工学博士,仿真秀平台优秀讲师。力学和有限元理论基础扎实,参与完成仿真咨询项目多项,参与编写研究生教材《工程结构优化设计方法与应用》一部及《ANSYS Workbench结构分析理论详解与高级应用》(2020年)、《ANSYS结构有限元高级分析方法与范例应用(第三版)》等ANSYS应用教程多本。累计为国内各行业技术人员开展ANSYS培训或技术讲座逾3000人次,授课特点深入浅出、理论联系实际,广受学员好评。
1.问题描述固定在A处的圆环一部分由在B处施加的载荷F。该环的横截为直径为d的实心圆。求解B端的挠度和最大弯曲应力2.材料参数3.边界条件左侧端点固定,右侧施加向上的力4.查看结果在Probe中添加Deformation,选择右侧端点;添加BeamTool5.小结这又是一个材料力学的例子,后处理中的参数也在之前的文章中说过了,这里就不赘述了。最后默念三遍,好好看材料力学!好好看材料力学!好好看材料力学!来源:CAE中学生
1.问题描述长度l,宽度b和厚度t的悬臂板一端固定,自由端受纯弯矩M。使用壳单元确定自由端位移(大变形)和固定端顶面的真实应力。2.材料参数3.边界条件打开大变形,左侧边施加FixedSupport,右侧施加弯矩4.查看结果添加NormalStress,选择左侧边;添加DirectionalDeformation,选择右侧边,分别选择Z轴和X轴。5.小结继续材料力学!!!来源:CAE中学生
之前在讲解第三章的时候,让一位美女学生按照书中内容编写verilog代码,模块写好了,但是无法进行仿真!什么题目?文件内容如图所示!这是程序的解释!提示有语法错误!修订后,正常!测试文件代码简要说明!定义时间单位:`timescale1ns/1ns表示时间单位为1ns,时间精度为1ns。#10表示延时10个单位的时间,时间单位为1ns时,该语句表示延时10ns测试模块的命名:建议使用tb_<功能模块名>。输入信号初始化:用initial语句进行初始化,该语句中的代码块只执行一次。用always语句实现信号在仿真过程中的电平变化。lways在仿真过程中将被多次执行,always后面最好只有一条语句。建议好好看看老师推荐的书籍中的第八章!此书已经共享多次!然后再看这一章!回到程序讲解!此时仿真时提示错误!怎么办?上网寻找帮助吧!后来仔细看了模块文件,发现只有三个参数,将测试模块中不用的参数去除,仿真即可完成!Testbench代码的本质是通过模拟输入信号的变化来观察输出信号是否符合设计要求!因此,Testbench的核心在于如何模拟输入信号,并把模拟的输入信号输入到功能模块中产生输出信号。可以通过随机数产生输入信号,也可以通过实例化模块把模拟输入信号传入功能模块中。开关级建模是比门级建模更为低级抽象层次上的设计。在极少数情况下,设计者可能会选择使用晶体管作为设计的底层模块。随着电路设计复杂度及相关先进工具的出现,以开关为基础的数字设计慢慢步入黄昏。不管怎样,先把这方面的内容做个回顾!注意:程序中vdd中使用小写字母不影响程序的运行!但是关键词不能写错!在VerilogHDL中,supply0和supply1是用来指定地网络或者电源的关键词。这些关键词通常用于处理不同的电源域或者在一个模块内部存在多个电源/地引脚的情况。supply0关键词用于指定电源网络,该网络连接到逻辑电平0(即低电平)。supply1关键词用于指定电源网络,该网络连接到逻辑电平1(即高电平)。以下是一个简单的例子,展示如何在模块中使用supply0和supply1。moduleexample(inputwirei,outputwireo);supply0vss;supply1vcc;//这里可以是不同的电源或地引脚assigno=i;//连接i到o,这里的o会接收到由i决定的电平值。//因为vcc和vss没有被连接到其他地方endmodule再来个测试吧,模块中调用模块该如何完成,一步一步走向复杂!后续还要学习数据流行为建模!此时,老师也是经过了两个小时的学习!同学们更需要长时间的看书学习哦。接着看美女学生的讲解视频。经历了失败和成功,肯定会有成就感的!开始讲解第四章!考试的重点!本章一定要多做习题以强化理解!是在课堂上还是在课后,我都会通过做大量的题目来大家巩固学过的知识。现在不会做不要紧,还可以通过查资料、看书来完成题目的解答。这样的学习过程自然会让你觉得烦,但肯定好过此门课程挂科的滋味。2024年,我给机器人专业的学生上此门课程,我就担心有几位同学会挂科。但我已经努力了。我曾经两次请他们回到课堂上,也希望他们能够在课堂上好好的把以前的知识给补起来,但效果差强人意。不知他们何时能醒悟?也许是无尽的等待,也许是突然的悔悟。学习是要自己主动才行!主动学习也必能学好!理论用于解决实际问题!步骤请记清楚!做题的时候按照步骤来就可以了!很多同学不能通过真值表来完成逻辑功能的评述,早期都是这样的,等题目做多了,自然就把很多电路的功能记记在脑子里了。唯有通过布置了大量的课堂作业和课后作业用来消化分析过程!欣慰的是效果还算满意,至少练到了都会做题。当然培养大学生不可能只为了让他们会做题,更多的是能够进行实际的电路分析和设计,这条实践之路走起来很艰难。到目前也就三个学生愿意跟着我进行verilog编程来进行相关功能的验证。如要实现四个变量的偶校验,电路又应做何改变?用Verilog写个程序仿真一下吧!为何一直强调仿真呢?看看下面的岗位要求!实用型工科教学不是喊口号,是需要将未来的工作需求在教学中有所体现!做不到完全匹配,但至少能给学生打下基础!学好一门知识肯定需要长时间的累积过程!波形图是逻辑分析的辅助工具!很好用!再来个测试!学会了分析,更要学会设计!研发工作侧重设计!设计步骤要牢记!没能熟练设计电路之前,不推荐简化写法!反正混淆!开始做题训练!例4.2.2试设计一个码转换电路,将4位格雷码转换为自然二进制码。可以采用任何逻辑门电路来实现。那就开始解题吧!解:(1)明确逻辑功能,列出真值表设输入变量为G3、G2、G1、G0为格雷码,输出变量B3、B2、B1、B0为自然二进制码。列出逻辑电路真值表。在课堂上让同学们进行了大量的练习,也将卡诺图的变量扩展成了五个!不断的练习才能保证熟练的掌握,这样考试中才能正确解题!2024年带的学生基础不是特别好,需要用这种模式来保证他们通过考试的合格率。时延导致的竞争冒险!基本概念!竞争:当一个逻辑门的两个输入端的信号同时向相反方向变化,而变化的时间有差异的现象。冒险:两个输入端的信号取值的变化方向是相反时,如门电路输出端的逻辑表达式简化成两个互补信号相与或者相或,由竞争而可能产生输出干扰脉冲的现象。许多常用的组合逻辑电路被制成了中规模集成电路(MSI),广泛应用于数字电路和数字系统的设计中。1.这些典型集成电路本身就是一种完美的逻辑设计作品,考虑周到,功能齐全,值得我们在组合逻辑电路设计时学习和借鉴。①.具有各种使能、控制输入,提供各种信息输出;②.具有扩展、级联的功能;③.通用性强。2.学习典型组合逻辑集成电路的重点是应用。①.要能够通过阅读MSI器件的功能表,掌握器件的逻辑功能;②.能根据器件的功能正确应用。之前我们是不是已经做过进制转换的运算!有了编码器,人算就可以用机器运算代替了!如果有了更多替代,是不是就不需要人了啊?人工智能有这个趋势!1、编码器的定义与工作原理——编码器分类编码器的分类:普通编码器和优先编码器。普通编码器:任何时候只允许输入一个有效编码信号,否则输出就会发生混乱。优先编码器:允许同时输入两个以上的有效编码信号。当同时输入几个有效编码信号时,优先编码器能按预先设定的优先级别,只对其中优先权最高的一个进行编码。(2)优先编码器实际应用中,经常有两个或更多输入编码信号同时有效,必须根据轻重缓急,规定好这些外设允许操作的先后次序,即优先级别。优先编码器:识别多个编码请求信号的优先级别,并进行相应编码的逻辑部件称为优先编码器。允许同时输入两个以上的有效编码信号。当同时输入几个有效编码信号时,优先编码器能按预先设定的优先级别,只对其中优先级最高的一个进行编码。有编码过程,就有译码过程!回顾和总结!未完,待续!修订记录20240210完成初稿;20240409修订内容;来源:通信工程师专辑
作者|建源之光仿真秀专栏作者首发|仿真秀App导读:近日,哈尔滨市松北区利民学苑B栋有租户在3楼装修时砸掉了承重墙,导致大楼从下往上出现裂缝,楼内200余户居民被紧急撤离,临时安置到酒店。从网传视频看,该房间中钢筋混凝土的承重墙大面积被砸掉,只剩下钢筋,房间中还留有钩机、推土机等大型设备。据小区业主表示,当晚这栋共31层高的大楼,就开裂到了15层,第二天下午裂到21层,导致楼房无法正常使用。涉事楼层装修时砸掉的墙体众所周知,建筑物的承重墙等结构不能擅自改动,否则会产生严重的安全问题。2020年,福建泉州造成29人死亡、50人受伤的重大塌楼事故,就是因为违规野蛮装修所造成的。作为一名结构设计工程师,为了阐述钢筋混凝土承重墙拆除后,对整体结构的受力机理的影响。笔者拟用SAP2000软件对该行为进行仿真模拟分析。希望能引发大家的共鸣(点击文尾阅读原文留言互动),如有不当,欢迎专家学者批评,共同进步。一、仿真分析概述对于倒塌仿真分析,工况步骤为:初始重力工况→抗倒塌工况(需要采用非线性直接积分法!)对于模型分析需要满足以下的关键点:•建立考虑材料非线性的构件-变形骨架关系;•计入P-Δ效应的影响;•采用剩余结构的阻尼(如Rayleigh阻尼);•时程分析时步长不宜大于0.005s。且在实际工程应用分析时,需要三维计算模型全面考虑。由于本文仅对该现象进行抛砖引玉的剖析,仅建立2D平面框剪模型进行分析,如下图所示。二、仿真机理•整体拆除机理对该行为的仿真通常采用构件拆除法,和抗倒塌分析的步骤一致,将拆除失效的构件,通过等效为该失效构件所产生的力(M、V、N),并根据拆除方式,令失效构件所产生的力变为0,如下图所示。•梁柱构件机理由于该分析涉及构件弹塑性状态的分析,需要对梁柱和墙体做弹塑性定义。对于梁柱的弹塑性行为定义通常有以下方式:各类方法均有优缺点:•对于塑性铰/非线性弹簧的梁柱单元不容易较准确的考虑压弯作用;•纤维截面梁柱单元虽然能考虑压弯作用,但无法以考虑剪切作用;•精细化实体有限元梁柱单元存在标定难度大,计算量大的问题。因此,针对梁和柱的受力特征,在常规的建筑结构体系中,建议梁采用塑性铰单元,柱采用纤维截面梁柱单位。•墙板构件机理对于墙板的分析SAP2000提供了分层壳单元,分层壳单元可以分析任意板墙单元,但是缺点就是计算量相对较大。因此对于高宽比较大的墙体可采用墙铰的形式进行弹塑性分析。建议在拆除构件附近的楼板采用分层壳单元,其他楼板采用弹性薄壳。剪力墙视情况而已,不需要考虑节约算力时,建议全部采用分层壳单元。三、仿真定义模型建模与定义可根据上述进行建模,需建两个模型,一个是拆除后的模型,一个是未拆除的模型。拆除后的模型主要是为了计算竖向周期,并定义模型的Rayleigh阻尼,未拆除的模型为了模拟整体拆除过程。•拆除模型定义对于拆除模型,为了求解竖向周期,定义自由度为UZ、RY(如果是3D模型则为:UZ、RX、RY)。求解得到结构前三阶竖向周期为:•未拆除模型定义对于未拆除模型需要模拟分析整体拆除过程的结果。需要预先定义好前置的重力工况,并接力倒塌分析工况。通过软件查询得到拆除的墙体编号为1号。对于重力工况定义如下:需要注意的是:1、打开非线性2、打开P-Δ效应3、定义准永久工况(如果有Live工况,应增加且比例系数为0.5)对于倒塌工况定义如下:需要注意的要点:1、接力重力工况2、打开非线性和直接积分法3、勾选P-Δ效应4、打开连续倒塌选项5、显示移除对象,此处移除的是1号墙体单元。移除时间是在1s后开始移除,持时是移除的时间通常是拆除后结构竖向周期的1/10甚至更小,此处持时为0.02s。时间步长选择10^(-4)s,数量3w步,确保整体过程能完全展示得到。对于瑞利阻尼的定义如下:对于瑞利阻尼的填写,建议有两种方式:1、第一周期填写竖向第一周期,第二周期填写竖向第三周期;2、第一周期填写竖向第一周期,第二周期填写1/10的竖向第一周期。此处由于阻尼比建议为0.02~0.04,而非0.05,混凝土构件拆除后,塑性铰开展,非线性展开的阻尼应在塑性铰发展中产生。整体的阻尼比考虑过高,会高估系统阻尼比。四、仿真结果展示由下图可以得到(10倍变形放大),当1号墙体拆除时,对应楼上将多处出现开裂,与实际现象一致。因此,在装修过程中,在对结构信息不了解的情况下,切勿对承重受力构件进行暴力拆除,否则将来带来不可预见的损失。(完)来源:仿真秀App
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