ANSYS有限元分析软件

1、Ansys有限元分析软件简介1 ANSYS有限元分析软件常用命令有限元分析软件常用命令2 ANSYS有限元分析软件介绍有限元分析软件介绍3 ANSYS有限元分析软件界面及菜单有限元分析软件界面及菜单4 ANSYS的单位制的单位制5 ANSYS的文件管理的文件管理6 有限元建模及网格划分有限元建模及网格划分7 载荷施加并求解载荷施加并求解8 结果后处理结果后处理1 ANSYS有限元分析软件常用命令Utility MenuUtility Menu实用菜单实用菜单SAVE_DBSAVE_DB存储数据库存储数据库RESUME_DBRESUME_DB恢复数据库恢复数据库Select EntitySele

2、ct Entity选择实体选择实体Comp/AssemblyComp/Assembly组元组元/ /集合集合Plot/ReplotPlot/Replot画图画图/ /重新画图重新画图Pan,Zoom,RotatePan,Zoom,Rotate平移，缩放，旋转平移，缩放，旋转WorkPlane(WPWorkPlane(WP) )工作平面工作平面Coordinate System(CS)Coordinate System(CS)坐标系坐标系MacroMacro宏宏PreferencePreference优先设置优先设置PreprocessorPreprocessor前处理前处理General Po

3、stprocGeneral Postproc通用后处理通用后处理TimeHist PostprocTimeHist Postproc时间历程后处理时间历程后处理APDLAPDLANSYSANSYS参数化设计语言参数化设计语言Line FilletLine Fillet在两条线的过渡生成线在两条线的过渡生成线ArbitraryArbitrary任意形状任意形状CylinderCylinder圆柱体圆柱体PrismPrism棱柱体棱柱体ConeCone圆锥形圆锥形SphereSphere球形球形PolygonPolygon多边形多边形StressStress应力应力StrainStrain应变应变

4、DisplacementDisplacement位移位移DOFDOF自由度自由度Von Mises(StressVon Mises(Stress) )平均应力平均应力ContourContour等高线（图）等高线（图）Deformed/UndeformedDeformed/Undeformed shape shape变形后变形后/ /未变形的形状未变形的形状Results SummaryResults Summary结果摘要结果摘要Radiation MatrixRadiation Matrix辐射矩阵辐射矩阵ModelingModeling建模建模MeshingMeshing划分网格划分网格

5、AttributeAttribute属性属性LS (Load Step)LS (Load Step)载荷步载荷步2 ANSYS有限元分析软件介绍结构分析结构分析：确定结构的变形、应变、应力及反作用力等。确定结构的变形、应变、应力及反作用力等。热热 分分 析析：计算物体的稳态或瞬态温度分布计算物体的稳态或瞬态温度分布，以及热量的以及热量的获取或损失、热梯度、热通量等。获取或损失、热梯度、热通量等。电磁分析电磁分析:用于计算磁场，包括静磁场、交变磁场、瞬态磁用于计算磁场，包括静磁场、交变磁场、瞬态磁场、交变电磁场等。场、交变电磁场等。流体分析流体分析 ：用于确定流体的流动及热行为，用于确定流体的流

6、动及热行为， 包括不可压包括不可压缩或可压缩流体、层流及湍流，以及多组份流等。缩或可压缩流体、层流及湍流，以及多组份流等。耦合场分析耦合场分析 ：考虑两个或多个物理场之间的相互作用。考虑两个或多个物理场之间的相互作用。3 ANSYS有限元分析软件界面及菜单输出窗口输出窗口工具条菜单图工具条菜单图标标Contact Manager Icon主菜单主菜单应用菜单应用菜单输入行输入行显示显示/隐藏图隐藏图标标模型控制工模型控制工具条具条绘图区绘图区当前设置当前设置用户提示信息用户提示信息缩写工具条菜单缩写工具条菜单命令窗口图标命令窗口图标Reset picking典型的典型的ANSYSANSYS分析

7、过程分析过程 典型的典型的ANSYS分析过程包含三个主要的步骤：分析过程包含三个主要的步骤： 1、创建有限元模型、创建有限元模型 （前处理器）（前处理器） 1）创建或读入有限元模型；）创建或读入有限元模型； 2）定义材料属性；）定义材料属性； 3）划分网格。）划分网格。 2、施加载荷并求解、施加载荷并求解 （求解器）（求解器） 1）施加载荷及设定约束条件；）施加载荷及设定约束条件； 2）求解。）求解。 3、查看结果、查看结果 （后处理器）（后处理器） 1）查看分析结果；）查看分析结果； 2）检查结果是否正确。）检查结果是否正确。1. 建立有限元模型建立有限元模型3. 查看结果查看结果2. 施加

8、载荷求解施加载荷求解主菜单（主菜单（Main Menu）实用菜单（实用菜单（Utility Menu）vANSYS所有的单位是自己统一的。所有的单位是自己统一的。常用单位如下表：常用单位如下表：4 ANSYS的单位制10 ANSYS在分析过程中需要读写文件在分析过程中需要读写文件. 文件格式为文件格式为 jobname.ext, 其中其中 jobname 是设定的工作文件名是设定的工作文件名, ext 是由是由ANSYS定义的扩展名，用于区分文件的用途和类型定义的扩展名，用于区分文件的用途和类型. 默认的工作文件名是默认的工作文件名是 file.5 ANSYS的文件管理一些特殊的文件一些特殊的

9、文件 v数据库文件数据库文件jobname.db二进制二进制vLog 文件文件jobname.log文本文本v结果文件结果文件jobname.rxx二进制二进制v(例如：结构例如：结构)jobname.rstv图形文件图形文件jobname.grph二进制二进制 (特殊格式特殊格式) 有限元模型的建立方法可分为：有限元模型的建立方法可分为： 直接法直接法 直接根据机械结构的几何外型建立节点和单元，因此直直接根据机械结构的几何外型建立节点和单元，因此直接法只适应于简单的机械结构系统。接法只适应于简单的机械结构系统。 间接法间接法 适用于适用于具有复杂几何外型、具有复杂几何外型、节点及单元数目较多

10、的机械节点及单元数目较多的机械结构系统。该方法通过点、线、面、体，先建立结构系统。该方法通过点、线、面、体，先建立实体实体模型，模型，再进行网格划分，以完成再进行网格划分，以完成有限元有限元模型的建立。模型的建立。 下面介绍间接法即实体建模。下面介绍间接法即实体建模。6 ANSYS软件建模及网格划分 Main Menu: Preprocessor -Modeling- Create 选择以选择以“”结尾的菜单，将弹结尾的菜单，将弹出拾取菜单出拾取菜单 (见下页），提示通见下页），提示通过拾取方式创建体素过拾取方式创建体素.选择选择By Dimensions . 将弹出对将弹出对话框，提示输入体

11、素的坐标话框，提示输入体素的坐标.对话框示例对话框示例二维体素包括矩形、圆、三角形和其它多边形二维体素包括矩形、圆、三角形和其它多边形三维体素包括块、圆柱、棱柱、球和锥三维体素包括块、圆柱、棱柱、球和锥v坐标系统及工作平面坐标系统及工作平面 总体坐标系总体坐标系 总体笛卡尔坐标系总体笛卡尔坐标系 总体柱坐标系总体柱坐标系 总体球坐标系总体球坐标系 局部坐标系局部坐标系 局部笛卡尔坐标系局部笛卡尔坐标系 局部柱坐标系局部柱坐标系 局部球坐标系局部球坐标系 工作平面坐标系工作平面坐标系ANSYS中的坐标系有：中的坐标系有：坐标系统与工作平面关系：坐标系统与工作平面关系：工作平面工作平面工作平面工作

12、平面 是一个可以移动的二维参考平面，用于定位和确定体是一个可以移动的二维参考平面，用于定位和确定体素的方向。素的方向。缺省时，工作平面的原点与总体坐标系的原点重合，但可以将它移动缺省时，工作平面的原点与总体坐标系的原点重合，但可以将它移动或旋转到任意想要的位置或旋转到任意想要的位置通过显示栅格，可以将工作平面作为绘图板通过显示栅格，可以将工作平面作为绘图板WXWYWXWYX2X1Y2Y1WP (X,Y)widthheight17选择图形类型选择图形类型. 将弹出将弹出 选取菜单选取菜单 , 提示选择图形提示选择图形进行布尔操作进行布尔操作.要使用布尔操作要使用布尔操作:Main Menu: P

13、reprocessor -Modeling- Operate Procedure1. .2. .3. . 选择一种布尔操作选择一种布尔操作 (例如例如： Add)布尔操作WZWYWX这个看起来复杂的模型，实这个看起来复杂的模型，实际上是一个方块与一个空心际上是一个方块与一个空心的球进行求交（的球进行求交（intersect）布尔操作的结果布尔操作的结果.建模练习建模练习1尺寸：建立三个矩形x1=5, x2=5.5, y1=0, y2=5x1=5.5, x2=7.5, y1=1.5, y2=2.25x1=7.5, x2=8.0, y1=0.5, y2=3.75布尔加操作圆角半径r0.25 (Li

14、ne Fillet)圆角半径R0.4(Arcs-By End KPs &Rad)建模练习建模练习2尺寸：空心球直径D10，d9正方体（8，8，8，8，8，8）布尔交运算建模练习建模练习4尺寸：正方体80*80*80孔R20位置（-40，40，0） 网格划分网格划分主要包括以下四个步骤网格划分主要包括以下四个步骤:1. 定义单元属性定义单元属性 (材料属性、单元类型、实常数材料属性、单元类型、实常数).2. 设定网格尺寸控制设定网格尺寸控制 (控制网格密度控制网格密度).3. 网格划分以前保存数据库网格划分以前保存数据库.4. 执行网格划分执行网格划分.打开网格划分工具打开网格划分工具:

15、Main Menu: Preprocessor MeshTool 网格划分工具网格划分工具是网格控制的一种快捷方式是网格控制的一种快捷方式单元属性控制单元属性控制智能网格划分控制智能网格划分控制尺寸控制尺寸控制指定单元形状指定单元形状自由网格划分或映射网格划分自由网格划分或映射网格划分执行网格划分执行网格划分清除网格清除网格局部细划局部细划123456781234586723Objective说明映射网格中所使用的形状类型说明映射网格中所使用的形状类型我们可以指示程序全部使用四边形面单元和六边形体单元来生成映射网格映射网格要求面或体的形状是规则的，也就是说它们必须遵循一定的规则例题一个由六条线

16、围成的面例题一个由六条线围成的面L1 and L2 are added.New Line L#L4 and L5 are concatenated.产生四条线围成的面，产生四条线围成的面，适于网格划分适于网格划分New concatenated line.网格划分映射网格划分网格划分映射网格划分25Objective加面和连接面加面和连接面v为了进行映射网格划分，我们可以通过连接面来减少围成体的边界面的数目给体进行映射网格划分时，连接面也要求连接线，如上图所示，程序会自给体进行映射网格划分时，连接面也要求连接线，如上图所示，程序会自动进行此操作但只有当相邻的两个四边形面被连接时才会自动进行，在

17、动进行此操作但只有当相邻的两个四边形面被连接时才会自动进行，在所有其它情况下在完成面的连接后必须人为的作线的连接。所有其它情况下在完成面的连接后必须人为的作线的连接。在有些情况下，也可以将面加起来而不用面连接的方法（当面是平的并且在有些情况下，也可以将面加起来而不用面连接的方法（当面是平的并且共面时）这样，使用加的操作比使用连接操作更好。共面时）这样，使用加的操作比使用连接操作更好。在完成加的操作后，仍需进行边界线的连接操作在完成加的操作后，仍需进行边界线的连接操作网格划分网格扫略网格划分网格扫略 对体进行网格划分的另一种方法对体进行网格划分的另一种方法 扫略（扫略（SweepSweep） 要

18、求：要求：体在扫略方向上必须具有拓扑的一致性体在扫略方向上必须具有拓扑的一致性源及目标面必须都是单个面源及目标面必须都是单个面28Objective列表和分类载荷列表和分类载荷载荷载荷包括边界条件和内外环境对物体的作用。可以包括边界条件和内外环境对物体的作用。可以分成以下几类：分成以下几类： 自由度约束自由度约束(Constrains) 集中载荷力集中载荷力/力矩力矩(Force/Moment) 表面载荷表面载荷(Pressure) 体载荷体载荷(Temp) 惯性载荷惯性载荷(Inertia)29自由度约束自由度约束自由度约束就是给某个自由度就是给某个自由度(DOF)指定一已知数指定一已知数值

19、值 (值不一定是零值不一定是零)。定义定义30集中载荷集中载荷集中载荷 就是作用在模型的一个点上的载荷。就是作用在模型的一个点上的载荷。定义定义 结构分析中的力和弯矩。结构分析中的力和弯矩。 热分析中热流率。热分析中热流率。 集中载荷可以添加到节点和关键点上。集中载荷可以添加到节点和关键点上。(添加到关键添加到关键点上的力将自动转化到相应节点上。点上的力将自动转化到相应节点上。)举例举例31面载荷面载荷面载荷 就是作用在单元表面上的分布载荷。就是作用在单元表面上的分布载荷。定义定义 结构分析中的压力。结构分析中的压力。 热分析中的对流和热流密度。热分析中的对流和热流密度。 面载荷可以添加到线或

20、面上面载荷可以添加到线或面上 (实体模型上的实实体模型上的实体体)、以及节点或单元上。、以及节点或单元上。 作用在线或面上的面载荷最终会传到面内各个作用在线或面上的面载荷最终会传到面内各个单元上。单元上。32在块顶面上施加均布压力在块顶面上施加均布压力33面载荷为变化的情形面载荷为变化的情形 梯度梯度 在面载荷在面载荷中可能会使用中可能会使用到。你可以给到。你可以给一按线性变化一按线性变化的面载荷指定的面载荷指定一个梯度，例一个梯度，例如水工结构在如水工结构在深度方向上受深度方向上受到静水压。到静水压。34体载荷体载荷体载荷 是分布于整个体内或场内的载荷。是分布于整个体内或场内的载荷。定义定义

21、 结构分析中的温度载荷。结构分析中的温度载荷。 热分析中生热率。热分析中生热率。 电磁场分析中电流密度。电磁场分析中电流密度。 体载荷可以、添加到关键点或节点上。体载荷可以、添加到关键点或节点上。 (关键点上的关键点上的体载荷最终将转化成各个节点上的一组组体载荷。体载荷最终将转化成各个节点上的一组组体载荷。)35惯性载荷 惯性载荷惯性载荷 是由物体的惯性（质量矩阵）引起的载荷，是由物体的惯性（质量矩阵）引起的载荷，例如重力加速度，加速度，以及角加速度。例如重力加速度，加速度，以及角加速度。定义定义 惯性载荷只有结构分析惯性载荷只有结构分析中有。中有。 惯性载荷是对整个结构惯性载荷是对整个结构定

22、义的，是独立于实体定义的，是独立于实体模型和有限元模型的。模型和有限元模型的。 考虑惯性载荷就必须定考虑惯性载荷就必须定义材料密度义材料密度 (材料特性材料特性DENS)。绕绕Y轴的角速度轴的角速度The bracket is made of A36 steel with a Youngs modulus of 30E6 psi and Poissons ratio of .27.载荷练习载荷练习1载荷练习载荷练习2求解器用于求解表征结构自由度的线性方程组；一个载荷步的线性静力分析需要一次这样的求解。非线性或瞬态分析要求几十上百甚至数千次这样的求解。ANSYS的求解器可以分为两种类型:直接消去求解器直接消去求解器v波前波前(Fron