ANSYS分析基本过程.ppt

1、第二章ANSYS分析基本过程，用户可以使用ANSYS软件进行不同类型的分析。 从简单的线性、静态分析到复杂的非线性、瞬态分析、耦合分析，ANSYS基本上具有固定的分析过程。 ANSYS软件有很多有限元分析功能，典型的ANSYS分析过程分为三个步骤： (1)创建有限元模型。 材料属性的定义，包括创建或检索几何模型(节点和单元)，(2)施加载荷并求解。 看包括加载及边界条件在内的解(3)结果。 确保分析正确，包括显示分析结果。 2.1分析问题，有限元法是物理现象的模拟，是实际的数值分析。 通过分割单元，求有限个数值，近似模拟实际环境的无限个未知量。 2.1.1问题的说明，开始对某问题进行分析时，首

2、先需要知道要解决的对象的结构特征(包括形状、边界条件、工况负荷特征)，首先建立物理力学模型，包括形状的简化、构件间的连接的简化、支撑的简化、材料的简化、截面特性的简化、负荷的分析等2.1.2确定问题的范围，ANSYS使用的主菜单因分析问题而异。 因此，ANSYS为了显示与其对应的菜单选择项，需要在解析开始时选定解析内容的类别。 使用鼠标选择Main Menu|Preferences菜单，显示优先级设置对话框，然后根据解决问题的类型选择相应的分析类型。 创建2.2有限元模型，用户可以通过以下四种方式创建ANSYS模型： 在ANSYS环境中建立实体模型并分割有限元网格。 使用其他CAD软件(Sol

3、idWorks、Pro/E、UG等)创建实体模型，并将其导入到ANSYS系统中，进行修改以分割有限元网格。 在ANSYS环境中直接创建节点和单元格。 用其他软件建立有限元模型，将节点和单元格数据导入ANSYS。 创建和修改2.2.1工作文件名或标题并定义工作名和分析标题通常不是必需的，但是建议在ANSYS分析中使用工作名和分析标题。 这有助于分析模型的管理和识别。 1定义作业名2定义分析标题、2.2.2定义单元类型、ANSYS单元库有180种以上的不同的单元类型，各单元类型具有用于识别单元类别的前缀(BEAM4、PLANE77、SOLID96等) 2.2.3定义材料属性数据。 与单元类型一样，

4、每组材料属性都有材料编号，与材料属性集相对应的材料编号表称为材料表。 一个分析可以有多个材料属性组，对应的模型有多种材料，ANSYS用唯一的编号标识每个材料属性组。 选择main menu|preprocessor|material props|material models菜单后，显示如图2.3所示的材料定义对话框，在该对话框中，根据学科区域，对材料的特性进行结构特性、热特性、修正2.2.4建立实体模型，建立几何模型是整个预处理过程需要一段时间的环节。 ANSYS的前处理器PREP7提供了强大的几何体建模功能，系统地放置在主菜单| preprocessor |建模下的多级菜单中。 这些菜单包

5、括创建几何体，如关键点、直线、平面和几何体，操作：拉伸、缩放和布尔各种几何模型对象。 Move/Modify :平移和修改几何模型。 复制：复制几何模型。 反射：基于xy、YZ和ZX平面对称镜复制几何模型。 2.2.5网格化实体模型并完成几何模型创建后，必须分割网格以形成有限元模型。对于界面操作，网格划分很简单，只需选择“main menu|preprocessor|meshing|mesh tool”菜单，即可显示“网格划分”对话框，并根据需要选择适当的选项，然后单击“mesh”按钮施加2.3负荷。 在ANSYS中，负荷分为DOF约束、力、表面分布负荷、体积负荷、惯性负荷、结合场负荷6种。

6、这些载荷中的大多数可以应用于几何模型(如点、线或面)，也可以应用于有限元模型(如节点或单元)。 2.3.1定义分析类型、设置分析选项和定义分析类型是启动分析过程的第一步，根据分析类型(如静力学分析、动力学分析和模态分析)，分析内容和结果完全不同。 可以通过设置分析选项来控制分析。 定义1分析类型2设定分析选项，施加2.3.2载荷，ANSYS系统根据实际的物理环境将载荷分为6种。 自由度约束：将固定自由度替换为规定的数值。 例如，施加到电磁场分析的有限元模型的磁动势为零的边界条件。 集中力负荷：施加在节点上的集中负荷。 例如，应用于结构分析中的有限元模型的力和力矩。 面载荷：施加在曲面上的载荷。

7、 例如，在结构分析中施加的压力。 2.3.2负荷、主体负荷：对某个个体施加的负荷。 例如在电磁场的修正计算中施加到线圈的电流密度。 惯性负荷：由物体的惯性引起的。 例如，在结构修正计算中，经常考虑由重力引起的加速度。 连接场载荷：将从一个分析得到的结果作为另一个分析的载荷。 例如，把磁场修正后得到的Lorentz力作为结构分析的力负荷。 进行2.4求解，ANSYS可以有效地求解由有限元法建立的联立方程式，求解的结果是，节点的自由度值是基本解。 原始解的导出值是单元解。 单元格解通常以单元格的共同点进行修正，ANSYS程序将结果写入数据库和结果文件(Jobname.RST、RTH、RMG、RFL

8、文件)。 2.4.1求解器的类别。 此表列出了用于为特定问题选择合适的求解器的一般求解器应用准则。 2.4.2求解检验应在进行求解前进行分析数据检验，包括：单元类型和选材、材料特性残奥查表、实常数及统一的单位制。 单元的实常数和材料类型设置，实体模型的质量属性。 确保模型中没有不应存在的间隙。 壳单元法线，节点坐标系。 集中负荷和体积负荷、面负荷的方向。 温度场的分布和范围，热膨胀分析的参考温度。 2.4.3求解的实施例可以直接通过以下方法对常规的单载荷阶梯问题，例如大部分静力分析问题求解：指令： SOLVE。 GUI :主菜单解决方案。 有两种方法可以解决多载荷步长问题： 用1负荷阶梯文件法

9、2采用多步求解法解决2.4.4遇到的问题。 在解产生不定解或非唯一解的分析中，求解过程的主元为负或零时出现所谓的特异解。 约束条件不足，可能存在刚体位移的条件，可能给求解过程带来奇异性。 材料属性是负的，例如瞬态分析的密度和温度。 连接点没有限制，单元格排列可能会引起特异性。 弯曲、应力刚化效果为负的情况下，结构负荷时变弱，结构刚性减少到零或负值时出现奇异解。 刚性零矩阵。 如果刚度为零，则在线性或非线性分析中将忽略施加的载荷。 2.5后处理、后处理是指看分析结果进行检查。 这可能是分析中最重要的一环。 因为用户总是试图弄清作用负荷如何影响设定修订，单位区分的好坏等。 2.6分析中常用的命令，

10、有限元分析中常用的命令有起始层命令、预处理命令、求解命令、一般后处理命令等类别。 具体而言，每种命令类型都包含多组子命令。与2.6.1开始层命令、c语言不同，ANSYS的APDL不需要单独声明残奥仪表。 数值型残奥仪表无论是整数型还是实数型都以双精度存储，正在使用但未分配的残奥仪表程序缺省为接近0的极小值。 基于字符的残奥元将字符串存储在一对单引号(最多8个字符)之间。 定义起始层的命令包括： Scalar Parameters :定义变量。 阵列参数：定义数组。 这里的残奥仪表是指APDL变量和数组。 变量残奥仪表有数值类型和字符类型两种。 数组残奥表有三种类型：数值类型、字符类型和表。 表

11、是一个特殊的数值数组，可以自动执行线性差。 2.6.2前处理命令、前处理器菜单的主要命令如下： elementtyperealconstantsmaterialpropssectionsmodelingmeshingnumberingctrlsloads、2.2解决菜单的主要命令analysistypedefineloadsloadstepoptssolve，2.6.4一般后处理指令，可将一般后处理分为共同后处理和时间历史后处理。 通用后处理用于查看整个模型在某个时间点的结果。 时间历史后处理用于显示模型在不同时间段或载荷步长的结果。 2.7型钢悬臂梁的分析实例，h型钢悬臂梁是工程中常用的结构，本节结合h型钢悬臂梁的实例，阐述了用ANSYS分析问题的基本流程。 分析2.7.1问题，分析一个长6m的工艺轮廓，截面高度0.42m，截面积0.0072m2，截面惯性矩2.108E-4，材料弹性模量2E11Pa，两端简单支撑，跨中受1