ANSYS实体建模全解.ppt

3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 1 硕士研究生学位课程讲义 2006 通用有限元程序ANSYS及应用 二 主讲 钱江二OO六年三月三日 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 2 2 5主菜单 主菜单的每个命令都有一个子菜单 用 号指示 或者执行一项操作 默认主菜单提供了12类菜单主题 2 图形用户界面 GUI 简介 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 3 默认的主菜单主题 Preferences 优选项 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 2 5主菜单 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 4 默认的主菜单主题 续 ROMTool 缩阶建模工具 基于模态分解法表达结构的响应 DesignOpt 设计优化 包含了OPT操作 如定义优化变量 开始优化设计 查看设计结果等 这是传统的优化操作 是单步分析的反复迭代 ProbDesign 概率设计 这是ANSYS6 0以后版本的新增功能 结合设计和生产等过程中的不确定因素 来进行设计 RadiationOpt 辐射选项 如定义辐射率 完成热分析的其他设置 写辐射矩阵 计算视角因子等 Run TimeStats 运行时间估计器 包含了RUNSTAT操作 如估计运行时间 估计文件大小等 SessionEditor 记录编辑器 用于查看在保存或者恢复之后的所有操作记录 2 5主菜单 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 5 优选项选择分析任务涉及到的学科 以及在该学科中所用的方法 该步骤不是必须的 可以不选 但会导致在以后分析中 面临一大堆选择项目 所以 让该优选项过滤掉你不需要的选项是明智的办法 尽管默认的是所有学科 但这些学科并不是都能同时使用 在学科方法中 p Method方法是高阶计算方法 通常比h Method方法具有更高的精度和收敛性 但是 该方法消耗的计算时间比后者大大增如 且不是所有学科都适用p Method方法 只有在结构静力分析 热稳态分析 电磁场分析中可用 其他场合下都采用h Method方法 h Method方法 以加密网格划分的方法提高结果的计算精度p Method方法 以增加单元内插值函数阶数的方法提高计算精度 2 5 1优选项 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 6 预处理器的主要功能包括单元定义 建模 分网 单元定义用于定义 编辑或删除单元 如果单元需要设置选项 用该方法比用命令方法更直观方便 实体建模用于创建模型 可以创建实体模型 也可直接创建有限元模型 ANSYS中有两种基本的实体建模方法 自底向上建模 首先创建关键点 然后把关键点连接成线 面和体 但也可不依顺序创建 如 可出直接连接关键点为面 自顶向下建摸 利用ANSYS提供的几何原型创建模型 这些原型是完全定义好了的面或体 创建原型时 程序自动创建较低级的实体 使用自底向上还是自顶向下的建模方法取决于用户的习惯和问题的复杂程度 通常情况是同时使用两种方式 才能高效建模 2 5 2预处理器 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 7 求解器包含了与求解相关的命令 包括分析选项 加载 载荷步设置 求解控制和求解 分析类型和分析选项在此用户需要决定分析类型 ANSYS提供了如下几种类型的分析 静态分析 模态分析 谐分析 瞬态分析 功率谱分析 屈曲分析和子结构分析一旦选定分析类型后 应当设置分析选项 载荷和载荷步选项在ANSYS中 有下列六种载荷 DOF约束 Constraints 集中载荷 Forces 表面载荷 SurfaceLoads 体载荷 BodyLoads 惯性载荷 InertiaLoads 耦合场载荷 Coupled fieldLoads 求解 2 5 3求解器 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 8 用于查看某载荷步和子步的结果 也就是说 它是在某 时间点或频率点上 对整个模型显示或列表 结果读取用于定义从哪个结果文件中读入数据和读入哪些数据 如果不指定 则从当前分析结果文件中读入所有数据 结果显示在通用后处理器中 有三种结果显示 图形显示 列表显示和查询显示 结果计算用于计算选定单元的合力 总的惯性力矩或者对其他一些变量做选定单元的表面积分 可以指定力矩的主轴 如果不指定 则默认的以结果坐标系 RSYS 轴为主轴 2 5 4通用后处理器 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 9 用来观察某点结果随时间或频率的变化 包含图形显示 列表 微积分操作 响应频谱等功能 一个典型的应用是在瞬态分析中绘制结果项与时间的关系 或者在非线性结构分析中画出力与变形的关系 所有的操作都是基于变量的 此时 变量代表了与时间 频率 相对应的结果项数据 每个变量都被赋予一个参考号 该参考号大于等于2 参考号1赋给了时间 或频率 显示 列表或者数学运算都是通过变量参考号进行的 2 5 5时间历程后处理器 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 10 3 直接生成法建模过程3 1方案规划3 2创建属性列表3 3定义节点及单元 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 11 3 直接生成法建模过程 示例 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 12 4 实体建模的基本过程4 1坐标系和工作平面的设定4 2图元及基本图元的生成4 3图元的修改4 4实体建模的基本途径4 5布尔运算 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 13 坐标系的用途 用于创建几何模型 用于指定载荷和自由度方向 用于解释结果 包括图示或列表 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 14 应用坐标系创建几何模型 几何模型的定位和创建可基于三种坐标系 CS 工作平面坐标系 WorkingPlaneCS 全局坐标系 GlobalCS 局部坐标系 LocalCS 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 15 工作平面坐标系 WorkingPlaneCS 工作平面坐标系即一个2 D作图平面 主要用于实体模型体素的定位和定向 由底向上建模 定义关键点 线 面等 缺省时 与全局坐标系XY平面重合 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 16 全局坐标系 GlobalCS 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 17 全局坐标系 续 缺省时 全局直角坐标系是激活坐标系 激活坐标系也可为柱 或球 其它坐标系 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 18 全局坐标系 举例 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 19 局部坐标系 LocalCS 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 20 节点坐标系 用于载荷和自由度定向 续 有时 需要旋转模型中某些节点的节点坐标系 用于有坡度的滑动支撑或施加径向位移 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 21 节点坐标系 举例 观看节点坐标系 UtilityMenu PlotCtrls Symbols ToggleONNodalCS 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 22 观看结果 结果坐标系 当在通用后处理 POST1 中观看结果时 所有结果 应力 反力 都位于结果坐标系 resultscoordinatesystem 中 缺省时 POST1将所有结果转化为全局直角坐标系 包括经过 旋转 的节点上的结果 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 23 观看结果 结果坐标系 续 改变结果坐标系 MainMenu GeneralPostprocessor OptionsforOutp 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 24 观看结果 结果坐标系 续 改变结果坐标系的例子 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 25 列表 显示坐标系 列出节点坐标系 UtilityMenu List Nodes 这些坐标都用显示坐标系 DSYS 表示 缺省时 DSYS被设置为全局直角坐标系 因此无论模型在何种坐标系中创建 列出的坐标值都位于全局直角坐标系中 改变显示坐标系 UtilityMenu WorkPlane ChangeDisplayCSto 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 26 坐标系 总结 工作平面用于定义和定位几何项 全局坐标系 局部坐标系 节点坐标系 用于载荷和自由度定向 结果坐标系 用于显示和解释结果 显示坐标系 用于显示各坐标值列表 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 27 4 2图元及基本图元的生成 图元 点 线 面 体 图元的等级 由低至高 点 线 面 体要点 修改图元必须由低至高删除图元必须由高至低 几何实体 由一系列图元组成几何实体 基本图元的生成及修改 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 28 关键点的生成与修改 选项 MainMenu Preprocessor Modeling Create Keypoints 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 29 线的生成与修改 选项 创建线的功能MainMenu Preprocessor Modeling Create Lines LinesCreate Lines SplinesOperate Extrude SweepCreate Lines Arcs 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 30 面的生成与修改 选项 生成面的功能MainMenu Preprocessor Modeling Create Create Areas ArbitaryOperate Extrude Sweep 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 31 体的生成与修改 选项 创建体的功能MainMenu Preprocessor Modeling Create Create Volumes ArbitraryOperate Extrude Sweep 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 32 4 4实体建模的基本途径 由底向上建模 按点 线 面 体顺序由低级图元起形成几何实体 由顶向下建模 直接生成顶级图元 通过布尔操作完成目标几何实体 利用已有的图元 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 33 利用已有的图元建模 由已有的线 面 体生成新的线 面 体选项 由已有的图元再生成图元的功能MainMenu Preprocessor Modeling 镜射 Reflect 平移 修改 Move Modify 复制 Copy 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 34 关于Reflect Reflection操作可关于一个坐标平面或沿某一坐标轴进行说明 Reflect Move Modify Copy操作的坐标轴均属于当前激活坐标系 4 5布尔运算 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 36 面与面相加举例 A1 A2 A3 A3包含原来所有面的区域 不再保留原来边界 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 37 面与面相减举例 A1 A2 A3 A3包含原来所有面的区域 不再保留原来边界 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 38 面与面叠分举例 A3是一个新面 是A2与A1重叠部分的区域 A4和A5是新面 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 39 加法的选项 MainMenu Preprocessor Modeling Operate Booleans Add 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 40 叠分的选项 MainMenu Preprocessor Modeling Operate Booleans Overlap 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 41 粘接 粘接操作是将多个图元进行连接 并生成具有公共边界的图元 只有公共区域的维数低于粘接图元的维数 粘接操作才有效 如果粘接操作没有新的图元产生 就通过合并关键点获得粘接效果 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 42 粘接的选项 MainMenu Preprocessor Modeling Operate Booleans Glue 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 43 切分 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 44 切分的选项 MainMenu Preprocessor Modeling Operate Booleans SubtractorDivide 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 45 切分的选项 续一 MainMenu Preprocessor Modeling Operate Booleans Divide 3March2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L2 46 切分的选项 续二 MainMenu Preprocessor Modeling Operate Booleans Divide 3Marc