ANSYS教程：第9章详解静力学分析与平面应力问题

第9章静力学分析是针对结构在静力状态下行为的研究，它在ANSYS软件中占有重要地位。本章主要分为两部分：静力学分析基础和具体应用实例。 9.1静力学分析简介： 静力学是研究物体在力系作用下达到平衡状态的学科，它的理论成果可以应用于动力学分析。静力学分析关注固定不变载荷下的结构响应，如位移、应力和应变，假定载荷变化极慢。主要处理的载荷类型包括位移载荷（如支座位移）、稳定的惯性力（如重力和离心力）、集中力、面力、体力、温度载荷和能流载荷。在进行静力分析时，一般遵循建模、加载求解和检查结果三个基本步骤，ANSYS提供了相应的工具来实现这些过程。 9.1.1静力学分析类型： 静力分析分为线性和非线性两种。线性静力分析主要处理结构在小范围变形下的响应，如平面应力和应变问题，例如分析薄板在平面载荷作用下的应力分布。而非线性静力分析则涉及较大范围的变形，如接触问题，会涉及到材料的非线性行为。 9.2平面应力问题分析示例： 以一块带孔的钢板为例，其厚度为10mm，边缘被固定，仅在大圆下端施加集中力1500N。问题的关键在于运用平面应力假设，即假设沿厚度方向的尺寸远小于其他维度，使得可以忽略垂直于板面的应力和剪切应变。根据弹性力学原理，可以通过计算得出钢板各点的应力分布，其中钢的杨氏模量为200000N/mm²，泊松比为0.3。 9.2.1问题描述： 此问题要求确定在给定条件下，钢板内部的应力分布情况，这涉及到对边界条件的正确设置和载荷的准确模拟。在ANSYS中，用户可能需要创建合适的几何模型，定义边界条件，施加集中力，然后运行静力分析模块求解应力分布。 9.2.2问题分析： 在这个过程中，首先要建立钢板的三维实体模型，然后将其简化为二维模型以适应平面应力假设。接着，在ANSYS环境中设置边界条件，指定固定点和集中力作用的位置。利用ANSYS提供的有限元素方法，进行网格划分和求解，得到钢板各点的应力分布结果。最后，分析结果通常以应力云图或等值线图的形式展示出来，以便工程师理解和评估结构的强度和稳定性。 总结，第9章通过丰富的实例和ANSYS软件的应用，深入讲解了静力学分析的理论基础、不同类型问题的处理方法以及实际操作步骤，这对于理解和应用静力学在工程设计中的至关重要。