Ansys后处理及高级技术

分析的对象的一些行为计算出的几何项求解的自由度及应力反作用力或节点力识别无效的结果1.分析的对象的一些基本的行为:重力方向总是竖直向下的离心力总是沿径向向外的没有一种材料能抵抗1,000,000psi的应力轴对称的物体几乎没有为零的环向应力弯曲载荷造成的应力使一侧受压，另一侧受拉如果只有一个载荷施加在结构上，检验结果比较容易.如果有多个载荷，可单独施加一个或几个载荷分别检验，然后施加所有载荷检验分析结果.22.计算出的几何项：

在输出窗口中输出的质量特性，可能会揭示在几何模型、材料属性（密度）或实常数方面存在的错误.3.检验求解的自由度及应力：确认施加在模型上的载荷环境是合理的.确认模型的运动行为与预期的相符-无刚体平动、无刚体转动、无裂缝等.确认位移和应力的分布与期望的相符，或者利用物理学或数学可以解释.34.反作用力或节点力模型所有的反作用力应该与施加的点力、压力和惯性力平衡.在所有约束节点的竖直方向的反作用力...在所有约束节点水平方向的反作用力必须与水平方向的载荷平衡.所有约束节点的反作用力矩必须与施加的载荷平衡.注意包含在约束方程中自由度的反力，不包括由这个约束方程传递的力.…必须与施加的竖直方向的载荷平衡4反作用力和节点力(续)在任意选取的单元字集中的节点力，应与作用在结构此部分的已知载荷向平衡，除非节点的符号约定与自由体图上所示的相反.未选择的单元上的竖直方向的节点总力...…必须与被选择的单元上施加的竖直方向的载荷平衡注意包含在约束方程中自由度的反力，不包括由这个约束方程传递的力.5网格误差估算局部细化P方法&举例ANSYS网格划分精度估算ANSYS网格误差估计ANSYS通用后处理包含网格离散误差估计.误差估计是依据沿单元内边界的应力或热流的不连续性，是平均与未平均节点应力间的差值.Elem1Elem2savg=1100s=1200s=1000savg=1200s=1300s=1100(节点的ss是积分点的外插）7误差估计作用条件：线性静力结构分析及线性稳态热分析大多数2-D或3-D实体或壳单元PowerGraphicsoff误差信息:能量百分比误差sepc单元应力偏差sdsg单元能量偏差serr应力上、下限smnbsmxb

ANSYS网格误差估计8能量百分比误差能量百分比误差是对所选择的单元的位移、应力、温度或热流密度的粗略估计.它可以用于比较承受相似载荷的相似结构的相似模型.这个值的通常应该在10%以下.如果不选择其他单元，而只选择在节点上施加点载荷或应力集中处的单元，误差值有时会达到50%或以上.SEPC~2%PowerGraphicoffMainmenu>generalpostproc>plotresults>deformedshape选：Def+undefedge9要检验某个位置的网格离散应力误差，可以列出或绘制应力偏差.某一个单元的应力偏差是此单元上全部节点的六个应力分量值与此节点的平均应力值之差的最大值.应力偏差：节点n的应力矢量：所关心位置上的应力偏差值～450psi(30,000psi应力的1.5%)应力偏差察看应力偏差：PlotResults>ElementSolu>ErrorEstimation>Stressdeviation(SDSG)10举例平均应力力为4421（nodalsolution）应力偏差差为689.598误差=689.598/4421=15.53%（局部细细化）每个单元元的另一一种误差差值是能能量误差差.它与单元元上节点点应力差差值有关关的,用于计算算选择的的单元的的能量百百分比误误差.察看能量误差差：PlotResults>ElementSolu>ErrorEstimation>Energyerror(ENER).能量误差差12应力上下下限可以以确定由由于网格格离散误误差对模模型的应应力最大大值的影影响.显示或列列出的应应力上下下限包括括:估计的上上限-SMXB估计的下下限-SMNB应力上下下限限并并不是估估计实际际的最高高或最小小应力。。它定义义了一个个确信范范围。如果没有有其他的的确凿的的验证，，就不能能认为实实际的最最大应力力低于SMXB.例如:SMX=32750是节点解的实实际值SMXB=33200是估计的上限限XstressSMAX~32,750psiSMXB~33,200psi(difference~450psi~1.5%)应力上下限13局部的细化采用plane42单元网格局部部细化与未细细化能量百分比误差局部细化未细化DisplacementDMX=0.88E-03SEPC=14.442DMX=0.803E-03应力偏差ElementSolution(SDSG)SMN=63.453SMX=426.86SDSGSMN=64.528SMX=689.589能量误差估计ElementSolution(SERR)SMN=0.365E-03SMX=0.600595SERRSMN=0.005173SMX=0.38503应力上下限Nodalsolution(SEQV)SMN=725.21SMNB=720.133SMX=4579SMXB=4623SEQVSMN=773.769SMNB=708.94SMX=4421SMXB=4999P方法及p单元的应用P方法应用控制制：P方法用于线弹弹性结构分析析—实体和壳体。。P单元由以下5种单元：2-DQuadrilateral(Plane145)2-DTriangle(Plane146)3-DBrick(Solid147)3-DTetrehedron(Solid148)3-DShell(Solid150)规定0.1%局部应力差，使用p方法计算的最大X方向应力约为34,700psi(比普通h方法高出大约5%)P单元的位移形形函数u=a1+a2x+a3y+a4x2+a5xy+a6y2v=a7+a8x+a9y+a10x2+a11xy+a12y2P方法的优点：：如果使用p-方法进行结构分析析，可以依靠靠p单元自动调整整单元多项式式阶数（2-8），达到收敛敛到设定的精精度.对这种方法的的相信程度，，与使用经验验有关.151.选择P方法作业GUI:MainMenu>Preference>P-Method定义一个P单元，P方法被激活。。2.建模建模过程与H-单元分析相同同，单元类型型必须用P单元（a）指定P单元水平定义局部P-水平等级定义P单元时用KeyOpt选项定义定义整体p-水平等级命令：PPRANGE,START,MAXGUI:MainMenu>Solution>P-Method>SetPRange(b)定义几何模型型应用用实体建模(c)用P单元分网。自自适应应网格对P方法是无效的的3.施加载荷、求求解应用实体模型型加载，而不不是有限元模模型求解：推荐采采用条件共轭轭梯度法（PCG），但PCG对于壳体P单元无效4.后处理察看看结果P方法进行静力力分析的步骤骤举例：platep.datE=30e6lb/in2V=0.29Thick=0.25in在节点（0，5，0）处的收敛标标准设为1%高级网格划分分技术延伸网格划分分映射网格划分分层状网格划分分延伸网格划分分&举例将一个二维网网格延伸生成成一个三维网网格；三维网网格生成后去去掉二维网格格步骤：1.先生成横截面面2.指定网格密度度并对面进行行网格划分3.拖拉面网格生生成体网格指定单元属性性拖拉，完成体体网格划分。。4.释放已选的平平面单元举例：飞机模模型机翼机翼沿着长度度方向轮廓一一致，且它的的横截面由直直线和样条曲曲线定义。机机翼的一端固固定在机体上上，另一端为为悬空的自由由端。采样点:A(0,0,0)B(2,0,0)C(2.3,0.2,0)D(1.9,0.45,0)E(1,0.25,0)斜度=0.25弹性模量Ex=38E03psi泊松比：0.3密度：D=1.033e-3slugs/in3截面宽度：10mm截面形状：正正六变形手柄长度：20cm杆长：7.5cm导角半径：1cm弹性模量：2.07E11pa延伸网格划分分：作业映射网格划分分有两种主要的的网格划分方方法:自由划分和映映射划分.自由划分无单元形状限限制.网格无固定的的模式.适用于复杂形形状的面和体体.映射划分面的单元形状状限制为四边边形,体的单元限制制为六面体(方块).通常有规则的的形式,单元明显成行行.仅适用于““规则的”面和体,如矩形和方方块.自由网格易于生成;不须将复杂形形状的体分解解为规则形状状的体.体单元仅包含含四面体网格格,致使单元数量量较多.仅高阶(10-节点)四面体单元较较满意,因此DOF(自由度)数目可能很多多.映射网格通常包含较少少的单元数量量.低阶单元也可可能得到满意意的结果,因此DOF(自由度)数目较少.面和体必须形形状“规则则”,划分的网格必必须满足一定定的准则.难于实现,尤其是对形状状复杂的体.映射网格划分分网格划分的优优缺点：...映射网格划分分自由网格自由网格是面面和体网格划划分时的缺省省设置.生成自由网格格比较容易:导出MeshTool工具,划分方式设为为自由划分.推荐使用智能能网格划分进进行自由网网格划分,激活它并指定定一个尺寸级级别.存储数据库.按Mesh按钮开始划分分网格.按拾取器中[PickAll]选择所有实体体(推荐).或使用命令VMESH,ALL或AMESH,ALL.映射网格划分分&举例映射网格划分分由于面和体必必须满足一定定的要求,生成映射网格格不如生成自自由网格容易易:面必须包含3或4条线(三角形或四边边形).体必须包含4,5,或6个面(四面体,三棱柱,或六面体).对边的单元分分割必须匹配配.对三角形面或或四面体,单元分割数必必须为偶数....映射网格划分分因此,映射网格划分分包含以下三三个步骤:保证“规则则的”形状,即,面有3或4条边,或体有4,5,或6个面.指定尺寸和形形状控制生成网格0...映射网格划分分1.保证规则的形形状在许多情况下下,模型的几何形形状上有多于于4条边的面,有多于6个面的体.为了将它们转转换成规则的的形状,您可能进行如如下的一项或或两项操作:把面(或体)切割成小的,简单的形状.连接两条或多条线线(或面)以减少总的边数....映射网格划分切割（divide）可以通过布尔减运运算实现.您可以使用工作平平面,一个面,或一条线作为切切割工具.有时,生成一条新的线或或面会比移动或定定向工作平面到正正确的方向容易得得多....映射网格划分连接操作是生成一条新线(为网格划分),它通过连接两条或或多条线以减少构构成面的线数.使用LCCAT命令或Preprocessor>-Meshing-Concatenate>Lines,然后拾取须连接的的线.对面进行连接,使用ACCAT命令或Preprocessor>-Meshing-Concatenate>Areas若两条线或两个面面相切交汇可考虑用用加(布尔)运算连接这两条线使其成为一个由4条边构成的面Concatenate

举例：一个由六条线围成成的面L1andL2areadded.NewLineL#L4andL5areconcatenated.产生四条线围成的的面，适于网格划划分Newconcatenatedline.原始边的单元数为为4条连接边的单元数为为8条...映射网格划分您也可以简单地通通过一个面上的3个或4个角点暗示一个连接.此时,ANSYS内在地生成一个连接.在MeshTool中选择Quadshape和Map网格.将3/4sided变为Pickcorners.按Mesh键,拾取面,然后拾取3或4角点形成一规则的的形状....映射网格划分使用连接时注意:它仅仅是一个网格格划分操作,因而应为网格划分分前的最后一步,在所有的实体建模模之后.这是因为，经连接接操作得到的实体体不能在后续的实实体建模操作中使使用.可以通过删除产生生的线或面“undo(取消)”一个连接.连接面(为在体上映射网格格)通常比较复杂,因为您也应该连接接一些线.只有在对相邻的两两个4边形面作连接时其其中的线会自动连连接....映射网格划分指定尺寸和形状控控制这是映射网格划分分3个步骤中的第2步.选择单元形状非常常简单.在MeshTool中,对面的网格划分选选择Quad,对体的网格划分选选择Hex,点击Map.其中通常采用的尺尺寸控制和级别如如下:线尺寸[LESIZE]级别较高.若指定了总体单元元尺寸,它将用于“未给定尺寸的”线线.缺省的单元尺寸[DESIZE]仅在未指定ESIZE时用于“未给定尺寸的”线线上.(智能网格划分无无效.)...映射网格划分若您指定线的分割割数,切记:对边的分割数必须须匹配,但您只须指定一边边的分割数.映射网格划分器将将把分割数自动动传送到它的对边边.如果模型中有连接接(Concatenate)线,只能在原始(输入)线上指定分割数,而不能在合成线上上指定分割数.每条初始线上指定定6份分割.此线上将自动使用用12份分割(合成线的对边).其它两条线上会采采用几份分割呢呢?(后面的演示将会回回答这一问题.)...映射网格划分生成映射网格只要保证了规则的的形状并指定了了合适的份数,生成网格将非常简简单.只须按MeshTool中的Mesh键,然后按拾取器中的的[PickAll]或选择需要的实体体即可.映射网格划分举例例：轮说明用自由及映射网格格对轮模型进行混混合的网格划分.轮1.按指定的工作目录录，以“wheelb-3d”为作业名，进入ANSYS.或清除ANSYS数据库，改换作业业名为“wheelb-3d”:UtilityMenu>File>Clear&StartNew...UtilityMenu>File>ChangeJobname...2.恢复“wheelb.db1”数据库文件:UtilityMenu>File>Resumefrom…选择“wheelb.db”数据库文件,然后选择[OK]或用命令:RESUME,wheelb,db13.进入前处理器，用用工作平面切分体:MainMenu>Preprocessor>-Modeling-Operate>-Booleans-Divide>VolubyWrkPlane+拾取[PickAll]UtilityMenu>Plot>Volumes或用命令:/PREP7VSBW,1VPLOT4.平移工作平面到19号关键点:UtilityMenu>WorkPlane>OffsetWPto>Keypoints+选择如图所示的19号关键点,然后选择[OK]或用命令:KWPAVE,195.以工作平面切分体体:MainMenu>Preprocessor>-Modeling-Operate>-Booleans-Divide>VolubyWrkPlane+拾取[PickAll]UtilityMenu>Plot>Volumes或用命令:VSBW,4VPLOT6.关闭工作平面，设设置总体单元尺寸寸为0.25:UtilityMenu>WorkPlane>DisplayWorkingPlaneMainMenu>Preprocessor>MeshTool…设置大小控制为Global，按[Set]设置SIZE=0.25按[OK]或用命令:WPSTYLEESIZE,0.257.用SOLID45单元，对四个外部部的体进行映射网网格划分(TYPE1):MainMenu>Preprocessor>MeshTool…在Shape下选择“Hex”和“Mapped”:按[Mesh]拾取四个外部的体体(体号1,2,3,和5)按[OK]或用命令:MSHAPE,0,3DMSHKEY,1VMESH,1,3,1VMESH,58.用SOLID95单元，对内部的体体进行自由网格划划分(TYPE2):MainMenu>Preprocessor>MeshTool…单击单元属性（ElementAttributes）下的[Set]:TYPE=““2SOLID95”,然后选择[OK]设置大小控制为Global，按[Set]设置SIZE=0.2按[OK]在Shape下选择“Tet”和“Free”:按[Mesh]拾取内部的体(体号6)按[OK]或用命令:TYPE,2ESIZE,0.2MSHAPE,1,3DMSHKEY,0VMESH,69.将SOLID95单元转变为SOLID92单元:MainMenu>Preprocessor>-Meshing-ModifyMesh>ChangeTets...按[OK]或用命令:TCHG,95,9210.选择并画出SOLID95四面体单元:UtilityMenu>Select>Entities...选择“Elements”,“ByAttributes”,“Elemtypenum”设置Min,Max,Inc=2按[OK]UtilityMenu>Plot>Elements或用命令:ESEL,S,TYPE,,2EPLOT11.选择“全部实实体”并保存数数据库:UtilityMenu>Select>EverythingUtilityMenu>Plot>ElementsUtilityMenu>File>Saveas……输入数据库文件件名“wheelb-3d-mesh.db”,然后选择[OK]或用命令:ALLSEL,ALLEPLOTSAVE,wheelb-3d-mesh,db11.退出ANSYS:在工具条中选择择“QUIT”选择“Quit-NoSave!”按[OK]或用命令:FINISH/EXIT,NOSAVE层状网格划分适用于2D情况，生成线性性过渡的自由网网格平行于边线方向向的单元尺寸相相当垂直于边线方向向的单元尺寸和和数目急剧变化化当分析要求边界界单元高精度时时，层状网格很很有用层状网格划分GUI：MainMenu:Preprocessor>MeshTool>Layer>Setbutton指定：线上的单单元尺寸，线上上两端单元的比比率和内部网格格层的厚度。线间距比率（space）,对层状划分一般般取1.0内部网格层厚度度（layer1）线上单元尺寸系系数：sizefactor=2沿线生成两行尺尺寸均匀的单元元外部网格层厚度度（layer2）这层的单元尺寸寸会从layer1缓慢增加到总体体单元尺寸，layer2的厚度可以用一一个网格过渡系系数如：Transitionfactor=2生成大约等于前前面垂直于线网网格2倍尺寸的单元在完成此章的学学习之后，给出出一个已经划分分好网格的模型型的数据库文件件，我们应该能能够使用耦合或或约束方程来建建立节点自由度度之间的联系第一讲耦合定义耦合设置说明耦合的三种种普遍应用.采用3种不同的方法建建立耦合关系.第二讲约束方方程定义“约束方程程”说明约束方程的的四种普遍应用用采用四种不同的的方法生成约束束方程.47耦合设置耦合是使一组节节点具有相同的的自由度值.除了自由度值是是由求解器计算算而非用户指定定外，与约束相相类似。例如:如果节点1和节点2在UX方向上耦合，求解器将计算节节点1的UX值并简单地把该该值赋值给节点点2的UX。一个耦合设置是是一组被约束在在一起，有着同同一方向的节点点(即一个自由度)。一个模型中可以以定义多个耦合合，但一个耦合合中只能包含一一个方向的自由由度。48耦合的三种一般般应用1.施加对称性条件件：耦合自由度常被被用来实施移动动或循环对称条条件.考虑在均匀轴向向压力下的空心心长圆柱体，此此3－D结构可用下面右右图所示的2－D轴对称模型表示示.xyxy123451112131415由于结构的对称称性，上面的一一排结点在轴向向上的位移应该该相同492.无摩擦的界面如果满足下列条条件，则可用耦耦合自由度来模模拟接触面:表面保持接触,此分析是几何线线性的（小变形形）忽略摩擦在两个界面上，，节点是一一对对应的.通过仅耦合垂直直于接触面的移移动来模拟接触触.优点:分析仍然是线性性的无间隙收敛性问问题503.铰接耦合可用来模拟拟力耦松弛，例例如铰链、无摩摩擦滑动器、万万向节考虑一个2D的梁模型，每个个节点上有三个个自由度ux、uy和rotz，A点为一铰链连接接。将同一位置置节点的自由度度ux、uy耦合起来。12A节点1和节点2处于同一位置，，但为于清楚起起见，在图上分分开显示。.为了模拟铰接，，将同一位置两两个节点的移动动自由度耦合起起来，而不耦合合转动自由度51在循环对称切面面上的对应位置置实施自由度耦耦合。用耦合施加循环环对称性52三种建立耦合关关系的方法进入创建耦合关关系的菜单路径径:MainMenu:Preprocessor>Coupling/Ceqn>CoupleDOFs2.单击OK1.拾取将要耦合的的结点3.输入耦合设置参参考号，选择自自由度卷标.4.单击OK.53在零偏移量的一一组节点之间生生成附加耦合关关系:MainMenu:Preprocessor>Coupling/Ceqn>Genw/SameNodes3.单击OK1.输入现存耦合设设置的参考号.2.对每个设置指定新的自由度度卷标.54在同一位置的节节点之间自动生生成耦合关系:MainMenu:Preprocessor>Coupling/Ceqn>CoincidentNodes1.指定自由度卷标标.2.指定节点位置的的容差3.单击OK55练习－用耦合关系来来模拟接触在此练习中，将将用耦合/约束选项在两部部分间产生耦合合DOF设置来模拟接触触问题1.恢复数据库cpnorm.db1，并在图形窗口中中画单元.2.在重合节点的所所有节点对上建建立UY耦合关系a.选择耦合重合的的结点.b.拾取UY3.求解并进行后处处理56约束方程约束方程定义节节点自由度之间间的线性关系约束方程的特点点自由度卷标的任任意组合.任意节点号.任意实际的自由由度方向――在不同的节点上上ux可能不同.例Constant=Coef1*DOF1+Coef2*DOF2+...57四种约束方程的的应用1.连接不同的网格格:实体与实体的界界面2－D或3－D相同或相似的单单元类型单元面在同一表表面上，但结点点位置不重合58建立转动自由度度和移动自由度度之间的关系2.连接不相似的单单元类型:壳与实体垂直于壳或实体体的梁.593.建立刚性区在某些特殊情况况下，全刚性区区给出了约束方程的另一一种应用全刚性区和部分分刚性区的约束束方程都可由程序自自动生成4.