ansys有限元分析培训(78内容丰富)

ANSYS有限限元元分分析析培培训训三、、ANSYS单元的的选择择与使使用一、完完全积积分单单元与与缩减减积分分单元元的区区别ANSYS单元类类型较较多，，其一一般都都同时时具有有完全全积分分以及及缩减减积分分两种种选项项。一一般有有时候候选择择的不不同会会带来来完全全不同同的结结果。。完全积积分单单元：：单元元具有有规则则形状状时，，全部部Gauss积分点点的数数目足足以对对单元元刚度度矩阵阵中的的多项项式进进行精精确积积分减缩积分单单元：只有有四边形和和六面体单单元才能采采用减缩积积分，所有有四面体和和三角形实实体单元只只能采用完完全积分，，虽然其可可以与减缩缩积分的四四边形或六六面体单元元在同一网网格中使用用。适合于于不可压缩缩材料以及及单元扭曲曲比较严重重的情况一阶完全积积分单元一阶缩减积积分单元2三、ANSYS单元的选择择与使用1、剪切自锁锁效应对于完全积积分单元在在受弯曲载载荷时可能能出现剪切切自锁效应应（来源于于伪横向剪剪切）实际变形有限元变形形实际问题为为纯弯曲问问题，不存存在剪切变变形，但有有限元网格格由于无中中节点无法法弯曲，因因此存在剪剪应力可以使用高高次完全积积分单元，，或者减缩缩积分单元元解决这个个问题，当当然在复杂杂应力状态态下，完全全积分的二二次单元也也有可能发发生自锁。。（但完全全积分单元元对于模拟拟局部应力力集中的区区域效果很很不错）弯矩M3三、ANSYS单元的选择择与使用2、沙漏效应应：是指单单元存在零零能模式，，不能抵抗抗变形。一一般发生在在减缩积分分单元中有限元变形形弯矩M单元在此此模式下下不能抵抵抗弯曲曲变形，，从而出出现坍塌塌。较为为合理的的细网格格可以改改善这个个问题，，二次减减缩单元元也有自自锁问题题，但是是一般在在正常的的网格下下几乎不不可能扩扩散。使使用剪切切积分单单元时用用户需要要检查求求解精度度。4三、ANSYS单元的选选择与使使用下面用一一个算例例来说明明剪切自自锁和沙沙漏效应应对结果果的影响响：悬臂梁长长150mm，宽2.5mm，高5mm，自由端端受5N的集中载载荷，杨杨氏模量量E为70GPa，采用梁梁理论，，其扰度度的理论论值为3.09mm网格划分分为12*4*2Solid45单元完全积分分位移为为3.083mm缩减积分分位移为为3.287mm5三、ANSYS单元的选选择与使使用二、三角角形、四四面体单单元与四四边形、、六面体体单元的的区别三角形网网格其实实是四边边形网格格的退化化。其在在单元内内部应变变是不变变的，而而四边形形网格在在内部为为双线性性变化。。因此使使用三角角形划分分时，网网格需要要划分比比较密，，才能保保证精度度划分网网格时尽尽量推荐荐使用四四边形或或六面体体单元。。虽然现现在随着着理论的的进步，，二次三三角形单单元对于于静力问问题已经经能够获获得与一一次四边边形同样样的计算算精度，，但是对对于动力力问题由由于二次次三角形形单元其其节点质质量分布布不均匀匀，因此此会出现现不平衡衡现象，，对于动动力问题题不推荐荐使用三三角形单单元。（三角形单单元形函函数u=a0+a1*x+a2*y，v=b0+b1*x+b2*y四边形单单元形函函数u=a0+a1*x+a2*y+a3*x*y，v=b0+b1*x+b2*y+b3*x*y应变ex=du/dx,ey=dv/dy，u(xi,yi)=ui,v(xi,yi)=vi）6三、ANSYS单元的选选择与使使用三、高阶阶与低阶阶单元区区别单元阶次次是指单单元形函函数的多多项式阶阶次。什么是形形函数?形函数是是指给出出单元内内结果形形态的数数值函数数。因为为FEA的解答只只是节点点自由度度值，需需要通过过形函数数用节点点自由度度的值来来描述单单元内任任一点的的值。形函数根根据给定定的单元元特性给给出。每一个单单元的形形函数反反映单元元真实特特性的程程度，直直接影响响求解精精度。注意：一一旦选择择了单元元类型，，就选择择了相应应单元类类型的形形函数，，所以选择单单元类型型之前，，应查看看相关单单元的形形函数信信息。典型的，线性性单元只只有角节节点，而而二次单单元还有有中间节节点。7三、ANSYS单元的选选择与使使用自由度按二次分布真实曲线线性近似(结果差）二次近似（结果好）多个单元线性近似（结果较好）8三、ANSYS单元的选选择与使使用线性单元元单元扭曲曲变形很很敏感。。如果只想想得到名名义上的的应力时时，可以以采用线线性单元元。在应力梯梯度大的的地方，，应该划划分大量量的单元元。二次单元元二次单元元在描述述曲线或或曲面边边界时比比线性单单元更精精确。但但对单元元扭曲变变形反映映不明显显。如果果想得到到高精度度的应力力，应采采用二次次单元。。一般情况况下，与与线性单单元相比比，所用用单元个个数较少少，自由由度较少少，结果果较好。。9三、ANSYS单元的选选择与使使用四、结构构分析常常用单元元1、三维实实体单元元常用的三三维实体体单元有有solid45,solid92,solid95,solid185,solid186,solid187（其中对对于非线线性问题题推荐使使用18系列单元）1）solid45单元描述述：solid45单元用于于三维实实体结构构模型.单元由8个节点结结合而成成，，每个节节点有x、y、z3个方向的的自由度度。该单单元具有有塑性,蠕变,膨胀,应力强化,大变形和大应应变的特征。。类似的单元元有适用于各向异性性材料的solid64单元。Solid45单元的更高阶阶单元是solid95。10三、ANSYS单元的选择与与使用2）solid185单元描述：solid185单元元用于构造三三维固体结构构.单元通过过8个节点来定义，每个节点有3个沿着x、y、z3个方向的自由由度。其具有超弹性、应力刚化、蠕变、、大变形和大应应变能力.还还可采用混合合模式模拟几乎不不可压缩弹塑塑材料和完全全不可压缩超超弹性材料。solid185单元的的更高阶单元元是186。。2、薄膜使用shell41单元，薄壳使使用shell63单元（包含弯弯曲以及薄膜效应），，厚壳可以使使用shell43，shell143，shell181等1）shell63单元描述：shell63具备弯曲和膜膜的特性，能能承受平面内内和法线方向向的荷载。这个单单元在节点上上有6个自由度：节节点x、y、z方向的平动与转动。它它也具备了应应力硬化和大大变形能力。。在大变形（（有限的旋转）分分析中可选择择一致正切刚刚度矩阵这一一选项。相似似的单元有shell43、shell181(塑性能力)和shell93(中节点)。11三、ANSYS单元的选择与与使用2）shell181单元描述SHELL181单元适合对薄薄的到具有一一定厚度的壳壳体结构进行行分析。它是一个4结点单元，，每个结点具具有6个自由由度：x,y,z平动与转动自由度。(如果应用了薄薄膜选项的话话，那该单元则只只有平动自由度了)。shell181单元非常常适用于分析析线性的，大大转动变形和和非线性的大大形变。shell181单元可以应应用在多层层结构的材材料，如复合层压壳壳体或者夹夹层结构的的建模。和shell43单元相比shell181单元具有很很强非线性性收敛性。12三、ANSYS单元的选择择与使用3、一般弹性性问题常使使用beam4，厚梁可以以采用beam188，beam189单元13三、ANSYS单元的选择择与使用1）beam4单元描述beam4是一种可用用于承受拉拉、压、弯弯、扭的单单轴受力单单元。这种单元在每每个节点上上有六个自自由度：x、y、z三个方向的的线位移和绕x、y、z三个轴的角角位移。可可用于计算算应力硬化化及大变形的的问题。三三维塑性梁梁按beam24单元考虑。。2）beam188单元描述beam188单元适合于于分析从细细长到中等等粗短的梁梁结构，该该单元基于铁木木辛哥梁结结构理论，，并考虑了了剪切变形形的影响。。非常适合线性性、大角度度转动和非非线性大应应变问题。。其高阶模模式为beam189单元14四、定义材材料属性ANSYS对于单位本本身没有强强制要求，，只需要材材料属性与与几何建模模尺寸单位位统一。指定材料属属性：MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels15四、定义材材料属性使用树形结结构选中定定义好的材材料类型。。然后输入各各个材料的的特征值。。或使用MP命令mp,ex,1,30e6mp,prxy,1,.316四、定义材材料属性复制材料模模型到另一一个材料表表或删除材材料类型17五、ANSYS建模一、ANSYS中的坐标系系ANSYS包括总体、、局部、节节点，显式式、结果等等坐标系，，以及作图图的参考平平面。1、整体坐标标系csys,0总体笛卡儿儿坐标系csys,1总体柱坐标标系csys,2总体球坐标标系2、局部坐标标系局部坐标系系是用户自自定义的坐坐标系18五、ANSYS建模3、节点坐标标系默认的节点点坐标系总总是笛卡儿儿坐标系并并与总体笛笛卡儿坐标标系平行，节点坐坐标系可以以进行改变变使之朝向向激活坐标标系方向。。命令为Prep7>Modeling>Move/Modify>RotateNodalCStoactiveCS.下图图中中的的园园，，如如我我们们仅仅需需要要约约束束外外边边界界径径向向，，则则需需要要在在圆圆心处建立立局部圆圆柱坐标标系，然然后将圆圆周上的的节点坐坐标系旋旋转到柱坐标系系上19五、ANSYS建模二、实实体建建模ANSYS实体模模型建建立可可以分分两种种方法法：直直接将将CAD模型导导入ANSYS或利用用ANSYS本身的的前处处理软软件进进行模模型建建立1、从CAD系统中中导入入实体体模型型对于复复杂模模型这这样可可以极极大的的减少少建模模的工工作量量，但但相应应的几几何清清理和和网格格划分分时就就需要要投入入更多多的时时间与与精力力。如如果模模型可可以通通过二二维拉拉伸或或旋转转生成成，最最好导导入二二维CAD模型，，进行行网格格划分分后，，拉伸伸或旋旋转生生成三三维网网格，，以保保证网网格质质量。。（在在直线线与曲曲线overlap时候很很容易易出现现问题题，可可以考考虑CAD中进行行几何何修改改将端端点设设置在在交界界处））。对对于导导入的的模型型可以以使用用几何何检查查（slsplot或sarplote，MainMenu>Preprocessor>Modeling>Simplify>Detect>display）来检检查几几何清清理。。（常常用的的导入入文件件如ReadDXF.xls）2、利用用ANSYS前处理理建立立模型型建议模模型的的几何何单位位按照照米（（m）或毫毫米（（mm）进行行20五、ANSYS建模ANSYS本身并并不具具有Undo功能，，但可可以通通过记记录编编辑器器进行行一定定的修修改操操作功功能ANSYS把操作作命令令保存存在日日志文文件中中。在记录录编辑辑器窗窗口修修改记记录，，然后后单击击OK,修改的命令令将读回ANSYS。MainMenu>SessionEditor…21五、ANSYS建模相关操作1、点，线，，面，体的的建立2、布尔操作作：加(add)、剪(subtract)、相交(overlap)、切割(divide)3、拉伸：线线拉伸成面面，面拉伸伸成体4、复制与映映射（一般般需要执行行nummrg命令，使得得形成的节节点重合）5、工作平面面的使用22五、ANSYS建模三、耦合与与约束方程程1、耦合耦合是使一一组节点具具有相同的的自由度值值。除了自由度度值是由求求解器计算算而非用户户指定外，，与约束相相类似。例如，节点点1和节点点2在UX方向上耦合合，求解器器将计算节节点1的UX值并简单地地把该值赋赋值给节点点2的UX。一个耦合集集是一组在在同一方向向约束在一一起的节点点(即一个自由由度)。一个模型中中可以定义义多个耦合合，但一个个耦合中只只能包含一一个方向的的自由度。。注意：耦合中的自自由度方向向(UX,UY,等)是节点坐标标系中的方方向。求解器只保保留耦合中中的第一个个自由度，，并把它作作为主自由由度，而不不保留其余余自由度。。23五、ANSYS建模耦合的建立立：1）对节点进进行同方向向耦合：选择所需要要的集合。。接着使用CP命令或Preprocessor>Coupling/Ceqn>CoupleDOFs。例如如,cp,,ux,all所有有被被选选择择节节点点在在UX方向向上上耦耦合合24五、ANSYS建模模2）同同一一位位置置节节点点间间的的耦耦合合：：首先先确确保保所所有有要要耦耦合合的的节节点点都都被被选选择择。。接着使使用命命令CPINTF或Preprocessor>Coupling/Ceqn>CoincidentNodes.例如：：cpintf,uy同一位位置的的所有有节点点在UY上耦合合(包含0.0001的缺省省误差差)。25五、ANSYS建模3）不在在同一一位置置节点点间的的耦合合,如循环环对称称：首先确确保所所有要要耦合合的节节点都都被选选择。。然后使使用命命令CPCYC或Preprocessor>Coupling/Ceqn>OffsetNodes.例如,CPCYC,ALL,0.0001,0,0,0,1,0把Z方向相相差1的节点点的各各自由由度进进行耦耦合(注：当当前KCN选项是是总体体笛卡卡儿坐坐标系系，KCN＝0）26五、ANSYS建模2、约束束方程程约束方方程定定义了了节点点自由由度间间的线线性关关系。。若两个个自由由度耦耦合，，它们的简简单关关系是是UX1=UX2。约束方方程是是耦合合的更更一般般形式式，允允许写写诸如如UX1+3.5*UX2=10.0的约束束方程程。在一个个模型型中可可以定定义任任意多多个约约束方方程。。一个约约束方方程可可以包包含任任意数数量的的节点点和自自由度度。约约束方方程的的一般般形式式是：：Coef1*DOF1+Coef2*DOF2+Coef3*DOF3+...=Constant约束束方方程程一一般般用用于于：：连接接不不同同的的网网格格连接接不不同同类类型型的的单单元元建立立刚刚性性域域过盈盈装装配配27五、、ANSYS建模模连接接不不同同的的网网格格：：两个个已已划划分分网网格格的的实实体体在在某某个个面面相相连连接接，，若若它它们们的的节节点点不不相相同同，，可可以以通通过过建建立立约约束束方方程程来来建建立立连连接接。。命令令CEINTF(或Preprocessor>Coupling/Ceqn>AdjacentRegions).先选择网网格划分分较好的的部分实实体的节节点和另另一部分分的单元元。自动计算算所有必必要的系系数和常常数。适合于实实体单元元对实体体单元,2-D或3-D21Asel,s,,,1Esla,sAsel,s,,,2Nsla,s,1Nsel,r,loc,y,1CEINTF,0.25,all,,,,,,0,28五、ANSYS建模连接不同类类型单元：：如果需要连连接自由度度设置不同同的单元类类型，则要要求先耦合合相同自由由度，再写写出约束方方程，以便便于从一类类单元向另另一类单元元传递载荷荷：梁与实体或或垂直于壳壳的梁壳与实体CE命令(或Preprocessor>Coupling/Ceqn>ConstraintEqn)约束方程为为：Rz2=Uy3-Uy1/(Nx3-Nx1)29五、ANSYS建模有时候同样样的模型建建模方法不不同，会带带来不同的的结果,一种方法不不行可以试试试看其他他的做法finish/clear/PREP7k,1k,2,1k,3,1,1k,4,,1a,1,2,3,4vext,all,,,,,1CYL4,0.5,0.5,0.15asel,s,,,7vext,all,,,,,1wpro,,90.000000,CYL4,0.5,0.5,0.15asel,s,,,13vext,all,,,,1Allsvovlap,all（生成园拉伸成成圆柱）无法进行ovlap操作finish/clear/PREP7k,1,-0.5,-0.5k,2,0.5,-0.5k,3,0.5,0.5k,4,-0.5,0.5a,1,2,3,4vext,all,,,,,1cylind,0,0.15,-0.2,1.2,0,360wpro,,90.000000,wpoff,,0.5cylind,0,0.15,-0.6,0.6,0,360allsvovlap,all（直接接生成成圆柱柱）30六、ANSYS网格划划分网格划划分：：1、二维维网格格划分分：自自由划划分与与map划分（（仅对对三角角形及及四边边形可可用））如模型型可以以通过过拉伸伸或旋旋转生生成三三维模模型，，常常常先进进行二二维划划分，然然后生生成三三维网网格。。2、三维维网格格划分分：自自由划划分、、map划分，，sweep划分如需要要划分分为六六面体体单元元则只只能使使用map划分与与sweep划分3、合理理利用用结构构的对对称性性，可可以大大量降降低工工作量量4、网格格划分分理论论上网网格越越细，，结果果越精精确；；实际际情况况，由由于数数值计计算的的误差差，网网格细细到一一定程程度，，精度度不会会再提提高，，甚至至会下下降。。31六、ANSYS网格划划分一、Map划分map划需要要满足足一定定的条条件：：面必须须包含含3或或4条条线（（三角角形或或四边边形））。体必须须包含含4、、5或或6个个面面（四四面体体，三三棱柱柱或六六面体体）。。对边的的单元元分割割必须须匹配配。对三角角形或或四面面体单单元分分割数数必须须为偶偶数。。如果线线或面面多余余条件件可以以使用用lccat,accat对线或或面进进行融融合（（仅仅仅是方方便网网格划划分，，不改改变任任何几几何信信息）），但但在划划分完完后记记得要要将融融合的的线或或面删删除。。对于于过于于不规规则的的模型型可以以进行行布尔尔操作作将之之分割割为规规则的的结构构。32六、ANSYS网格划划分Map划分实实例：：使用映映射网网格方方法，，将模模型视视为三三边形形棱柱柱，球球面为为底面面，相相邻三个面面为侧侧面，，其余余面合合为另另一个个底面面33六、、ANSYS网格格划划分分Map划分分实实例例：：（适适当当的的对对体体积积进进行行切切割割））34六、、ANSYS网格格划划分分Map划分分实实例例：：（充充分分利利用用结结构构对对称称性性，，建建立立1/23涡轮轮模模型型，，划划分分网网格格后后复复制制生生成成整整体体模模型型，然然后后nummrg交界界面面处处节节点点））35六、、ANSYS网格格划划分分二、、拉拉伸伸及及扫扫掠掠划划分分把一一个个面面拖拖拉拉成成一一个个体体时时，，可可以以连连同同面面上上网网格格一一起起拉拉伸伸得得到到网网格格化化的的体体，，称称为为网网格格拖拖拉拉。。优优点点；；易易于于生生成成块块体体单单元元（（六六面面体体））或或块块体体单单元元与与棱棱柱柱体体单单元元组组合合的的单单元元。。必必要要条条件件：：体体的的形形状状必必须须允允许许拉拉伸伸，，源源面面与与目目标标面面几几何何拓拓扑扑必必须须一一致致（有有时时候候当当结结构构较较为为复复杂杂时时会会出出现现无无法法扫扫掠掠，，如如果果确确定定结结果果能能够够满满足足扫扫掠掠的的条条件件，，可可以以试试用用拉拉伸伸生生成成网网格格））Extrude36六、、ANSYS网格格划划分分Sweep划分实例例弹簧37六、ANSYS网格划分分Sweep划分实例例HGA面网格划划分，然然后扫掠掠形成三三维体网网格38六、ANSYS网格划分分练习：模型1：（对结结构进行行几何切切割后使使用map与sweep划分）实体模型型参考网格格39六、ANSYS网格划分分练习：模型2（车轮））：几何何切割后后sweep划分然后后复制为为完整模模型1/6实体模型型参考网格格40六、ANSYS网格划分分练习：模型3：几何切切割后扫扫掠划分分实体模型型参考网格格41六、ANSYS网格划分分3、网格质质量检查查标准ANSYS网格划分分一般主主要检查查的划分分警告为为：长宽宽比、平平行度、、最大角角、雅可可比率、、扭曲角角和翘曲曲角。前三种出出现时一一般不会会引起致致命性的的错误，，并且对对于复杂杂模型有有时候很很难避免免出现（（当然使使用专业业的前处处理软件件如HyperMesh可以做到到很好的的网格划划分），，但雅可可比率的的警告或或错误必必须避免免。另ANSYS对长宽比比限制比比较低，，默认极极限为20：1，但最好好不要这这么大，，个人建建议最多多到5：1。翘曲角：：依次沿沿对角线线将四边边形分成成两个三三角形，，寻找这这两个三三角形所所在面构构成夹角角的最大大夹角，，即为翘翘曲角。。主要对对于曲面面情况需需要考虑虑，一般般情况下下不需要要考虑。。42六、ANSYS网格划分分扭曲角：：理想单单元的各各条边之之间是正正交的。。对于三三角形单单元，每每个节点点与其对对边中点点的连线线和另外外两条边边中点的的连线会会相交，，取它的的锐角，，这样会会产生三三个锐角角：A1，A2和A3，扭曲角角为：Skew＝90－min（A1，A2，A3）。对于于四边形形单元，，两条对对边中点点的连线线之间会会形成锐锐角，Skew＝90－锐角。。43七、载荷荷施加荷载可以以分为五五类：自由度约约束：指指定自由由度值。。诸如应应力分析析中的位位移或热热分析中中的温度。。集中荷载载：点荷荷载。如如力或热热流率。。表面荷载载：分分布在表表面的荷荷载，如如压力或或对流。。体荷载：： 体或或场荷载载，如温温度（引引起膨胀胀）或内内部热生生成率。。惯性荷载载：由由于结构构质量或或惯性引引起的荷荷载，如如重力或或转动速速度。44七、结构构分析ANSYS的结构分分析，按按结构特特性可以以分为线线性分析析以及非线性分分析；按按时效性性可以分分为静力力和动力力分析。。其中动力分析析一般常常用的包包括模态态分析、、谐分析析和瞬态态分析。。非线性分分析由材材料非线线性、几几何非线线性与状状态非线线性构成成。45七、载荷荷施加ANSYS的载荷既既可以对对实体模模型施加加也可以以对有限限元模型型进行施施加（求求解时ANSYS会自动将将施加在在实体上上的载荷荷转化到到节点上上）通常推荐荐对实体体进行施施加，一一是实体体便于选选择，二二是实体体模型独独立于网网格，如如果模型型网格划划分之后后，不需需要重新新加载。。注意事项项：ANSYS对于同类类型的载载荷采取取替换机机制。例例如对面面同时施施加压力力以及热热流密度度载荷，，由于这这两种载载荷都属属于面载载荷，仅仅仅最后后施加的的载荷生生效，此此时需要要生成表表面效应应网格，，使得载载荷分别别作用在在不同的的载体上上46七、载荷荷施加对于对对称、、反对对称模模型可可以施施加对对称和和反对对称边边界条条件对称边边界条条件：：指向向边界界的位位移和和绕边边界的的转动动被固固定。。反对称称边界界条件件：平平行边边界的的位移移和绕绕垂直直边界界的转转动被被固定定。反对称边界UY=UZ=0ROTX=0对称边界UX=0ROTY=ROTZ=0YX47八、结结构分分析一、线线性分分析线性分分析的的基本本步骤骤是建建立几几何模模型、、定义义材料料属性性、选选择单单元、、划分分网格格、施施加载载荷与与约束束、求求解、、结果果后处处理。。基本本上不不需要要对求求解选选项进进行设设置。。48八、结结构分分析1、线性静力力分析对于静力问问题程序一一般默认为为稀疏矩阵阵直接求解解器，对于于大模型可可以考虑使使用PCG求解器（求求解器的详详细性能参参照附录1）。对于静静力问题基基本上不需需要求解设设置，但对对于非线性性问题则需需要进行相相应的非线线性选项设设置以及结结果输出频频率设置（（因为非线线性求解有有很多的中中间结果，，系统一般般默认输出出最后一个个子步，用用户视需要要调整）49八、、结结构构分分析析对于于壳壳，，实实体体的的线线性性静静力力分分析析结结束束后后可可以以通通过过Prerr命令令（（MainMenu>GeneralPostproc>listResults>PercentError）获获得得网网格格的的离离散散误误差差评评估估值值－－SEPC（能能量量百百分分比比误误差差））。。还还可可使使用用plesol,serr（MainMenu>GeneralPostproc>PlotResult>Contourplot-elementSolu）来来获获得得单单元元与与单单元元之之间间的的结结构构能能量量误误差差，，其其中中SERR（单单元元应应力力偏偏差差））较较大大的的区区域域需需要要对对网网格格进进行行细细化化。。（（事事先先需需要要用用/GRAPHICS,FULL命命令令，，关关闭闭powergraphics）50八、、结结构构分分析析涡轮轮中中心心固固定定，，载载荷荷为为角角速速度度引引起起的的惯惯性性力力51八、、结结构构分分析析SEER=0.008823，SEPC=18.215MaxStress=641MpaSEER和SEPC本质质上上都都是是对对于于网网格格分分所所引引起起的的结结构构误误差差的的一一个个估估计计，，不不过过SEPC从总总体体进进行行考考虑虑，，SEER用户可以从图图形显式上观观察，对于SEER过大的位置就就需要对网格格进行局部细细化。建议用用户在工作中中进行积累，，从而得出一一个相应的SEPC标准，以便于于检查结果的的收敛性。（（对于SEPC对于不同行业业有不同的标标准，但一般般SEPC应该在10％以下）52八、结构分析析需要注意的几几个问题：1）执行大模型型计算时执行行RALL命令（MainMenu>Run-TimeStatus>AllStatistics获得计算大致致需要的硬件件资源）2）提取应力时时候提取的为为节点上的平平均值，当结结构为多种材材料构成时，，提取交界面面处应力常常常会发现节点点上有多个应应力结果，节点结果是由由相邻单元的的高斯点结果果外推出来然然后平均的在在PowerGraphicsON状态下下ANSYS在材料交界界处的节点自自动按材料区区分同一组材材料的单元外外推点参与平平均不同材料料的不参与平平均所以节点点交界处有几几种材料该节节点就有几组组结果此时可以通过过命令avres进行设置（Mainmenu>GeneralPostproc>Optionsforout中avres选择alldata，此命令需要要打开powergraphics）或者输出高高斯积分点应应力53八、结构分析析3）积分点与节节点解的区别别，一般来说说ANSYS节点的结果都都是相邻高斯斯积分点外差差所获得节点点解（这也是是有时候同一一节点会有多多个结果的原原因）。很多多时候我们需需要与其他CAE软件获得的结结果进行比较较，这时候就就应该使用高高斯节点上的的解进行比较较。进行命令令ERESX,no（MainMenu>Solution>LoadStepOpts>OutputCtrls>IntegrationPt）4）对于梁单元元如果需要输输出应力，需需要建立相应应的单元表54八、结构分析析2、线性瞬态分分析和线性静力分分析区别不是是很大，但注注意材料属性性项密度这一一项需要填写写，以满足动动力学方程55八、结构分析析3、模态分析模态分析只允允许线性单元元和材料特性性，非线性被被忽略。常用的模态提提取方法：分分块Lanczos法（BlockLanczos）子空间法(Subspace、缩减减法（（Reduce）、Powerdynamics法、非非对称称法（（Unsymmetric）、阻阻尼法法（Damped）、QR阻尼法法（QRDamped）ANSYS默认使使用分分块Lanczos法进行行求解解，其其和子子空间间法一一样精精确，，但求解解速度度更快快，使使用稀稀疏矩矩阵求求解器器。对于模模态分分析由由于其其为线线性分分析，，所以以当需需要考考虑由由于载载荷引引起的的结构构刚度度变化化（不不一定定为非非线性性）时时，可可以先先进行行相应应的静静力计计算，，然后后使用用upcoord，1，on命令，，将静静力计计算的的位移移施加加于模模型，，然后后视情情况打打开预预应力力选项项再进进行模模态求求解预应力力影响响：PSTRES或Solution>AnalysisType>AnalysisOptions56八、结结构分分析分析选选项模态提提取选选项－MODOPT命令或或Solution>AnalysisType>AnalysisOptions模态数数：确确定提提取的的模态态数。。模态扩扩展选选项MXPAND命令或或Solution>AnalysisType>AnalysisOptions扩展模模态允允许在在后处处理中中观察察振形形。模态数数通常常与所所提取取的模模态数数相同同注意：：1）模态态分析析中唯唯一有有效的的是““载荷荷”是是位移约束束。因因为ANSYS中求解解是结结构的的固有有模态,是结构构本身身的特特性。。2）模态态分析析中也也能显显示应应力、、应变变、位位移等但但其仅仅仅是是相对对数值值，无无实际际意义义通常取缺省省设置57八、结构分分析查看结果用POST1（通用后处理理）查看模模态分析结结果。一般，第一一步列出自自振频率GeneralPostproc>ResultsSummary或执行SET,LIST,注意，每一一模态被保保存在独立立的子步中中58八、结构分分析画振型：首先读取某某个子步结结果GeneralPostproc>ReadResults>ByPick或用SET命令然后绘变变形图GeneralPostproc>Plot>DeformedShape或用PLDISP命令59八、结构分析示例：MagnetSensor，顶面外圈约约束y，z自由度实体模型2阶模态60八、结构分析析4、谐分析谐分析是分析析结构再承受受随时间正弦弦（简谐）变变化载荷作用用下稳态相应应的一种技术术。分析可以以得到结构位位移对频率的的相应曲线，，以及其他结结果随频率的的变化情况。。从曲线上得得到峰值响应应，从而使得得设计人员能能够预测结构构的持续动力力特性，判别别结构能否克克服共振及其其他受迫振动动引起的有害害效果。谐分析和模态态分析类似也也是一种线性性分析，所有有的非线性项项都将被忽律律。61八、结构分析析谐分析的求解解方法：完全法：易于于使用，但是是求解速度慢慢，一般在存存在耦合问题题中使用，如如压电材料模态叠加法：：求解速度较较快，但需先先进行相应的的模态分析，，模态分析中中的求解阶数数对结构有较较大影响缩减法：求解解速度最快，，计算精度受受主自由度的的提取影响很很大对于复杂的大大型模型推荐荐使用模态叠叠加法进行分分析，完全法法虽然易使用用但是求解速速度过慢，缩缩减法虽然求求解速度很快快，但主自由由度的选取必必须很小心，，一面露掉关关心的部分对于有预应力力的谐分析与与有预应力的的模态分析类类似，也需要要先进行相应应的静力分析析62八、结构分析析示例：MagnetSensor，顶面外圈圈约束y，z自由度，基基坐上施加X方向的激励励，以获得得X方向的谐响响应实体模型63八、结结构构分分析析关心心频频率率范范围围0-1000Hz，取取1000子步步横轴轴为为频频率率，，单单位位hz竖轴轴为为输输出出与与输输入入的的幅幅值值比比（（20lg（输输出出/输入入））））对于于实实际际问问题题阻阻尼尼选选项项最最好好是是通通过过试试验验确确定定，，这这里里按按经经验验取取阻阻尼尼率率为为0.008。图图中中正正peak表示示激激励励很很小小时时，，输输出出无无穷穷大大，，需需要要尽尽量量避避免免出出现现在在工工作作频频率率范范围围内内；；负负peak表示示输输出出与与输输入入无无关关始始终终为为零零，，振振动动不不可可控控，，也也需需要要尽尽量量避避免免出出现现在在工工作作频频率率范范围围内内。。64八、结结构分分析一、非非线性性分析析对于非非线性性分析析，思思路和和线性性分析析一样样，增增加了了一些些非线线性相相关项项的设设置。。但是是要注注意对对于非非线性性分析析，其其网格格质量量要求求更高高，网网格需需要更更加光光滑；；所选选用的的单元元类型型也必须要要支持持相关关的非非线性性项。。非线性性分析析即结结构的的刚度度矩阵阵随着载载荷的的作用用发生生变化化，其其主要要分3类：材料非非线性性，应应力、、应变变到达达塑性性区域域，材材料为为超弹弹性材材料，如如橡胶胶几何非非线性性，结结构存存在大大变形形或者者大位位移，，如受受力的的鱼杆杆状态非线线性，一一般来说说就是存存在接触触状态非线性反应线性反应位移外荷载65八、结构构分析1、几何非非线性分分析对于几何何非线性性，用户户需要注注意的是是要打开开大变形形选项NLGEOM,on（Mainmenu>Solution>Sol’’nControls）66八、结构构分析非线性求求解选项项设置：：选择算法法准则：：牛顿－－辛普森森法或弧弧长法（（ansys默认为前前者NROPT）时间步长长设置,合适的时时间步长长选择有有助于加加速收敛敛非线性项项设置线性搜索索（LNSRCH）时间步长长预测（（PRED）自适应下下降（NROPT,,ON）自动时间间步长时间积分分效应………………..弧长法不不可用67八、结构分析析2、材料非线性性选择相应的材材料模型推荐使用18x系列单元，其其具有完整的的非线性特性性，具有较好的非线性收收敛性68八、结构分析析3、接触分析接触分析是一一个比较复杂杂的问题，这这里我们简单单介绍一下接接触分析的流程程以及绑定接接触的生成接触分析的步步骤：1.建立或或输入几何模模型。2.所有的的接触体划分分网格（步骤骤3需要）。。3.创建接接触对。4.指定分分析类型和求求解控制。5.施加荷荷载和边界条条件。6.求解并并观察结果。。69八、结构分析析3、接触分析接触分析是一一个比较复杂杂的问题，这这里我们简单单介绍一下接接触分析的流程程以及绑定接接触的生成接触分析的步步骤：建立或输入几几何模型所有的接触体体划分网格创建接触对指定分析类型型和求解控制制施加荷载和边边界条件求解并观察结结果70八、结构分析析接触对的类型型点－点接触点－面接触面－面接触一般建议使用面－－面接触，其其具有一下特特点：支持低阶、高高阶单元支持大滑动以以及摩擦的大大变形提供更多的接接触结果，如如正压力、摩摩擦应力等对目标面形状状无限制，表表面允许不连连续和点－点，点点－面接触相相比，需要的的接触单元少少，磁盘空间间及CPU耗费量也较少少71八、、结结构构分分析析接