02有限元程序ANSYS及应用

通用有限元程序ANSYS及应用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。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、预紧力单元等主要功能简介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，疲劳分析主要功能简介2.高度非线性瞬态动力分析（ANSYS/LS-DYNA）3.热分析4.电磁分析5.流体动力学分析6.声学分析7.压电分析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－结构主要功能简介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

外部命令主要功能简介ANSYS/FLOTRANäANSYS/EmagäANSYS/StructuraläANSYS/MultiphysicsANSYS/LS-DYNAäANSYS/MechanicaläANSYS/Thermalä启动ANSYS要启动ANSYS:Start>Programs>ANSYS>1.选择ANSYSProductLauncher.启动ANSYS(续)3. 选择ANSYS的工作目录，ANSYS所有生成的文件都将写在此目录下。缺省为上次运行定义的目录。4.设定初始工作文件名，缺省为上次运行定义的工作文件名，第一次运行缺省为file.7.选择Runto运行ANSYS.Note:还可以设定其他的交互选项，但通常以上几项通常要设置好.2. 选择ANSYS产品.5.设定ANSYS工作空间及数据库大小(参考ANSYS安装及配置手册).6. 如果配置了3D显卡则选择3D.ANSYS窗口输入显示提示信息，输入ANSYS命令，所有输入的命令将在此窗口显示。主菜单包含ANSYS的主要功能，分为前处理、求解、后处理等。输出显示软件的文本输出。通常在其他窗口后面，需要查看时可提到前面。应用菜单包含例如文件管理、选择、显示控制、参数设置等功能.工具条将常用的命令制成工具条，方便调用.图形显示由ANSYS创建或传递到ANSYS的图形.ANSYS窗口输入显示提示信息，输入ANSYS命令，所有输入的命令将在此窗口显示。主菜单包含ANSYS的主要功能，分为前处理、求解、后处理等。输出显示软件的文本输出。通常在其他窗口后面，需要查看时可提到前面。应用菜单包含例如文件管理、选择、显示控制、参数设置等功能.工具条将常用的命令制成工具条，方便调用.图形显示由ANSYS创建或传递到ANSYS的图形.典型分析过程1.前处理——创建有限元模型1）单元属性定义（单元类型、实常数、材料属性）2）创建或读入几何实体模型

3）有限元网格划分

4）施加约束条件、载荷条件2.施加载荷进行求解

1）定义分析选项和求解控制

2）定义载荷及载荷步选项

2）求解solve3.后处理

1）查看分析结果2）检验结果ANSYS的分析方法(续)1.建立有限元模型3.查看结果2.

施加载荷求解主菜单分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现.ANSYS的分析方法(续)ANSYSGUI中的功能排列按照一种动宾结构，以动词开始（如Create),随后是一个名词(如Circle).菜单的排列，按照由前到后、由简单到复杂的顺序，与典型分析的顺序相同.ANSYS文件及工作文件名一些特殊的文件

数据库文件 jobname.db 二进制Log文件

jobname.log 文本结果文件 jobname.rxx 二进制图形文件 jobname.grph 二进制ANSYS的数据库，是指在前处理、求解及后处理过程中，ANSYS保存在内存中的数据。数据库既存储输入的数据，也存储结果数据:输入数据-必须输入的信息(模型尺寸、材料属性、载荷等).结果数据-ANSYS计算的数值(位移、应力、应变、温度等).数据库和文件

ANSYS数据库包括了建模，求解，后处理所产生的保存在内存中的数据。数据库存贮了您输入的数据以及

ANSYS的结果数据:输入数据–您必须输入的信息,诸如模型尺寸,材料特性以及荷载情况。结果数据--ANSYS的计算结果,诸如位移,应力,应变以及反力等。数据库和文件保存和恢复既然数据库保存在计算机的内存中，您应经常存盘，以防在计算机死机或断电时能够保存您的信息。保存操作是将内存中的数据拷贝到称为数据库的文件中。(db为缩写).最简单的保存方式是单击

Toolbar>SAVE_DB或使用:UtilityMenu>File>SaveasJobname.dbUtilityMenu>File>

Saveas…SAVE

命令

从

db文件中恢复数据库,用RESUME操作。Toolbar>RESUME_DB或使用:UtilityMenu>File>ResumeJobname.dbUtilityMenu>File>

Resumefrom…RESUME

命令保存和恢复缺省文件，然后起名为

jobname.db,

但您可以通过“Saveas”选择一个不同的名字，然后用“Resumefrom”恢复。.数据库和文件数据库和文件保存和恢复的注意事项:选择“Saveas”

或“Resumefrom”

时并不改变当前的工作名。如果您缺省保存在此之前已存在一个重名的文件,ANSYS将首先将旧的文件拷贝到

jobname.dbb

作为一个备份。db文件仅仅是文件被保存时在内存中的“快照”数据库和文件保存和恢复技巧:当您做一个分析过程中定期的保存数据库。

ANSYS不能自动保存。在尝试一个您不熟悉的操作时（如布尔操作或剖分网格）或一个操作将导致较大改变时（如删除操作），您应保存数据库。如果您不满意此次做出的结果，您可以用恢复来重做。在求解之前也应保存数据库。数据库和文件清除数据库清除数据库的操作允许您对数据库清零并重新开始。它相当于退出并重新启动ANSYS。UtilityMenu>File>Clear&StartNew或使用

/CLEAR

命令。数据库和文件文件ANSYS在一个分析中要读写几个文件。文件名的格式为jobname.ext.工作名在启动

ANSYS之前选择一个不超过32个的字符作为文件名。缺省为

file。在

ANSYS中，可使用

/FILNAME

命令来修改文件名。(UtilityMenu>File>ChangeJobname).扩展名鉴别文件的内容,例如

.db

是数据库文件。通常由

ANSYS自己指定，但也可以通过(/ASSIGN)由您自己定义。数据库和文件典型文件:jobname.log:日志文件是

ASCII码文件。包括了运行过程中的每一个命令。如果您用同样的工作名在同一目录中开始另一轮操作,ANSYS将会添加到日志文件中去(作一个时间标记)。jobname.err:

出错文件是

ASCII码文件。包括了运行过程中的所有错误和警告。

ANSYS将添加到已存在的错误文件。jobname.db,.dbb:

数据库文件是二进制文件。与所有的平台兼容。jobname.rst,.rth,.rmg,.rfl:

结果文件是二进制文件。与所有平台兼容。包括了ANSYS运算过程中的所有计算数据。数据库和文件文件管理技巧在一个单独的工作目录中作一次分析。用不同的工作名来区分不同的分析。在任何ANSYS分析之后，您应保存以下的文件:日志文件(.log)数据库文件(.db)结果文件(.rst,.rth,…)荷载步文件,如有多步(.s01,.s02,...)物理文件(.ph1,.ph2,...)使用/FDELETE命令或

UtilityMenu>File>ANSYSFileOptions

来自动删除ANSYS分析不再需要的文件。数据库和文件文件后缀类型文件说明DB二进制数据库文件ELEM二进制单元定义文件EMAT二进制单元矩阵文件ESAV二进制单元数据存储文件FULL二进制组集的整体刚度矩阵和质量矩阵文件Lnn二进制载荷工况文件Log文本日志文件MODE二进制模态矩阵文件MP文本材料特性定义文件NODE文本结点定义文件OUT文本ANSYS输出文件RST二进制结构和耦合场分析的结果文件RTH二进制温度场分析的结果文件Snn文本载荷步文件

退出ANSYS三种退出

ANSYS的途径:Toolbar>QUIT

UtilityMenu>File>Exit使用

/EXIT

命令ANSYS分析过程建模(/prep7)加载及求解(/solu)观察结果(/post1,/post26)建模确定工作名和分析标题（/TITLE）定义单位选单元定义实常数定义材料性质创建几何模型建立有限元模型前处理实体建模参数化建模体素库及布尔运算拖拉、旋转、拷贝、蒙皮、倒角等多种自动网格划分工具，自动进行单元形态、求解精度检查及修正自由/映射网格划分、智能网格划分、自适应网格划分··复杂几何体Sweep映射网格生成在几何模型或FE模型上加载：点载荷、分布载荷、体载荷、函数载荷可扩展的标准梁截面形状库1.实体模型及有限元模型现今几乎所有的有限元分析模型都用实体模型建模.

类似于CAD，ANSYS以数学的方式表达结构的几何形状，用于在里面填充节点和单元，还可以在几何模型边界上方便地施加载荷.但是，

几何实体模型并不参与有限元分析.

所有施加在几何实体边界上的载荷或约束必须最终传递到有限元模型上（节点或单元上）进行求解.由几何模型创建有限元模型的过程叫作网格划分Meshing几何实体模型有限元模型ANSYS中的图元(即使想从CAD模型中传输实体模型，也应该知道如何使用ANSYS建模工具修改传入的模型.)下图示意四类图元.体(3D模型)由面围成，代表三维实体.面(表面)由线围成.代表实体表面、平面形状或壳（可以是三维曲面）.线(可以是空间曲线)以关键点为端点，代表物体的边.关键点

(位于3D空间)代表物体的角点.AreasVolumeKeypointsLinesAreaANSYS中图元(续)层次关系从最低阶到最高阶，模型图元的层次关系为：关键点（Keypoints）线（Lines）面（Areas）体（Volumes）提示:如果低阶的图元连在高阶图元上，则低阶图元不能删除.KeypointsLinesAreasVolumesI’lljustchangethislineLinesKeypointsAreasVolumesOOPs!几何模型与有限元模型关键点线面体单元节点几何模型有限元模型2.布尔操作选择图形类型.将弹出

选取菜单

(见下页)提示选择图形进行布尔操作.要使用布尔操作:MainMenu:Preprocessor>-Modeling-Operate>选择一种布尔操作(例如：Add)加载与求解内容概览载荷类型节点坐标系求解器自由度约束定义自由度值,如应力分析中的位移 或热分析的温度集中力 点载荷,如力或热流率表面载荷

表面的分布载荷,如压力或对流体载荷

体或场力,如温度(引起热膨胀)或内部热生成惯性载荷

由于结构的质量或惯性引起的载荷,如重力及 旋转角速度ANSYS载荷类型

力载荷对结构分析避免应力奇异力为集中载荷,施加到节点或关键点上适于加到梁、杆及弹簧等线单元上

节点坐标系所有的力及其他方向相关的节点量是在节点坐标系下表达的输入量:力和力矩FX,FY,FZ,MX,MY,MZ位移约束UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ耦合及约束方程等等输出量:计算出的位移UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ反力FX,FY,FZ,MX,MY,MZ等等节点坐标系节点坐标系依附在模型的每一个节点上缺省，节点坐标系平行于总体笛卡尔坐标系。所有施加的力和位移约束缺省都是按总体笛卡尔坐标系进行表示的。可以将节点坐标系旋转到任意的局部坐标系上XYXnYnXnYnXnYnXnYnANSYS载荷类型实体模型载荷易于施加与有限元模型独立坐标系与节点和单元坐标系可能不同不能显示所有实体模型载荷有限元模型载荷不便施加跟随有限元模型载荷显示比较直观加载可在实体模型或FEA模型(节点和单元)上加载.在关键点处约束实体模型沿线均布的压力在关键点加集中力在节点处约束FEA模型沿单元边界均布的压力在节点加集中力加载(续)几何模型加载独立于有限元网格.

重新划分网格或局部网格修改不影响载荷.加载的操作更加容易

,尤其是在图形中直接拾取时.直接在实体模型加载的优点:加载(续)无论采取何种加载方式,ANSYS求解前都将载荷转化到有限元模型.因此,加载到实体的载荷将自动转化到其所属的节点或单元上。实体模型加载到实体的载荷自动转化到其所属的节点或单元上FEA模型沿线均布的压力均布压力转化到以线为边界的各单元上加载(续)输入一个压力值即为

均布载荷,两个数值定义坡度压力说明：压力数值为正表示其方向指向表面MainMenu:Solution>

-Loads-Apply>Pressure>OnLines加载面力载荷拾取Line加载(续)在关键点加载位移约束:加载约束载荷MainMenu:Solution>-Loads-Apply-Structural-Displacement>OnKeypoints+Expansionoption可使相同的载荷加在位于两关键点连线的所有节点上拾取keypoints例要固定一边，只要拾取关键点6、7,并设置allDOFs=0和KEXPND=yes.K6K7加载(续)加载约束载荷（续）在线和面上加载位移约束:MainMenu:Solution>-Loads-Apply-Structural-Displacement>OnLines+OROnAreas+拾取lines拾取areas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否准备就绪?在求解初始化前，应进行分析数据检查，包括下面内容:统一的单位单元类型和选项材料性质参数考虑惯性时应输入材料密度实常数(单元特性)单元实常数和材料类型的设置实体模型的质量特性(Preprocessor>Operate>CalcGeomItems)模型中不应存在的缝隙壳单元的法向节点坐标系集中、体积载荷面力方向求解过程:1.求解前保存数据库2.将Output窗口提到最前面观看求解信息3.MainMenu:Solution>-Solve-CurrentLS.进行求解求解器求解器用于求解表征结构自由度的线性方程组一个载荷步的线性静力分析需要一次这样的求解。非线性或瞬态分析要求几十上百甚至数千次这样的求解求解器ANSYS的求解器可以分为两种类型:直接消去求解器波前Sparse迭代求解器PCG(预条件共轭梯度)ICCG(不完全的乔里斯基共轭梯度)JCG(雅可比共轭梯度)并行求解器(需要特殊的授权文件)AMG(AlgebraicMultigrid)DDS(分布区域求解器)求解器直接消去求解器如下进行计算:1. 形成单个单元矩阵2. 读入第一个单元的自由度3. 消去任何已知的或可用其他自由度表达的自由度,然后将方程写到

.tri文件中。剩余的自由度构成波前4. 对所有单元重复步骤2和3直到所有自由度都已消去。.tri

文件现在包含对角化矩阵5. 通过回代计算自由度解,然后利用单元矩阵计算单元解形成单元矩阵组集并对角化总体矩阵回代求解.ematfile.trifileresultsfile求解器ANSYS提供了多种求解器供选择，分为直接解法和迭代解法。直接解法包括：波前法（FrontalSolver），稀疏法（SparseDirectSovler）。迭代解法包括：雅可比共轭梯度法（JacobiConjugateGradientSolver，JCG），不完全共轭梯度法（IncompleteCholeskyConjugateGradientSolver，ICCG）预处理共轭梯度法（PreconditionedConjugateGradientSolver，PCG）代数多格法（AlgebraicMultigridSolver，AMG）区域分割法（DistributedDomainSolver，DDS）求解器进行求解(续)没有获得结果的原因是什么?往往是求解输入的模型不完整或存在错误，典型原因有:约束不够!(通常出现的问题)。当模型中有非线性单元(如缝隙gaps、滑块sliders、铰hinges、索cables等），整体或部分结构出现崩溃或“松脱”材料性质参数有负值,如密度或瞬态热分析时的比热值。未约束铰接结构，如两个水平运动的梁单元在竖直方向没有约束。屈曲-当应力刚化效应为负（压）时，在载荷作用下整个结构刚度弱化。如果刚度减小到零或更小时，求解存在奇异性，因为整个结构已发生屈曲。后处理技术后处理计算报告自动生成及定制工具：自动生成符合要求格式的计算报告结果显示菜单：图形显示、抓图、结果列表图形：云图、等值线、矢量显示、粒子流迹显示、切片、透明及半透明显示、纹理各种结果动画显示，可独立保存及重放3D图形注注释功能直接生成BMP、JPG、VRML、WMF、EMF、PNG、PS、TIFF、HPGL等格式的图形·计算结果排序、检索、列表及再组合·钢筋混凝土单元可显示单元内的钢筋、开裂情况以及压碎部位梁、管、板、复合材料单元及结果按实际形状显示，显示横截面结果；显示梁单元弯矩图显示优化灵敏度及优化变量曲线提供对计算结果的加、减、积分、微分等计算显示沿任意路径的结果曲线，并可进行沿路径的数学计算后处理

A.结果的拾取查询查询拾取位置处的结果值快速定位最大最小值只能通过GUI:GeneralPostproc>QueryResults>NodalorElementorSubgridSolu...ChoosearesultsquantityandpressOKPowerGraphicsOFFPowerGraphicsONMin及Max

显示最大最小点的值用Reset清除所有的值并重新开始实体号及其位置和结果值也显示在拾取器中后处理

结果的拾取查询在POST1中查看所有方向相关的量，如应力分量、位移、反力等等都是在结果坐标系(RSYS)下报告的结果坐标系缺省是0(总体笛卡尔坐标系)。即缺省POST1将所有结果转到总体笛卡尔坐标系，包括旋转的节点结果。后处理B.结果坐标系改变结果坐标系到一个不同的坐标系:GeneralPostproc>OptionsforOutp…ortheRSYScommand

缺省方向RSYS,0局部柱坐标系RSYS,11总体柱坐标系RSYS,1RSYS,SOLU设置结果坐标系到计算所用的坐标系所用以后画出的云图、列表、查询将报告在节点及单元坐标系下的结果自由度结果及反力将是在节点坐标系应力、应变等将在单元坐标系PowerGraphics不支持该功能后处理结果坐标系ANSYS有两个后处理器:通用后处理器(即“POST1”)只能观看整个模型在某一时刻的结果(如：结果的照相“snapshot”).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。

静力分析结果后处理的步骤主要包括:1. 绘变形图2. 变形动画3. 支反力列表4. 应力等值线图多种后处理操作云图（图形的获取方法）矢量图切片图切面图剖视图等值线图等值面图各种动画格式AVI、ANIM新的PGR后处理器HTML报告生成器ANSYS概念说明一、坐标系1.工作平面坐标系wpcs：类似于绘图图板，缺省时总与总体坐标系重合，能以网格捕捉形式显示，并可相对当前激活总体坐标系移动或旋转，其编号永远为“4”2.总体坐标系globalcs：包括三种形式 总体直角坐标系（x,y,z)编号为“0”总体柱坐标系（r,θ,z)编号为“1”总体球坐标系（r,θ,β)编号为“2”3.局部坐标系localcs：局部坐标系是在任意位置的用户定义坐标系，即不一定与总体坐标系平行或重合，可以是任意方向，编号为大于等于“11”FEM坐标系4.节点坐标系nodecs：所有的力及其他方向的与节点相关的载荷都是在节点坐标系下进行的，例如力的方向等只与节点坐标系相关节点坐标系上可以输入力和力矩；位移约束；耦合及约束过程5.单元坐标系elementcs：即材料坐标系，例如弹性模量在材料为各向异性时每一方向将不同，此时则根据单元坐标系输入不同方向的E6.结果坐标系：结果的输出形式位移，支反力，力矩等都是与结果坐标系相关的，结果坐标系即当前激活坐标系，同节点坐标系一样，二者可以是任何一种当前激活坐标系工作平面与坐标系WXWYWXWY工作平面与坐标系

工作平面工作平面—是一个可以移动的二维参考平面用于定位和确定体素的方向。缺省，工作平面的原点与总体坐标系的原点重合，但可以将它移动或旋转到任意想要的位置通过显示栅格，可以将工作平面作为绘图板X2X1Y2Y1WP(X,Y)widthheight所有的工作平面控制在UtilityMenu>WorkPlane.工作平面设置菜单控制以下:WP显示–只显示栅格(default),只显示三轴或都显示捕捉–允许拾取工作平面上的位置，将光标捕捉的最近的栅格点栅距–栅格线之间的距离栅格尺寸–显示的工作平面有多大工作平面与坐标系

工作平面工作平面与坐标系

工作平面利用Offset及Align菜单可以将工作平面移动到任意想要的位置。OffsetWPbyIncrements…利用推动按钮（连同滑块的增量）进行平移或键入增量或使用动态模式(类似于pan-zoom-rotate).工作平面与坐标系

工作平面OffsetWPto>

移动工作平面，保持它当前的方向到想要的位置，位置可以是：已有的关键点。拾取多个关键点移动工作平面到它们的平均位置。已有的节点坐标位置总体坐标原点活动坐标系的原点工作平面与坐标系

工作平面AlignWPwith>

重新定位工作平面例如,AlignWPwithKeypoints

提示你拾取三个关键点－一个是原点，一个定义X轴另一个定义X-Y平面将工作平面恢复到其缺省位置（在总体X－Y平面的原点）,点击

AlignWPwith>GlobalCartesian.工作平面与坐标系

坐标系激活的坐标系缺省为总体笛卡尔坐标系利用CSYS

命令(或UtilityMenu>WorkPlane>ChangeActiveCSto)将其改变为总体笛卡尔坐标系[csys,0]总体柱坐标系[csys,1]总体球坐标系[csys,2]工作平面坐标系[csys,4]或用户定义的局部坐标系[csys,n]

工作平面与坐标系

坐标系总体坐标系模型的总体参考系可以是笛卡尔(系号0),柱(1),或球(2)例如总体笛卡尔坐标系下的位置(0,10,0)等同于总体柱坐标系下的位置(10,90,0)工作平面与坐标系

坐标系局部坐标系在任意位置的用户定义的坐标系，标识号码为11或更大。位置可以是:工作平面的原点[CSWP]在指定的坐标处[LOCAL]已有的关键点处[CSKP]或节点[CS]可以是笛卡尔、柱或球坐标系可以沿X,Y,Z轴旋转XYX11Y11X12Y12工作平面与坐标系

坐标系工作平面坐标系有工作平面相连主要用于实体模型体素的定位和取向可以利用工作平面通过拾取定义关键点工作平面与坐标系

坐标系可以定义任意数目的坐标系，但任何时候只能有一个是激活的当坐标系是激活的时候，当定义几种几何体素时受到坐标系的影响：关键点及节点的位置线的曲率面的曲率生成和填充关键点和节点等等图形窗口的标题显示激活的坐标系CAD模型建模原则应考虑多少细节：如倒角和孔处，对分析无用时可忽略，但对分析目标有用，而且此处将会出现最大应力则不能忽略是否具有对称性：包括轴，旋转，平面或镜面，重复或平移对称等。但下列因素必须对称-----几何形状；材料属性；载荷工况。此时可取一部分分析，而后叠加即可应力奇异：指在有限元模型中那些应力值无限大的点处，如点载荷的集中力和力矩作用处；孤立的约束点；尖角处等。建模时最好避免之网格划分器自由式free：对复杂的拓扑结构无限制，形状不定映射式mapped：拓扑结构有限制，只适用规则的体形状，如四，六面体等，可通过globalset进行密度设置扫略sweep：适用于柱体形状，同mapped一样可控制密度Smartsize：智能尺寸是根据几何模型的形状，确定网格密度，适于free划分，可通过滑杆确定网格密度网格划分原则网格划分的单元形状四方和六方的没有可比性Sweep扫略网格须上下面即对应面完全一致能用mapped,sweep划分网格最好先用之，不行再用自由式free网格划分最好按线，面，体的顺序分配单元属性千万不能分配错误面尽量用四边形的网格，体尽量用六面体的网格关心应力结果的区域须进行详细网格划分仅关心位移结果的地方网格可以粗糙些

如何加快计算速度在大规模结构计算中，计算速度是一个非常重要的问题，下面就如何提高计算速度作一些建议：充分利用ANSYSMAP分网和SWEEP分网技术，尽可能获得六面体网格，这一方面减小解题规模，另一方面提高计算精度在生成四面体网格时，用四面体单元而不要用退化的四面体单元。比如95号单元有20节点，可以退化为10节点四面体单元，而92号单元为10节点单元，在此情况下用92号单元将优于95号单元选择正确的求解器。对大规模问题，建议采用PCG法。此法比波前法计算速度要快10倍以上（前提是您的计算机内存较大）。对于工程问题，可将ANSYS缺省的求解精度从1E-8改为1E-4或1E-5即可ANSYS单元选择ANSYS的单元按形状可分为以下三类：质点单元（如质量单元）线单元（如杆、梁、管单元）面单元（二维平面、壳等）体单元（如SOLID等）其它辅助单元下面就这些类型中常用的单元作简要介绍。ANSYS单元分类

ANSYS单元分类1.杆单元，包括二维杆单元和三维杆单元，线性调节元，主要包括：LINK1，LINK8，LINK10，LINK11，LINK180等。2.弹簧阻尼单元，包括COMBIN系列：COMBIN7,COMBIN14,COMBIN37,COMBIN40等。3.质量元，MASS21。

ANSYS单元分类4.梁单元，分为二维和三维单元，弹性和塑性；可定义各种截面。主要包括：BEAM3，BEAM4，BEAM23，BEAM24，BEAM44，BEAM188，BEAM189。5.管单元，分为弹性和塑性管元，直管、弯管、T形管。主要包括：PIPE系列。6.二维/三维预拉单元PRET179，可以处理预紧螺栓。7.结构实体单元，分为二维和三维，弹性和塑性，低阶单元和高阶单元。主要包括：PLANE系列，SOLID系列。

ANSYS单元分类8.壳单元，分为薄壳、中厚壳，弹性壳元，塑性壳单元，膜单元。主要包括：SHELL系列。9.流体单元，FLUID系列。10.超弹单元，HYPER系列。11.粘弹性单元，VISCO系列。12.二维、三维表面效应单元。热表面效应单元：SURF151，SURF152；

结构表面效应单元：SURF153，SURF154。

ANSYS单元分类13.接触单元，分为二维和三维点-点接触、点-面接触、面-面接触。接触单元和目标单元在某些情况下成对使用。主要包括：接触单元：CONTA系列；目标单元：TRAGE系列。14.网格划分辅助单元，MESH200。与求解无关，不影响计算结果。在用低级单元创建高级单元等状态时使用，例如拖拉。15.其它单元超单元：MATRIX50，主要用于子结构分析等方面；刚度、阻尼、质量单元：MATRIX27，

可用于弹性运动学响应分析等方面。结构分析常用单元类型:实体

SOLID45SOLID92SOLID95SOLID185壳

SHELL63SHELL181梁

BEAM4BEAM188BEAM189质量

MASS21杆

LINK10LINK11管

PIPE16PIPE17PIPE18PIPE20PIPE59PIPE60表面效应

SURF153SURF154弹簧

COMBIN14ANSYS常用单元介绍ANSYS常用单元介绍Link83维杆单元，可用来模拟桁架、缆索、连杆、弹簧等。沿杠的轴向承受拉压，不承受弯矩。每个节点有3个自由度（沿节点坐标系x、y、z的平动）。具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形、大应变等功能。单元无选项要求。所需实常数：截面积和初始应变。同类型单元有Link1(2D)、Link10、Link11等。Combin14

弹簧阻尼单元，可用于一维、二维、三维中的轴向拉压和扭转。具有轴向拉压、扭转能力。单元选项：K1---线性、非线性求解选项；

K2—1D自由度选项（包括平动自由度和转动自由度）

K3----2D、3D自由度选项（包括平动自由度和转动自由度）实常数：K---弹簧刚度；

CV1----阻尼系数；

CV2---非线性阻尼系数。COMBIN7：RevoluteJointANSYS常用单元介绍ANSYS常用单元介绍BEAM4

三维弹性梁单元可承受轴向拉压、扭转和弯曲，每个节点六个自由度（三个平动和三个转动自由度）具有应力刚化和大变形功能。单元选项：k2—刚化矩阵选项（主矩阵或一致矩阵）；

k6—是否输出单元力和力矩；

k7—是否计算回转矩阵；

k9—额外中间选项输出；

k10—按长度单位还是按长度比例进行载荷偏移处理。实常数定义：可以通过截面参数按截面图形输入和定义截面尺寸、截面类型。同类型的单元：BEAM3、BEAM23、BEAM24、BEAM44、BEAM188、BEAM189等。ANSYS常用单元介绍PLANE422D结构实体单元。可用于平面应力、平面应变、轴对称。有四个节点，每个节点两个平动自由度。具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形和大应变功能。单元选项：K1—单元坐标系定义（平行于总体坐标系或以IJ边为基准）；

K2—是否包括额外的位移形状；

K3---单元行为（平面应力、应变、轴对称等）

K4—额外的应力输出（没有、积分点、节点）

K5—额外的表面输出选项。实常数：无实常数要求（单元厚度按单位厚度考虑）对应的高阶单元是PLANE82，接受非轴对称载荷的轴对称单元是PLANE25。

同类型的单元还有PLANE182、PLANE183等。ANSYS常用单元介绍SOLID95３D20节点结构实体单元。是3D八节点实体单元SOLID45的高阶单元。该单元在保证精度的同时允许使用不规则的形状。具有相容的位移形式，适用于曲线边界的建模。具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形和大应变功能。单元选项：单元坐标系；额外单元输出选项；额外表面输出选项；积分原则。同类型的单元还有：SOLID185、SOLID186等。January30,2001Inventory#0014433-95三维实体单元:用于几何模型、材料、载荷或要求的结构细节不能用简化形式的单元模拟的情况。还用于几何模型由三维CAD系统输入的情况，如果转化为二维或壳单元形式需要大量时间和精力。ANSYS常用单元介绍SHELL93

八节点结构壳单元。每个节点有六个自由度（三个平动和三个转动自由度）。在平面的两个方向上，变形的形状都是二次的。具有塑性、应力刚化、大变形和大应变功能。单元选项：单元坐标系；额外应力输出选项；非线性积分点输出选项等。实常数：单元各点的厚度；单元X轴的转角；增加的单位质量面等。同类型的单元：

ANSYS常用单元介绍SHELL63线性单元（4节点），具有应力刚化、大变形功能。

SHELL181有限应变壳单元。特别适用于具有线性、大角度转动/或非线性大应变特性的应用问题。非线性分析中考虑了壳厚度的变化。单元内积分可用完全积分和缩减积分。采用SHELL43有收敛困难的问题可用

SHELL181代替。SHELL99线性层结构单元ANSYS常用单元介绍SURF1532D表面效应单元SURF1543D表面效应单元单元选项：单元特点（平面应力、应变、轴对称等），是否有中间节点、压力载荷法向等。实常数：基础刚度、表面张力、厚度壳单元-概述当结构的总体厚度相对于典型长度很小时可使用壳单元，长度比厚度大十倍以上的问题可决定使用壳单元。公开的文献中有各种壳理论，这源于对壳位移的不同近似描述。ANSYS中的壳单元根据要求解的问题类型采用不同的公式，三个基本的壳公式包括:薄膜理论,““薄”壳理论和“厚”壳理论。壳单元-概述薄膜理论

Shell41

采用薄膜理论。Shell41忽略弯曲和横向剪切，只包含薄膜效应。经典Love-Kirchhoff理论

Shell63

是“薄”壳单元。Shell63包含弯曲和薄膜效应但忽略横向剪切变形。Reissner/Mindlin理论

Shell43,143,181,91,93和99

是“厚”壳单元。其包含弯曲、薄膜和横向剪切效应。横向剪切被表示为整个厚度上的常剪切应变,这种一阶近似只适用于“中等厚度”壳体。壳单元推荐线性分析如壳的厚度非常小采用Shell63，Shell63单元不包含横向剪切效应。如横向剪切变形重要，对于均匀材料采用Shell43,Shell93或Shell143，对于复合材料采用Shell91或Shell99。注意具有一致缩减积分(缺省)的单元Shell181

对大模型较快，但将需要较细的网格。梁单元-概述梁单元可用于分析主要受侧向或横向载荷的结构，典型的梁应用包括：机器主轴，房屋构架，桥梁等。ANSYS中可用的两个梁单元公式为：Euler/Bernoulli梁

Beam3和Beam4

包括弯曲、轴向和扭转变形。横向剪切变形不包括于单元公式中(但可作为柔性因子应用)。Timoshenko梁

Beam188和Beam189

在单元公式中包括弯曲、