第5章ANSYS分析结果的后处理ppt课件

1、第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学 后处置是用图形、数据的方式显示有限元计算的结果，以供用户进展判别、分析，从而检查有限元模型的合理性。这是有限元构造分析的重要环节5.1 后处置 ANSYS提供了许多方式对模型施加加载，而且借助于载荷步选项，用户可以在求解中逐渐对模型施加载荷。在ANSYS的术语中，载荷(Loads)包括边境条件和外部或者内部作用力。第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学4.1.1 载荷种类 在不同的学科中，载荷的详细含义也不尽一样，下面为不同窗科中所指的载荷术语。构造分析：位移、力、压力、温度、重力；热力分析：磁场、热流速率、对流、内部热生成、无限外表等；磁场

2、分析：磁场、磁通量、磁场段、源流密度、无限外表；电场分析：电势电压、电流、电荷、电荷密度、无限外表等；流体分析：流速、压力等对不同窗科的载荷而言，程序中的载荷可以分为六类：1 DOF constraint(DOF约束:定义节点的自在度值，也就是将某个自在度赋予一个知值。在构造分析中该约束被指定为位移和对称边境条件；在热力分析中被指定为温度和热通量平行的边境条件。第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学2Force集中载荷或力载荷：施加于模型节点上的集中载荷。在构造分析中被指定为力和力矩；在热分析中为热流速率；在磁场分析中为电流段。3Surface load(外表载荷)：为施加于模型某个外表

3、上的分布载荷。在构造分析中被指定为压力；在热分析中为对流和热通量。4Body load(体积载荷)：为施加于模型上的体积载荷或者场载荷。在构造分析中为温度；热力分析中为热消费率。5Inertia load惯性载荷：由物体的惯性引起的载荷，如重力加速度、角速度、角加速度。主要在构造分析中运用。6Coupled-field loads耦合场载荷：为以上载荷的一种特殊情况，是从一种分析得到的结果作为另一种分析的载荷。例如可以施加磁场分析中计算的磁力作为构造分析中的力载荷。第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学1)载荷步(load step) 载荷步就是我们平常讲的分步施加加载荷，以模拟真实的载

4、荷配置。左图所示显示了一个需求三个载荷步的载荷历程曲线：第一个载荷步用于线性载荷，第二个载荷步用于不变载荷，第三个载荷步用于卸载。载荷值在载荷部的终了点到达全值。2)载荷子步 子步(Sub step):将一个载荷步分成几个子步施加载荷。3)时间的作用 在一切静态和瞬态分析中，ANSYS运用时间作为跟踪参数，而不论分析能否依赖于时间。在指定载荷历程时，在每个载荷步的终了点赋予时间TimeLoad4.1.1.1 载荷步和子步值。时间也可作为一个识别载荷步和载荷子步的计算器。这样计算得到的结果也将是与时间有关的函数，只不过在静力分析中，时间取为常量0；在瞬态分析中，时间作为表示真实时间历程的变量在变

5、化；在其它分析中，时间仅作为一个计算器识别求解时所采用的不同载荷步。第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学从时间的概念上讲，载荷步就是作用在给定时间间隔内的一系列载荷；子步为载荷步中的时间点，并在这些点上求得中间解。 在ANSYS程序中，用户可以把载荷施加在实体模型关键点、线、面、体等上，也可以施加在有限元模型结点、单元上。假设载荷施加在几何模型上，ANSYS在求解前先将载荷转化到有限元模型上。这两种情况各有各自的优缺陷。 (1)施加在实体模型上优点: 1模型载荷独立于有限元网格之外，这样就不用由于网格重新划分而重新加载；2经过图形拾取来加载时，由于实体较少，所以施加载荷简易。缺陷: 1

6、不能显示一切的实体模型载荷；2施加关键点约束的扩展时，在两个关键点施加的约束会扩展到关键点之间的直线上一切的节点上，有时这种约束并不是实践的约束情况，因此在运用扩展约束时，在关键点上施加约束要特别小心。4.1.2 加载方式及其优缺陷第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学(2)施加在有限元模型上优点： 1约束可以直接施加在节点上，所以扩展约束没有影响；2载荷可以直接施加在节点上缺陷：1任何对于有限元网格的修正都会使已施加的载荷无效，需求删除先前的载荷并在新网格上重新施加载荷；2不方便处置线载荷和面载荷，由于原来施加在一条线上的载荷需求逐个结点来拾取，原来施加在一个面上的载荷需求逐个单元来拾

7、取，非常费事。实例：connect.db第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学 任何实践构造都会遭到一定的约束条件来坚持其稳定性，因此给构造模型施加适宜的约束条件是进展有限元分析的一个重要步骤。 在构造分析涉及到的一切载荷中，惯性载荷相对于整体相对于整体笛卡儿坐标系施加于整个模型，除此之外，其它载荷既可以施加于实体图元点、线、面，也可以施加在有限元模型上结点、单元。载荷可以进展施加(Apply)、删除(Delete)、运算(Operate)。 施加载荷可以经过前处置器Preprocessor或求解器Solution 中的Loads项完成。左图示菜单为第一种方式。弹出相应对话框后：4.2

8、载荷的施加第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学(1)选择载荷方式：如Displacement(位移) ,Force/Moment(力和力矩),Pressure(压力)、Temperature温度等；(2)选择加载的对象：如:On Keypoints、On Lines、On Areas、On Nodes、On Element等；(3)指定载荷的方向和数值 在构造分析中，DOF约束中相应的自在度有平移和旋转，共有6个，即UX、UY、UZ(X、Y、Z方向平动自在度及RTOX、RTOY、RTOZ X、Y、Z方向的转动平动自在度，它可以施加在线上，也可以施加在结点上。位移方向与总体坐标轴正向一样

9、时取正值，否那么取负值。DOF的复杂情况如下：施加对称或者反对称DOF约束施加耦合DOF约束4.2 .1 加载自在度(DOF)约束第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学4.2.1.1 在关键点或节点上加载位移约束命令：DK, KPOI, Lab , VALUE ,VALUE2, KEXPND, Lab2, Lab3, Lab4, Lab5, Lab6D, NODE, Lab , VALUE ,VALUE2, NEND, NINC, Lab2, Lab3, Lab4, Lab5, Lab6GUI：SolutionDefine LoadsApplyStructuralDisplacement

10、On Keypoints或On Nodes参数阐明：KOPI、NODE要施加约束的关键点号、节点号LabUX、UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ等符号标识；VALUE、VALUE2自在度值、第二个自在度值；NEND，NINC指定一样的约束值到NODE到NEND的节点上缺省为NODE，其节点号增量为NINC缺省1；KEXPND关键点自在度扩展选项0约束只施加在关键点处的节点上；1将关键点上的约束进展扩展(见下页Lab2 , Lab3, Lab4, Lab5, Lab6附加自在度，这些自在度取一样的值施加在这些节点上。第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学对话框中的KEXPND选项设为

11、YES，可使一样的约束施加在位于两关键点连线的一切节点上。如左图所示。只需拾取关键点K1和K2，再在设置对话框中选择All DOF，并在VLAUE框中输入0，设置EXPAND为Yes，那么K1至K2之间的一切节点都将被约束，即相当于固定了这条边；KEPANDNo那么只固定了K1、K2上的两个节点被约束。K1K2第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学4.2.1.2 在线或面上加载位移约束命令：DL, LINE, AREA ，Lab , Value ,Value2DA, AREA, Lab , Value ,Value2 参数阐明：略GUI：SolutionDefine LoadsApply

12、StructuralDisplacementOn Lines或On Areas第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学4.2.1.2 对称约束与反对称约束 在位移约束中还有两个非常重要的约束，就是施加在对称面上的对称约束和反对称约束。1对称约束限制对称面内一切节点的两个方向旋转自在度，同时限制了垂直于对称面的位移自在度。2反对称约束限制了对称面内一切节点在对称面内的两个方向位移自在度，同时限制了垂直于对称面的旋转自在度。第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学 对称约束与反对称约束的表示图如下： 这两种约束条件运用在不同的对称模型的场所，经过设定对称约束边境条件到达简化建模的效果。施加

13、对称约束和反对称约束的采用的命令依然是DL、DA，其参数Lab设为SYMM对称或ASYM反对称。GUI: SolutionDefine Symmetry B.C. 或Antisymm B.C.第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学 在构造分析中，集中载荷包括力FX、FY、FZ，即在X轴、Y轴、Z轴方向的集中力和力矩MX、MY、MZ，即绕X轴、Y轴、Z轴的力矩。它们只能施加在关键点和节点上FK，KOPI，Lab，Vlaue，Vlaue2F，NODE，Lab， Vlaue，Vlaue2，MEND，NINCGUI：|LoadsDefine LoadsApplyStructuralPressur

14、eOn On Keypoints或On Nodes参数阐明：KOPI、NODE关键点、节点Lab：FX，FY，FZ力或MX，MY，MZ力矩4.2.2 施加集中载荷正值表示力的方向与坐标轴正向一致，负值表示力的方向与坐标轴正向相反第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学 在构造分析中，外表载荷就是施加的压力。当外表载荷方向指向物体内部时取正值，否那么取负值，ANSYS不仅可以将外表载荷施加在线上、面上，还可以将外表载荷施加在结点、单元以及梁上。3.2.3.1 在线或面上施加分布载荷命令：SFL，线编号，分布载荷类型，VALI,VALJGUI：.| LoadsDefine LoadsApply

15、StructuralPressureOn Lines4.2.3 施加分布载荷第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学 假设分布载荷为均布载荷，只需在对话框的第一个输入栏中输入相应的分布载荷值；假设同时输入第二个值，那么表示在这条线上，从线的起始点到线的终点，沿线的方向，接受从第一个值到第二个值线性过渡的分布载荷。 留意：1ANSYS中的线是有方向的，相当于从起始关键点到终止关键点的一条矢量线，这在很多分析中非常重要。察看方向从适用菜单PlotCtrlsSymbol中设置Line dirrction on2对于非线性的函数分布载荷，可以经过分段近似线性加载的方法，或者经过不同节点处加载不同集

16、中力的方法进展模拟运用数组载荷定义线上分布力加载的起始方向第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学留意：在节点上施加分布载荷必需选取两个以上的节点留意：在节点上施加分布载荷必需选取两个以上的节点第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学参数阐明：ELEM施加分布载荷的单元号；All，那么选取一切单元；P，那么其后一切参数失效；LKEY 载荷方向标示，默许1；Lab有效载荷符号构造分析中LabPRES 采用GUI操作，在弹出拾取对话框后，在模型上拾取需求施加分布载荷的单元后，单击OK按钮，弹出如下所示分布载荷大小设置对话框： 假设单元上的载荷是均布的，可以只在VALUE输入框中输入载荷值即

17、可；假设不是均布载荷，那么需求输入其它节点上的载荷值。各节点之间的载荷分布规律，按线性变化处置。第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学4.2.4 施加体积载荷 在构造分析当中，体积载荷有温度和流量两种。在ANSYS程序当中，体积载荷可以施加在结点、关键点、线、面、体、单元上GUI：Main Menu|Preprocessor|Loads|Apply|Temperature Main Menu|Solution|Loads|Apply| TemperatureGUI：Main Menu|Preprocessor|Loads|Apply|Other|Fluence Main Menu|Sol

18、ution|Loads|Apply| Other|Fluence第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学4.2.5 施加惯性力载荷 在构造分析中，惯性载荷有加速度、角加速度、角速度等。惯性载荷只需在模型具有质量的时候才有效。GUI：Main Menu|Preprocessor|Loads|Apply|Gravity Main Menu|Solution|Loads|Apply| Gravity列表显示惯性载荷：Utility Menu|List|Status|Solution|InertiaANSYS程序不允许用户删除惯性载荷，要取消惯性载荷只需将其值设为0第5章 ANSYS分析结果的后处

19、理 中南大学命令：CP，NSET，Lab，NODE1，NODE2，GUI :PreprocessorCoupling/CeqnCouple DOFs参数阐明：NSET耦合标号；Lab耦合自在度；GUI方式在弹出拾取对话框后，拾取需求耦合的假设干节点，单击OK，进入耦合设置对话框，如以下图所示： ANSYS中可以设置耦合约束来模拟铰链、无摩擦滑动器、万向节、无摩擦接触面等问题。一个耦合约束是设置一组被约束在一同，有着一样大小但数值未知的自在度。 4.2.6 耦合约束(Couple DOFs)耦合编号第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学 提示：1耦合设置的标号是为了区分不同耦合设置的，必需

20、是一个自然数，每次生成新的耦合都应该输入不同的标号；2耦合设定的都是节点，因此耦合操作必需在划分单元后进展，不可以耦合关键点、线和面； 对于需求在同一位置的一切节点之间自动生成耦合关系的情况，选择主菜单中：GUI :PreprocessorCoupling/CeqnCoincident Nodes，如左图所示。在该对话框中选择耦合自在度，然后输入容差的值，单击OK，那么完成间隔小于容差设定的一样位置节点的自在度耦合。例如：需求耦合节点301、31、32的X方向自在度，使之成为一个可以沿Y轴滑动的滑动幅，运用如下命令：CP，1，UX，30，31，32第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学

21、很多力学问题需求加载预应力，例如螺钉的预紧问题等。ANSYS中提供了直接的预应力加载。4.2.7 加载预应力第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学4.3.1 4.3.1 在图形中显示载荷在图形中显示载荷 通常情况下，施加在几何实体模型上的载荷，用相应的符号通常情况下，施加在几何实体模型上的载荷，用相应的符号显示在几何实体模型的体、面、线或关键点上。而有限元模型上显示在几何实体模型的体、面、线或关键点上。而有限元模型上加载的载荷，那么显示在节点或单元上。显示符号的设置如下：加载的载荷，那么显示在节点或单元上。显示符号的设置如下：命令：命令：/PBC/PSF/PEF/PICE/PSYMB/P

22、BC/PSF/PEF/PICE/PSYMBGUI:Utility MneuPlotcrlsSymbolGUI:Utility MneuPlotcrlsSymbol 选择运用菜单中的选择运用菜单中的plotVolumesplotVolumesAreasAreas，LinesLines等命令仅等命令仅显示几何实体模型加载的情况；假设选择显示几何实体模型加载的情况；假设选择plotElementplotElement，那么仅，那么仅显示有限元模型加载情况；假设选择显示有限元模型加载情况；假设选择PlotMulti_PlotsPlotMulti_Plots那么显示那么显示全部加载情况。记住：经过图形显

23、示仅仅可以看到加载和约束的全部加载情况。记住：经过图形显示仅仅可以看到加载和约束的根本情况。根本情况。 需求知道详细的加载位置和大小，应选择主菜单中的需求知道详细的加载位置和大小，应选择主菜单中的ListLoadsListLoads子菜单中的相关命令。子菜单中的相关命令。4.3.2 4.3.2 载荷删除载荷删除 对于已施加在几何模型上或有限元模型上的载荷，可以进展对于已施加在几何模型上或有限元模型上的载荷，可以进展删除操作。删除操作。命令命令:LSCLEAR,Lab:LSCLEAR,LabGUIGUI：define LoadsDelete.define LoadsDelete.4.3 载荷显示

24、与控制第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学 求解的过程大部分是由计算机自动完成的，在完成建模和加载任务后，就可以直接进展ANSYS求解了。命令：/SATTUS,SOLU SOLVEGUI:Main MenuSolutionSloveCurrent LS参数阐明：/STATUS命令查看信息；参数SOLU只显示求解的控制信息和载荷信息，否那么将显示包括模型信息在内的一切详细信息。SOLVE求解命令 在运用ANSYS进展实践分析时，对于到多数求解过程，需求对求解过程进展控制设置，这些设置主要包括：1分析类型设置；2求解根本选项设置；4.4 求解过程控制用当前载荷步求解第5章 ANSYS分析结

25、果的后处理 中南大学4.4.1 分析类型设置 在建模之前曾经作过GUI参数过滤设置，目的在于隐藏无关的菜单和命令，使操作简化。命令：/PMETH，Key，OPTIONGUI：Main MenuPreferences参数阐明：Key：ON/OFF，激活/封锁求解选项设置；STAT，显示当前设置OPTION:假设KeyON，构造分析时OPTION0 另外，构造分析种类也很多，ANSYS默许的构造分析类型是静力分析(Static)，当要改动分析类型时，如模态分析、谐分析、瞬态分析等，需求采用以下方式进展设置：命令：ANTYPE，Antype，Status，LDSTEP，SUBSTEPGUI：Main

26、 MenuSolutionAnalysis TypeNew Analysis第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学模态分析谐波分析瞬态分析频谱分析子构造分析4.4.2 求解根本选项设置 求解前运用该对话框将各个控制项设置好，就可以求解了。命令：SOLCONTROL，Key1，Key2，Key3，VtolGUI：MainMenuSolutionAnalysis TypeSolution Ctrl第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学求解控制对话框常用设置阐明：Analysis Options：设置线性/非线性问题、小变形/大变形问题Time

27、 Control：时间控制选项。这是求解控制中的一个重要部分。 ANSYS在构造分析中，运用时间作为一个过程参数，而不论分析结果能否依赖于时间。这样做的益处是，在一切的情况下，以一个通用的“计数器来反映分析历程。此外时间的单调添加与分析过程一致。 显然，在瞬态分析、蠕变分析中，ANSYS的“时间代表了实践的时间。然而在不依赖时间的静态分析或模态分析中，时间仅仅是一个识别载荷步与子步的计数器。 在时间控制选项中的“Time at end of loadstep栏设置的就是这个时间计数器的终止时间，例如将其设置为1。留意设为0或留空，那么ANSYS运用默许时间值1。 在设置了终止时间后，就可以设置

28、时间子步。所谓时间子步就是将分析过程进展以为分段，使有限元方程在迭代求解过程中分段前进，最终获得目的结果的正确值。例如在Number of substeps栏中输入4，那么表示将时间过程等分为4个部分进展分段迭代，假设终止时间1，那么它等同于设置每个时间子步0.25。 时间控制中还有一个自动时间子步选项Automatic time stepping，假设第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学将其翻开，那么ANSYS将会在某一个迭代子步不收敛或很难收敛的情况下自动将该子步进展二分，该设置有助于在不明确求解子步能否设置得适宜得情况下运用。另外，在动力学分析中，可以经过该选项设置运用弧长法求解

29、。4.5 载荷步的设置与求解操作 在工程实践问题中，构造的载荷、边境条件能够存在几种工况，或载荷、边境条件周期地随时间阶段变化，因此，为了求得构造各阶段的结果，必需对各阶段的边境、载荷分别求解。为让ANSYS自动完成全部工况的计算分析，引入了载荷步的概念和载荷步文件法自动求解法。 一个载荷步是指边境条件和载荷项的一次设置或一种工况。假设希望运用载荷步文件法求解，那么需求将每一个载荷步的加载情况依次写到相应的载荷步文件中。载荷步文件取名为“jobname.sxx,其中xx表示载荷步号，然后再用一条命令来读入每个载荷步文件并开场逐个求解。4.5.1 载荷步文件的建立法1定义一个载荷步的边境条件和加

30、载情况；2写入第一个载荷步文件：SolutionLoad Step OptsWrite LS File3按第二个边境条件、加载情况修正模型，即定义第二个载荷步4写入第二个载荷步文件。直到全部定义终了。第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学4.5.2 载荷步文件法求解GUI: SolutionSolveFrom LS File起始载荷步文件号终止载荷步文件号载荷步文件号增量4.5.3 载荷步文件的查看或修正、删除GUI：SolutionLoad Step Opts Read LS File 查看修正GUI: SolutionDefine LoadsOperateDelete LS File

31、s第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学4.6 简单实例4.6.1 平面问题：板中圆孔的应力集中实例1：如下图为接受双向拉伸的板件，其中心位置有一个小圆孔，尺寸(mm)如下图。弹性模量E2105N/mm2，泊松比v=0.3拉伸载荷:q=20N/mm平板的厚度：t=20mm解题思绪分析：1.属于平面应力问题2.中心带孔，应运用8节点四边形单元或三角形单元3.留意单位：尺寸mm，力N，故应力N/mm24.最大变形约为0.001mm忽略孔的影响,最大应力在孔的顶部和底部，大小约为3.9N/mm2，即3.9MPa。依次检验有限元的分析结果。第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学一. 相关设

32、置设置jobname为bracket、Title为a Example for Bracket，且过滤参数为Structural;二.建立网格模型1.创建几何模型：在XY平面内建立一个矩形和圆，并用布尔subtract得到几何模型；2.定义单元类型：选择Structural Solid选项下的Quad 8node 82单元，确定前往最后自动得到单元类型为PLANE82。它是8节点的四边形单元，是平面4节点单元PLANE42的高阶方式，更适宜有曲线边境的模型。对于本问题，我们需求有厚度的平面应力单元，只需单击单元类型表中的options按钮，弹出PLANE82选项设置窗口，如下图，在K3对应的方框

33、中选择Plane strs w/thk“，使得可以设置板的厚度。第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学3.定义实常数：PreprocessorReal ConstantsAdd/Edit/Delete。弹出如下对话框,输入板的厚度204.定义资料特性：EX200000，PRXY0.35.定义网格尺寸：网格边长25，划自在网格。如下页所示 PreprocessorMeshingSize CntrlsManual SizeAll Areas PreprocessorMeshingMeshAreasFree或用MeshTool6. 保管任务第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学三. 加载

34、和求解1.定义分析类型：SolutionAnalysis TypeNew Analysis ，设为Static，即构造静态分析；2.施加约束：SolutionDefine LoadsApplyStructuralDisplacementon Lines，用鼠标点选模型最左侧边，并全部约束(All DOF)3.施加载荷：板右侧边缘上有一个背叛平板的20N/mm的均布线载荷，那么均布压力线载荷除以板厚20mm1N/mm2。对对模型右侧边施加1的均布外表压力。SolutionDefine LoadsApplyStructuralPressureOn Lines4. 求解：SolutionSolveC

35、urrent LS网格模型图约束、载荷模型图第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学三.检查计算结果，察看收敛情况,决议能否修正网格模型1.节点最大应力检查 由于最大应力点的应力值有解析解，因此可以检查该点的应力值。首先显示节点编号，找出孔部对应的节点：Utility MenuPlotNodes假设没有显示节点编号，那么Utility MenuPlotCtrlsNumbering，翻开节点编号，记下与圆顶部对应的节点编号。如下图 列出应力值：General PostprocList ResultsNodal SolutionStress，检查所要调查节点的SEQV值等效应力值，查结果可知其大小为2.67N/mm2，与手工计算的结果3.9Mpa有较大的差别，因此需求在孔的周围采用更小的网格尺寸才干获得更为准确的解。第5章 ANSYS分析结果的后处理 中南大学2. 修正网格模型：网格模型的修正方式很多，这里选择将孔