ANSYS实战：大挠度拱梁非线性分析对比

本篇文档是关于ANSYS经典练习中的非线性分析案例，主要针对一个大挠度拱梁结构进行研究。在这个练习中，学习者将使用ANSYS 5.7软件进行模拟，目的是考察浅拱在受到20,000N的跨中载荷时，线性与非线性分析结果的差异。 首先，任务涉及的是对一个实际工程问题的处理，即浅拱梁的设计分析。非线性分析在这里特别重要，因为当结构的变形超出线性范围，即大挠度时，线性假设不再适用，此时需要考虑材料的几何非线性和材料非线性。通过这种分析，可以更准确地预测结构在极端载荷下的行为，确保设计的安全性。 练习分为以下几个步骤： 1. 学生需在指定工作目录下创建名为"beamarch"的项目，并可能需要从已有的beamarch.db1数据库恢复，或者从头开始建立模型。 2. 在预处理器阶段，用户需在整体柱坐标系中定义四个关键点，包括关键点1、2、3的固定位置以及关键点4，这是一个方向关键点，其坐标根据角度计算得出。这个步骤涉及坐标系统设置和关键点的创建，这是结构建模的基础。 3. 接下来，用户会操作Utility Menu中的命令行界面，如File>Resumefrom…或使用特定的命令来实现关键点的定义和坐标输入。 4. 在关键点1和关键点2之间定义一条线（或弧），这可能是梁或拱的边界条件，用于施加载荷和约束，以模拟实际结构的物理连接。 5. 完成关键点设置后，用户会进行非线性分析，这可能涉及到选择适当的非线性分析方法，如有限元法中的大变形理论，以考虑梁的弯曲、剪切和扭转效应。 6. 分析过程中，会比较线性分析结果与非线性分析的结果，以评估在大挠度情况下结构性能的变化。这有助于理解何时可以采用线性近似，何时必须采用非线性分析来获得更精确的结构响应。 在整个练习过程中，学生不仅可以加深对ANSYS软件的理解，还能提升解决实际工程问题的能力，特别是对结构非线性行为的分析能力。通过对比线性和非线性分析，他们将学会如何权衡简化模型的效率与复杂性之间的平衡，以优化工程设计。