高阶连续梁和平面裂纹问题的ANSYS二次开发和数值模拟

【类型】学位论文

【作者】殷玉沉 

【关键词】 ANSYS二次开发,数值模拟,MLS近似,裂纹段模型,高阶连续梁

【摘要】有限元软件在实际工程中应用广泛,并解决了很多难题,但由于传统有限元法在处理高阶连续结构和平面裂纹问题的过程中存在着工作量大、工作繁琐以及效率低等缺点。本文分别以高阶连续梁和平面裂纹问题为研究对象,结合移动最小二乘(MLS)近似将高阶附加项刚度矩阵和非连续位移场的附加刚度矩阵通过ANSYS二次开发的形式嵌入到ANSYS中,并用算例模拟来验证该方法的可行性和有效性,为MLS近似在有限元软件中的应用拓宽思路。本文的研究工作主要有以下方面:(1)针对ANSYS二次开发过程中涉及的影响域、高斯积分点、权函数等对数值模拟有较大影响的参数选取问题进行分析,同时对ANSYS二次开发的系统环境设置以及子程序编译开发过程中相关参数的选取等问题的解决方式进行分析总结。(2)通过高阶连续梁的计算分析,初步实现高阶连续结构在ANSYS中的模拟,成功的把高阶连续结构的高阶项附加刚度矩阵嵌入到ANSYS中应用,并将尺度因子对梁节点挠度的影响规律进行分析,模拟结果证明了该方法在一维问题中应用的可行性。(3)以含有内部裂纹的均质薄板为例,对平面裂纹问题进行研究,通过ANSYS二次开发实现把裂纹段模型应用到有限元软件模拟中,证明了结合MLS近似将非连续位移场的附加刚度矩阵嵌入ANSYS中应用是有效的,同时对含有不同布置方式的内部裂纹进行了模拟分析,数据结果证明本文的ANSYS二次开发方法在二维问题中应用能够达到预期效果。综上所述通过对一维、二维问题算例的模拟分析,证明结合MLS近似的ANSYS二次开发方法可以较好地达到研究目的,实现了高阶连续理论与裂纹段模型在ANSYS中的应用。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】中原工学院

【学位授予年度】2018

【导师姓名】孙玉周