ansys讲义建模与求解（35清楚明了）

建模与求求解1建模方法法有限元模模型的建建立方法法可分为为：直接法直接根据据机械结结构的几几何外型型建立节节点和单单元，因因此直接接法只适适应于简简单的机机械结构构系统。。间接法适用于具有复杂杂几何外外型、节点及单单元数目目较多的的机械结结构系统统。该方方法通过过点、线线、面、、体，先先建立实实体模型型，再进进行网格格划分，，以完成成有限元元模型的的建立。。2坐标系统及工工作平面总体坐标系－总体笛笛卡尔坐标系系－总体柱柱坐标系－总体球球坐标系局部坐标系－局部笛笛卡尔坐标系系－局部柱柱坐标系－局部球球坐标系工作平面坐标标系ANSYS中的坐标系有有：可以定义任意意数目的坐标标系，但任何何时候只有一一个是激活的的；图形窗口的当当前设置栏显显示激活的坐坐标系。3坐标系统及工工作平面缺省时激活的的坐标系为总总体笛卡尔坐坐标系；利用用CSYS命令令(或UtilityMenu>WorkPlane>ChangeActiveCSto)可将将激激活活坐坐标标系系改改变变为为：总体体笛笛卡卡尔尔坐坐标标系系[csys,0]总体体柱柱坐坐标标系系[csys,1]总体体球球坐坐标标系系[csys,2]工作作平平面面坐坐标标系系[csys,4]或用用户户定定义义的的局局部部坐坐标标系系[csys,n]（n>=11)工作作平平面面—是一一个个可可以以移移动动的的二二维维参参考考平平面面，，用用于于定定位位和和确确定定体体素素的的方方向向。。缺省省时时，，工工作作平平面面的的原原点点与与总总体体坐坐标标系系的的原原点点重重合合，，但但可可以以将将它它移移动动或或旋旋转转到到任任意意想想要要的的位位置置通过显示栅格格，可以将工工作平面作为为绘图板所有的工作平平面控制在UtilityMenu>WorkPlane下。工作平面设置置菜单控制如如下:WP显示–只显示栅格(default),只显示三轴或或都显示捕捉–允许拾取工作作平面上的位位置，将光标标捕捉的最近近的栅格点栅距–栅格线之间的的距离栅格尺寸–显示的工作平平面的范围利用Offset及Align菜单可以将工工作平面移动动到任意想要要的位置。OffsetWPbyIncrements…利用推动按钮钮（连同滑块块的增量）进进行平移；或键入增量；；或使用动态模模式(类似于pan-zoom-rotate).OffsetWPto>移动工作平面面，保持它当当前的方向到到想要的位置置，位置可以以是：已有的关键点点。拾取多个个关键点移动动工作平面到到它们的平均均位置。已有的节点坐标位置总体坐标原点点激活坐标系的的原点AlignWPwith>重新定位工作作平面例如,AlignWPwithKeypoints提示你拾取三三个关键点：：第一个定义义原点，第二二个定义X轴，另一个定定义X-Y平面将工作平面恢恢复到其缺省省位置（在总总体X－Y平面的原点））,点击AlignWPwith>GlobalCartesian.3.3实体建模主题:A.定义B.自顶向下建模模体素工作平面布尔运算C.自底向上建模模关键点坐标系线,面,体操作3.3实体建模布尔运算相加输入实体布尔运算输出实体布尔运算是几何体素之之间加减或合并的操作。ANSYS布尔运算包括括加、减、交、、分割、粘接接和搭接；布尔运算输入入可以是任何何几何实体,包括简单的体体素到从CAD系统中生成的的复杂实体。。加（Add）将两个或多个个实体合成一一个实体。布尔加相减（Subtract）将输入实体的的一个或多个个搭接的部分分去掉对生成孔或修修剪实体十分分有用布尔减粘接（Glue）将两个或多个个实体粘接起起来，在它们们之间形成一一个公共的边边界。当希望保持两两个实体的区区别时很有用用(例如不同的材材料)粘接搭接（Overlap）除输入实体相相互搭接外与与粘接相同。。搭接切分（Divide）将实体切为两两个或多个，，但相互间仍仍由公共边界联接接（两者的边边界只有一个个）。切分的工具可可以是工作平平面、面、线线或体。对将复杂的体体切分为简单单的体以进行行规则网格划划分十分有用用。切分相交（Intersect）只保留两个或或多个实体的的重叠部分如果有两个以以上的输入实实体，有两种种选择:公共相交和两两两相交公共相交找出出所有输入实实体的公共重重叠部分两两相交找出出每一对实体体的重叠区域域，可能产生生一个以上的的输出实体公共相交两两相交互分（Partition）将两个或多个个相交的实体体切成多片但但仍通过公共共的边界相互互联接十分有用，如如图，找到两两条线的交点点并保留四条条线段。L1L2L3L6L5L4分割3.3实体建模其它操作布尔操作对由上到下和由下到上建模方法生成成的实体都有有效。除布尔操作外外，还可用许许多其它的操操作:拖拉Extrude缩放Scale移动Move/modify拷贝Copy反射Reflect合并Merge倒角Fillet拖拉（Extrude）由已有面快速速生成体（或或由线生成面面，关键点生生成线）如果面已划分分了单元，可可以由面单元元拖拉出体单单元。四种拖拉面的的方法:沿着法向—通过法向偏移移面生成体[VOFFST]通过XYZ偏移—通过一一般的的x-y-z偏移[VEXT]生成体体。允允许有有锥度度的拖拖拉沿着轴轴—通过沿沿着轴轴（两两个关关键点点来定定义））旋转转面生生成体体[VROTAT]沿着线—通过将面沿沿着一条或或一组连续续的线拖拉拉生成体[VDRAG]缩放（Scale）用于将一种种单位制转转化为另一一种单位制制，比如模模型在由CAD系统导入ANSYS中时。移动（Move/modify）通过指定DX,DY,DZ将实体平移移或旋转。。DX,DY,DZ表达为激活的坐标系下下平移实体，激活的坐坐标系为笛卡尔坐标标系；旋转实体，激活的坐坐标系为柱坐标系或或球坐标系系拷贝（Copy）产生一个实实体的多个个备份；对每一次拷拷贝指定拷拷贝数目及及DX,DY,DZ偏移距离。。DX,DY,DZ表示为激活活的坐标系系下；用于生成多多个孔、肋肋或突起。反射（Reflect）沿一个平面面镜像实体体定义反射的的方向:X表示沿YZ平面反射Y表示沿XZ平面Z表示沿XY平面注意：所有的方向向都表达为为激活坐标标系下的方方向，且激活的坐坐标系必须须为笛卡尔尔坐标系。合并（Merge）（NumberingCtrls>MergeItems>Keypoints）通过合并重重合的关键键点或节点点等，将两两个实体贴贴上；－合并关键点点将会自动动合并重合合的高级实实体。通常在反射、拷贝贝、或其它操作作引起重合的的实体时需要合并。。需要合并或或粘接反射倒角（Fillet）线倒角要求求两条相交交的线在相相交处有一一个公共点点；ANSYS不更新下面的面，，因此需要要加或减去去倒角区域域。面倒角与此此类似。由基本面剪剪去倒角面面生成面载荷自由度约束束(Constrains)----定义自由度度值,如应力分析析中的位移移或热分析析的温度力/力矩(Force/Moment)----点载荷,如力或热流流率表面载荷(Pressure)----表面的分布布载荷,如压力或对对流体载荷(Temp)----体或场力，，如温度(引起热膨胀胀)或内部热生生成惯性载荷(Inertia)----由于结构的的质量或惯惯性引起的的载荷如如重力及旋转转角速度可以对实体体模型加载载或对有限限元模型直直接加载（（节点和单单元）。。实体模型更更容易加载载，因为可可供拾取的的实体少。。而且，实体体模型载荷荷独立于网网格。如果果改变网格格无需重新新加载。节点约束FEA模型单元表面施加压力节点力线约束实体模型线上施加压力关键点上的力无论怎样加加载，求解解器都要求求载荷加在在有限元模模型上。因因此，在求求解时加在在实体模型型上的载荷荷，将自动转化到到有限元模模型上。在求解之前前，通过使使用SolutionDefineloadOperateTransfertoFE可以将实体体模型载荷荷转化到有有限元模型型上。在察察看实体模模型和有限限元模型上上所有载荷荷的时候经经常用到。。初值和边值值问题：对一般的微微分方程，，求其定解解，必须引引入条件，，这个条件件大概分两两类---初始条件和和边界条件件，如果方方程要求未未知量y(x)及其导数y′(x)在自变量的的同一点x=x0取给定的值值，即y(x0)=y0，y′(x0)=y0′，则这种条条件就称为为初始条件件，由方程程和初始条条件构成的的问题就称称为初值问题；；而在许多实实际问题中中，往往要要求微分方方程的解在在在某个给给定的区间间a≤x≤b的端点满足足一定的条条件，如y(a)=A,y(b)=B则给出的在在端点(边界点)的值的条件件，称为边边界条件，，微分方程程和边界条条件构成数数学模型就就称为边值问题。三类边界条条件:边值问题中中的边界条条件的形式式多种多样样，在端点点处大体上上可以写成成这样的形形式，Ay+By'=C，若B=0，A≠0,则称为第一一类边界条条件或狄里里克莱(Dirichlet)条件；B≠0,A=0，称为第二二类边界条条件或诺依依曼(Neumann)条件；A≠0,B≠0，则称为第第三类边界界条件或洛洛平(Robin)条件。总体来说，，第一类边界界条件：给出未知函函数在边界界上的数值值；第二类边界界条件：给出未知函函数在边界界外法线的的方向导数数；第三类边界界条件：给出未知函函数在边界界上的函数数值和外法法向导数的的线性组合合。边界条件注意单元节节点的自由由度，添加加约束的时时候与所选选择的单元元有关。三维实体单单元节点有有3个自由度，，一般3维梁单元6个自由度(也有7个自由度，，含翘曲自自由度)，板单元3个自由度，，传统壳单单元5个自由度(不含法向转转角+

)，改进的壳壳6个自由度边界条件的的施加节点坐标所有的力及其其他方向相关关的节点量是是在节点坐标标系下表达的的输入量:力和力矩FX,FY,FZ,MX,MY,MZ位移约束UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ耦合及约束方方程等等输出量:计算出的位移移UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ反力FX,FY,FZ,MX,MY,MZ等等节点坐标系依依附在模型的的每一个节点点上缺省，节点坐坐标系平行于于总体笛卡尔尔坐标系。所所有施加的力力和位移约束束缺省都是按按总体笛卡尔尔坐标系进行行表示的。可以将节点坐坐标系旋转到到任意的局部部坐标系上XYXnYnXnYnXnYnXnYn节点坐标系每一个节点都都有一个附着着的坐标系。。节点坐标系系缺省总是笛笛卡尔坐标系系并与总体笛笛卡尔坐标系系平行。节点点力和节点边边界条件(约束)指的是节点坐坐标系的方向向。在