有限元ansys讲稿.pdf

2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 第一章第一章第一章第一章 ansysansys简介简介简介简介 Ansys分析方法分析方法 Ansys界面界面 窗口窗口 菜单结构菜单结构 Ansys的文件 数据库 的文件 数据库 2010年10月13日2Introduction to ANSYS Release 10 ANSYSANSYS的分析方法的分析方法的分析方法的分析方法 1 创建有限元模型 前处理 创建有限元模型 前处理 创建或读入几何模型创建或读入几何模型 定义单元和材料属性定义单元和材料属性 划分单元划分单元 节点及单元节点及单元 2 施加载荷进行求解 求解 施加载荷进行求解 求解 施加载荷及载荷选项施加载荷及载荷选项 求解求解 3 查看结果 后处理 查看结果 后处理 查看分析结果查看分析结果 检验结果检验结果 分析是否正确分析是否正确 有限元理论分析步骤有限元理论分析步骤 1 选择单元 网格划分 2 单元分析 3 整体分析 4 添加约束 载荷移置 5 求解 6 整理 分析结果 2010年10月13日3Introduction to ANSYS Release 10 ANSYSANSYS的分析方法的分析方法的分析方法的分析方法 续续续续 1 建立有限元模型 前处理 建立有限元模型 前处理 3 查看结果 通用后处理 查看结果 通用后处理 2 施加载荷求解 求解 施加载荷求解 求解 主菜单主菜单 分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现 2010年10月13日4Introduction to ANSYS Release 10 ANSYSANSYS窗口窗口窗口窗口 输入输入 显示提示信息 输入显示提示信息 输入 ANSYS命令 所有输入 的命令将在此窗口显示 命令 所有输入 的命令将在此窗口显示 主菜单主菜单 包含包含ANSYS的主要功能 分为前处理 求解 后处理等 的主要功能 分为前处理 求解 后处理等 输出输出 显示软件的文本输出 通常在其他窗口后面 需要查看时可提到前面 显示软件的文本输出 通常在其他窗口后面 需要查看时可提到前面 应用菜单应用菜单 包含例如文件管理 选 择 显示控制 参数设 置等功能 包含例如文件管理 选 择 显示控制 参数设 置等功能 工具条工具条 将常用的命令制成工具 条 方便调用 将常用的命令制成工具 条 方便调用 图形图形 显示由显示由ANSYS创建或传 递到 创建或传 递到ANSYS的图形的图形 2010年10月13日5Introduction to ANSYS Release 10 ANSYSANSYS的菜单的菜单的菜单的菜单 ANSYS GUI中的功能排列 按照一种动宾结构 以动 中的功能排列 按照一种动宾结构 以动 词开始 如词开始 如Create 随后 是一个名词 随后 是一个名词 如如areas 菜单的排列 按照由前到后 由简单到复杂的顺序 与 菜单的排列 按照由前到后 由简单到复杂的顺序 与 典型分析的顺序相同典型分析的顺序相同 2010年10月13日6Introduction to ANSYS Release 10 退出退出退出退出 ANSYSANSYS 要退出要退出ANSYS 1 选择工具条中的选择工具条中的 QUIT 或选择应用菜 单 或选择应用菜 单 File Exit 2 选择退出对话框中的 存盘选项 选择退出对话框中的 存盘选项 3 选择对话框中的选择对话框中的 OK 2010年10月13日7Introduction to ANSYS Release 10 ANSYSANSYS数据库数据库数据库数据库 ANSYS的数据库 是指在前处理 求解及后处理过程中 的数据库 是指在前处理 求解及后处理过程中 ANSYS保存在内存中的数据 数据库既存储输入的数据 保存在内存中的数据 数据库既存储输入的数据 也存储结果数据也存储结果数据 输入数据输入数据 必须输入的信息必须输入的信息 模型尺寸 材料属性 载荷等模型尺寸 材料属性 载荷等 结果数据结果数据 ANSYS计算的数值计算的数值 位移 应力 应变 温度等位移 应力 应变 温度等 Definition 2010年10月13日8Introduction to ANSYS Release 10 ANSYSANSYS数据库数据库数据库数据库 续续续续 存储操作将存储操作将ANSYS数据库从内存中写入一个文件 数据库文件 以数据库从内存中写入一个文件 数据库文件 以db为扩展名 是 数据库当前状态的一个备份 为扩展名 是 数据库当前状态的一个备份 弹出一个对话框 允许将数据库存储到另外名字的文件 上 弹出一个对话框 允许将数据库存储到另外名字的文件 上 注意在注意在ANSYS中 中 Save as 只将数据库拷贝到另 外一个文件名上 并不改变当前的工作文件名 只将数据库拷贝到另 外一个文件名上 并不改变当前的工作文件名 立即保存数据库到立即保存数据库到 jobname db文件中 其中文件中 其中 jobname为工作文件名 为工作文件名 2010年10月13日9Introduction to ANSYS Release 10 ANSYSANSYS数据库数据库数据库数据库 续续续续 与与 Save as 类似 类似 Resume from 读入给定文件 名的数据库文件 但当前的工作文件名不变 读入给定文件 名的数据库文件 但当前的工作文件名不变 恢复操作将数据库文件中的数据读入内存中 在这个过程中 将首先清除目 前内存中的数据 将之替换成数据库文件中的数据 恢复操作将数据库文件中的数据读入内存中 在这个过程中 将首先清除目 前内存中的数据 将之替换成数据库文件中的数据 立即恢复名为立即恢复名为 jobname db的文件的文件 Jobname为在为在 ANSYS启动对话框中设定的工作文件名启动对话框中设定的工作文件名 2010年10月13日10Introduction to ANSYS Release 10 ANSYSANSYS数据库数据库数据库数据库 续续续续 ANSYS提供数据库文件备份 选择提供数据库文件备份 选择 Files Resume from 然后选择然后选择 jobname dbb 恢复到上一次存储的数据库 恢复到上一次存储的数据库 存储和恢复操作可在工具条中方 便地调用 存储和恢复操作可在工具条中方 便地调用 2010年10月13日11Introduction to ANSYS Release 10 有关存储与恢复操作的提示有关存储与恢复操作的提示有关存储与恢复操作的提示有关存储与恢复操作的提示 您必须选择一个存储命令 将数据库保存到文件中您必须选择一个存储命令 将数据库保存到文件中 建议在分析过程中 隔一段时间存储一次数据库文件建议在分析过程中 隔一段时间存储一次数据库文件 在进行不清除后果的 例如划分网格 或会造成重大 影响的 例如删除操作 操作以前 最好先存储一下 数据库文件 在进行不清除后果的 例如划分网格 或会造成重大 影响的 例如删除操作 操作以前 最好先存储一下 数据库文件 如果在进行一个操作以前刚刚存储完数据库 您可以 选择工具条中的 如果在进行一个操作以前刚刚存储完数据库 您可以 选择工具条中的RESUME DB 进行 进行 undo 2010年10月13日12Introduction to ANSYS Release 10 ANSYSANSYS的分析方法的分析方法的分析方法的分析方法 1 创建有限元模型创建有限元模型 创建或读入几何模型创建或读入几何模型 定义单元和材料属性定义单元和材料属性 划分单元划分单元 节点及单元节点及单元 2 施加载荷进行求解施加载荷进行求解 施加载荷及载荷选项施加载荷及载荷选项 求解求解 3 查看结果查看结果 查看分析结果查看分析结果 检验结果检验结果 分析是否正确分析是否正确 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 第二章第二章第二章第二章 建模建模建模建模 几何几何 有限元模型有限元模型 图元图元 体素体素 图元的操作图元的操作 工作平面工作平面 布尔操作布尔操作 2010年10月13日14Introduction to ANSYS Release 10 实体模型及有限元模型实体模型及有限元模型实体模型及有限元模型实体模型及有限元模型 现今几乎所有的有限元分析模型都用实体模型建模现今几乎所有的有限元分析模型都用实体模型建模 类似于类似于CAD ANSYS以数学的 方式表达结构的几何形状 用于在里面填充节点和单元 还可以在几何模型边界上 方便地施加载荷 以数学的 方式表达结构的几何形状 用于在里面填充节点和单元 还可以在几何模型边界上 方便地施加载荷 但是 但是 几何实体模型并不参与有限元分析几何实体模型并不参与有限元分析 所有施加在几何实体边 界上的载荷或约束必须最终传递到有限元模型上 节点或单元上 进行求解 所有施加在几何实体边 界上的载荷或约束必须最终传递到有限元模型上 节点或单元上 进行求解 由几何模型创建有限元模型的过程叫作网格划分 由几何模型创建有限元模型的过程叫作网格划分 meshing Meshing 几何实体模型几何实体模型有限元模型有限元模型 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 实体建模是建立实体模型的过程实体建模是建立实体模型的过程 一些定义 一些定义 一个实体模型由体 面 线及关键点组成 一个实体模型由体 面 线及关键点组成 体由面围成 面由线组成体由面围成 面由线组成 线由关键点组成 线由关键点组成 实体的层次由低到高实体的层次由低到高 关键点关键点 线线 面 如果 高一级的实体存在 则依附它的低级实体不能删除 面 如果 高一级的实体存在 则依附它的低级实体不能删除 另外 只由面及面以下层次组成的实体 如壳或二维 平面模型 在 另外 只由面及面以下层次组成的实体 如壳或二维 平面模型 在ANSYS中仍称为实体 中仍称为实体 体 面 线和关键点 关键点 线 面 体 定义定义定义定义 2010年10月13日16Introduction to ANSYS Release 10 ANSYSANSYS中实体 中实体 中实体 层次关系中实体 层次关系 从最低阶到最高阶 模型实体的层次关系为 从最低阶到最高阶 模型实体的层次关系为 关键点 关键点 Keypoints 线 线 Lines 面 面 Areas 体 体 Volumes 提示提示 如果低阶的实体连在高阶实体上 则低阶实体不能删除如果低阶的实体连在高阶实体上 则低阶实体不能删除 Keypoints Lines Areas Volumes I ll just change this line Lines Keypoints Areas Volumes OOPs 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 建立实体模型可以通过两个途径建立实体模型可以通过两个途径 由上而下由上而下 由下而上由下而上 由上而下建模 首先定义体 或面 然后对这些体或面按一定规则组 合得到最终需要的形状 由上而下建模 首先定义体 或面 然后对这些体或面按一定规则组 合得到最终需要的形状 加 建模方法建模方法建模方法建模方法 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 由下而上建模 首先建立关键点 用这些点建立线 面等 由下而上建模 首先建立关键点 用这些点建立线 面等 用户可以根据模型形状 选择最佳建模途径 用户可以根据模型形状 选择最佳建模途径 下面详细讨论建模途径 下面详细讨论建模途径 由下而上建模由下而上建模由下而上建模由下而上建模 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 由上而下建模 首先建立体 或面 由上而下建模 首先建立体 或面 对这些体或面按一定规则组 合得到最终需要的形状 对这些体或面按一定规则组 合得到最终需要的形状 开始建立的体或面称为图元 开始建立的体或面称为图元 借助工作平面进行定位生成图元 借助工作平面进行定位生成图元 用图元组合形成最终形状的过程称为布尔运算 用图元组合形成最终形状的过程称为布尔运算 由上而下建模由上而下建模由上而下建模由上而下建模 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 图元是预先定义好的几何体 如圆 多边形和球体 图元是预先定义好的几何体 如圆 多边形和球体 二维图元包括矩形 圆 三角形和其它多边形 二维图元包括矩形 圆 三角形和其它多边形 由上而下建模 图元由上而下建模 图元由上而下建模 图元由上而下建模 图元 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 三维图元包括块体 圆柱体 棱柱 球体和圆锥体 三维图元包括块体 圆柱体 棱柱 球体和圆锥体 由上而下建模 图元由上而下建模 图元由上而下建模 图元由上而下建模 图元 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 当建立二维图元时 当建立二维图元时 ANSYS 将定义一个面 并包括其下层的线 和关键点 将定义一个面 并包括其下层的线 和关键点 当建立三维图元时 当建立三维图元时 ANSYS 将定义一个体 并包括其下层的面 线和关键点 将定义一个体 并包括其下层的面 线和关键点 由上而下建模 图元由上而下建模 图元由上而下建模 图元由上而下建模 图元 2010年10月13日23Introduction to ANSYS Release 10 2 2 D D 图元图元图元图元 创建一个矩形 等于自动创建了创建一个矩形 等于自动创建了9个图 元 个图 元 4个关键点 个关键点 4条线 条线 1个面个面 Area Line Line Line Line Keypoints 创建的面将位于工作平面内 定义取决于工作平面的坐标系创建的面将位于工作平面内 定义取决于工作平面的坐标系 ANSYS 将自动对每个图元编号将自动对每个图元编号 Oh yeah I remember these entity things 2010年10月13日24Introduction to ANSYS Release 10 3 3 D D 图元图元图元图元 例如例如 下图的空心球由下图的空心球由1个体个体 4个面个面 10条线 和条线 和8个关键点 组成个关键点 组成 在在ANSYS中可由下 面操作完成 中可由下 面操作完成 Main Menu Preprocessor Create Sphere By Dimensions X Y Z 一个功能即可创建空心球一个功能即可创建空心球 2010年10月13日25Introduction to ANSYS Release 10 观察图元观察图元观察图元观察图元 Pan Zoom and RotatePan Zoom and Rotate Pan Zoom Rotate工具条用于模型的平移 缩放 旋转工具条用于模型的平移 缩放 旋转 2010年10月13日26Introduction to ANSYS Release 10 Pan Zoom and Rotate Pan Zoom and Rotate 菜单菜单菜单菜单 续续续续 使用动态模式控制使用动态模式控制 用鼠标在左键进行模型平移用鼠标在左键进行模型平移 按住鼠标左键不放 移动 鼠标 模型将随鼠标而平 移 按住鼠标左键不放 移动 鼠标 模型将随鼠标而平 移 原始位置原始位置 将鼠标移到左上方的 结果 将鼠标移到左上方的 结果 P Z R 2010年10月13日27Introduction to ANSYS Release 10 Pan Zoom and Rotate Pan Zoom and Rotate 菜单菜单菜单菜单 续续续续 使用动态模式控制使用动态模式控制 用鼠标中键进行模型缩放用鼠标中键进行模型缩放 按住鼠标中键不放 向上 移动鼠标 放大模型 向 下移动鼠标则缩小模型 原始位置 鼠标上移的结果 按住鼠标中键不放 向上 移动鼠标 放大模型 向 下移动鼠标则缩小模型 原始位置 鼠标上移的结果 P Z R 2010年10月13日28Introduction to ANSYS Release 10 Pan Zoom and Rotate Pan Zoom and Rotate 菜单菜单菜单菜单 续续续续 使用动态模式控制使用动态模式控制 用鼠标中键进行模型旋转用鼠标中键进行模型旋转 按住鼠标中键不放 左右 移动鼠标 则模型绕着屏 幕的 按住鼠标中键不放 左右 移动鼠标 则模型绕着屏 幕的Z向旋转 原始位置 将鼠标向左移动的结果 向旋转 原始位置 将鼠标向左移动的结果 P z R Refers to z axis rotation 2010年10月13日29Introduction to ANSYS Release 10 Pan Zoom and Rotate Pan Zoom and Rotate 菜单菜单菜单菜单 续续续续 使用动态模式控制使用动态模式控制 用鼠标右键旋转模型用鼠标右键旋转模型 按住鼠标右键 移动鼠标 模型将绕屏幕的 按住鼠标右键 移动鼠标 模型将绕屏幕的X Y轴 旋转 原始位置 将鼠标向右移动的结果 轴 旋转 原始位置 将鼠标向右移动的结果 P Z R 2010年10月13日30Introduction to ANSYS Release 10 图形拾取图形拾取图形拾取图形拾取 图形拾取图形拾取 为使用鼠标在图形窗口中拾取模型图元及坐标定位为使用鼠标在图形窗口中拾取模型图元及坐标定位 使用使用 拾取坐标拾取坐标 定位一个新点 关键点或节点 的坐标定位一个新点 关键点或节点 的坐标 检索拾取检索拾取 拾取已经存在的模型元素拾取已经存在的模型元素 Definition 2010年10月13日31Introduction to ANSYS Release 10 图形拾取 续图形拾取 续图形拾取 续图形拾取 续 在主菜单中选择带在主菜单中选择带 号的菜单 将会弹出图形拾取菜单号的菜单 将会弹出图形拾取菜单 2010年10月13日32Introduction to ANSYS Release 10 图形拾取 续图形拾取 续图形拾取 续图形拾取 续 图形拾取菜单中也可输入数值创建图元图形拾取菜单中也可输入数值创建图元 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 热点的拾取位置热点的拾取位置 面和体面和体 有一个热点在实体模型中心 有一个热点在实体模型中心 线线 有三个热点有三个热点 一个在中间另两个在两端 一个在中间另两个在两端 这点很重要这点很重要 拾取所需实体时 必须拾取热点 拾取所需实体时 必须拾取热点 拾取拾取拾取拾取 2010年10月13日34Introduction to ANSYS Release 10 图元编辑图元编辑图元编辑图元编辑 绘制绘制绘制绘制 创建创建2D图元后 图元后 ANSYS缺省绘制面缺省绘制面 也可以绘制低阶的图元 例如线 也可以绘制低阶的图元 例如线 或或 关键点关键点 2010年10月13日35Introduction to ANSYS Release 10 绘制 续 绘制 续 绘制 续 绘制 续 要绘制面 线或关键点要绘制面 线或关键点 Utility Menu Plot Keypoints or Lines or Areas Procedure 1 2 3 2010年10月13日36Introduction to ANSYS Release 10 图元编辑图元编辑图元编辑图元编辑 区分图元区分图元区分图元区分图元 打开面编号 的结果 打开面编号 的结果 当多个图元同时在图形窗口中显示时 可以通过打开某种图元类型编号来区分它们 这 些图元以不同的标号和颜色显示 当多个图元同时在图形窗口中显示时 可以通过打开某种图元类型编号来区分它们 这 些图元以不同的标号和颜色显示 2010年10月13日37Introduction to ANSYS Release 10 区分图元区分图元区分图元区分图元 续续续续 打开编号显示打开编号显示 Utility Menu PlotCtrls Numbering Procedure 1 2 3 2010年10月13日38Introduction to ANSYS Release 10 区分图区分图区分图区分图元元元元 需要牢记的需要牢记的 编号显示在图元的编号显示在图元的 热点热点 上上 对于面或体 热点为图形 中心 对于面或体 热点为图形 中心 对于线 有三个热点对于线 有三个热点 为什么这一点非常重要为什么这一点非常重要 需要在图形窗口拾取取图元时 应该点取图形的 热点 确保拾取所需要的图元 这对于有多个图形重叠的情况非常重要 需要在图形窗口拾取取图元时 应该点取图形的 热点 确保拾取所需要的图元 这对于有多个图形重叠的情况非常重要 如上图 如上图 2010年10月13日39Introduction to ANSYS Release 10 图元编辑图元编辑图元编辑图元编辑 删除图元删除图元删除图元删除图元 当删除图元时 当删除图元时 ANSYS提供两种选择提供两种选择 可以只删除指定的图元 保留这个图元所包含的低阶图元可以只删除指定的图元 保留这个图元所包含的低阶图元 也可以连这个图元包含的低阶图元一块删去也可以连这个图元包含的低阶图元一块删去 只删除面 保留面 上的线及关键点 只删除面 保留面 上的线及关键点 删除面以及面所包含的低阶 图元 线 关键点 删除面以及面所包含的低阶 图元 线 关键点 要删除一个或多个图元要删除一个或多个图元 Main Menu Preprocessor Modeling Delete 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 工作平面工作平面 一个可动的二维参考平面 用来确定图元的位置和 方位 一个可动的二维参考平面 用来确定图元的位置和 方位 缺省状态下 工作平面原点与整体坐标系原点重合 但可以 把工作平面移动或旋转到任意位置 缺省状态下 工作平面原点与整体坐标系原点重合 但可以 把工作平面移动或旋转到任意位置 借助显示格栅 在工作平面上作图就象在米格纸上作图一样 借助显示格栅 在工作平面上作图就象在米格纸上作图一样 除了格栅设置 工作平面是无限的 除了格栅设置 工作平面是无限的 WX WY X2 X1 Y2 Y1 WX WY WP X Y 宽 高 由上而下建模 工作平面由上而下建模 工作平面由上而下建模 工作平面由上而下建模 工作平面 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 所有的工作平面控制菜单均在所有的工作平面控制菜单均在 Utility Menu WorkPlane 工作平面控制菜单 工作平面控制菜单 WP Settings 控制下列内 容 工作平面显示工作平面显示 只显示三个坐标轴只显示三个坐标轴 缺省缺省 只显示格栅 或两者都显示 只显示格栅 或两者都显示 Snap 便于用户在工作平面上拾取最接近 格栅点的位置 便于用户在工作平面上拾取最接近 格栅点的位置 Grid spacing 两条格栅线之间的距离 两条格栅线之间的距离 Grid size 显示工作平面的大小显示工作平面的大小 大小无限 制 大小无限 制 由上而下建模 工作平面由上而下建模 工作平面由上而下建模 工作平面由上而下建模 工作平面 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 Offset WP to 保持当前方位 简单将工作平面 移动到期望的位置 保持当前方位 简单将工作平面 移动到期望的位置 已经存在的一个或多个关键点 若拾取多个关键点 则工作 平面移到这些关键点的中心 已经存在的一个或多个关键点 若拾取多个关键点 则工作 平面移到这些关键点的中心 存在的一个或多个节点 存在的一个或多个节点 通过坐标值指定关键点的中心 位置 通过坐标值指定关键点的中心 位置 总体坐标系原点 总体坐标系原点 激活坐标系的原点 以后讨论 激活坐标系的原点 以后讨论 由上而下建模 工作平面由上而下建模 工作平面由上而下建模 工作平面由上而下建模 工作平面 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 Align WP with 用于工作平面定位 用于工作平面定位 例如例如 Align WP with Keypoints 命令提示拾取三个关键点命令提示拾取三个关键点 第 一个是原点 第二个定义 第 一个是原点 第二个定义X 轴轴 第三个定义第三个定义 X Y 平面 平面 把工作平面移动到缺省位置时 总体坐标系原点 把工作平面移动到缺省位置时 总体坐标系原点 X Y 平面内 点击 平面内 点击 Align WP with Global Cartesian 由上而下建模 工作平面由上而下建模 工作平面由上而下建模 工作平面由上而下建模 工作平面 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 布尔运算布尔运算 是对几何实体进行组合的运算 是对几何实体进行组合的运算 ANSYS 中的布尔运算 包括 加 减 相交 叠分 粘接和搭接 中的布尔运算 包括 加 减 相交 叠分 粘接和搭接 布尔运算时 输入可以是任意几何实体 从简单的图元到通过布尔运算时 输入可以是任意几何实体 从简单的图元到通过 CAD系统输入的复杂的几何体 系统输入的复杂的几何体 加 由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算 WZ WY WX 这个看起来复杂的模型 实 际上是一个方块与一个空心 的球进行求交 这个看起来复杂的模型 实 际上是一个方块与一个空心 的球进行求交 intersect 布尔操作的结果 布尔操作的结果 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 所有的布尔运算可以在所有的布尔运算可以在GUI界面下获得界面下获得 Preprocessor Modeling Operate 缺省状态下缺省状态下 布尔运算时输入的几何实体在运算结束后将被删除 布尔运算时输入的几何实体在运算结束后将被删除 被删除实体的编号将 释放 被删除实体的编号将 释放 即即 这些编号从最小编号开始 指定给新 的实体 这些编号从最小编号开始 指定给新 的实体 由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算 加 减 叠分 粘接 分解 相交 加 减 叠分 粘接 分解 相交 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 加 加 add 把两个或多个实体合并为一个 把两个或多个实体合并为一个 由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 粘接 粘接 glue 把两个或多个实体粘合到一起 在其接触面上具有共同的边 界 把两个或多个实体粘合到一起 在其接触面上具有共同的边 界 当你想定义两个不同的实体时特别方便 如不同材料组成的 实体 当你想定义两个不同的实体时特别方便 如不同材料组成的 实体 由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 搭接 搭接 overlap 除了输入实体彼此搭接外 与粘接相同 除了输入实体彼此搭接外 与粘接相同 由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 减 减 subtract 删除 母体 中一块或多块与子体重合的部分 删除 母体 中一块或多块与子体重合的部分 对于建立带孔的实体或准确删除部分实体特别方便 对于建立带孔的实体或准确删除部分实体特别方便 由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 切割 切割 divide 把一个实体分割为两个或多个 它们仍通过共同的边界连接 在一起 把一个实体分割为两个或多个 它们仍通过共同的边界连接 在一起 切割工具切割工具 可以是工作平面 面 线甚至于体 可以是工作平面 面 线甚至于体 在用块体划分网格时 通过对实体的分割 可以把复杂的实 体变为简单的体 在用块体划分网格时 通过对实体的分割 可以把复杂的实 体变为简单的体 由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 相交 相交 intersect 只保留两个或多个实体重叠的部分 只保留两个或多个实体重叠的部分 如果输入了多于两个的实体 则有两种选择 公共相交和两两相交 如果输入了多于两个的实体 则有两种选择 公共相交和两两相交 公共相交只保留全部实体的共同部分 公共相交只保留全部实体的共同部分 两两相交则保留每一对实体的共同部分 这样 结果可能有多个 实体 两两相交则保留每一对实体的共同部分 这样 结果可能有多个 实体 Common Intersection Pairwise Intersection 由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算由上而下建模 布尔运算 2010年10月13日52Introduction to ANSYS Release 10 ANSYSANSYS的分析方法的分析方法的分析方法的分析方法 1 创建有限元模型创建有限元模型 创建或读入几何模型创建或读入几何模型 定义单元和材料属性定义单元和材料属性 划分单元划分单元 节点及单元节点及单元 2 施加载荷进行求解施加载荷进行求解 施加载荷及载荷选项施加载荷及载荷选项 求解求解 3 查看结果查看结果 查看分析结果查看分析结果 检验结果检验结果 分析是否正确分析是否正确 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 第三章第三章第三章第三章 单元设置 划分单元设置 划分单元设置 划分单元设置 划分 单元属性单元属性 单元类型设置单元类型设置 材料设置材料设置 实常数实常数 单位单位 网格划分网格划分 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 单元类型单元类型 单元类型是一个重要选项 它决定如下单元特性 单元类型是一个重要选项 它决定如下单元特性 自由度自由度 DOF 设置 设置 例如 热单元类型有一个自由度 例如 热单元类型有一个自由度 TEMP 而一个结构单元可能有六个自由度而一个结构单元可能有六个自由度 UX UY UZ ROTX ROTY ROTZ 单元形状单元形状 六面体 四面体 四边形 三角形等 六面体 四面体 四边形 三角形等 维数维数 2 D 只有只有X Y 平面平面 或或 3 D 假设的位移形函数假设的位移形函数 线性及二次函数 线性及二次函数 ANSYS 有一个超过有一个超过150种单元的单元库供用户选择 稍后将介绍 如何选取单元类型 现在请看如何定义单元类型 种单元的单元库供用户选择 稍后将介绍 如何选取单元类型 现在请看如何定义单元类型 单元类型单元类型单元类型单元类型 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 单元种类单元种类 ANSYS 提供了许多不同种类的单元 经常采用的单元有 提供了许多不同种类的单元 经常采用的单元有 线单元线单元 壳壳 二维实体二维实体 三维实体三维实体 单元属性单元属性单元属性单元属性 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 线单元 线单元 梁梁单元用于模拟螺栓 薄壁管 单元用于模拟螺栓 薄壁管 C 截面构件 角钢 细长薄 壁构件 只考虑膜应力和弯曲应力 截面构件 角钢 细长薄 壁构件 只考虑膜应力和弯曲应力 杆杆单元用于模拟弹簧 螺杆 预应力螺栓和珩架 单元用于模拟弹簧 螺杆 预应力螺栓和珩架 弹簧弹簧单元用于模拟弹簧 螺杆或细长构件 或用等效刚度替 代复杂结构 单元用于模拟弹簧 螺杆或细长构件 或用等效刚度替 代复杂结构 单元属性单元属性单元属性单元属性 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 杆单元杆单元杆单元杆单元 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 杆单元杆单元杆单元杆单元 表1 4 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 梁单元梁单元梁单元梁单元 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 梁单元梁单元梁单元梁单元 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 壳单元 壳单元 用来模拟平面或曲面 用来模拟平面或曲面 厚度和大小取决于实际应用 一般 壳单元用于主尺寸不小 于 厚度和大小取决于实际应用 一般 壳单元用于主尺寸不小 于10倍厚度的结构 倍厚度的结构 单元属性单元属性单元属性单元属性 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 二维实体单元 二维实体单元 用于模拟实体的截面 用于模拟实体的截面 必须在整体直角坐标系必须在整体直角坐标系 X Y 平面内建立模型 平面内建立模型 所有荷载作用在所有荷载作用在 X Y 平面内 其响应 位移 也在平面内 其响应 位移 也在 X Y 平面平面 内 内 单元特性可能是下边的一种 单元特性可能是下边的一种 平面应力平面应力 平面应变平面应变 广义平面应变广义平面应变 轴对称轴对称 轴对称简谐轴对称简谐 Y X Z 单元属性单元属性单元属性单元属性 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 2D2D实体单元实体单元实体单元实体单元 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 2D2D实体单元实体单元实体单元实体单元 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 平面应力平面应力假设假设Z轴方向应力等于零 轴方向应力等于零 用于用于Z方向尺寸远小于方向尺寸远小于X Y方向 尺寸的模型 方向 尺寸的模型 Z方向应变不等于零 方向应变不等于零 可选择不同厚度可选择不同厚度 Z 方向方向 用于分析诸如只受面内荷载的平 板 承受压力或离心力的薄板等 结构 用于分析诸如只受面内荷载的平 板 承受压力或离心力的薄板等 结构 Y X Z 单元属性单元属性单元属性单元属性 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 平面应变平面应变沿沿Z方向应变等于零 方向应变等于零 用于用于Z方向尺寸远大于方向尺寸远大于X Y方向尺寸的模型方向尺寸的模型 Z方向应力不等于零 方向应力不等于零 用于等截面细长结构 例如梁 用于等截面细长结构 例如梁 Y X Z 单元属性单元属性单元属性单元属性 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 三维实体单元 三维实体单元 用于几何属性 材料属性 荷载或分析要求考虑细节 而无 法采用更简单的单元进行建模的结构 用于几何属性 材料属性 荷载或分析要求考虑细节 而无 法采用更简单的单元进行建模的结构 也用于从三维也用于从三维CAD系统转化而来的几何模型 而这些几何模 型转化成二维模型或壳体会花费大量的时间和精力 系统转化而来的几何模型 而这些几何模 型转化成二维模型或壳体会花费大量的时间和精力 单元属性单元属性单元属性单元属性 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 3D3D实体单元实体单元实体单元实体单元 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 3D3D实体单元实体单元实体单元实体单元 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 自由度按二次分布 真实曲线 线性近似 结果差 二次近似 结果好 多个单元线性近似 结果较好 单元属性单元属性单元属性单元属性 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 定义单元类型定义单元类型 Preprocessor Element Type Add Edit Delete Add 添加新单元类型添加新单元类型 选择想要的类型选择想要的类型 比如比如 SOLID92 并按并按 OK Options 指定附加单元选 项 指定附加单元选 项 或使用或使用 ET 命令 命令 et 1 solid92 单元属性单元属性单元属性单元属性 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 指定材料属性指定材料属性 这种方法 采用这种方法 采用 GUI 方式直接指定想要的材料属性 以取代选择材料名 称 方式直接指定想要的材料属性 以取代选择材料名 称 指定材料属性 指定材料属性 Main Menu Preprocessor Material Props Material Models 双击合适的属性选项来定义材料属性 双击合适的属性选项来定义材料属性 定义材料定义材料定义材料定义材料 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 使用树形结构选中定义好 的材料类型 使用树形结构选中定义好 的材料类型 然后输入各个材料的特征 值 然后输入各个材料的特征 值 或使用或使用 MP 命令命令 mp ex 1 30e6 mp prxy 1 3 材料设置材料设置材料设置材料设置 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 实常数和截面特性实常数和截面特性 实常数用于描述那些用单元几何形状不能完全确定的几何参数 例如 实常数用于描述那些用单元几何形状不能完全确定的几何参数 例如 梁单元是由连接两个节点的线定义的 这只定义了梁长度 要指明梁的横截面属性 如面积 惯性矩就要用实常数 梁单元是由连接两个节点的线定义的 这只定义了梁长度 要指明梁的横截面属性 如面积 惯性矩就要用实常数 壳单元是由四边形和三角形来定义的 这只定义了壳的表面 要指明壳的厚度 必须用实常数 壳单元是由四边形和三角形来定义的 这只定义了壳的表面 要指明壳的厚度 必须用实常数 多数三维实常数单元不需要实常数 因为单元几何模型已经 由节点完全确定了 多数三维实常数单元不需要实常数 因为单元几何模型已经 由节点完全确定了 实常数实常数实常数实常数 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 定义实常数定义实常数 Main Menu Preprocessor Real Constants Add 增加一种新的实常数设 置 增加一种新的实常数设 置 如果定义了多个单元类型 首 先选择实常数的单元类型 如果定义了多个单元类型 首 先选择实常数的单元类型 然后输入实常数值 然后输入实常数值 或用或用 R 系列命令系列命令 不同的单元类型需要不同的实常数 而有些单元类型不需要实常数 可以 通过在线帮助查看单元手册 不同的单元类型需要不同的实常数 而有些单元类型不需要实常数 可以 通过在线帮助查看单元手册 实常数实常数实常数实常数 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 定义截面特性定义截面特性 Main Menu Preprocessor Sections 能够导入截面能够导入截面 能够建立梁 壳和能够建立梁 壳和 Pretension 截面 截面 或者使用或者使用SECxxx 系列命令 系列命令 定义单元类型需要不同的截面特性 详细 内容见单元参考手册 定义单元类型需要不同的截面特性 详细 内容见单元参考手册 实常数实常数实常数实常数 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 许多许多 FEA 模型有多种单元属性 例如 下图所示的筒仓有两种单元类型 三种实常数和两种材料 模型有多种单元属性 例如 下图所示的筒仓有两种单元类型 三种实常数和两种材料 材料1 混凝土 材料 2 钢 实常数 1 3 8 厚度 实常数 2 梁单元特性 实常数 3 1 8 厚度 类型 1 壳单元 类型 2 梁单元 多种单元属性多种单元属性多种单元属性多种单元属性 2010年10月13日78Introduction to ANSYS Release 10 ANSYS ANSYS 分析采用的单位制分析采用的单位制分析采用的单位制分析采用的单位制 除电磁分析以外 你不必为除电磁分析以外 你不必为ANSYS设置单位系统 简单地确定你将采用的单位 制 然后保证所有输入数据均采用该种单位制就可以 设置单位系统 简单地确定你将采用的单位 制 然后保证所有输入数据均采用该种单位制就可以 即 即 ANSYS不能自动进行 单位转换 不能自动进行 单位转换 你确定的单位制将影响尺寸 实常数 材料特性和载荷等的输入值 你确定的单位制将影响尺寸 实常数 材料特性和载荷等的输入值 2010年10月13日Introduction to ANSYS Release 10 网格划分是用节点 单元填充实体模型 建立有限元模型的过程 网格划分是用节点 单元填充实体模型 建立有限元模型的过程 请记住 有限元求解时需要有限元模型 而不是实体模型 实体模型不参与有限元求解 请记住 有限元求解时需要有限元模型 而不是实体模型 实体模型不参与有限元求解 实体模型实体模型FEA 模型模型 网格化 网格划分网格划分网格划分网格划分 2010年10月13日80Introduction to ANSYS Release 10 网格划分网格划分网格划分网格划分 网格划分主要包括以下四个步骤网格划分主要包括以下四个步骤 1 定义单元属性定义单元属性 单元类型 实常数 材料属性单元类型 实常数 材料属性 2 设定网格尺寸控制设定网格尺寸控制 控制网格密度控制网格密度 3 网格划分以前保存数据库网格划分以前保存数据库