ANSYS基本应用简介（26页清楚明了）

1、研 究 内 容 一 ANSYS 软件简介 三 小结 二 ANSYS 基本应用 ANSYS 软件简介 ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发。该软件采用APDL参数化设计语言，能和AutoCAD, PRO/E ,I-DEAS，SolidWorks, UG等多种CAD软件接口，实现数据的共享和交换， 是现代产品设计中的高级CAD工具之一。 有限元分析问题的组成：对几何模型的模拟（建立几何模型） 对物理模型的模拟（建立材料模型）对工艺过程的模拟（建立分析过程）结果的整理和判断 参数的调整ANSYS 软

2、件简介 二 基本原理 理解ANSYS中的有限元分析 基本思想 将问题的求解域划分为一系列单元，单元之间仅靠节点相连，单元内部的待求量可由单元节点量通过选定的函数关系插值得到。由于单元形状简单，易于利用平衡关系和能量关系建立节点量的方程式，将各单元方程集组成总体代数方程组计入边界条件后即可对方程求解。 第一， 以一系列有限的几何上简单的子域（有限元）表示一个几何上复杂的域 第二，对每一个子域运用基本的概念来推导近似因数。 基本特点 ANSYS软件提供的分析类型如下：结构静力分析 结构动力学分析 结构非线性分析 动力学分析 热分析 电磁场分析 流体动力学分析 声场分析 压电分析 ANSYS 软件简

3、介 分析类型 ANSYS 软件简介 ANSYS程序功能强大，它友好的图形用户界面及优秀的程序结构使其更加方便使用，图形用户界面(GUI)由应用菜单、输入、工具条、主菜单、图形、输出六部分组成，都有各自的窗口和工具条，方便使用。这些窗口可进行移动或隐去等操作。工具条图形窗口输入窗口主菜单应用菜单ANSYS 软件简介 软件常用模块组成：前处理模块 实体建模网络划分分析计算模块 加载和求解后处理模块 通用后处理模块(POST1）时间历程后处理模块（POST26）优化模块ANSYS 软件简介 单元选择 材料定义 几何建模 网格划分模型局部调整施加荷载 通用前处理模块 ANSYS 软件简介 建立模型几何

4、方式建模 在ANSYS中按照点、线、面、体等几何组件建立分析对象的几何模型 建模完成后再赋予相应的物理属性准备网格划分 通用前处理模块 ANSYS 软件简介 网格划分ANSYS主要提供了三种网格划分方式 自由网格划分（Free） 映射网格划分（Mapped）扫略网格划分（Sweep） 通用前处理模块 ANSYS 软件简介 施加荷载 ANSYS结构分析里面的荷载主要有以下一些 ：位移 集中力（弯矩） 分布力加速度激励谱（位移、速度、加速度）温度 通用前处理模块 ANSYS 软件简介 分析问题的类型 设定分析参数 添加荷载条件 建立荷载工况求解 求解模块 ANSYS 软件简介 分析问题的类型 求解

5、模块 ANSYS 软件简介 单元生死 用户可以通过杀死或激活单元来模拟材料的消去或添加一种特殊的状态非线性，模拟一些分析模型变化带来的非线性 杀死：单元刚度趋于零，单元荷载、压力和热应变等为零 激活：单元刚度恢复 求解模块 ANSYS 软件简介 结果的文字输出（Result List） 结果的云图输出（Result Contour） 结果的矢量输出（Result Vector） 结果的路径输出（Result Mapping）Element Table的提取Load Case及其组合 通用后处理模块 ANSYS可模拟采矿中的一系列问题 采场矿压规律的有限元分析开采后地表的沉陷露天矿边坡的稳定性

6、开采引起地表移动规律的有限元分析 巷道问题的有限元分析巷道顶板的稳定性巷道开挖对围岩的扰动 多场耦合问题温度场与固体应力场的耦合作用岩体与液体的耦合作用温度场、固体和液体三相耦合作用 采场风流的有限元分析 煤层注水问题的有限元分析 应 用 ANSYS 软件简介 实例一隧道开 挖 图 1 模型边界图 二 ANSYS 的基本应用 图1为在地面有建筑荷载作用下的隧道开挖剖面图。由于建筑荷载已经存在，所以首先计算在自重作用下的沉降值，其次进行外荷载的施加，计算出所有外荷作用下的沉降值，再将隧洞范围内的单元设为死单元再进行一次计算，得出总的沉降值，由此总沉降值减去自重作用下的沉降值即为所求的沉降值。 计

7、算模型的选择： （1）计算模型边界的确定 本模型中隧洞以上由工程限制为拱顶至地面，其余三方向均取以隧洞底板中心向外延伸50m。图 2 荷载和边界约束图 （2）模型的选择 根据工程情况，将其视为连续体进行考虑，考虑荷载对隧洞的影响仅在一定范围内，故对隧洞左方、右方、下方进行约束，左右限制其X 方向的位移，下方限制其Y 方向的位移，其边界约束如图2。（3）单元类型的选择 分析中采用PLANE42单元。PLANE42单元可以用于平面应变，也可以用于平面应力分析。此单元在每一个节点上有两个自由度。即沿着坐标X轴和Y 轴方向的自由度。单元中包含了塑性、蠕变、应力刚度、大变形和大应变分析。其它区域为非细化

8、区，单元边长取为2 。 实例一隧道开挖 二 ANSYS 的基本应用 表1 隧道开挖区域及围岩材料参数 实例隧道开挖 （4）材料类型的确定根据岩石参数及相关分析，材料选择情况为：在各向同性线弹性材料中输入弹性模量和泊松比两个参数，在非线性材料中的D-P材料中输入粘聚力和磨擦角这两个参数，再在密度栏中输入密度值。（5）单元的划分分析采用四边形四节点等参单元。考虑到单元划分的疏密、大小和形状影响计算精度，在实际分析中在所关注的区域单元划分更密，而其它区域划分得稀疏一些。本分析中将隧洞建筑荷载直接作用范围内作为细化区域，单元边长取为1 ；而其它区域为非细化区，单元边长取为2 。材料名称弹性模量/GPA

9、泊松比粘聚力/MPa内摩擦角/ 密度kg/m3类单元140.250.302401700类单元140.250.302402000 二 ANSYS 的基本应用 实例二边坡稳定性分析 边坡截面形式如图所示，图中所有长度单位为米，模型为公路附近边坡的整体形式。D区域为高速公路的路面宽度，C为支护结构的钢筋混凝土挡土墙，挡土墙的支护厚度为1米，采用混凝土强度等级为C30。A部分区域岩层为类岩层，E部分及B部分D部分为类岩层。 材料名称弹性模量GPA泊松比密度kg/m3类围岩10.41700类围岩20.352000C30混凝土300.22500表2 岩层及混凝土属性 二 ANSYS 的基本应用 图3 高速

10、公路边坡截面形式及岩层分布实例二边坡稳定性分析 二 ANSYS 的基本应用 公路边坡的修建过程的仿真模拟包括加载与初始地应力模拟、上台边坡开挖求解和路基开挖与挡墙支护求解分析等步骤。本例采用弹塑性力学中的平面应变理论以及ANSYS分析中的单元生死功能对高速公路边坡的修建过程中的第一步，加载与初始地应力进行模拟分析。 边坡可分为稳定边坡、可能失稳边坡和失稳边坡。通常又将可能失稳边坡和失稳边坡统称为病害边坡。病害边坡的发展受诸多因素的影响。一般而言，岩质边坡的病害发展受坡体主导结构面的控制，其破坏形式多呈平面破坏、楔体破坏和倾倒破坏，对于土坡或破碎岩体边坡，其破坏形式多呈圆弧破坏。对于工程边坡，工

11、程开挖破坏了自然边坡的原有平衡，致使边坡病害进一步加剧，存在由可能失稳边坡发展为失稳边坡的趋势，因此，工程开挖成为边坡发展的重要影响因素。边坡的防护对于边坡的稳定、安全使用、美化道路、保护环境、水土保持以及保证运营经济效益和社会影响等起着重要作用。由于边坡防护工程与地质条件密切相关，因此很难通过手工计算来验证防护措施是否能够起到稳定边坡的作用。但是，随着计算机模拟数值计算技术的发展，可采用有限元数值模拟方法对边坡防护设计进行验算。 实例二边坡稳定性分析 过程分析 二 ANSYS 的基本应用 ANSYS使用经验总结 紧密结合自身专业知识 复习有限元的理论知识，加深对有限元单元法及其基本概念的理解

12、 结果分析需要用到材料力学、弹塑性力学等方面的知识进行理论上的判断；熟悉计算方法、数值分析等，对具体的问题选择相应计算方法做出正确判断并且对计算过程进行适当控制 实际的工程问题分析需要较高的有限元建模能力，掌握好的建模思想和技巧，会使后继分析工作变得相对简单 三 小结 ANSYS使用经验总结 审问之 慎 思之讨论交流是学习的最好方式 。在使用ANSYS处理问题时，可能会遇到大量ERROR提示。其中许多ERROR经过自己的思考是能够解决的简单的问题。 遇到问题要有耐心，调整好心态，坦然面对，并积极思考问题出现的原因。坚持学习，当出现的问题有突破性进展时，自身的水平也得到提高 注意经验的积累和总结，善于总结的人才能不断提高。一方面，初学时，要注重自己经验的积累；另一方面，当运