Ansys学习总结汇报.pdf

ANSYS 学习总结汇报 1 ANSYS 学习总结汇报学习总结汇报目录目录 一 经验部分 P2 二 遇到的问题 P7 三 总结 P16 四 参考资料 P17 本文采用 A4 横向布置 便于下文图形的插入与版面的布局 ANSYS 学习总结汇报 2 经过一个多近两个月的 Ansys 软件学习 我们已经将 Ansys 岩石力学 结构力学 数值模拟分析这一块基本掌 握 故将这个学习过程中我们学得的经验及遇到的问题做一汇报总结 一 一 经验经验部分部分 在此部分会分别介绍 Ansys 软件的各种典型步骤及我们学习过程中的一些经验总结 遇到各种错误之后的解决 办法 ANSYS 软件有两种操作方法 GUI 鼠标操作 及命令流输入 我们以 GUI 操作为基础 后期在 GUI 操作熟 练的基础上加入命令流输入操作 各有各的好处 两种方法联合起来更加快捷 ANSYS 有限元典型分析步骤 1 建立有限元模型建立有限元模型 建模部分又可分为 建模 划分网格 建模这一部分是在前处理器 Preprocessor 中进行 所做的博伦矿业矿山地下模型采取默认的笛卡尔坐标系 从 CAD 模型中取点导入 ANSYS 坐标系中实体建模 为保证模型还原真实度 我们采取自底向上的建模方式 先建立 关键点 KP 再到线 L 再构成面 A 和体 V 所有建模方式均在前处理器 Preprocessor Modeling Create 中完成 在建模过程中运用到的布尔运算操作我们均在前期做直角的倒圆角中已经练习 ANSYS 学习总结汇报 3 左图为以点线建立的模型正面 右图为建立面后拉伸成的体的情况 经验部分经验部分 建模这一块从点 线 到面和体 总体操作 GUI 较为繁琐 改用命令流建立会事半功倍 值得分析 借鉴的是 在建立线的同时要考虑之后面的合成 所以简单的几点之间最好以相邻两点连接成线 便于以线建面 ANSYS 学习总结汇报 4 建立好的模型经划分网格后可产生对应的有限元模型 在对实体模型划分前要做单元类型的设置 Preprocessor Element Type 采用实体 45 SOLID45 的单元属性建模 此种单元属性适用于三维实体结构模型 由于建立的模型为不规则六面体所以分配以铁 钒矿体采用映射网格 Mapped 划分 这种网格较规整 其余部 分采用扫掠网格 Sweep 划分 精度不好控制 所有网格尺寸控制均用网格控制器 Mesh Tool 控制 1 SEP 10 2012 15 29 25 ELEMENTS MAT NUM ANSYS 学习总结汇报 5 划分好的网格形状应该是规整并且美观的 网格划分这一步将关系到结果的精确程度网格划分这一步将关系到结果的精确程度 单元材料属性的分配可放在建模过程的任意时间 对矿体及围岩部分材料属性的分配包括 分配矿石及岩石的 密度 Density 变形模量 EX 泊松比 PRXY 及 DP 准则中 内聚力 Cohesion 内摩擦角 Fric Angle 接下来对后续加载求解过程做分析组件 Component 此 过程关系到之后的单元生死技术及分析求解过程中约束的施加 单元组件 Element 包括铁矿体 3m 的拉底 12m 矿房 1 到 3 中段的 4 2 6 间柱及顶柱 及 4 间柱部分回采完后的填 充体 节点组件 Node 包括正背面 左右两侧面 及底面的 节点部分 适用于之后约束的施加 经验经验部分部分 网格划分限定映射面网格只包含四边形或三角形单元 而映射体网格只包含六面体单元 网格划分 这一步可谓至关重要 是有限元分析模型与计算联系的桥梁 只有好的网格划分才会得到较为合理的有限元分析结 果 当单元密集又没有大的伸长 歪斜和翘曲时 有限元计算得到的结果就趋于准确当单元密集又没有大的伸长 歪斜和翘曲时 有限元计算得到的结果就趋于准确 对于体网格划分 要得到比 ANSYS 学习总结汇报 6 较漂亮的网格 需要使用扫掠网格划分 而扫掠需要满足严格的扫掠条件 因此 复杂的三维实体模型划分网格是 一件比较艰辛的工作 需要对模型反复的修改 以满足扫掠的条件 或者一开始建模就要考虑到后面网格的划分 体单元大小的控制也是一个比较麻烦的事情 一般要对线生成单元的份数进行控制 要提高划分效率 需要对选择 命令相当熟悉 值得注意的是 在生成网格时 应一次生成单元 即一个接着一个划分 否则 可能会发现有些体 满足扫掠的条件却不能生成扫掠网格 2 加载和求解加载和求解 加载过程 Solution 首先设置分析类型 Analysis Type 为 静态分析 Static 由于分析求解过程中要用到单元生死技术单元生死技术 故 在分析设置上要打开全牛顿全牛顿 拉夫森 拉夫森 N R Full 选项 接着对之前 做好的节点组件进行自由度的施加 包括正背面 UZ 方向的约束 左右两侧面 UX 方向的约束 及底面 UY 方向的约束 全部约束施 加在单元的节点上 符合之后分析计算的有限元分析过程 之后 是对重力载荷 惯性载荷 的施加 施加于竖直方向 UY 方向上 ANSYS 学习总结汇报 7 重力加速度为 9 81m s 此过程包括单元生死技术核心部分 EKILL 及激活单元的选择均在分析过程中 故使用 命令流更为方便快捷 在此不再赘述 3 结果后处理和结果查结果后处理和结果查看看 结果后处理和结果查看均在 ANSYS 通用后处理器 General Postproc 进行 包括结果的选择 Read Results 结果的绘制 Plot Results 等 可以在这一部分针对我们的分析结果第一主应力即拉应力 还有位移的查看 值得值得 注意的是 在查看前需对所分析的矿体部分单独选择出来 以便查看结果云图 注意的是 在查看前需对所分析的矿体部分单独选择出来 以便查看结果云图 二 二 遇到的问题遇到的问题 在此学习过程中 我们遇到了不少分析结果上的偏差 结果偏大等问题 但是 在出现问题之后的一一排查之 后 我们获得了一些经验上的总结 对 ANSYS 软件的掌握也有了进一步提升 ANSYS 网格质量的评价 相关问题 有限元分析结果的偏差 网格质量的评价 相关问题 有限元分析结果的偏差 不好的单元形状会使分析结果不准确 只有好的网格划分才会得到较为合理的有限元分析结果 当单元密集又当单元密集又 没有大的伸长 歪斜和翘曲时 有限元计算得到的结果就趋于准确没有大的伸长 歪斜和翘曲时 有限元计算得到的结果就趋于准确 单元通常的畸变形状有 大纵横比 接近三角 形 节点严重偏心 下面将对我们在此过程的分析结果作一对比 通过单元形状及所得结果的对比 得出结论 ANSYS 学习总结汇报 8 分析结果 通过上图对比可以观察到划分的网格形状的不同 颜色的不同因为材料属性编号的分配不同 右图已对网格 线做了深化处理 更容易看得出 左右图在矿体映射网格部分及围岩扫掠网格部分均有差异 结果也各不相同 容 ANSYS 学习总结汇报 9 易看得出 右图的网格划分比左图更加美观 在网格划分过程中 左图模型出现如下警告 警告的大致意思是你划分 1764 个单元中有 147 个单元形状不好 比如是不规则的六面体 出现这种原因的是 单元几个边的长度相差极大或角度相差很大等等 经查实 有些软件使用者建议不需要注意此类问题 笔者在出现 错误的模型上对网格进行形状检查 Shape Checking 命令之后得到的分析结果列表 ANSYS 学习总结汇报 10 以上结果表明 平行偏差 Parallel Deviation 存在 294 警告和 0 34 的误差 对结果影响不大 而在最大角度 部分存在有 2009 的警告和 2 32 的误差 这个结果会影响到之后的计算结果的精确度 明确问题的所在 经过各种排查 加载及后处理均不存在问题 模型的建立也大致相同 最主要的部分存在于 网格划分的问题上 通过左右两图的对比 可明显看出左图相同区域红色矿体下盘部分与右图对比 两处均以扫掠网格划分 左图 存在明显错误 左右两图相同区域紫色铁矿体部分左图存在明显的大纵横比 偏心 右图在映射网格的处理上比左 图更加精细 这也导致左图最终结果较右图偏大 ANSYS 学习总结汇报 11 两图的单元形状检查数据比较 左图为前述左模型的检查数据 通过分析说明 结果显而易见 得出数据结果存在偏差的原因在划分网格部分 下面 对我们三人的分析结果综合 并作出对比 ANSYS 学习总结汇报 12 王晓光分析计算结果 拉底及挖 12m 矿房后最大拉应力约为 3 44Mpa 左右 1 MX 472E 07 382E 07 291E 07 200E 07 110E 07 190517 716243 162E 07 253E 07 344E 07 SEP 10 2012 15 27 17 NODAL SOLUTION STEP 1 SUB 1 TIME 1 S1 AVG DMX 099305 SMN 472E 07 SMX 344E 07 1 SEP 10 2012 15 26 09 ELEMENTS MAT NUM ANSYS 学习总结汇报 13 程贤根分析计算结果 拉底及挖 12m 矿房后最大拉应力约为 4 04Mpa 左右 1 MN MX 477E 07 379E 07 281E 07 183E 07 854272 125465 111E 07 208E 07 306E 07 404E 07 SEP 10 2012 12 52 23 NODAL SOLUTION STEP 3 SUB 1 TIME 3 S1 AVG DMX 09661 SMN 477E 07 SMX 404E 07 1 SEP 10 2012 12 54 04 ELEMENTS MAT NUM ANSYS 学习总结汇报 14 王红星分析计算结果 拉底及挖 12m 矿房后最大拉应力约为 5 73Mpa 左右 ANSYS 学习总结汇报 15 总结计算结果对比分析 总结计算结果对比分析 通过上述及对比分析可知 三人划分网格部分存在形状上的差异 但是均遵循是最大角度为 0 的原则 也避免 出现警告及错误 程贤根的模型与以上两者存在少许不同 包括地表及钒矿体的部分 具体结果影响未经排查 三 人经过对之前出现问题的网格划分处理之后都获得结果进一步的精确 可见 划分网格是重要的部分也是关乎结果 准确性的重要部分 当单元密集又没有大的伸长 歪斜和翘曲时 有限元计算得到的结果就趋于准确当单元密集又没有大的伸长 歪斜和翘曲时 有限元计算得到的结果就趋于准确 单元通常的 畸变形状有 大纵横比 接近三角形 节点严重偏心 处理办法及经验总结 处理办法及经验总结 在后期网格划分时 为了避免 warning 的出现 尽量保证六面体对边划分数相等的情况下 保证所划分的网格 保证规整的四边形 避免畸形单元的存在 ANSYS 学习总结汇报 16 三 三 总结总结 经过对 ANSYS 软件的学习及有限元分析法的学习 对软件熟悉认知的同时 也对出现问题的排查及时处理 ANSYS 经典步骤中 最重要且最关键的部分在于建立有限元模型部分 而其中最重要的要数网格划分部分 引用参 考书中比较经典的一句话即是 出现数百次的单元划分警告信息并不意味着单元形状会引起不准确的结果 不出出现数百次的单元划分警告信息并不意味着单元形状会引起不准确的结果 不出 现警告的单元划分分析结果也不一定准确 划分网格是个经验工程现警告的单元划分分析结果也不一定准确 划分网格是个经验工程 所以 经过