第2章-ANSYS有限元分析典型步骤

1、1,第2章 ANSYS有限元分析典型步骤,2.1建立有限元模型 2.2加载和求解 2.3结果后处理,2,2.1建立有限元模型 ANSYS将模型分为实体模型和有限元模型两大类。 实体模型由关键点、线、面和体组成，用来直接描述所求问题的几何特性。 有限元模型是实际结构和物质的数学表示方法。,3,建立有限元模型的步骤，可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。,4,第一步：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。 启动ANSYS，单击Utility Menu(实用菜单)File(文件)Resume fr

2、om(从恢复),5,修改工作文件名 单击Utility Menu(实用菜单)File(文件)Change jobname(更改工作文件名)命令，弹出Change jobname(更改工作文件名)对话框。,6,第二步：定义单元类型 ANSYS单元库提供多达200种不同的单元。 较为简单的单元分类如表所示。 下面是一个平面单元在ANSYS单元类中的命名方式：,7,PLANE77 PLANE表示该单元属于平面单元类。由于平面单元类中还包含其他许多单元，所以还要用数字编号77来标识特定单元。,8,单元的概念 什么是单元呢？ 可以这样理解单元：在远处看一栋平房，很明显，它的几何形状就是一个长方体，这个长

3、方体在ANSYS中称为实体模型，一旦走近，就会发现，这个长方体由一块块砖搭建而成，这些个有限数目的砖，组成了同样一个长方体，这些砖在ANSYS中便称为单元。,9,定义单元类型方法如下: Main Menu(主菜单)Preprocessor（前处理器）Element Type（单元类型）Add/Edit/Delete(增加/编辑/删除)。 单元由什么组成呢？现在仅需知道单元含节点即可。,10,第三步:定义材料属性数据 ANSYS中的所有分析都需要输入材料属性。例如，在进行电磁场分析时，至少要输入材料的相对磁导率MURX，进行结构分析时，要输入材料的杨氏弹性模量EX。 Main Menu(主菜单)

4、Preprocessor(前处理器) Material Props(材料属性) Material Models(材料模型),11,第四步:创建有限元模型 ANSYS提供了两种方法来构建有限元模型. 1)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。 2)直接用单元和节点生成有限元模型。,12,利用第一种创建有限元模型的方法有以下几个流程： 1)创建或者导入实体模型。 ANSYS提供强大的实体模型创建功能.可以创建关键点、线、面、体,并支持布尔操作,以生成更为复杂的模型。模型创建的菜单项如图1所示。,13,14,2)网格划分前预备工作包括以下2个步骤： i)为实体模型分配

5、单元属性 单元属性指的是单元类型、实常数，材料属性和单元坐标系。该步骤对应的菜单项如图2所示。,15,16,ii)设置网格划分水平 ANSYS网格划分水平控制菜单项如图3所示。 iii)对实体模型进行网格划分 在完成1,2步骤后，就可以对实体模型进行网格划分。网格划分的菜单项如图4所示。网格划分后产生有限元模型。以空心圆柱为例，对它划分完毕后生成的有限元模型如图5所示。,17,18,19,20,2.2 加载和求解 加载和求解步骤分为： 定义分析类型和设置分析选项。 施加载荷。 设置载荷步选项。 求解。,21,2.2.1定义分析类型和设置分析选项 ANSYS一共可以求解7种不同类型的分析，它们分

6、别是：静态分析，瞬态分析，谐振态分析，模态分析，频谱分析，屈曲分析以及子结构分析。,22,定义分析类型和设置分析选项的方法如下： Main Menu(主菜单)Solution(求解器) Analysis Type(分析类型) New Analysis(新分析) 2.2.2施加载荷 ANSYS对载荷的定义包括约束，支撑，边界条件，激励等。并根据真实物理环境将载荷分为6大类。 自由度约束：即把某个固定自由度用给定的数值代替。例如电磁场分析中的给有限元模型施加的磁势为零的边界条件。,23,集中力载荷：施加在节点上的集中载荷。例如结构分析中施加在有限元模型上的力和力矩。 面载荷：施加在某个表面上的载荷

7、，例如结构分析中施加的压力。 体载荷：施加在某个体的载荷，例如电磁场计算中施加在线圈中的电流密度。 惯性载荷：它是由物体的惯性引起的，比如说结构计算中经常考虑重力带来的加速度。 耦合场载荷：把从一种分析中得到的结果作为另一种分析的载荷。例如磁场计算后得到的Lorentz力作为结构分析的力载荷。,24,2.2.3选择求解方法 求解就是ANSYS通过有限元方法建立联立方程并计算联立方程的结果。 要选择合适的求解方法，单击Main Menu(主菜单)Solution(求解器) Analysis Type(分析类型) Soln Controls(求解控制)，弹出Solution Controls(求解

8、设置)对话框，如图6所示。,25,26,2.2.4求解 选择好求解器后，开始求解，方法如下： Main Menu(主菜单) Solution(求解器) Solve(求解) Current LS（当前载荷步） 2.3结果后处理 所谓后处理，通俗而言，就是观察和分析有限元的计算结果.,27,(1)通用后处理器POST1 用于分析处理整个模型在某个子载荷步的某个子步，或者某个结果序列，或者特定时间或频率下的结果，例如在热分析中，查看时间等于15秒时模型的温度等。 通用后处理的菜单项如图7所示。 进入通用后处理器的方法如下： Main Menu(主菜单) General Postproc(通用后处理器),28,29,(2) 时间历程后处