有限元法与程序-课件完整版(22份PPT文件).ppt

1 有限元法分析思路流程 解综合方程 K P 求结构节点位移 计算结构内力和应力 系统分析 把单元刚度矩阵集合成结构刚度矩阵 K 形成等价节点荷载 P 离散 剖分 结构为若干单元 单元分析 建立单元刚度矩阵 k e形成单元等价节点力 2 有限元的解题步骤 单元分析 离散 整体分析 求解 后处理 前处理 ANSYSABAQUSMSC NASTRANMSC MARCADINACOSMOS MDYNASAP 有限元软件简介 主要商业软件 4 ANSYS参考书 ANSYS基础应用及范例解析 龚旭光 机械工业出版社 2003 ANSYS工程应用实例解析 龚旭光 机械工业出版社 2003 ANSYS高级工程有限元分析范例精选 祝效华 电子工业出版社 2006 ANSYS有限元分析实用教程 李黎明 清华大学出版社 2005 5 学习ANSYS常用网站 1 ANSYS英文 2 ANSYS中文 3 中国仿真互动 4 中国机械CAD论坛 5 中国钢结构论坛 6 工程师之家 7 清华大学BBS 8 同济大学BBS ANSYS基础知识 7 进入ANSYS有两种方式 交互式和批处理交互式方式 GUI 可以灵活地使用ANSYS 检验每一步操作 分析中常用的三个阶段 前处理 求解 后处理 前处理和后处理最适合于交互式方式 批处理 APDL 方式允许提交批处理文件 ANSYS在后台运行 主要讨论交互式方式 一 怎样启动ANSYS 8 命令启动在系统平台上通过键入一个命令来启动ANSYS 这里不作讨论 具体可参看操作指南 产品发射台在Windows操作系统下 使用 开始 程序 ANSYS11 0 ANSYSProductLauncher 1 启动ANSYS 9 发射台有三个标签 Customization Preferences 及DistributedSolverSetup 标签用于指定工作目录 用户文件存放的地方 和用户选择的作业名 产品发射台 10 Customization Preference标签允许设置内存选项 另外 GUI语言和指定图形驱动设备等选项也在这里设置 也可以在启动时读入配置文件start ans 产品发射台 11 输出窗口 二 布局 输入窗口 主菜单 应用菜单 视图工具栏 视图窗口 常用工具栏 工具条 状态栏 12 1 应用菜单 UtilityMenu 三 菜单介绍 应用菜单 File 文件管理 设置工程名和标题Clear StartNew清除当前的分析过程并进行新的分析 以当前工程名命名 Changejobname设置新的文件名 后续操作以新文件名作为文件名 ChangeDirectory设置文件路径 ChangeTitle在图形窗口中定义主标题尽量不用汉字 读入文件Resumejobname db回复当前正在使用的工程Resumefrom回复用户选择的工程 保存文件Saveasjobname db将数据库保存为当前文件名Saveas保存为新的名字Writedblogfile把数据库的输入信息写到一个记录文件中 退出程序 14 应用菜单 Select 选择 15 应用菜单 List 列表 显示文件内容 显示选取内容的状态 显示关键点的属性和相关数据 显示线的属性和相关数据 显示面的属性和相关数据 显示体的属性和相关数据 显示节点的属性和相关数据 显示单元的属性和相关数据 显示组元的属性和相关数据 显示选中实体的属性和相关数据 显示要查询内容的属性 显示载荷 显示模型中的其它信息 16 应用菜单 Plot 绘图 重新绘制窗口中的图形 绘制关键点 绘制线 绘制面 绘制三维实体 绘制指定的实体 绘制节点 绘制单元 绘制分层的单元 绘制材料属性 绘制数据表格 绘制数组参数 绘制所有图元 绘制组元 17 应用菜单 PlotCtrls 绘图控制 对模型进行移动 缩放 旋转 图元编号显示控制 显示符号的控制 模型显示风格的控制 字体显示风格控制 图形窗口的内容显示控制 动画显示控制 更改画图控制 对屏幕进行硬拷贝 捕捉绘图窗口并以位图等文件保存 18 应用菜单 Workplane 工作平面 是否显示工作平面 显示工作平面状态 工作平面参数设置 对工作平面进行旋转和平移 把工作平面移动到指定图元 把工作平面按指定方向设置 更改当前指定坐标系 更改当前显示的坐标系 局部坐标系的相关操作 19 使用应用菜单的约定 表示产生一个对话框 表示图形拾取 表示将产生下一个子菜单 空缺 表示运行一个ANSYS命令 2 主菜单 MainMenu Preferences 参数选择 弹出一个的话框 用户可以选择学科及某个学科的有限元方法 Preprocessor 预处理器 包含PREP7操作 如建模 分网和加载等Solution 求解器 包含SOLUTION操作 如分析类型选项 加载 载荷步选项 求解控制和求解等GeneralPostproc 通用后处理器 包含POSTl后处理操作 如结果的图形显示和列表TimeHistPostproc 时间历程后处理器 包含了POST26的操作 如对结果变量的定义 列表或者图形显示TopologicalOpt 拓扑优化 也就是用于对几何结构进行优化 这种优化通常是以最小质量或者最小柔度为目标函数 21 树形结构 包含分析所需的主要功能 使用滚动条可以浏览长树形结构 滚动条 22 关闭前处理分支之前 选择关闭前处理分支 树形结构特性 预置下级分支 主菜单 23 将鼠标停留在主菜单分支处 然后按鼠标右键 显示展开分支的所有选项 选择 ExpandAll 项展开所有分支内容 展开所有选项 主菜单 24 选择对话框 MainMenu Preferences 允许用户过滤菜单 从而删除当前分析不需要的功能 例如 如果用户要进行一次热分析 可以选择过滤其它科目 以便GUI方式下菜单项内容精简 在单元类型选择对话框中只显示热单元类型 只显示热载荷 等等 过滤分支 25 结构和热单元类型主菜单 只有热单元类型主菜单 这里只显示所选单元类型的 Apply 分支 过滤分支 26 包含常用的工具图标 用户可以设置工具图标内容 如 添加项目 辅助工具条 平移 缩放 旋转 新分析 打开ANSYS文件 保存分析 ANSYS帮助 捕捉图形 生成报告 3 工具栏菜单图标 27 允许用户输入命令 大多数GUI功能都能通过输入命令来实现 如果用户知道这些命令 可以通过输入窗口键入 命令格式动态显示 4 输入窗口 28 键盘上下箭头可选择不同的列表命令 重复执行命令 输入窗口 29 隐藏的Pan Zoom Rotate 显现 隐藏图标可用来把任何隐藏在其它窗口之后的ANSYS对话框 输出窗口除外 显现到最前面 选择显现 隐藏图标 5 显现 隐藏图标 30 缩写 使用常用命令和功能的捷径 只有少许预先定义好的缩写可直接使用 但用户可在缩写工具条内添加自己的缩写 这需要用户了解ANSYS命令 强大的功能允许用户建立自己的 按钮菜单 体系 6 缩写工具条菜单 31 7 状态栏 图形用户界面的底部显示当前单元属性设置和当前激活坐标系 单元属性 激活坐标系 截面参考号 32 用户提示信息 图形用户界面左下角区域向用户显示指导信息 如在拾取操作中向用户显示提示信息 用户提示信息 33 8 输出窗口 输出窗口反馈信息给用户 该信息表明ANSYS怎样解释用户的输入 输出窗口独立于ANSYS菜单 警告 关闭输出窗口会关闭整个ANSYS 显示ANSYS版本号 注意 使用 OUTPUT命令 输出窗口能够定向到一个文件 34 ANSYS数据库包括了建模 求解 后处理所产生的保存在内存中的数据 数据库存贮了用户输入的数据以及ANSYS的结果数据 输入数据 用户必须输入的信息 诸如模型尺寸 材料特性以及荷载数据 结果数据 ANSYS的计算结果 诸如位移 应力 应变和反力 四 数据库与文件 35 存储和恢复不时地把数据库存储在计算机的内存 RAM 是一个很好的习惯 这样可以在计算机损坏或断电的情况下重新恢复数据库内的有关信息 SAVE操作把数据库从内存拷贝到名为databasefile的文件 ordbfileforshort 最简单的存储操作的点击Toolbar SAVE DB或使用 UtilityMenu File SaveasJobname dbUtilityMenu File Saveas SAVE命令 数据库与文件 36 将数据库恢复到内存 使用RESUME操作 Toolbar RESUME DB或使用 UtilityMenu File ResumeJobname dbUtilityMenu File Resumefrom RESUME命令缺省的保存和恢复的文件名为jobname db 当然你可以使用Saveas或Resumefrom选择不同的文件名 数据库与文件 37 保存和恢复应注意 选择 Saveas 或 Resumefrom 不改变当前工作名 如果使用缺省文件名 此前已有一个同名数据库文件 ANSYS先将旧文件拷贝到jobname dbb作为备份 db文件是保存时刻内存数据库的 快照 数据库与文件 38 保存和恢复技巧 分析过程中定期保存数据库 ANSYS不能自动保存 在尝试一个不熟悉的操作时 如布尔操作或剖分网格 或一个操作将导致较大改变时 如删除操作 应先保存数据库 如果不满意这次的结果 可以用恢复重做 在求解之前应该保存数据库 数据库与文件 39 清除数据库清除数据库允许对数据库清零 并重新开始 相当于退出ANSYS UtilityMenu File Clear StartNew或使用 CLEAR命令 数据库与文件 40 文件ANSYS在一个分析中要读写几个文件 文件名的格式为jobname ext 工作名在启动ANSYS之前选择一个不超过32个字符的作业名 缺省为file 在ANSYS中 可使用 FILNAME命令来修改文件名 UtilityMenu File ChangeJobname 扩展名用以区别文件的内容 例如 db是数据库文件 数据库与文件 41 几个典型文件 jobname log 日志文件 是ASCII码文件 包括了运行过程中的每一个命令 如果您用同样的作业名在同一目录中开始另一轮操作 ANSYS将增添原先的日志文件 作一个时间标记 jobname err 错误信息文件 是ASCII码文件 包括了运行过程中的所有错误和警告 ANSYS将在已存在的错误文件后添加新信息 jobname db dbb 数据库文件 是二进制文件 与所有支持平台兼容 jobname rst rth rmg rfl 结果文件 是二进制文件 与所有支持平台兼容 包括了ANSYS运算过程中所有结果数据 数据库与文件 42 文件管理技巧在一个单独的工作目录中运行一个分析作业 用不同的作业名 区分不同的分析运行 在任何ANSYS分析后 应保存以下的文件 日志文件 log 数据库文件 db 结果文件 rst rth 荷载步文件 如有多步 s01 s02 物理文件 ph1 ph2 使用 FDELETE命令或UtilityMenu File ANSYS自动删除ANSYS分析不再需要的文件 数据库与文件 43 ANSYS使用基于HTML格式的帮助系统 可以获取如下的帮助 ANSYS命令单元类型分析过程 五 在线帮助 44 在线帮助 使用目录标签可以浏览感兴趣的内容 使用索引标签可以快速查找具体的命令 术语 概念等 使用搜索标签可以从帮助系统中查找指定的单词或短语 45 在线帮助 ANSYS也提供了HTML形式的在线指导 这种指导包括了在ANSYS中求解一系列问题的详细说明 进入指导部分清单击UtilityMenu Help ANSYSTutorials 46 三种退出ANSYS的途径 Toolbar QUITUtilityMenu File Exit在输入窗口使用 EXIT命令 六 退出ANSYS 47 七 ANSYS分析的基本步骤 1 定义参数 2 创建几何模型 3 划分网格 4 加载 5 求解 6 结果分析 例 角支架静力分析 角支架建模 1 定义矩形 2 显示面积编号 3 工作平面设置 创建第一个圆 4 工作平面平移 创建第二个圆 5 加为一个实体 6 倒角 7 创建圆角面 8 加成一个实