三章第六节测试题

-3.6 平面问题的物理方程构建

--Video 3.6

-第三章第七节测试题

-3.7 两类边界条件

--Video 3.7

-课后讨论

--讨论题

第4讲 针对复杂几何形状变形体的力学描述(2)

-第四章第一节测试题

-4.1 几种特殊情况的讨论

--Video 4.1

--勘误

-第四章第二节测试题

-4.2 简单拉杆问题的完整弹性力学求解

--Video 4.2

-第四章第三节测试题

-4.3 平面纯弯梁的描述及求解

--Video 4.3

-第四章第四节测试题

-4.4 空间弹性问题的完整描述

--Video 4.4

--勘误

-第四章第五节测试题

-4.5 关于张量的描述及理解

--Video 4.5

-课后讨论

--讨论题

第5讲 变形体力学方程求解的试函数方法的原理

-第五章第一节测试题

-5.1 变形体力学方程求解的主要方法分类及试函数方法

--Video 5.1

-第五章第二节测试题

-5.2 平面弯曲梁求解的试函数方法-残值处理法

--Video 5.2

-第五章第三节测试题

-5.3 如何降低对试函数的高阶导数的要求

--Video 5.3

-第五章第四节测试题

-5.4 平面弯曲梁求解的虚功原理

--Video 5.4

-第五章第五节测试题

-5.5 平面弯曲梁求解的最小势能原理的变分基础

--Video 5.5

-第五章第六节测试题

-5.6 一般弹性问题的能量原理

--Video 5.6

-课后讨论

--讨论题

第6讲 基于试函数方法的经典实现及有限元实现

-第六章第一节测试题

-6.1 基于试函数的经典方法与有限元方法

--Video 6.1

-第六章第二节测试题

-6.2 有限元方法中的自然离散与逼近离散

--Video 6.2

-第六章第三节测试题

-6.3 有限元方法中的基本步骤

--Video 6.3

-第六章第四节测试题

-6.4 经典方法及有限元方法的比较

--VIDEO 6.4

-课后讨论

--讨论题

第7讲 杆、梁结构的有限元分析

-第七章第一节测试题

-7.1 局部坐标系中的杆单元构建及MATLAB编程

--Video 7.1

-第七章第二节测试题

-7.2 局部坐标系中的平面纯弯梁单元构建及MATLAB编程

--Video 7.2

-第七章第三节测试题

-7.3 局部坐标系中的一般梁单元构建(组装)

--Video 7.3

-第七章第四节测试题

-7.4 梁单元的坐标变换

--Video 7.4

-第七章第五节测试题

-7.5 分布力的处理

--Video 7.5

-7.6 门型框架结构的实例分析及MATLAB编程

--Video 7.6

--【知识点7.6】 门型框架结构的实例分析及MATLAB编程(PDF)

-7.7 门型框架结构的ANSYS实例分析

--Video 7.7

--【知识点7.7】 ANSYS算例-门型框架结构有限元GUI操作与命令流(PDF)

-课后讨论

--讨论题

第8讲 连续体结构的有限元分析(1)

-第八章第一节测试题

-8.1 平面3节点三角形单元及MATLAB编程

--Video 8.1

-第八章第二节测试题

-8.2 平面4节点矩形单元及MATLAB编程

--Video 8.2

-第八章第三节测试题

-8.3 轴对称单元

--Video 8.3

-第八章第四节测试题

-8.4 分布力的处理

--Video 8.4

-8.5 平面矩形薄板分析的MATLAB编程

--Video 8.5

--【知识点8.5】 平面矩形薄板分析的MATLAB编程(PDF)

-8.6 平面矩形薄板的ANSYS实例分析

--Video 8.6

--【知识点8.6】 ANSYS算例-平面矩形薄板有限元GUI操作与命令流(PDF)

-课后讨论

--讨论题

第9讲 连续体结构的有限元分析(2)

-第九章第一节测试题

-9.1 空间4节点四面体单元及MATLAB编程

--Video 9.1

-第九章第二节测试题

-9.2 空间8节点正六面体单元及MATLAB编程

--Video 9.2

-第九章第三节测试题

-9.3 参数单元的原理

--Video 9.3

-第九章第四节测试题

-9.4 数值积分

--Video 9.4

-9.5 典型空间问题的MATLAB编程

--Video 9.5

--【知识点9.5】 典型空间问题的MATLAB编程(PDF)

-9.6 典型空间问题的ANSYS分析实例

--Video 9.6

--【知识点9.6】 ANSYS算例-典型空间问题有限元GUI操作与命令流(PDF)

-课后讨论

--讨论题

第10讲 有限元方法中的基本性质

-第十章第一节测试题

-10.1 节点编号与存储带宽

--Video 10.1

-第十章第二节测试题

-10.2 形状函数矩阵与刚度矩阵的性质

--Video 10.2

-第十章第三节测试题

-10.3 边界条件的处理与支反力的计算

--Video 10.3

-第十章第四节测试题

-10.4 位移函数构造与收敛性要求

--Video 10.4

-第十章第五节测试题

-10.5 C0单元与C1单元

--Video 10.5

-第十章第六节测试题

-10.6 单元的拼片试验

--Video 10.6

-第十章第七节测试题

-10.7 有限元分析数值解的精度与性质

--Video 10.7

-第十章第八节测试题

-10.8 单元应力计算结果的误差与平均处理

--Video 10.8

-第十章第九节测试题

-10.9 控制误差和提高精度的h方法和p方法

--Video 10.9

-课后讨论

--讨论题

第11讲 高阶及复杂单元

-第十一章第一节测试题

-11.1 1D高阶单元

--Video 11.1

-第十一章第二节测试题

-11.2 2D高阶单元

--Video 11.2

-第十一章第三节测试题

-11.3 3D高阶单元

--Video 11.3

-第十一章第四节测试题

-11.4 基于薄板理论的弯曲板单元

--Video 11.4

-第十一章第五节测试题

-11.5 子结构与超级单元

--Video 11.5

-课后讨论

--讨论题

第12讲 有限元分析的应用领域引论(1)

-第十二章第一节测试题

-12.1 结构振动的有限元分析:基本原理

--Video 12.1

-第十二章第二节测试题

-12.2 结构振动的有限元分析实例

--Video 12.2

-第十二章第三节测试题

-12.3 弹塑性问题的有限元分析:基本原理

--Video 12.3

-第十二章第四节测试题

-12.4 弹塑性问题的有限元分析:非线性方程求解

--Video 12.4

-课后讨论

--讨论题

第13讲 有限元分析的应用领域引论(2)

-第十三章第一节测试题

-13.1 传热问题的有限元分析:基本原理

--Video 13.1

-第十三章第二节测试题

-13.2 传热问题的有限元分析实例

--Video 13.2

-第十三章第三节测试题

-13.3 热应力问题的有限元分析:基本原理

--Video 13.3

-第十三章第四节测试题

-13.4 热应力问题的有限元分析实例

--Video 13.4

-课后讨论

--讨论题

专题Ⅰ 有限元分析的典型PROJECT

-【基本建模Project1】2D问题:带孔平板的有限元分析

--Video I-1

--Doc I-1

-【基本建模Project2】3D问题:花型卡盘网格划分的控制

--Video I-2

--Doc I-2

-【应用建模Project3】振动模态分析:斜拉桥的模态分析

--Video I-3

--Doc I-3

-【应用建模Project4】弹塑性分析:厚壁圆筒受内压的弹塑性分析

--Video I-4

--Doc I-4

-【应用建模Project5】传热分析:钢制圆柱冷却过程温度场的瞬态问题

--Video I-5

--Doc I-5

-【应用建模Project6】热应力分析:桁架结构的温度及装配应力分析

--Video I-6

--Doc I-6

-【高级建模Project7】结构的概率:大型液压机机架的概率设计分析

--Video I-7

--Doc I-7

-【高级建模Project8】p方法的建模与应用:平面问题的p型单元建模与分析

--Video I-8

--Doc I-8

Video I-4笔记与讨论

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