ANSYS讲义资料85清楚明了

ANSYS教程第一章ANSYS主要功能与模块ANSYS是世界上著名的大型通用有限元计算软件，它包括热、电、磁、流体和结构等诸多模块，具有强大的求解器和前、后处理功能，为我们解决复杂、庞大的工程项目和致力于高水平的科研攻关提供了一个优良的工作环境，更使我们从繁琐、单调的常规有限元编程中解脱出来。ANSYS本身不仅具有较为完善的分析功能，同时也为用户自己进行二次开发提供了友好的开发环境。ANSYS程序自身有着较为强大三维建模能力，仅靠ANSYS的GUI(图形界面)就可建立各种复杂的几何模型；此外，ANSYS还提供较为灵活的图形接口及数据接口。因而，利用这些功能，可以实现不同分析软件之间的模型转换。一、主要功能简介1.结构分析

1）静力分析-用于静态载荷.可以考虑结构的线性及非线性行为。●线性结构静力分析●非线性结构静力分析

♦几何非线性：大变形、大应变、应力强化、旋转软化

♦材料非线性：塑性、粘弹性、粘塑性、超弹性、多线性弹性、蠕变、肿胀等♦接触非线性：面面/点面/点点接触、柔体/柔体刚体接触、热接触♦单元非线性：死/活单元、钢筋混凝土单元、非线性阻尼/弹簧元、预紧力单元等2）模态分析-计算线性结构的自振频率及振形.谱分析是模态分析的扩展，用于计算由于随机振动引起的结构应力和应变(也叫作响应谱或PSD).

3）谐响应分析-确定线性结构对随时间按正弦曲线变化的载荷的响应.

4）瞬态动力学分析-确定结构对随时间任意变化的载荷的响应.可以考虑与静力分析相同的结构非线性行为.5）谱分析6）随机振动分析等

7）特征屈曲分析-用于计算线性屈曲载荷并确定屈曲模态形状.(结合瞬态动力学分析可以实现非线性屈曲分析.)

8）专项分析:断裂分析,复合材料分析，疲劳分析2.高度非线性瞬态动力分析（ANSYS/LS-DYNA）●全自动接触分析，四十多种接触类型●任意拉格郎日－欧拉（ALE）分析●多物质欧拉、单物质欧拉●适应网格、网格重划分、重启动●100多种非线性材料模式●多物理场耦合分析：结构、热、流体、声学●爆炸模拟，起爆效果及应力波的传播分析●侵彻穿甲仿真，鸟撞及叶片包容性分析，跌落分析●失效分析，裂纹扩展分析●刚体运动、刚体－柔体运动分析●实时声场分析●BEM边界元方法，边界元、有限元耦合分析●光顺质点流体动力（SPH）算法3.热分析●稳态、瞬态温度场分析●热传导、热对流、热辐射分析●相变分析●材料性质、边界条件随温度变化4.电磁分析●静磁场分析－计算直流电（DC)或永磁体产生的磁场●交变磁场分析－计算由于交流电(AC)产生的磁场●瞬态磁场分析－计算随时间随机变化的电流或外界引起的磁场●电场分析－用于计算电阻或电容系统的电场.典型的物理量有电流密度、电荷密度、电场及电阻热等。●高频电磁场分析－用于微波及RF无源组件，波导、雷达系统、同轴连接器等分析。5.流体动力学分析●定常/非定常分析●层流/湍流分析●自由对流/强迫对流/混合对流分析●可压缩流/不可压缩流分析●亚音速/跨音速/超音速流动分析●任意拉格郎日－欧拉分析（ALE）●多组份流动分析（多达6组份）●牛顿流与非牛顿流体分析●内流和外流分析●共轭传热及热辐射边界●分布阻尼和风扇模型●移动壁面及自由界面分析6.声学分析●定常分析●模态分析●动力响应分析7.压电分析●稳态、瞬态分析●模态分析●谐响应分析8.多场耦合分析●热－结构●磁－热●磁－结构●流体－热●流体－结构●热－电●电－磁－热－流体－结构9.优化设计及设计灵敏度分析●单一物理场优化●耦合场优化10.二次开发功能●参数设计语言●用户可编程特性●用户自定义界面语言●外部命令11.ANSYS土木工程专用包ANSYS的土木工程专用包ANSYS/CivilFEM用来研究钢结构、钢筋混凝土及岩土结构的特性，如房屋建筑、桥梁、大坝、硐室与隧道、地下建筑物等的受力、变形、稳定性及地震响应等情况，从力学计算、组合分析及规范验算与设计提出了全面的解决方案，为建筑及岩土工程师提供了功能强大且方便易用的分析手段。二、主要模块简介ANSYS/FLOTRANäANSYS/EmagäANSYS/StructuraläANSYS/MultiphysicsANSYS/LS-DYNAäANSYS/MechanicaläANSYS/LinearPlusäANSYS/Thermalä1.ANSYS/Mechanical：该模块块提供了了范围广广泛的工工程设计计分析与与优化功功能，这这些功能能包括完完整的结结构、热热、压电电及声学学分析。。是一个个功能强强大的设设计校验验工具，，可用来来确定位位移、应应力、作作用力、、温度、、压力分分布以及及其它重重要的设设计标准准。2.ANSYS/Structural：通过利利用其先先进的非非线性功功能，该该模块可可进行高高目标的的结构分分析，具具体包括括：几何何非线性性、材料料非线性性、单元元非线性性及屈曲曲分析。。该模块块可以使使用户精精确模拟拟大型复复杂结构构的性能能。3.ANSYS/Linearplus：该模块块是从ANSYS/Structural派生出来来的，一一个线性性结构分分析选项项，可用用于线性性的静态态、动态态及屈曲曲分析，，非线性性分析仅仅包括间间隙元和和板/梁大变形形分析。。4.ANSYS/Thermal：该模块块同样是是从ANSYS/Mechanical中派生出出来的，，是一个个可单独独运行的的热分析析程序，，可用于于稳态及及瞬态热热分析。。5.ANSYS/Flotran：该程序序是个灵灵活的CFD软件，可可求解各各种流体体流动问问题，具具体包括括：层流流、紊流流、可压压缩流及及不可压压缩流等等。通过过与ANSYS/Mechanical耦合，ANSYS/FLOTRAN是唯一一一个具有有设计优优化能力力的CFD软件，并并且能提提供复杂杂的多物物理场功功能。6.ANSYS/Emag：该程序序是一个个独立的的电磁分分析软件件包，可可模拟电电磁场、、静电学学、电路路及电流流传导分分析。当当该程序序与其它它ANSYS模块联合合使用时时，则具具有了多多物理场场分析功功能，能能够研究究流场、、电磁场场及结构构力学间间的相互互影响。。7.ANSYS/Preppost：该模块块为用户户在前处处理阶段段提供了了强大的的功能，，使用户户能够便便捷地建建立有限限元模型型。其后后处理器器能够使使用户检检查所有有ANSYS分析的计计算结果果。8.ANSYS/ED：该模块块是一个个功能完完整的设设计模拟拟程序，，它拥有有ANSYS隐式产品品的全部部功能，，只是解解题规模模受到了了限制（（目前节节点数1000）。该软软件可独独立运行行，是理理想的培培训教学学软件。。9.ANSYS/LS-DYNA：该程序序是一个个显示求求解软件件，可解解决高度度非线性性结构动动力问题题。该程程序可模模拟板料料成形、、碰撞分分析、涉涉及大变变形的冲冲击、非非线性材材料性能能以及多多物体接接触分析析，它可可以加入入第一类类软件包包中运行行，也可可以单独独运行。。10.ANSYS/LS-DYNAPrepPost：该程序序具有所所有的ANSYS/LS-DYNA的前后处处理功能能，具体体包括：：实体建建模、网网格剖分分、加载载、边界界条件、、等值线线显示、、计算结结果评价价以及动动画，但但没有求求解功能能。11.ANSYS/University：该模块块是一个个功能完完整的设设计模拟拟程序，，它拥有有ANSYS隐式产品品的全部部功能，，只是解解题规模模受到了了限制（（目前节节点数16000和32000两种）。。该软件件可独立立运行，，适用与与高校进进行教学学或科研研。12.ANSYS/DesignSpace：该模块块是ANSYS的低端产产品，适适用与设设计工程程师在产产品概念念设计初初期对产产品进行行基本分分析，以以检验设设计的合合理性。。其分析析功能包包括：线线性静力力分析、、模态分分析、基基本热分分析、基基本热力力耦合分分析、拓拓扑优化化。其他他功能有有：CAD模型读取取器、自自动生成成分析报报告、自自动生成成ANSYS数据库文文件、自自动生成成ANSYS分析模板板。产品品详细分分类：DesignSpaceforMDTDesignSpaceforSolidWorksStandaloneDesignSpace：（支持持的CAD模型有：：Pro/E、UG、SAT、Parasoild）13.ANSYS/Connection：ANSYS与CAD软件的接接口产品品。可以以将CAD模型数据据或国际际标准格格式CAD模型数据据直接读读入并进进行任意意ANSYS支持的分分析。目目前支持持的CAD软件有：：Pro/E、UG、CADDS。支持的的国际标标准格式式有：IGES、SAT、Parasolid.第二章ANSYS基本使用用方法一、典型型分析过过程1.前处理——创建有限限元模型型1）单元属属性定义义（单元元类型、、实常数数、材料料属性））2）创建或或读入几几何实体体模型3）有限元元网格划划分4）施加约约束条件件、载荷荷条件2.施加载荷荷进行求求解1）定义分分析选项项和求解解控制2）定义载载荷及载载荷步选选项2）求解solve3.后处理1）查看分分析结果果2）检验结结果ANSYS的分析方方法(续)1.建立有限限元模型型3.查看结果果2.施加载荷荷求解主菜单分析的三三个主要要步骤可可在主菜菜单中得得到明确确体现.Objective2-2.ANSYS分析步骤骤在GUI中的体现现.ANSYS的分析方方法(续)ANSYSGUI中的功能能排列按按照一种种动宾结结构，以以动词开开始（如如Create),随后是一一个名词词(如Circle).菜单的排排列，按按照由前前到后、、由简单单到复杂杂的顺序序，与典典型分析析的顺序序相同.二、ANSYS文件及工工作文件件名一些特殊殊的文件件数据库文文件jobname.db二进制Log文件jobname.log文本结果文件件jobname.rxx二进制图形文件件jobname.grph二进制ANSYS的数据库库，是指指在前处处理、求求解及后后处理过过程中，，ANSYS保存在内内存中的的数据。。数据库库既存储储输入的的数据，，也存储储结果数数据:输入数据据-必须须输入的的信息(模型尺寸寸、材料料属性、、载荷等等).结果数据据-ANSYS计算的数数值(位移、应应力、应应变、温温度等).启动ANSYSObjective1-1.启动ANSYS软件.注意:以下过程程默认为为在WindowsNT环境下.要启动ANSYS:WindowsNT屏幕:Start>Programs>ANSYS5.5>1.选择Interactive.Procedure1......2......3......

启动ANSYS(续)3.选择ANSYS的工作目目录，ANSYS所有生成的的文件都将将写在此目目录下。缺缺省为上次次运行定义义的目录。。4.如果配置了了3D显卡则选择择3D.5.设定初始工工作文件名名，缺省为为上次运行行定义的工工作文件名名，第一次次运行缺省省为file.7.选择Runto运行ANSYS.Note:还可以设定定其他的交交互选项，，但通常以以上几项通通常要设置置好.如果在第1步中选择择RunInteractiveNow，将读取上一一次的设置置，跳过此此窗口，直直接运行ANSYS,2.选择ANSYS产品.6.设定ANSYS工作空间及及数据库大大小(参考ANSYS安装及配置置手册).启动ANSYS(续)当显示出这这六个窗口口后，就可可以使用ANSYS了.ANSYS窗口Objective1-2.ANSYSGUI中六个窗口口的总体功功能输入显示提示信信息，输入入ANSYS命令，所有有输入的命命令将在此此窗口显示示。主菜单包含ANSYS的主要功能能，分为前前处理、求求解、后处处理等。输出显示软件的的文本输出出。通常在在其他窗口口后面，需需要查看时时可提到前前面。应用菜单包含例如文文件管理、、选择、显显示控制、、参数设置置等功能.工具条将常用的命命令制成工工具条，方方便调用.图形显示由ANSYS创建或传递递到ANSYS的图形.三、前处理理实体建模参数化建模模体素库及布布尔运算拖拉、旋转转、拷贝、、蒙皮、倒倒角等多种自动网网格划分工工具，自动动进行单元元形态、求求解精度检检查及修正正自由/映射网格划划分、智能能网格划分分、自适应应网格划分分··复杂几何体体Sweep映射网格生生成··六面体向四四面体自动动过渡网格格：金字塔塔形边界层网格格划分在几何模型型或FE模型上加载载：点载荷荷、分布载载荷、体载载荷、函数数载荷可扩展的标标准梁截面面形状库1.实体模型及及有限元模模型现今几乎所所有的有限限元分析模模型都用实实体模型建建模.类似于CAD，ANSYS以数学的方方式表达结结构的几何何形状，用用于在里面面填充节点点和单元，，还可以在在几何模型型边界上方方便地施加加载荷.但是，几何实体模模型并不参参与有限元元分析.所有施加在在几何实体体边界上的的载荷或约约束必须最最终传递到到有限元模模型上（节节点或单元元上）进行行求解.由几何模型型创建有限限元模型的的过程叫作作网格划分分Meshing几何实体模模型有限元模型型ANSYS中的图元(即使想从CAD模型中传输输实体模型型，也应该该知道如何何使用ANSYS建模工具修修改传入的的模型.)下图示意四四类图元.体(3D模型)由面围成，，代表三维维实体.面(表面)由线围成.代表实体表表面、平面面形状或壳壳（可以是是三维曲面面）.线(可以是空间间曲线)以关键点为为端点，代代表物体的的边.关键点(位于3D空间)代表表物物体体的的角角点点.AreasVolumeKeypointsLinesAreaObjective3-3.四类实体模型型图元,以及它们之间间的层次关系系.ANSYS中图元(续)层次关系从最低阶到最最高阶，模型型图元的层次次关系为：关键点（Keypoints）线（Lines））面（Areas））体（Volumes）提示:如果低阶的图图元连在高阶阶图元上，则则低阶图元不不能删除.KeypointsLinesAreasVolumesI’lljustchangethislineLinesKeypointsAreasVolumesOOPs!2.布尔操作选择图形类型型.将弹出选取菜单(见下页)提示选择图形形进行布尔操操作.要使用布尔操操作:MainMenu:Preprocessor>-Modeling-Operate>Procedure1......2......3......

选择一种布尔尔操作(例如：Add)四、加载、求解Objective4-1.列表和分类载载荷ANSYS中的载载荷可可分为为:自由度度DOF-定义节节点的的自由由度（（DOF）值值(结构分分析_位移移、热热分析析_温度、、电磁磁分析析_磁磁势等等)集中载载荷-点载荷荷(结构分分析_力、、热分分析_热导率率、电电磁分分析_magneticcurrentsegments)面载荷荷-作作用在在表面面的分分布载载荷(结构分分析_压力力、热热分析析_热热对流流、电电磁分分析_magneticMaxwellsurfaces等)体积载载荷-作用在在体积积或场场域内内(热分析析_体积膨膨胀、、内生生成热热、电电磁分分析_magneticcurrentdensity等)惯性载载荷-结结构质质量或或惯性性引起起的载载荷(重重力、、角速速度等等)加载Objective4-2a.加载.可在实实体模模型或或FEA模型(节点和和单元元)上加载载.在关键键点处处约束束实体模模型沿线均均布的的压力力在关键点加集中力在节点点处约约束FEA模型沿单元边界均布的压力在节点点加集集中力力加载(续)几何模模型加加载独立于于有限限元网网格.重新划划分网网格或或局部部网格格修改改不影影响载载荷.加载的的操作作更加容容易,尤其是是在图图形中中直接接拾取取时.直接在在实体体模型型加载载的优优点:Guidelines加载(续续)无论采采取何何种加加载方方式,ANSYS求解前前都将将载荷荷转化化到有有限元元模型型.因因此,加载到到实体体的载载荷将将自动转转化到到其所属属的节节点或或单元元上。。实体模型加载到到实体体的载载荷自自动转转化到到其所所属的的节点点或单单元上上FEA模型沿线均均布的的压力力均布压压力转转化到到以线线为边边界的的各单单元上上加载(续续)输入一一个压力值值即为为均布载载荷,两个数数值定义坡度压压力说明：：压力力数值值为正正表示示其方方向指指向表表面MainMenu:Solution>-Loads-Apply>Pressure>OnLines加载载面面力力载载荷荷拾取取Line加载载(续续)VALI=500VALI=500VALJ=1000VALI=1000VALJ=500500L3500L31000500L31000500坡度度压压力力载载荷荷沿沿起起始始关关键键点点(I)线性变化化到第二二个关键键点(J)。如果加载载后坡度度的方向向相反,将两个压压力数值值颠倒即即可。加载面力力载荷（（续）加载(续)轴对称载载荷可加加载到具具有对称称轴的3-D结构上。。3-D轴对称结结构可用用一2-D轴对称模模型描述述。加载轴对对称载荷荷10”直径5”半径轴对称模模型3-D结构对称轴加载(续)加载轴对称载载荷,注意以下下方面:载荷数值值(包括输出出的反力力)基于360度转转角的3-D结构。在右图中中，轴对对称模型型中的载载荷是3-D结构均布布面力载载荷的总总量。TotalForce=2pr=47,124lb.准则3-D结构2-D有限元模型Axisofsymmetry加载(续)在关键点加载载位移约束:加载约束载荷荷MainMenu:Solution>-Loads-Apply-Structural-Displacement>OnKeypoints+procedure1......2......3......

Expansionoption可使相同的载载荷加在位于于两关键点连连线的所有节节点上拾取keypoints例要固定一边，，只要拾取关关键点6、7,并设置allDOFs=0和KEXPND=yes.K6K7加载(续)加载约束载荷荷（续）在线和面上加加载位移约束束:MainMenu:Solution>-Loads-Apply-Structural-Displacement>OnLines+OROnAreas+步骤1......2......3......

拾取lines拾取areas4-1.求解结果文件结果数据数据库求解器结果输入数据求解时模型是是否准备就绪绪?在求解初始化化前，应进行行分析数据检检查，包括下下面内容:统一的单位单元类型和选选项材料性质参数数考虑惯性时应应输入材料密密度热应力分析时时应输入材料料的热膨胀系系数实常数(单元特性)单元实常数和和材料类型的的设置实体模型的质质量特性(Preprocessor>Operate>CalcGeomItems)模型中不应存存在的缝隙壳单元的法向向节点坐标系集中、体积载载荷面力方向温度场的分布布和范围热膨胀分析的的参考温度(与ALPX材料特性协调调?)求解过程:1.求解前保存数数据库2.将Output窗口提到最前前面观看求解解信息3.MainMenu:Solution>-Solve-CurrentLS.进行求解Objective4-3.描述求解过程程进行求解(续续)没有获得结果果的原因是什什么?往往是求解输输入的模型不不完整或存在在错误，典型型原因有:约束不够!(通常出现的问问题)。当模型中有非非线性单元(如缝隙gaps、滑块sliders、铰hinges、索cables等），整体或或部分结构出出现崩溃或“松脱”。材料性质参参数有负值值,如密密度或瞬态态热分析时时的比热值值。未约束铰接接结构，如两个水平平运动的梁梁单元在竖竖直方向没没有约束。。屈曲-当应力刚化化效应为负负（压）时时，在载荷荷作用下整整个结构刚刚度弱化。。如果刚度度减小到零零或更小时时，求解存存在奇异性性，因为整整个结构已已发生屈曲曲。五、、后后处处理理计算算报报告告自自动动生生成成及及定定制制工工具具：：自自动动生生成成符符合合要要求求格格式式的的计计算算报报告告结果果显显示示菜菜单单：：图图形形显显示示、、抓抓图图、、结结果果列列表表图形形：：云云图图、、等等值值线线、、矢矢量量显显示示、、粒粒子子流流迹迹显显示示、、切切片片、、透透明明及及半半透透明明显显示示、、纹纹理理各种种结结果果动动画画显显示示，，可可独独立立保保存存及及重重放放3D图形形注注注注释释功功能能直接接生生成成BMP、JPG、VRML、WMF、EMF、PNG、PS、TIFF、HPGL等格格式式的的图图形形·计算算结结果果排排序序、、检检索索、、列列表表及及再再组组合合·钢筋混凝凝土单元元可显示示单元内内的钢筋筋、开裂裂情况以以及压碎碎部位梁、管、、板、复复合材料料单元及及结果按按实际形形状显示示，显示示横截面面结果；；显示梁梁单元弯弯矩图显示优化化灵敏度度及优化化变量曲曲线提供对计计算结果果的加、、减、积积分、微微分等计计算显示沿任任意路径径的结果果曲线，，并可进进行沿路路径的数数学计算算ANSYS有两个后后处理器器:通用后处处理器(即““POST1”时间历程后处理器(即“POST26”)可观看模型在不同时间的结果。但此后处理器只能用于处理瞬态和/或动力分析结果。Objective静力分析析结果后后处理的的步骤主主要包括括:1.绘变形图图2.变形动画画3.支反力列列表4.应力等值值线图5.网格密度度检查GuidelinesObjective介绍静静力分分析结结果后后处理理的五五个步步骤第三章章ANSYS补充说说明一、坐坐标系系1.工作平平面坐坐标系系wpcs：类似于于绘图图图板板，缺缺省时时总与与总体体坐标标系重重合，，能以以网格格捕捉捉形式式显示示，并并可相相对当当前激激活总总体坐坐标系系移动动或旋旋转，，其编编号永永远为为“4”2.总体坐坐标系系globalcs：包括三三种形形式总体直直角坐坐标系系（x,y,z)编号为为“0”总体柱柱坐标标系（（r,θθ,z)编号为为“1”总体球球坐标标系（（r,θθ,ββ)编号为为“2”3.局部坐标系系localcs：局部坐标系系是在任意意位置的用用户定义坐坐标系，即即不一定与与总体坐标标系平行或或重合，可可以是任意意方向，编编号为大于于等于“11”FEM坐标系4.节点坐标系系nodecs：所有的力及及其他方向向的与节点点相关的载载荷都是在在节点坐标标系下进行行的，例如如力的方向向等只与节节点坐标系系相关节点坐标系系上可以输输入力和力力矩；位移移约束；耦耦合及约束束过程5.单元坐标标系elementcs：即材料坐坐标系，，例如弹弹性模量量在材料料为各向向异性时时每一方方向将不不同，此此时则根根据单元元坐标系系输入不不同方向向的E6.结果坐标标系：结结果的输输出形式式位移，，支反力力，力矩矩等都是是与结果果坐标系系相关的的，结果果坐标系系即当前前激活坐坐标系，，同节点点坐标系系一样，，二者可可以是任任何一种种当前激激活坐标标系二、CAD模型建模模原则应考虑多多少细节节：如倒倒角和孔孔处，对对分析无无用时可可忽略，，但对分分析目标标有用，，而且此此处将会会出现最最大应力力则不能能忽略是否具有有对称性性：包括括轴，旋旋转，平平面或镜镜面，重重复或平平移对称称等。但但下列因因素必须须对称-----几何何形状；；材料属属性；载载荷工况况。此此时可取取一部分分分析，，而后叠叠加即可可应力奇异异：指在在有限元元模型中中那些应应力值无无限大的的点处，，如点载载荷的集集中力和和力矩作作用处；；孤立的的约束点点；尖角角处等。。建模模时最好好避免之之三、网格划分分器自由式free：对复杂的拓扑扑结构无限制制，形状不不定映射式mapped：拓扑结构有限限制，只适用用规则的体形形状，如如四，六面体体等，可通过过globalset进行密度设置置扫略sweep：：适用于柱体形形状，同mapped一样可控制密密度Smartsize：：智能尺寸是根根据几何模型型的形状，确确定网格密度度，适于free划分，可通过过滑杆确定网网格密度网格划分原则则网格划分的单单元形状四方方和六方的没没有可比性Sweep扫略网格须上上下面即对应应面完全一致致能用mapped,sweep划分网格最好好先用之，不不行再用自由由式free网格划分最好好按线，面，，体的顺序序分配单元属性性千万不能分分配错误面尽量用四边边形的网格，，体尽量用六六面体的网格格关心应力结果果的区域须进进行详细网格格划分仅关心位移结结果的地方网网格可以粗糙糙些四、ANSYS求解器类型用于求解表征征结构自由度度的线性方程程组直接消去求解解器波前求解器：：最稳定，，速度慢，小小内存时用sparse求解器：速度度快，非线性性最适合迭代求解器PCG：预条件共轭梯梯度求解器ICCG：不完全的乔里里斯基共轭梯梯度求解器JCG：雅可比共轭梯梯度求解器位置在求解器器/solu中的求解选项项analysisoptions，包括求解精度度公差更改五、如何加快快计算速度在大规模结构构计算中，计计算速度是一一个非常重要要的问题，下下面就如何提提高计算速度度作一些建议议：充分利用ANSYSMAP分网和SWEEP分网技术，尽尽可能获得六六面体网格，，这一方面减减小解题规模模，另一方面面提高计算精精度在生成四面体体网格时，用用四面体单元元而不要用退退化的四面体体单元。比如如95号单元元有20节点点，可以退化化为10节点点四面体单元元，而92号号单元为10节点单元，，在此情况下下用92号单单元将优于95号单元选择正确的求求解器。对大大规模问题，，建议采用PCG法。此法比波波前法计算速速度要快10倍以上（前前提是您的计计算机内存较较大）。对于于工程问题，，可将ANSYS缺省的求解精精度从1E-8改为1E-4或1E-5即可六、Animate菜单Modeshape：：变形模态系列列Deformedshape：结构变形动画画Deformedresult：：结构变形等值值线Overtime：随时间变化的的变形等值线线动画Overresult：：某一一子子步步范范围围结结果果的的顺顺序序等等值值线线动动画画Q-slicecontours：：变形形等等值值线线切切片片云云图图动动画画Q-slicevectors：：变形形等等值值线线切切片片云云图图动动画画Isosurfaces：变形形等等势势面面云云图图动动画画Particeflow：：粒子子流流动动或或带带电电粒粒子子运运动动的的动动画画系系列列第四四章章动动力力学学分分析析ANSYS动力力学学分分析析是是用用来来确确定定惯惯性性力力和和阻阻尼尼力力不不可可忽忽略略时时的的系系统统动动力力学学特特性性，，研研究究固固有有频频率率，，振振动动，，减减振振及及瞬瞬态态特特性性动力学学控制制方程程：[M]{U’’’}+[C]{U’}+[K]{U}={f(t)}其中UU’U’’’为节点点位移移，速速度，，加速速度[M]为质量量矩阵阵[C]为阻尼尼矩阵阵[K]为刚度矩阵阵模态分析即即f(t)=0的解谐响应分析析的f(t),u(t)都为谐函函数，如如xsinωt瞬态动力力学的f(t)为时间历历程载荷荷动力学建建模原则则必须定义义密度和和弹性模模量单位制要要严格统统一，如如使用英英制单位位，要定定义质量量密度而而不是重重力密度度静力学关关于形状状和网格格的东西西，动力力学一样样遵循关心应力力结果的的区域须须进行详详细网格格划分，，仅关心心位移结结果的区区域网格格可以粗粗糙些非线性问问题在完完全瞬态态动力学学分析中中允许使使用，在在所有其其他动力力学分析析类型中中，非线线性将被被忽略，，也就是是说最初初的非线线性问题题将一直直保持不不变瞬态动力力学时间间积分步步长ΔT设置原则则：ΔT即两个时时间点间间的时间间增量，，它决决定求解解的精确确度，必必须采用用相应的的值才能能得到分分析现象象。通常常在每个个循环子子步中，，ΔT至少有20个时时刻点应应是足够够的即即ΔT=1/20(f)f是所关心心的最高高响应频频率，而而施加阶阶梯载荷荷时，为为紧紧跟跟随载荷荷的阶跃跃变化，，ΔT也许要小小到和1/180f相近接触分析析中ΔT=1/30(fc)fc为接触频率fc=1/2π(k/m)1/2m为有效质量k为间隙刚度各分析类型的的简要叙述模态分析：分析有/无阻阻尼系统或液液固耦合自由由振动，哪个个方向的刚度度最小，就最最先出现模态态有预应力时，，做静力分析析和模态分析析必须打开预预应力开关，，即读入预应应力矩阵位置在求解器器Analysisoptions对话框中prestresson开关谐响应分析定义：在一个个或多个同频频率的正弦（（简谐）载荷荷作用下，确确定系统动力力响应特性的的技术输入特性：1.已知大小小和频率的谐谐波载荷（力力，压强，强迫位移等））2.同一频频率的多种载载荷，具有相相同或不相相同的相位输出特性：1.每一个个自由度上的的谐位移通常常和施加的载荷不同相2.其他多多种导出量如如应力和应变变等谐波载荷描述述公式Fsin(ωωt+φ)其中载荷值大大小代表振幅幅F；相角φ是指二个或二二个以上谐波波载荷间的相相位差，即力力为幅值+相相位输入，但但ANSYS始终显示为实实部+虚部瞬态动力学分分析：把静力学改为为瞬态动力学学并采用多载载荷步求解即即为瞬态动力力学分析。其其关键细节为为：瞬态动力学必必须指定初始始条件，如初初始位移，速速度，加速度度等如有阻尼必须须输入阻尼时间积分步长长ΔT要足够小区分分析类型型原则如果在相对较较长时间内载载荷是一个常常数，则选择择静力分析，，否则为动态态分析如果激励频率率小于结构最最低阶固有频频率的1/3，则可以进进行静力分析析线性分析是假假设忽略载荷荷对结构刚度度变化的影响响。典型特征征是小变形，，弹性范围内内的应变和应应力，无诸如如两物体接触触或分离时的的刚度突变等等，即应力及及应变为线性性变化如加载引起结结构刚度的显显著变化必须须进行非线性性分析，典型型因素有应变变超过弹性范范围（塑性））；大变形；；两体间接触触等解决应力奇异异方法：在应力奇异点点处网格越细细化，应力值值也随之增加加而不收敛，，如应力奇异异发生在对结结果感兴趣区区域较近处，，可用如下方方法解决在尖尖角角处处增增加加倒倒角角重重分分析析代替替节节点点力力载载荷荷为为等等效效压压力力载载荷荷“散散布布””位位移移约约束束至至一一个个节节点点集集Animate菜单单Modeshape：：变形形模模态态系系列列Deformedshape：：结构构变变形形动动画画Deformedresult：：结构构变变形形等等值值线线Overtime：：随时时间间变变化化的的变变形形等等值值线线动动画画Overresult：：某一一子子步步范范围围结结果果的的顺顺序序等等值值线线动动画画Q-slicecontours：变形等值值线切片片云图动动画Q-slicevectors：：变形等值值线切片片云图动动画Isosurfaces：变形等势势面云图图动画Particeflow：粒子流动动或带电电粒子运运动的动动画系列列第五章非非线线性分析析非线性的的一些定定义非线性具具有bauschinger效应，即即拉伸屈屈服后，，再拉伸伸应力反反而减小小应力偏量量：一般般应力可可分解为为静水压压应力和和应力偏偏量率相关性性：非线线性塑性性应变大大小可能能是加载载荷快慢慢的函数数，如果果应变不不须考虑虑时间，，则称为为率相关关性ANSYS的非线性性主要为为塑性，，即施加加力后将将产生永永久变形形ANSYS非线性包包括材料料非线性性；接触触非线性性；几何何非线性性，将在在后面叙叙述非线性应应力应变变曲线如如图一，，ANSYS中其屈服服点和极极限点将将归结为为一点。。理想塑塑性曲线线如图二二；应变变强化曲曲线如图图三。当当非线性性材料施施加后，，可用命命令prep7>materialprops>Datatables>Graph观看曲曲线形形式非线性性塑性性强化化准则则：总总体方方向为为各向向同性性强化化及随随动强强化（（即轴轴线漂漂移））ANSYS塑性强强化选选项：：1.双双线线性随随动强强化BKIN双条线线表示示应力力—应应变曲曲线，，输入材材料时时须输输入弹弹性模模量E和屈服服应力力σ2.双双线线性各各向同同性强强化BISO3.多线性随动动强化MKIN4.多线性随动动强化KINH如右图3和和4项适于于多线段应应力---应变分析，应用用于金属的的小应变分分析5.多线线性各向同同性强化MISO6.非线性随动动强化CHAB7.非线性各向向同性强化化NLIS8.各向异性ANISO9.Drucker---pragerDP：DP材料适于颗颗粒状材料料其屈服面面为圆锥形形，须输入入粘性值C；内部摩擦角角φ和膨胀角φr10.ANAND模型ANAND：用于金属在在热加工状状态的大应应变响应。。注意此时时材料温度度假设为高高于熔点的的一半以上上为为材材料料非非线线性性塑塑性性一一些些选选项项，，材材料料非非线线性性可可以以认认为为是是加加载载的的时时间间量量（（蠕蠕变变等等））；；环环境境状状况况（（如如温温度度））；；加加载载历历史史等等因因素素影影响响到到材材料料的的应应力力应应变变性性质质变变化化蠕变：：在常常载荷荷作用用下，，不可可恢复复的应应变随随时间间变化化持续续增加加，结结构将将会持持续变变形应力松松弛：：如果果结构构承受受常位位移，，应力力将会会随时时间而而减小小应力刚刚化：：面内内应力力对面面外刚刚度的的影响响，二二者间间的耦耦合即即称应应力刚刚化非线性性单元元options综合选选项不协调调模式式（特特殊形形函数数）：：solid45的缺省省选项项，适适用于于弯曲曲变形形选择缩缩减积积分（（B—Bar）：：接近不不可压压缩材材料，，为体体积变变形统一缩缩减积积分（（URI）：：接近不不可压压缩材材料，，适用用于弯弯曲变变形混合U---R形式：：不可可压缩缩或接接近不不可压压缩材材料推荐使使用的的单元元对率无无关的的塑性性推荐荐用：忽略弯弯曲的的体积积变形形用plane182;solid185;但需选选B---Bar选项对于小小应变变分析析用不不协调调模式式plane42;solid45对于大大应变变分析析用plane182和solid185;solid95的URI选项,以上上更适适用于于大模模型,也可可用visco106;visco107;visco108单元对梁单单元推推荐用用beam188;beam189对壳单单元推推荐用用shell181非线性性求解解选项项使用求求解控控制,不带带自适适应下下降的的全为为Newton——raphson选项，，推荐荐用。。位置置在求求解器器analysisoptions对话框框里，，多数数用缺缺省项项—自自动选选择塑性要要求时时间的的载荷荷增量量ΔT必须足足够小小如果应应力应应变是是非线线性变变化的的，ΔT如果大大，则则结果果就可可能不不收敛敛如果要要应力力应变变曲线线平滑滑，须须打开开预测测器，，减少少迭代代数网格划划分注注意事事项缩减积积分单单元需需要更更细的的网格格。因因塑性性计算算发生生在单单元的的积分分点处处，因因此，，积分分点处处网格格密度度非常常重要要，否否则不不能捕捕捉到到进入入塑性性的范范围对弯曲曲分析析在厚厚度上上要有有足够够的单单元，，可从从粗---细逐逐渐过过渡几何非非线性性用于分分析大大位移移，大大应变变，大大转角角状态态。其特性性为：大位移移指如如果一一个单单元变变化，，其单单元矩矩阵也也变化化，而而且单单元面面的应应力将将影响响刚度度。大应变变指应应变不不在小小，而而是有有限或或无限限大的的。以上这些些ANSYS将根据模模型自动动判别几何非线线性求解解选项求解前须须将solu>Analysisoptions对话框中中第一项项大变形形Largedeformeffects设为on，以激活支支持大应应变打开大变变形时，，须包含含应力刚刚化项，，即stressstiffnessorprestress设为““stressstiffon””非线性分分析必须须打开自自动时间间步长，，并给出出最大最最小范围围，以保保证收敛敛（AUTOTS））线性搜索索选项（（LNSRCH））对收敛振振荡问题题有帮助助。位置置在solu>nonlinear>linesearch一般缺省省为progchosen非线性载载荷方向向在变形中中多数情情况下将将保持一一致的方方向大转角时时力将随随单元改改变方向向加速度与与集中力力保持初初始方