ANSYS14.5 用法介绍PPT学习课件

第1章 ANSYS基础 1 2 主要内容 1 1有限单元法简介1 2ANSYS简介1 3ANSY工作界面 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 3 1 1有限单元法简介 1 1有限单元法简介数值分析方法可以分为两大类 有限差分法 有限单元法 有限单元法作为一个具有巩固理论基础和广发应用效力的数值分析工具 必将在国民经济建设和科学技术发展中发挥更大的作用 其自身也将得到进一步的发展和完善 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 4 1 1有限单元法简介 有限单元法的基本解法有限单元法作为数值分析方法的另一个重要特点是利用在每一个单元内假设的近似函数来分片地表示整个求解域上待求的未知场函数 单元内的近似函数通常由未知场函数或及其导数在单元的各个结点的数值和其插值函数来表达 一个问题的有限元分析中 未知场函数或及其导数在各个结点上的数值就成为新的未知量 也即自由度 从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题 一经求解出这些未知量 就可以通过插值函数计算出各个单元内场函数的近似值 从而得到整个求解域上的近似解 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 5 1 1有限单元法简介 有限单元法的基本步骤离散化单元分析计入边界条件 求解有限元方程后处理计算 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 6 1 2ANSYS简介 1 2 1ANSYS主要特点 ANSYS是完全的WINDOWS程序 界面友好 便于使用 产品系列由一整套可扩展的 灵活集成的各模块组成 满足各行各业的工程需要 强大的非线性分析功能 多场及多场耦合分析 实现前后处理和求解以及多场分析统一数据库的一体化 具有多物理场优化功能 是目前唯一具有流场优化功能的CFD软件 多种求解器分别适用于不同的问题及不同的电脑硬件配置 强大的并行计算功能 支持分布式并行及共享内存式并行 多种自动网格划分技术 支持多种CAD软件进行模型传递 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 7 1 2ANSYS简介 1 2 2组成模块ANSYS软件根据应用领域不同 可以分为如下几个模块 Structural 结构分析Thermal 热分析 Emag 电磁学问题分析 Multiphysics 耦合场分析 Flotran 流体动力学分析 Mechanical 机械分析 包括结构和热分析 LS Dyna 高度非线性分析 包括结构分析 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 8 1 2ANSYS简介 按照软件本身的流程结构 可分为前处理 求解 通用后处理 时间历程后处理4个模块 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 9 1 2ANSYS简介 1 2 3主要功能介绍结构分析静力分析 用于求解静力载荷作用下结构的位移和应力等 包括线性和非线性分析 非线性分析涉及塑性 应力刚化 大变形 大应变 超弹性 接触和蠕变等 模态分析 用于计算线性结构的固有频率和模态 谱分析 是模态分析的扩展 用于计算由于随机载荷引起的结构应力和应变 谐波分析 用于确定线性结构在随时间正弦曲线变化的载荷作用下的响应 瞬态动力分析 用于计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的响应 并且可考虑上述静力分析中提到的所有非线性特性 屈曲分析 用于计算曲屈载荷和确定曲屈模态 ANSYS可进行线性屈曲和非线性曲屈分析 显式动力分析 ANSYS LS Dyna可用于计算高度非线性动力学问题和复杂的冲击 碰撞 快速成型问题 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 10 1 2ANSYS简介 热分析 内热源 存在热源问题 相变分析 材料在温度变化时的相变 熔化和凝固等 热传递 传导 对流 辐射 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 11 1 2ANSYS简介 流体动力学分析ANSYS程序的FlotranCFD分析功能能够进行二维及三维的流体瞬态和稳态动力学分析 可以完成以下分析 层流 紊流分析 自由对流与强迫对流分析 可压缩流 不可压缩流分析 亚音速 跨音速 超音速流动分析 多组分流动分析 移动壁面及自由界面分析 牛顿流与非牛顿流体分析 内流和外流分析 分布阻尼和FAN模型 热辐射边界条件 管流 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 12 1 2ANSYS简介 电磁分析静磁场分析 计算直流电或永磁体的磁场 瞬态磁场分析 计算随时间变化的电流或外界引起的磁场 交变磁场分析 计算由交流电引起的磁场 电场分析 计算电阻或电容系统的电场 典型的物理量有电流密度 电荷密度 电场及电阻 高频电磁场分析 计算微波及波导 雷达系统 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 13 1 2ANSYS简介 声学分析ANSYS程序能进行声波在含流体介质中的传播的研究 也能分析浸泡在流体中的固体结构的动态特性 其涉及范围包括 声波在容器内的流体介质中传播 声波在固体介质中的传播 水下结构的动力分析 无限表面吸收单元 压电分析用于二维或三维结构对AC DC或任意随时间变化的电流或机械载荷的响应 主要内容如下 稳态分析 瞬态分析 谐响应分析 瞬态响应分析 交流 直流 时变电载荷或机械载荷分析 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 14 1 2ANSYS简介 多耦合场分析多耦合场分析就是考虑两个或多个物理场之间的相互作用 ANSYS统一数据库及多物理场分析并存的特点保证了可方便地进行耦合场分析 允许的耦合类型有以下几种 热 应力 磁 热 磁 结构 流体流动 热 流体 结构 热 电 电 磁 热 流体 应力 优化设计ANSYS程序提供多种优化方法 包括零阶方法和一阶方法等 对此 ANSYS提供了一系列的分析 评估 修正的过程 此外 ANSYS程序还提供一系列的优化工具以提高优化过程的效率 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 15 1 3ANSY工作界面 1 3 1启动界面方法一 单击Windows7中的 开始 按钮 选择 所有程序 选项 选择其中的MechanicalAPDLProductLauncher命令 启动ANSYS 启动ANSYS后 首先出现图1所示的提示 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 16 1 3ANSY工作界面 接着 出现如图所示的启动窗口 设置文件保存路径和文件名 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 17 1 3ANSY工作界面 设置完成后 单击启动界面上的按钮 进入ANSYS 方法二 也可以通过点击Windows7中的 开始 按钮 所有程序 ANSYS14 5 MechanicalAPDL14 5 进入ANSYS Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 18 1 3ANSY工作界面 1 3 2ANSY的工作界面ANSYS14 5输出窗口 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 19 1 3ANSY工作界面 ANSYS主窗口 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 20 1 3ANSY工作界面 1 3 3ANSYS14 5主窗口介绍ANSYS状态栏输入命令窗口 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 21 1 3ANSY工作界面 图形显示窗口 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 22 1 3ANSY工作界面 ANYSY工具栏Toolbar图形显示控制按钮集 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 23 1 3ANSY工作界面 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 24 1 应用菜单 UtilityMenu 菜单介绍 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 25 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 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 26 应用菜单 Select 选择 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 27 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 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 28 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 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 29 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 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 30 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 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 31 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 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 32 主菜单 MainMenu Preferences 参数选择 弹出一个对话框 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 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 33 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 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 34 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 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 35 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 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 第2章 有限元分析基本步骤 36 37 基本步骤 2 1ANSYS有限元分析典型步骤2 2有限元模型的建立2 3加载和求解2 4结果后处理 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 38 2 1ANSYS有限元分析典型步骤 ANSYS有限元典型分析大致分为三大步骤 1 建立有限元模型 2 加载和求解 3 结果后处理和结果查看 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 39 2 2有限元模型的建立 建立有限元模型的步骤可以细分为以下几个流程 1 指定工作文件名和标题名 2 定义单元类型 3 定义材料属性 4 创建有限元模型 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 40 2 2有限元模型的建立 2 2 1指定工作文件名和标题名在建立工作文件名和标题之前 首先应修改工作路径 将所要进行的有限元分析保存在某一特定路径的文件夹中 以便查看和编辑所做的分析 修改路径的方法为 命令 FILNAME FNAMEGUI UtilityMenu 实用菜单 File 文件 ChangeDirectory 弹出浏览文件夹对话框 指定有限元分析所要放置的路径及文件夹名 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 41 2 2有限元模型的建立 建立和修改工作文件名工作文件名的建立是在进入前处理器之前完成的 工作文件名也就是ANSYS为存储在工作空间中的文件取的名字 为不同的有限元建立与分析内容相关的工作文件名是一个良好的习惯 建立或修改工作文件名的方法如下 命令 FILNAMEGUI UtilityMenu 实用菜单 File 文件 ChangeJobname 弹出 ChangeJobnamed 对话框 在 FILNAM Enternewjobname 输入栏中输入工作文件名 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 42 2 2有限元模型的建立 创建标题名标题名最直观的作用是用简洁的英文语句标示当前分析的某种信息 如分析对象 分析工况 分析性质等 建立或修改标题名的方法如下 命令 TITLEGUI UtilityMenu 实用菜单 File 文件 ChangeTitle 弹出 ChangeTitle 对话框 在 TITLE Enternewtitle 输入栏中输入标题名 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 43 2 2有限元模型的建立 2 2 2定义单元类型ANSYS单元库提供了逾百种不同的单元 为了方便用户正确识别这些单元 ANSYS建立了针对不同问题的单元类型 并根据单元类型的特点为每个单元命名 单元命名格式为 单元类型前缀名 数字编号 此数字编号在ANSYS单元库中是没有重复的 例如 BEAM188是一个杆单元 BEAM表示该单元属于杆单元 由于杆单元类中还包含其他许多单元 如BEAM189单元等 所以还要用数字编号188来标识此特定单元 由于数字编号独一无二 没有重复的 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 44 2 2有限元模型的建立 定义单元类型的方法 GUI MainMenu 主菜单 Preprocessor 前处理器 ElementTypes 单元类型 Add 增加 Edit 编辑 Delete 删除 弹出ElementTypes 单元定义 对话框 在弹出的对话框中选择需要的单元类型 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 45 2 2有限元模型的建立 2 2 3定义材料属性ANSYS中的所有分析都需要输入材料属性 例如 在进行结构分析时 要输入材料的弹性模量和泊松比等 定义材料属性的方法单击 MainMenu 主菜单 Preprocessor 前处理器 MaterialProps 材料属性 MaterialModels 材料模型 弹出 DefineMaterialModelBehavior 定义材料模型 对话框 单击右侧列表框中的结构模型 Structural Linear 线性 Elastic 弹性 Isotropic 各向同性 表明要定义的材料是各向同性线弹性材料 如图2 1所示 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 46 2 2有限元模型的建立 图2 1 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 47 2 2有限元模型的建立 单击 Isotropic 弹出 LinearIsotropicPropertiesforMaterialNumber1 对话框 见图2 2 在 EX 输入栏中输入弹性模量 在 PRXY 输入栏中输入泊松比 如图2 2所示 图2 2 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 48 2 2有限元模型的建立 2 2 4创建有限元模型ANSYS提供了两种方法来构建有限元模型 一种是首先创建或导入实体模型 然后对实体模型进行网格划分 以生成有限元模型 另一种是直接利用单元和节点生成有限元模型 第二种方法非常困难 在实际工作中是不实用也不常用 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 49 2 2有限元模型的建立 利用第一种创建有限元模型的方法有以下几个步骤 1 创建或导入实体模型 2 网格划分前的准备工作 3 对实体模型进行网格划分 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 50 2 3加载和求解 加载和求解步骤可细分为如下步骤 1 定义分析类型和设置分析选项 2 施加载荷 3 设置载荷步选项 4 求解 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 51 2 3加载和求解 2 3 1定义分析类型和设置分析选项ANSYS可以求解7种不同类型的分析 分别是静态分析 瞬态分析 谐振分析 模态分析 频谱分析 屈曲分析和子结构分析 定义分析选项的方法为 GUI MainMenu Solution 求解器 AnalysisType 分析类型 NewAnalysis 新的分析 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 52 2 3加载和求解 2 3 3选择求解方法选择合适的求解方法GUI操作如下 MainMenu Solution 求解器 AnalysisType 分析类型 Sol nControls 求解控制 弹出 SolutionControls 对话框 如图2 15所示 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 53 2 3加载和求解 图2 3ANSYS14 5求解器选择 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 54 2 3加载和求解 2 3 4求解选择好求解器后 可进行求解 方法如下 GUI MainMenu Solution 求解器 Solve 求解 CurrentLs 当前载荷步 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 55 2 4结果后处理 有限元计算完成后 需要查看分析结果 分析结果的查看通过后处理器来完成 所谓后处理器 就是观察和分析有限元的计算结果 并从结果判定计算是否正确 ANSYS后处理器包括两个模块 通用后处理器POST1和时间历程后处理器POS26 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 56 2 4结果后处理 进入通用后处理器的方法如下 GUI MainMenu GeneralPostproc 通用后处理器 图2 4所示为在通用后处理器中显示的某平面应力问题的分析结果示意图 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 57 图2 4 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 58 2 4结果后处理 时间历程后处理器进入时间历程后处理器的方法如下 GUI MainMenu TimeHistPostproc 时间历程后处理器 图2 4所示为在通用后处理器中显示的某平面应力问题的分析结果示意图 图2 5为某节点反作用力与时间的关系图 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 59 2 4结果后处理 图2 5 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 第3章 坐标系与工作平面 60 61 主要内容 3 1ANSYS坐标系3 2 WorkPlane 工作平面 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 62 3 1ANSYS坐标系 3 1 1坐标系简介模型的建立都是在一定的坐标系下完成的 创建有限元模型需要对所生成的模型进行定位 坐标系还用于指定载荷和自由度方向并用于解释所得有限元分析结果 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 63 3 1ANSYS坐标系 ANSYS中的坐标系统及各自功能如下 整体坐标系 GlobalCoordinateSystems 用于定位几何形状参数 如几何体 节点 单元等的空间位置 用作显示坐标系作为列表和显示几何形状参数值基准 局部坐标系 LocalCoordinateSystems 是在整体坐标系中创建的固定坐标系 方便地定位其中的所有几何体和节点单元的方位 用于调整节点坐标系的参考基准 可以指定为某单元或节点的坐标系 节点坐标系 NodalCoordinateSystems 用于定义每个节点的自由度方向和节点结果数据的方向 确定结点集中载荷的方向 可以调整为总体坐标系或局部坐标系中的任一个 单元坐标系 ElementCoordinateSystems 用于确定材料特性主轴和单元结果数据的方向 可以调整为总体坐标系或局部坐标系中的任一个 显示坐标系 DisplayCoordinateSystem 用于几何形状参数的列表和显示 结果坐标系 TheResultsCoordinateSystem 用于列表 显示或在通用后处理操作中将结果转换到一个特定的坐标系中 可以是总体坐标系 局部坐标系或工作平面 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 64 3 1ANSYS坐标系 3 1 2总体坐标系及其操作总体坐标系是一个绝对参考系 用来确定空间几何结构的位置 ANSYS14 5中有三类总体坐标系 即笛卡尔坐标系 柱坐标系和球坐标系 柱坐标系根据表示角度方向的符号不同又分为用Z表示角度方向和用Y表示角度方向两类 这三类坐标系都属于右手坐标系 且共用一个坐标原点 在ANSYS中总体坐标系可由其坐标系编号来识别 其中 笛卡尔坐标系在ANSYS中的编号为0 球坐标系的编号为2 Z表示角度方向的柱坐标系编号为1 Y表示角度方向的柱坐标系编号为5 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 65 3 1ANSYS坐标系 这三类坐标系如图3 1所示 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 66 3 1ANSYS坐标系 启动ANSYS14 5后 系统默认的激活坐标系为笛卡尔坐标系 如果用户在整个分析过程中不改变当前的默认坐标系 那么显示坐标系 节点坐标系 单元坐标系和结果坐标系等全部默认为总体笛卡尔坐标系 激活总体坐标系的方法如下 GUI UtilityMenu WorkPlane ChangeActiveCSto 转换当前激活坐标系 弹出坐标系子菜单 GlobalCartesian 激活笛卡尔坐标系 默认选项 GlobalCylindrical 激活柱坐标系 Z GlobalCylindricalY 激活柱坐标系 Y GlobalSpherical 激活球坐标系 SpecifiedCoordSys 激活指定坐标系 WorkingPlane 激活坐标系与工作平面一致 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 67 3 1ANSYS坐标系 3 1 3局部坐标系及其操作由于很多分析中的有限元模型非常复杂 仅使用总体坐标系是不够的 这时用户必须自定义坐标系 即局部坐标系 局部坐标系子菜单如图所示 局部坐标系有 CreateLocalCS 创建局部坐标系 DeleteLocalCS 删除局部坐标系 和 MoveSingularity 移动奇异点 等操作 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 68 3 1ANSYS坐标系 局部坐标系的要素包括以下几个方面 坐标系编号 局部坐标系的编号必须是大于或等于11的整数 坐标系类型 与总体坐标系类似 局部坐标系可以是笛卡尔坐标系 柱坐标系或球坐标系 也可以是环形的以及椭圆的 坐标系原点 局部坐标系的原点位置 坐标系各轴的方向 局部坐标系各轴的位置与方向 坐标系各轴刻度的比例 默认比例为1 当比例不等于1时 各轴刻度不相等 当需要创建椭球或椭圆坐标系时 各轴刻度比例必须不一致 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 69 3 1ANSYS坐标系 1 局部坐标系的创建方法如下 GUI 选择 UtilityMenu WorkPlane LocalCoordinateSystems 局部坐标系 CreateLocalCS 创建局部坐标系 系统会弹出局部坐标系子菜单 如图所示 AtWPOrigin 以当前定义的工作平面的原点为中心定义局部坐标系 By3Keypoints 利用已定义的三个关键点定义局部坐标系 By3Nodes 利用已定义的三个节点定义局部坐标系 AtSpecifiedLoc 在指定位置定义局部坐标系 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 70 3 1ANSYS坐标系 2 删除局部坐标系删除局部坐标系的方法为 选择 UtilityMenu WorkPlane LocalCoordinateSystems DeleteLocalCS AtSpecifiedLoc 弹出删除指定编号范围的局部坐标系对话框 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 71 3 1ANSYS坐标系 3 激活局部坐标系所有总体坐标系和局部坐标系都可以作为当前坐标系使用 但只能有一个当前激活坐标系 每次定义完一个局部坐标系之后 它自动被激活成当前坐标系 按下述方法更改 GUI UtilityMenu WorkPlane ChangeActiveCS 转换当前坐标系 SpecifiedCoodSys 指定坐标系 弹出 ChangeActiveCStoSpecifiedCS 对话框 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 72 3 1ANSYS坐标系 3 1 4节点坐标系及其操作总体坐标系和局部坐标系用于几何体的定位 而节点坐标系则用于定义节点自由度 载荷的方向 另外 在时间历程后处理器POST26中的结果数据是在节点坐标系下表达的 每个节点都有自己的节点坐标系 默认情况下 不管节点坐标系在哪个坐标系下定义的 该坐标系都平行于总体笛卡尔坐标系定义或改变节点坐标系方向的操作如下 GUI MainMenu Preprocessor Modeling 建模 Create 创建 Nodes 节点 RotateNodeCS 旋转节点坐标系 ToActiveCS 到激活坐标系 MainMenu Preprocessor Modeling 建模 Move Modify 移动 修改 RotateNodeCS 旋转节点坐标系 ToActiveCS 到激活坐标系 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 73 3 1ANSYS坐标系 3 1 5单元坐标系单元坐标系用于确定材料属性的方向 所施加面力的方向和单元结果数据 应力和应变 的方向等 单元坐标系的操作方法如下 GUI 单击 MainMenu Preprocessor Modeling Create Elements ElemAttributes 单元属性 或者 MainMenu Preprocessor Meshing MeshAttributes 网格划分属性 DefaultAttribs 默认属性 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 74 3 1ANSYS坐标系 3 1 6显示坐标系及其操作显示坐标系可用于几何形状参数的列表和显示 尽管用户可以采用不同的坐标系建立模型 但在默认情况下 图形显示和列表显示操作不受当前坐标系的影响而总是显示总体笛卡尔坐标系下的坐标或结果 通过修改显示坐标系的种类 可以从不同角度查看一个模型 显示坐标系的操作方法如下 单击 UtilityMenu WorkPlane ChangeDisplayCSto 弹出下一级子菜单 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 75 3 1ANSYS坐标系 如图所示 GlobalCartesian 将显示坐标系更换成总体笛卡尔坐标系 GlobalCylindrical 将显示坐标系更换成总体柱坐标系 GlobalCylindricalY 将显示坐标系更换成柱坐标系 Y GlobalSpherical 将显示坐标系更换成球坐标系 SpecifiedCoordSys 将显示坐标系更换成指定坐标系 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 76 3 1ANSYS坐标系 3 1 7结果坐标系及其操作结果坐标系用来列表 显示或在通用后处理 post1 中将节点或单元结果转换到一个特定的坐标系中 结果坐标系的操作如下 GUI 单击 MainMenu GeneralPostproc Optionsforoutput 结果输出设置选项 或者 UtilityMenu List Results Options Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 77 3 2 WorkPlane 工作平面 工作平面是创建几何模型的参考 X Y 平面 在前处理器中用来创建实体模型和有限元模型 如图所示线框中的菜单就是工作平面的操作菜单系统 工作平面的操作包括显示 隐藏 显示风格设置 捕捉功能 平移与旋转变换等 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 78 3 2 WorkPlane 工作平面 3 2 1工作平面的显示和隐藏显示工作平面的方法为 单击 UtilityMenu WorkPlane DisplayWorkingPlane 显示工作平面 隐藏工作平面 再次选择菜单路径 UtilityMenu WorkPlane DisplayWorkingPlane 工作平面子菜单项前的勾去掉 即工作平面已经切换为隐藏状态 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 79 3 2 WorkPlane 工作平面 3 2 2设置工作平面的显示风格和捕捉功能工作平面的坐标系形式和各种功能可以根据需要进行设置 如打开 关闭捕捉功能 打卡 关闭栅格等 设置工作平面选择菜单路径 UtilityMenu WorkPlane WPSetting Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 80 3 2 WorkPlane 工作平面 Cartesian 笛卡尔坐标系 在创建矩形等特征几何对象时选择笛卡尔坐标系比较方便 Polar 极坐标系 在创建圆形 圆柱体等特征几何对象时选择极坐标系形式比较方便 GridandTriad 显示栅格和工作平面WXOWY坐标轴 如图3 29所示的工作平面状态 GridOnly 仅显示栅格 不显示工作平面坐标架 TriadOnly 仅显示工作平面WXOWY坐标轴 EnableSnap 选中表示打开捕捉功能 否则处于关闭状态 SnapIncr 移动鼠标时位置变化增量 Spacing 相邻栅格线之间的距离 Minimum 当选择笛卡尔坐标系形式的工作平面时 用于规定X和Y方向上栅格线显示区域方位的最小坐标值 Maximum 同上 用于规定最大坐标值 Tolerance 恢复容差值 只有所在位置距工作平面距离小于此容差值的几何对象才认为其位于工作平面上 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 81 3 2 WorkPlane 工作平面 3 2 3工作平面的平移和旋转变换1 增量变换 增量变换就是按照规定的平移距离和旋转角度进行工作平面变换 操作方法为 UtilityMenu WorkPlane OffsetWPbyIncrements Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 82 3 2 WorkPlane 工作平面 区选项单击一次 工作平面沿X 和X 方向平移 选项规定的距离 同上 工作平面沿Y 和Y 方向平移 选项规定的距离 同上 工作平面沿Z 和Z 方向平移 选项规定的距离 区选项 点击一次 选项中的按钮时 X Y和Z的平移增量 区选项 按照顺序定义X Y和Z的平移的增量大小 三个数值之间用逗号隔开 仅输入该参数并不能执行工作平面的平移操作 必须点击 区中的或按钮才可执行规定平移数值的平移操作 区选项单击一次 工作平面沿X轴逆时针和顺时针旋转 选项规定的角度 同上 工作平面沿Y轴逆时针和顺时针旋转 同上 工作平面沿Z轴逆时针和顺时针旋转 区选项 单击一次 区选项中的按钮时 沿X Y和Z轴旋转的角度增量 区选项 按照顺序定义沿X Y和Z的角度增量大小 三个数值之间用逗号隔开 仅输入该参数并不能执行工作平面的旋转操作 必须点击 区中的或按钮才可执行规定平移数值的平移操作 区选项 动态显示工作平面平移后原点在总体笛卡尔坐标系中的坐标值 区选项 指定工作平面变换模式 默认为按照数值进行变换 选中表示利用鼠标三键控制工作平面动态变换 该模式无法精确控制工作平面变换 很少用到 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 83 3 2 WorkPlane 工作平面 2 中心平移变换中心平移变换是指工作平面发生平移变换操作 且工作平面的原点从当前位置平移到选中的位置 关键点或节点的形心上 或直接平移到总体坐标系原点或激活坐标系的原点上 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 84 3 2 WorkPlane 工作平面 3 对齐变换对齐变换是指将工作平面的原点 3坐标轴的位置和方向固定到某个位置点或方向上 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 第4章 实体建模技术 85 86 主要内容 4 1ANSYS中的实体建模技术简介4 2实体建模4 3实体模型的相关操作4 4布尔运算4 5移动与复制4 6镜面映射4 7删除实体4 8CAD几何模型导入ANSYS Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 87 4 1ANSYS中的实体建模技术简介 1 建模方法1 利用前处理器CAD实体建模功能创建实体模型 利用ANSYS前处理器中的实体建模功能 建立关键点 线 面和体等实体模型 2 利用ANSYS的CAD接口功能 从其他CAD软件中导入 导出实体模型 用户利用自己熟悉的CAD系统 建立好模型 如UG Pro E等外部CAD软件 然后再把它导入到ANSYS14 5中以进行分析 从而避免了重复对现有CAD模型的劳动 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 88 2 两种实体建模思路 自底向上建模 自上而下建模 加 直接建立高级图元 然后利用工作平面 布尔运算等操作 激活坐标系 工作平面 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 89 4 2实体建模 ANSYS提供了丰富的实体模型创建功能 包括 Create 建立 Operate 操作 Move Modify 移动 修改 Copy 复制 Reflect 映射 Delete 删除等操作 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 90 4 2实体建模 4 2 1关键点和硬点关键点是实体模型中级别最低的元素 除作为质量单元的关键点外 关键点一般不独立存在于模型中 往往依附于其它线 面或体 硬点是一种特殊的关键点 依附于某线或者面上 以便在网格划分时在硬点位置强制生成一个节点 这样便于在线或者面上的硬点位置施加集中载荷或者结果提取 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 91 4 2实体建模 1 ANSYS中创建关键点的方法GUI 单击 MainMenu Preprocesssor Modeling Create Keypoints 关键点 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 92 4 2实体建模 4 2 2线 MainMenu Preprocesssor Modeling Create Lines 线 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 93 4 2实体建模 4 2 3面 MainMenu Preprocesssor Modeling Create Areas 面 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 94 4 2实体建模 4 2 4体菜单路径为 MainMenu Preprocesssor Modeling Create Volume 体 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 95 4 3实体模型的相关操作 4 3实体模型的相关操作实体模型创建完成之后 还需要一定的操作 Operate 如拖拉 缩放 布尔操作等 这些操作功能能方便快捷地创建有限元分析所需的实体模型 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 96 4 3实体模型的相关操作 4 3 1拖拉菜单路径为 MainMenu Preprocesssor Modeling Operate Exclude 拖拉 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 97 4 3实体模型的相关操作 4 3 2延伸线菜单路径 单击 MainMenu Preprocesssor Operate ExtendLine 弹出拾取对话框 拾取需要延长的线 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 98 4 3实体模型的相关操作 4 3 3比例缩放比例缩放是在当前激活坐标系下对单个或多个几何对象进行放大或缩小 包括移动和复制两种方式 Createouterareasbyskinning CopyinlocalcylindricalCS Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 99 4 3实体模型的相关操作 4 3 4实体模型图元相关的几何项信息计算和打印计算打印与实体模型图元相关的几何项 系统通过该功能列表显示实体模型图元相关的几何项的信息 如形心和转动惯量等 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 100 4 4布尔运算 4 4布尔运算布尔运算的目的是构建更复杂的模型 或者消除模型之间的空隙之处 如果模型之间有空隙 将导致有限元计算的错误 布尔运算包括求交运算 Intersect 加运算 Add 减运算 Subtract 切割运算 Divide 粘结运算 Glue 交叠运算 Overlap 分割运算 Partition 布尔运算设置 Settings 等 Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 101 4 4布尔运算 4 4 1布尔运算的设置布尔运算的结果不是唯一的 需要用户进行设置 以便得到需要的结果 布尔运算设置方法为单击 MainMenu Preprocesssor Modeling Operate Booleans Settings Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 102 4 4布尔运算 4 4 2交运算交运算的结果是由每个初始图元的共同部分形成一个新图元 交表示二个或多个图元的重复区域 菜单路径 MainMenu Preprocesssor Modeling Operate Intersect Dynamics Release5 5 001174 December 30 2013 103 4 4布尔运算 4 4 3加运算加运算的结果是得到一个包含各个原始图元所有部分的新图元 菜单路径 MainMenu Preprocesssor Modeling