完整版ANSYS命令流教学手册

1、目 录1ANSYS结构分析单元功能与特性11.1杆单元: LINK1、8、10、11、18011.2梁单元:BEAM3、4、23、24，44，54，188，18921.3管单元:PIPE16，17，18，20，59，6031.42D实体单元:PLANE2，25，42，82，83，145，146，182，18341.53D实体元:SOLID45，46，64，65，72，73，92，95，147，148，185，186，187，19151.6壳单元:SHELL28，41，43，51，61，63，91，93，99，143，150，181，208，20961.7弹簧单元:COMBIN7，14，37，3

2、9，4061.8质量单元:MASS2161.9接触单元:CONTAC12，52，TARGE169，170，CONTA171，172，173，174，175，17861.10 矩阵单元:MATRIX27，5071.11 表面效应元:SURF153，15471.12 粘弹实体元:VISCO88，89，106，107，108，81.13 超弹实体元:HYPER56，58，74，84，86，15881.14 耦合场单元:SOLID5，PLANE13，FLUID29，30，38，SOLID62，FLUID79，FLUID80，81，SOLID98，FLUID129，INFIN110，111，FLUID1

3、16，13081.15 界面单元:INTER192，193，194，19581.16 显式动力分析单元:LINK160，BEAM161，PLANE162，SHELL163，SOLID164，COMBI1681.17 预紧、多点约束、网分单元82ANSYS 的基本使用102.1ANSYS环境简介102.2有限元法的基本构架122.3ANSYS架构及命令132.4典型的分析过程162.5ANSYS 文件及工作文件名162.6图形控制183第三章 有限元模型的建立203.1建模方法203.2坐标系统及工作平面213.2.1局部坐标系213.2.1.1激活总体和局部坐标系（声明坐标系统）213.2.1

4、.2根据总体坐标系定义局部坐标系223.2.1.3根据已有的三个节点定义局部坐标系223.2.1.4根据已有的三个关键点定义局部坐标系223.2.1.5根据当前工作平面定义局部坐标系223.2.1.6根据激活的坐标系定义局部坐标系233.2.1.7删除局部坐标系233.2.1.8查看激活坐标系和局部坐标系233.2.2节点坐标系的旋转与修改233.2.2.1将某些节点的坐标系旋转到与当前激活坐标系（简称“当前坐标系”）方向一致233.2.2.2将既有节点的节点坐标系旋转某个角度233.2.2.3在创建节点时直接定义其坐标系的旋转角度243.2.2.4按方向余弦旋转节点坐标系243.2.2.5节

5、点坐标系列表243.2.3单元坐标系的定义与修改243.2.3.1设置单元坐标系243.2.3.2修改单元坐标系方向243.2.3.3激活显示坐标系253.2.3.4激活结果坐标系253.2.4工作平面253.2.4.1定义工作平面253.2.4.2通过3个坐标点定义工作平面253.2.4.3通过3个节点定义工作平面263.2.4.4通过3个关键点定义工作平面263.2.4.5通过垂直于线上的某个位置定义工作平面263.2.4.6查看工作平面的当前状态263.2.4.7恢复到ANSYS默认状态263.2.4.8移动工作平面263.2.5声明单位系统273.3节点定义283.3.1创建节点283

6、.3.2删除节点283.3.3节点显示283.3.4节点列式293.3.5节点的填充293.3.6节点复制293.4单元的定义303.4.1定义单元类型303.4.2定义材料的属性313.4.3定义实常数313.4.4定义单元的连接方式313.4.5单元复制323.4.6单元显示323.4.7单元列示323.4.8声明使用已定义单元类型323.4.9声明使用已定义的实常数333.4.10声明使用已定义的单元属性，333.5负载定义333.5.1进入解题处理器343.5.2声明分析类型343.5.3定义节点的集中力353.5.4定义节点自由度353.5.5定义在梁单元上的分布力363.5.6定义

7、分布力作用于单元上的方式和大小373.5.7定义节点间分布力373.5.8对象选择383.6求解403.7用POST1进行结果后处理403.7.1进入POST1403.7.2读取结果403.7.3绘变形图403.7.4变形动画413.7.5列表支反力413.7.6应力等值线与应力等值线动画413.7.7应力等值线动画414实体模型的建立454.1实体模型简介454.2实体模型的建立方法454.3群组命令介绍464.4点定义474.4.1创建关键点474.4.1.1在给定坐标点创建关键点474.4.1.2在两关键点之间创建一个关键点474.4.1.3在两关键点之间填充多个点484.4.1.4复制

8、创建关键点484.4.1.5镜像创建关键点494.4.1.6列表显示关键点信息494.4.1.7屏幕上显示关键点504.4.1.8删除关键点504.4.1.9选择关键点504.4.1.10选择与所选线相关的关键点514.4.1.11修改关键点坐标524.4.1.12定义点（NPT）于已知节点上524.4.2创建线524.4.2.1通过两关键点创建线524.4.2.2通过两关键点创建直线534.4.2.3通过关键点创建圆弧线534.4.2.4创建圆或圆弧线544.4.2.5两条相交线倒角创建圆弧线554.4.2.6复制创建线564.4.2.7合并两条或多条线574.4.2.8将一条线分为多条线5

9、74.4.2.9延长一条线584.4.2.10通过多个关键点按样条创建一条曲线584.4.2.11关键点绕轴线创建旋转线594.4.2.12通过坐标轴镜像创建线594.4.2.13显示线和删除线594.4.2.14列表输出线信息604.4.2.15选择一组线604.4.2.16选择与面相关的线614.4.2.17选择与关键点相关的线614.4.2.18练习点和线段的生成614.4.3创建面644.4.3.1通过关键点创建面644.4.3.2通过线创建面654.4.3.3沿路径拖拉创建面654.4.3.4线绕轴旋转生成弧面664.4.3.5既有面偏移创建新面664.4.3.6蒙皮创建光滑曲面67

10、4.4.3.7复制创建面674.4.3.8通过坐标轴对称创建面684.4.3.9列表输出面信息684.4.3.10显示面684.4.3.11删除面684.4.3.12选择一组面694.4.3.13选择与所选线相关的面694.4.3.14选择与所选体相关的面704.4.3.15通过两角点坐标创建矩形面704.4.3.16通过一角点坐标和尺寸创建矩形面704.4.3.17通过中心坐标和尺寸创建矩形面704.4.3.18在工作平面原点创建圆面或环面714.4.3.19通过圆心坐标和半径等创建圆或环面714.4.3.20通过圆上直径端点坐标创建圆面724.4.3.21在工作平面原点创建正多边形面724

11、.4.3.22在工作平面任意位置创建正多边形面724.4.4创建体734.4.4.1通过关键点创建体744.4.4.2通过面创建体754.4.4.3沿路径拖拉面创建体764.4.4.4面绕轴旋转创建柱体764.4.4.5面偏移创建体774.4.4.6通过面延伸创建体784.4.4.7复制创建体784.4.4.8通过坐标轴镜像创建体794.4.4.9列表输出体信息794.4.4.10显示体794.4.4.11删除体794.4.4.12创建长方体794.4.4.13通过一角点坐标和尺寸创建长方体804.4.4.14通过面中心坐标和尺寸创建长方体804.4.4.15在工作平面原点创建圆柱体或部分圆柱

12、体804.4.4.16通过圆心坐标和半径等创建圆柱体804.4.4.17通过圆上直径两端点坐标创建圆柱体804.4.4.18在工作平面原点创建正棱柱体814.4.4.19在工作平面任意位置创建正棱柱体814.4.4.20在工作平面原点创建球体814.4.4.21在工作平面任意位置创建球体814.4.4.22通过直径端点生成球体814.4.4.23以工作平面原点为圆心创建圆锥体814.4.4.24在工作平面任意位置创建圆锥体824.4.4.25以工作平面原点为环心创建环体824.5布尔操作844.5.1布尔运算的一般设置844.5.1.1布尔运算的容差设置854.5.1.2交运算Intersec

13、tion854.5.1.3加运算Addition864.5.1.4减运算Subtract874.5.1.5用工作平面切分图素Subtract884.5.1.6分割运算Partition894.5.1.7分类运算Classify904.5.1.8搭接运算Overlap904.5.1.9粘接Glue (或Merge)914.5.2几何建模的其它常用命令934.5.2.1图形平移、缩放和旋转934.5.2.2设置坐标轴方向934.5.2.3设置视图方向934.5.2.4设置视图旋转角度944.5.2.5编号显示控制944.5.2.6颜色显示控制954.5.2.7显示边界条件和荷载的符号及数值954.

14、5.2.8显示边界条件及数值964.5.2.9显示风格设置964.5.2.10单元尺寸和形状974.5.2.11图素收缩显示控制974.5.2.12显示单元形状974.5.2.13等值线显示控制974.5.2.14均匀等值线设置984.5.2.15设置等值线的文字标注984.5.2.16颜色设置984.5.2.17设置图形中浮点数显示方式1004.5.2.18设置变形放大系数1004.5.2.19设置矢量显式长度1014.5.2.20设置窗口布局1014.5.2.21图素显示控制1024.5.2.22显示所有图素1024.5.2.23图形擦除1025网格划分1035.1区分实体模型和有限元模型

15、1035.2网格化的步骤1045.2.1定义单元类型1065.2.1.1单元类型的KEYOPT1065.2.1.2自由度集1065.2.1.3改变单元类型1065.2.1.4单元类型的删除与列表1065.2.2实常数1075.2.2.1定义实常数1075.2.2.2变厚度壳实常数定义1075.2.2.3实常数组的删除与列表1075.2.3材料属性1085.2.3.1定义线性材料属性1085.2.3.2定义线性材料属性的温度表1085.2.3.3定义与温度对应的线性材料特性1085.2.3.4复制线性材料属性组1085.2.3.5改变指定单元的材料参考号1095.2.3.6线性材料属性列表和删除

16、1095.2.3.7修改与线胀系数相关的温度1095.2.3.8计算生成线性材料温度表1095.2.3.9绘制线性材料特性曲线1095.2.3.10设置材料库读写的缺省路径1095.2.3.11读入材料库文件1095.2.3.12将材料属性写入文件1095.2.3.13激活非线性材料属性的数据表1095.2.3.14定义TB温度值1095.2.3.15定义TB数据表中的数据1105.2.3.16定义非线性数据曲线上的一个点1105.2.3.17非线性材料数据表的删除和列表1105.2.3.18非线性材料数据表的绘图1105.2.4定义截面类型和截面ID1105.2.4.1定义梁截面几何数据（T

17、ype=BEAM）1115.2.4.2定义变截面梁几何数据（Type=TAPER）1135.2.4.3定义截面偏移1135.2.4.4梁截面特性列表1145.2.4.5删除所定义的截面1145.2.4.6绘制所定义截面1145.2.4.7自定义截面的存盘和读入1155.2.4.8定义层壳单元的数据（Type=SHELL）1155.2.4.9定义预紧截面的数据（Type= PRETENSION）1155.2.4.10修改预紧截面数据1165.2.4.11定义连接数据（Type=JOINT）1165.2.5设置几何模型的单元属性1165.2.5.1设置关键点单元属性1165.2.5.2设置线的单元

18、属性1165.2.5.3设置面的单元属性1175.2.5.4设置体的单元属性1175.2.5.5单元形状控制1175.2.5.6网格类型选择1185.2.5.7中间节点的位置控制1185.2.6单元尺寸控制1195.2.6.1映射网格单元尺寸控制的DESIZE命令1195.2.6.2自由网格单元尺寸控制的SMRTSIZE命令1195.2.6.3线的单元尺寸定义1205.2.6.4关键点最近处单元边长定义1215.2.6.5面内部的单元尺寸定义1225.3网格划分工具1225.3.1在关键点处生成点单元1245.3.2在几何线上生成线单元1245.3.3在几何面上生成面单元1245.3.4在几何

19、体上生成体单元1245.3.4.1单元有效性检查-单元形状参数限值设置1265.3.5网格修改1275.3.5.1关键点网格清除1275.3.5.2线网格清除1275.3.5.3面网格清除1275.3.5.4体网格清除1275.3.6细化局部网格1285.3.6.1节点附近细化1285.3.6.2单元附近细化1285.3.6.3关键点附近细化1285.3.6.4线附近细化1285.3.6.5面附近细化1286第六章 实体模型的外力1296.1对节点施加自由度约束1296.2关键点自由度约束及相关命令1306.2.1列表和删除关键点自由度约束的命令1306.3对线施加自由度约束1306.3.1而

20、列表和删除线上自由度约束1316.4对面施加自由度约束1316.4.1列表和删除面上自由度约束1326.5约束转换命令1326.5.1仅转换约束自由度1326.5.2边界条件和荷载转换1326.6施加集中荷载1326.6.1施加节点集中荷载1326.6.1.1节点集中荷载列表：FLIST1326.6.1.2删除节点集中荷载：FDELE1326.6.2施加关键点集中荷载1326.6.3施加面荷载1336.6.3.1对节点群施加面荷载1336.6.3.2定义节点号与面荷载的函数关系1336.6.3.3定义面荷载梯度1336.6.4在单元上施加面荷载1346.6.5在梁单元施加面荷载1346.6.6

21、在线上施加面荷载1356.6.7在面上施加面荷载1366.6.8施加体荷载1366.6.9施加惯性荷载1376.6.10施加耦合场荷载1376.6.11初应力荷载及施加1376.6.11.1施加初始常应力荷载1376.6.11.2从文件施加初应力荷载1377输出选项1417.1控制写入数据库和结果文件的结果数据1417.2结果输出控制1427.3图形求解追踪器1428分析类型与求解控制选项1429通用与时间历程后处理技术1439.1定义矢量和主轴的计算方法1439.2定义结果数据平均处理1439.3控制壳或层壳单元数据的位置1449.4定义数据输出格式1449.5每页的标题输出控制1449.6

22、显示结构变形图1459.7显示节点结果1459.8显示单元结果1469.9以矢量方式显示结果图1469.10显示裂缝或压碎图1479.11列出节点结果1479.12列出单元结果1479.13生成单元表1479.14云图显示单元表结果1489.15列表显示单元表结果1489.16单元表绝对值操作1489.17计算并输出单元表数据之和1489.18映射结果到路径上1499.19图形显示路径项数据1509.20沿路径几何形状显示路径项数据1509.21列表显式路径项数据1509.22对路径项数据运算1509.22.1加运算1519.22.2乘运算1519.22.3除运算1519.22.4幂运算151

23、9.22.5求导运算1519.22.6积分运算15110文件管理1511 ANSYS结构分析单元功能与特性1.1 杆单元: LINK1、8、10、11、180单元名称简称节点数节点自由度特性备注LINK12D杆2Ux,UyEPCSDGB常用杆元LINK83D杆Ux,Uy,UzEPCSDGBLINK103D仅受拉或仅受压杆EDGB模拟缆索的松弛及间隙LINK113D线性调节器EGB模拟液压缸和大转动LINK1803D有限应变杆EPCDFGB另可考虑粘弹塑性注：E-弹性(Elasticity)，P-塑性(Plasticity)，C-蠕变(Creep)，S-膨胀(Swelling)，D-大变形或大挠

24、度(Large deflection)，F-大应变(Large strain)或有限应变(Finite strain)，B-单元生死(Birth and dead),G-应力刚化(Stress stiffness)或几何刚度(Geometric stiffening)，A-自适应下降(Adaptive descent)等。通常用LINK1和LINK8模拟桁架结构，如屋架、网架、网壳、桁架桥、桅杆、塔架等结构，以及吊桥的吊杆、拱桥的系杆等构件，必须注意线性静力分析时，结构不能是几何可变的，否则造成位移超限的提示错误。LINK10可模拟绳索、地基弹簧、支座等，如斜拉桥的斜拉索、悬索、索网结构、缆风

25、索、弹性地基、橡胶支座等。LINK180除不具备双线性特性(LINK10)外，它均可应用于上述结构中，并且其可应用的非线性性质更加广泛，增加了粘弹塑性材料。LINK1、LINK8和LINK180单元还可用于普通钢筋和预应力钢筋的模拟，其初应变可作为施加预应力的方式。1.2 梁单元:BEAM3、4、23、24，44，54，188，189梁单元分为多种单元，分别具有不同的特性，是一类轴向拉压、弯曲、扭转(3D)单元。单元名称简称节点节点自由度特性备注BEAM32D弹性梁2Ux,Uy,RotzEDGB常用平面梁元BEAM232D塑性梁2EPCSDFGB具有塑性等功能BEAM542D渐变不对称梁2ED

26、GB不对称截面，可偏移中心轴BEAM43D弹性梁2Ux,Uy,Uz Rotx,Roty,RotzEDGB拉压弯扭，常用3D梁元BEAM243D薄壁梁2+1EPCSDGB拉压弯及圣文南扭转；开口或闭口截面BEAM443D渐变不对称梁2+1EDGB拉压弯扭，不对称截面，可偏移中心轴，可释放节点自由度，可采用梁截面BEAM1883D线性有限应变梁2+1Ux,Uy,UzRotx,Roty,Rotz或增加warpEPCDFGB粘弹塑Timoshenko梁，计入剪切变形影响；可增加翘曲自由度；可采梁截面BEAM1893D二次有限应变梁3+1BEAM188，但属二次梁单元。注：E-弹性(Elasticity

27、)，P-塑性(Plasticity)，C-蠕变(Creep)，S-膨胀(Swelling)，D-大变形或大挠度(Large deflection)，F-大应变(Large strain)或有限应变(Finite strain)，B-单元生死(Birth and dead),G-应力刚化(Stress stiffness)或几何刚度(Geometric stiffening)，A-自适应下降(Adaptive descent)等。单元使用另外应注意的问题：梁单元面积和长度不能为零，且2D梁元必须位于XY平面内；剪切变形的影响；自由度释放；梁截面特性；BEAM23/24实常数的输入比较复杂；荷载特

28、性；应力计算。1.3 管单元:PIPE16，17，18，20，59，60管单元是一类轴向拉压、弯曲和扭转的3D单元，单元的每个节点均具有6个自由度，即三个平动自由度Ux、Uy、Uz和三个转动自由度Rotx、Roty、Rotz，此类单元以3D梁元为基础，包含了对称性和标准管几何尺寸的简化特性。单元使用应注意的其他问题：管元长度、直径及壁厚均不能为零；可计算薄壁管和厚壁管，但某些应力的计算是基于薄壁管理论的；管单元计入了剪切变形的影响，并可考虑应力增强系数和挠曲系数。该类单元有直管、T型管、弯管和沉管四种单元类型单元名称简称节点数特性备注PIPE163D弹性直管元2EDGB可考虑两种温度梯度及内部

29、和外部压力PIPE173D弹性T型管元24EDGB可考虑绝热、内部流体、腐蚀及应力强化PIPE183D弹性弯管元2+1EDBPIPE203D塑性直管元2EPCSDGB同PIPE16PIPE593D弹性沉管元2EDGB可模拟海洋波，可考虑水动力和浮力等，其余同PIPE16，且可模拟电缆PIPE603D塑性弯管元2+1EPCSDB同PIPE18注：E-弹性(Elasticity)，P-塑性(Plasticity)，C-蠕变(Creep)，S-膨胀(Swelling)，D-大变形或大挠度(Large deflection)，F-大应变(Large strain)或有限应变(Finite strain

30、)，B-单元生死(Birth and dead),G-应力刚化(Stress stiffness)或几何刚度(Geometric stiffening)，A-自适应下降(Adaptive descent)等。1.4 2D实体单元:PLANE2，25，42，82，83，145，146，182，1832D实体单元是一类平面单元，可用于平面应力、平面应变和轴对称问题的分析，此类单元均位于XY平面内，且轴对称分析时Y轴为对称轴。单元名称简称节点自由度特性备注PLANE26节点三角形单元Ux,UyEPCSDFGBA适用于不规则的网格PLANE424节点四边形单元具有协调和非协调元选项PLANE828节点

31、四边形单元是PLANE42的高阶单元；混合分网的结果精度高；适用于模拟曲线边界PLANE1458节点四边形P单元E支持28阶多项式PLANE1466节点三角形P单元支持28阶多项式PLANE1824节点四边形单元EPCSDFGBA具有更多的非线性材料模型PLANE1838节点四边形单元是PLANE182的高阶单元PLANE254节点谐结构单元Ux,UyUzEGB模拟非对称荷载的轴对称结构PLANE838节点谐结构单元是PLANE25的高阶单元注：E-弹性(Elasticity)，P-塑性(Plasticity)，C-蠕变(Creep)，S-膨胀(Swelling)，D-大变形或大挠度(Larg

32、e deflection)，F-大应变(Large strain)或有限应变(Finite strain)，B-单元生死(Birth and dead),G-应力刚化(Stress stiffness)或几何刚度(Geometric stiffening)，A-自适应下降(Adaptive descent)等。单元使用应注意的其他问题： 单元插值函数及说明；荷载特性；其它特点。1.5 3D实体元:SOLID45，46，64，65，72，73，92，95，147，148，185，186，187，1913D实体单元用于模拟三维实体结构，此类单元每个节点均具有三个自由度，即Ux、Uy、Uz三个平动自

33、由度。单元名称简称/3D结点特性完全/减缩积分初应力备注SOLID45实体元8EPCSDFGBAY/YY正交各向异性材料SOLID46分层实体元8EDGY/NN层数达250或更多SOLID64各向异性实体元8EDGBAY/NN各向异性材料SOLID65钢筋混凝土实体元8EPCDFGBAY/NN开裂,压碎,应力释放SOLID92四面体实体元10EPCSDFGBAY/NY正交各向异性材料SOLID95实体单元20EPCSDFGBAY/YY是SOLID45的高阶元SOLID147砖形实体P元20EY/NNP可设置28阶SOLID148四面体实体P元10EY/NNP可设置28阶SOLID185实体单元

34、8EPCDFGBAY/Y等Y可模拟几乎不可压缩的弹塑和完全不可压SOLID186实体单元20EPCDFGBAY/YY缩的超弹SOLID187四面体实体元10EPCDFGBAY/NYSOLID191分层实体元20EGAY/NN层数100注：E-弹性(Elasticity)，P-塑性(Plasticity)，C-蠕变(Creep)，S-膨胀(Swelling)，D-大变形或大挠度(Large deflection)，F-大应变(Large strain)或有限应变(Finite strain)，B-单元生死(Birth and dead),G-应力刚化(Stress stiffness)或几何刚度

35、(Geometric stiffening)，A-自适应下降(Adaptive descent)等。单元使用应注意的问题：关于SOLID72/73单元；（2）SOLID185积分方式可选择。1.6 壳单元:SHELL28，41，43，51，61，63，91，93，99，143，150，181，208，209壳单元可以模拟平板和曲壳一类结构。壳元比梁元和实体元要复杂的多，因此壳类单元中各种单元的选项很多。杆、梁单元板壳单元实体单元单元使用应注意的问题：通常不计剪切变形的壳元用于薄板壳结构，而计入剪切变形的壳元用于中厚度板壳结构。1.7 弹簧单元:COMBIN7，14，37，39，40弹簧单元是一

36、类专门模拟“弹簧”行为的单元，不同于用结构单元（如LINK等）的模拟。1.8 质量单元:MASS21MASS21为具有6个自由度的点单元， 即只有一个节点，节点自自由度可为Ux、Uy、Uz、Rotx、Roty、Rotz，通过不同设置可仅考虑2D或3D内的平动自由度及其组合，它每个坐标方向可以具有不同的质量和转动惯量。该单元无面荷载和体荷载，支持弹性、大变形和生死单元。1.9 接触单元:CONTAC12，52，TARGE169，170，CONTA171，172，173，174，175，178ANSYS支持三种接触方式，即点对点、点对面和面对面的接触，接触单元是覆盖在模型单元的接触面之上的一层单元

37、。点点单元用于模拟点对点的接触行为，且预先知道接触位置；点面单元用于模拟点对面的接触行为，预先不要确定接触位置，接触面之间的网格不要求一致；面面单元用于模拟面对面的接触行为，支持低阶和高阶单元，支持大变形行为等。1.10 矩阵单元:MATRIX27，50MATRIX27为刚度、阻尼、质量矩阵单元，可表示一种任意的单元。本单元具有两个节点，此两个节点可重合或不重合，每个节点有6个自由度，即Ux、Uy、Uz、Rotx、Roty、Rotz。该单元无面荷载和体荷载，但支持单元生死功能。其矩阵可为对称或不对称形式，通过Keyopt(3)设置为刚度矩阵、或阻尼矩阵、或质量矩阵。本单元可模拟任意类型的单元，

38、如可模拟特殊弹簧和节点柔性连接等。MATRIX50为超单元，它是预先装配好的可独立使用的一组单元。该单元无节点和实常数，其自由度数目由所包含的单元决定，其面荷载和体荷载可通过总的载荷向量和比例系数施加，该单元支持大变形功能。该单元不能包含基于拉格朗日乘子的单元（如MPC184等），不支持非线性（忽略所包含的单元非线性）。超单元可包含其它超单元，2D超单元只能用于二维分析，而3D超单元则只能用于三维分析。1.11 表面效应元:SURF153，154SURF153和SURF154分别为2D和3D结构表面效应单元，可用于各种荷载（法向、切向、法向渐变、输入矢量方向等）及表面效应（基础刚度、表面张力及

39、附加质量等）情况，可覆盖于任何二维（轴对称谐结构单元PLANE25/83除外）和三维结构实体单元表面。1.12 粘弹实体元:VISCO88，89，106，107，108，1.13 超弹实体元:HYPER56，58，74，84，86，1581.14 耦合场单元:SOLID5，PLANE13，FLUID29，30，38，SOLID62，FLUID79，FLUID80，81，SOLID98，FLUID129，INFIN110，111，FLUID116，1301.15 界面单元:INTER192，193，194，1951.16 显式动力分析单元:LINK160，BEAM161，PLANE162，SHE

40、LL163，SOLID164，COMBI161.17 预紧、多点约束、网分单元（1）PRETS179为2D/3D预紧单元，用于定义网分后的二维或三维结构预紧区，可由任意结构单元（杆、梁、管、壳、2D实体和3D实体）建立。该单元具有3个节点，每个节点具有一个自由度Ux，该Ux为预紧方向的位移，ANSYS通过几何条件将预紧力施加到指定的预紧荷载方向上，而不必考虑模型是如何定义的。该单元不支持面荷载和体荷载，仅支持非线性特性；不能使用约束方程和自由度耦合，NROTAT命令不能用于节点K，且K节点必须位于整体直角坐标系。（2）MPC184为多点约束单元，有刚性杆、刚性梁、滑移、球形、销钉、万向接头的约

41、束，适用于使用拉格朗日乘子的具有运动约束时情况，该单元可用于机构运动学，如起重机、挖掘机、汽车、机床和机器人等。该单元有2个或3个节点，每个节点具有Ux、Uy(2D)或Ux、Uy、Uz(3D) 或Ux、Uy、Uz、Rotx、Roty、Rotz(3D)自由度。无实常数和面荷载，支持温度荷载及转动或转动力矩，支持大变形和单元生死。MESH200是仅用来划分网格的单元，对计算结果毫无影响。它是为实现多步网格划分的操作而设计的。该单元可用于划分两维或三维空间的线，三维空间中的三角形、四边形、四面体或六面体单元组成的面或体，且均包括有或没有中间节点的情况。MESH200单元可与任意其它单元一起使用，当不

42、再需要它时，可以将其删除或保留2 ANSYS 的基本使用2.1 ANSYS环境简介ANSYS有两种模式：一种是交互模式（Interactive Mode），另一个是非交互模式（Batch Mode）。交互模式是初学者和大多数使用者所采用，包括建模、保存文件、打印图形及结果分析等，一般无特别原因皆用交互模式。但若分析的问题要很长时间，如一、两天等，可把分析问题的命令做成文件，利用它的非交互模式进行分析。运行该程序一般采用 Interactive 进入，这样可以定义工作名称，并且存放到指定的工作目录中。若使用 Run Interactive Now 进入还需使用命令定义工作文件名或使用默认的文件名

43、，使用该方式进入一般是为恢复上一次中断的分析。所以在开始分析一个问题时，建议使用 Interactive 进入交互模式。进入系统后会有6个窗口，提供使用者与软件之间的交流，凭借这6个窗口可以非常容易的输入命令、检查模型的的建立、观察分析结果及图形输出与打印。整个窗口系统称为GUI(Graphical User Interface).如图2-1所示。各窗口的功能如下：应用命令菜单（Utility Menu）：包含各种应用命令，如文件控制（File）、对象选择（Select）、资料列式（List）、图形显示（plot）、图形控制（PlotCtrls）、工作界面设定（WorkPlane）、参数化设计

44、（Parameers）、宏命令（Macro）、窗口控制（MenuCtrls）及辅助说明（Help）等。主菜单（Main Menu）：包含分析过程的主要命令，如建立模块、外力负载、边界条件、分析类型的选择、求解过程等。工具栏（Toolbar）：执行命令的快捷方式，可依照各人爱好自行设定。输入窗口（Input Window）：该窗口是输入命令的地方，同时可监视命令的历程。图形窗口（Graphic Window）：显示使用者所建立的模块及查看结果分1析。1输出窗口（Output Window）：该窗口叙述了输入命令执行的结果。-2.2 有限元法的基本构架目前在工程领域内常用的数值模拟方法有：有限元法

45、、边界元法、离散单元法和有限差分法，就其广泛性而言，主要还是有限单元法。它的基本思想是将问题的求解域划分为一系列的单元，单元之间仅靠节点相连。单元内部的待求量可由单元节点量通过选定的函数关系插值得到。由于单元形状简单，易于平衡关系和能量关系建立节点量的方程式，然后将各单元方程集组成总体代数方程组，计入边界条件后可对方程求解。有限元的基本构成：节点（Node）：就是考虑工程系统中的一个点的坐标位置，构成有限元系统的基本对象。具有其物理意义的自由度，该自由度为结构系统受到外力后，系统的反应。单元（Element）：单元是节点与节点相连而成，单元的组合由各节点相互连接。不同特性的工程统，可选用不同种

46、类的单元，ANSYS提供了一百多种单元，故使用是必须慎重选则单元型号。自由度（Degree Of Freedom）：上面提到节点具有某种程度的自由度，以表示工程系统受到外力后的反应结果。要知道节点的自由度数，请查看ANSYS自带的帮助文档（Help/Element Refrence），那里有每种单元类型的详尽介绍。2.3 ANSYS架构及命令ANSYS构架分为两层，一是起始层（Begin Level），二是处理层（Processor Level）。这两个层的关系主要是使用命令输入时，要通过起始层进入不同的处理器。处理器可视为解决问题步骤中的组合命令，它解决问题的基本流程叙述如下：1.前置处理（

47、General Preprocessor, PREP7）1）建立有限元模型所需输入的资料，如节点、坐标资料、单元内节点排列次序2）材料属性3）单元切割的产生2.求解处理（Solution Processor, SOLU）1）负载条件2）边界条件及求解3.后置处理（General Postprocessor, POST1或Time Domain Postprocessor, POST26）POST1用于静态结构分析、屈曲分析及模态分析，将解题部分所得的解答如：变位、应力、反力等资料，通过图形接口以各种不同表示方式把等位移图、等应力图等显示出来。POST26仅用于动态结构分析，用于与时间相关的时域

48、处理。【例2-1】 考虑悬臂梁如图2-2，求x=L变形量。已知条件：杨氏系数E=200E9；截面参数：t=0.01m, w=0.03m, A=3E-4,I=2.5E-9；几何参数：L=4m, a=2m, b=2m；边界外力F=2N,q=0.05N/m.使用ANSYS解决该问题的命令如下 ：/FILNAM,EX2-1 ! 定义文件名/TITLE,CANTILEVER BEAM DEFLECTION ！定义分析的标题/UNITS,SI ！定义单位制（注意观察输出窗口的单位）/PREP7 ！进入前置处理ET,1,3 ！定义单元类型为beam3MP,EX,1,200E9 ! 定义杨氏模量R,1,3E-

49、4,2.5E-9,0.01 ！定义实常数（要严格根据该单元类型的说明文档所给出的实常数格式）N,1,0,0 ！定义第1号节点X坐标为0，Y坐标为0N,2,1,0 ！定义第2号节点X坐标为1，Y坐标为0N,3,2,0 ！定义第3号节点X坐标为2，Y坐标为0N,4,3,0 ！定义第4号节点X坐标为3，Y坐标为0N,5,4,0 ！定义第5号节点X坐标为4，Y坐标为0E,1,2 ！把1、2号节点相连构成单元，系统将自定义为1号单元E,2,3 ！把2、3号节点相连构成单元，系统将自定义为2号单元E,3,4 ！把3、4号节点相连构成单元，系统将自定义为3号单元E,4,5 ！把4、5号节点相连构成单元，系统

50、将自定义为4号单元FINISH ！退出该处理层/SOLU ！进入求解处理器D,1,ALL,0 ！对1节点施加约束使它X，Y向位移都为0F,3,FY,-2 ！在3节点加集中外力向下2NSFBEAM,3,1,PRES,0.05 ！在3 号单元的第1个面上施加压力 SFBEAM,4,1,PRES,0.05 ！同上在4号单元的第1个面加压力SOLVE ！计算求解FINISH ！完成该处理层/POST1 ！进入后处理SET,1,1 ！查看子步1，在有限元中复杂的载荷可以看做简单的载荷相互叠加，在ANSYS中每施加一类载荷都可以进行一次求解，可以查看它对结构的影响，称为子步。PLDISP ！显示变形后的形

51、状FINISH ！完成在静态结构分析中，由Begin Level进入处理器，可通过斜杠加处理器的名称，如/prep7、/solu、/post1。处理器间的转换通过finish命令先回到Begin Level，然后进入想到达的处理器位置，如（图2-3）所示。2.4 典型的分析过程ANSYS分析过程包含三个主要的步骤：1) 创建有限元模型 创建或读入限元模型定义材料属性 划分网格2) 施加载荷并求解 施加载荷及设定约束条件 求解3) 查看结果 查看分析结果 检查结果是否正确2.5 ANSYS 文件及工作文件名ANSYS在分析过程中需要读写文件，文件格式为jobname.ext，其中jobname是

52、设定的工作文件名，ext是由ANSYS定义的扩展名，用于区分文件的用途和类型，默认的工作文件名是file。ANSYS分析中有一些特殊的文件，其中主要的几个是数据库文件jobname.db、记录文件jobname.log、输出文件jobname.out、错误文件jobname.err、结果文件jobname.rxx及图形文件jobname.grph。【例2-2】固定端杆件受到外力F1及F2的力，如图2-4，求固定端的作用力。图（a）为实际的工程系统，图（b）为转化后的有限元模型系统，其中包含4个节点、3 个单元。外力负载及约束条件为：第二点受外力负载F2第三点受外力负载F3第一点和第四点不产生任何变形（约束条件）下面给出解题的ANSYS命令，请小心输入，注意所产生的文件。/FILNAM,EX2-2 ! 定义文件名/PREP7 ET, 1, LINK1 ! 定义杆单元R, 1, 1