ansys教程完整

1、ANSYS教程教程第一章第一章 ANSYS主要功能與模塊主要功能與模塊 ANSYS是世界上著名的大型通用有限元計算軟件，是世界上著名的大型通用有限元計算軟件，它包括熱、電、磁、流體和結(jié)構(gòu)等諸多模塊，具有強(qiáng)大它包括熱、電、磁、流體和結(jié)構(gòu)等諸多模塊，具有強(qiáng)大的求解器和前、后處理功能，為我們解決復(fù)雜、龐大的的求解器和前、后處理功能，為我們解決復(fù)雜、龐大的工程項目和致力于高水平的科研攻關(guān)提供了一個優(yōu)良的工程項目和致力于高水平的科研攻關(guān)提供了一個優(yōu)良的工作環(huán)境，更使我們從繁瑣、單調(diào)的常規(guī)有限元編程中工作環(huán)境，更使我們從繁瑣、單調(diào)的常規(guī)有限元編程中解脫出來。解脫出來。ANSYS本身不僅具有較為完善的分析功

2、能，本身不僅具有較為完善的分析功能，同時也為用戶自己進(jìn)行二次開發(fā)提供了友好的開發(fā)環(huán)境。同時也為用戶自己進(jìn)行二次開發(fā)提供了友好的開發(fā)環(huán)境。 ANSYS程序自身有著較為強(qiáng)大三維建模能力，僅靠程序自身有著較為強(qiáng)大三維建模能力，僅靠ANSYS的的GUI(圖形界面圖形界面)就可建立各種復(fù)雜的幾何模型；就可建立各種復(fù)雜的幾何模型；此外，此外，ANSYS還提供較為靈活的圖形接口及數(shù)據(jù)接口。還提供較為靈活的圖形接口及數(shù)據(jù)接口。因而，利用這些功能，可以實現(xiàn)不同分析軟件之間的模因而，利用這些功能，可以實現(xiàn)不同分析軟件之間的模型轉(zhuǎn)換。型轉(zhuǎn)換。 一、主要功能簡介一、主要功能簡介1. 結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析 1） 靜力分析靜

3、力分析 - 用于靜態(tài)載荷用于靜態(tài)載荷. 可以考慮結(jié)構(gòu)的線性及可以考慮結(jié)構(gòu)的線性及非線性行為。非線性行為。 線性結(jié)構(gòu)靜力分析線性結(jié)構(gòu)靜力分析 非線性結(jié)構(gòu)靜力分析非線性結(jié)構(gòu)靜力分析 幾何非線性：大變形、大應(yīng)變、應(yīng)力強(qiáng)化、旋幾何非線性：大變形、大應(yīng)變、應(yīng)力強(qiáng)化、旋轉(zhuǎn)軟化轉(zhuǎn)軟化 材料非線性：塑性、粘彈性、粘塑性、超彈性、材料非線性：塑性、粘彈性、粘塑性、超彈性、多線性彈性、蠕變、腫脹等多線性彈性、蠕變、腫脹等 接觸非線性：面面接觸非線性：面面/點面點面/點點接觸、柔體點點接觸、柔體/柔體柔體剛體接觸、熱接觸剛體接觸、熱接觸 單元非線性：死單元非線性：死/活單元、鋼筋混凝土單元、非活單元、鋼筋混凝土單元

4、、非線性阻尼線性阻尼/彈簧元、預(yù)緊力單元等彈簧元、預(yù)緊力單元等 2）模態(tài)分析）模態(tài)分析 - 計算線性結(jié)構(gòu)的自振頻率及振形計算線性結(jié)構(gòu)的自振頻率及振形. 譜分譜分析，是模態(tài)分析的擴(kuò)展，用于計算由于隨機(jī)振動析，是模態(tài)分析的擴(kuò)展，用于計算由于隨機(jī)振動引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和應(yīng)變引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和應(yīng)變 (也叫作也叫作 響應(yīng)譜或響應(yīng)譜或 PSD). 3）諧響應(yīng)分析）諧響應(yīng)分析 - 確定線性結(jié)構(gòu)對隨時間按正弦曲線確定線性結(jié)構(gòu)對隨時間按正弦曲線變化的載荷的響應(yīng)變化的載荷的響應(yīng). 4）瞬態(tài)動力學(xué)分析）瞬態(tài)動力學(xué)分析 - 確定結(jié)構(gòu)對隨時間任意變化的確定結(jié)構(gòu)對隨時間任意變化的載荷的響應(yīng)載荷的響應(yīng). 可以考慮與靜力分析相同的

5、結(jié)構(gòu)非線可以考慮與靜力分析相同的結(jié)構(gòu)非線性行為性行為. 5）譜分析）譜分析 6）隨機(jī)振動分析等）隨機(jī)振動分析等 7）特征屈曲分析）特征屈曲分析 - 用于計算線性屈曲載荷并確定屈用于計算線性屈曲載荷并確定屈曲模態(tài)形狀曲模態(tài)形狀. (結(jié)合瞬態(tài)動力學(xué)分析可以實現(xiàn)非線性結(jié)合瞬態(tài)動力學(xué)分析可以實現(xiàn)非線性屈曲分析屈曲分析.) 8）專項分析）專項分析: 斷裂分析斷裂分析, 復(fù)合材料分析，疲勞分析復(fù)合材料分析，疲勞分析2. 高度非線性瞬態(tài)動力分析（高度非線性瞬態(tài)動力分析（ANSYS/LS-DYNA） 全自動接觸分析，四十多種接觸類型全自動接觸分析，四十多種接觸類型 任意拉格郎日歐拉（任意拉格郎日歐拉（ALE）

6、分析）分析 多物質(zhì)歐拉、單物質(zhì)歐拉多物質(zhì)歐拉、單物質(zhì)歐拉 適應(yīng)網(wǎng)格、網(wǎng)格重劃分、重啟動適應(yīng)網(wǎng)格、網(wǎng)格重劃分、重啟動 100多種非線性材料模式多種非線性材料模式 多物理場耦合分析：結(jié)構(gòu)、熱、流體、聲學(xué)多物理場耦合分析：結(jié)構(gòu)、熱、流體、聲學(xué) 爆炸模擬，起爆效果及應(yīng)力波的傳播分析爆炸模擬，起爆效果及應(yīng)力波的傳播分析 侵徹穿甲仿真，鳥撞及葉片包容性分析，跌落分析侵徹穿甲仿真，鳥撞及葉片包容性分析，跌落分析 失效分析，裂紋擴(kuò)展分析失效分析，裂紋擴(kuò)展分析 剛體運(yùn)動、剛體柔體運(yùn)動分析剛體運(yùn)動、剛體柔體運(yùn)動分析 實時聲場分析實時聲場分析 BEM邊界元方法，邊界元、有限元耦合分析邊界元方法，邊界元、有限元耦合分

7、析 光順質(zhì)點流體動力（光順質(zhì)點流體動力（SPH）算法）算法 3. 熱分析熱分析 穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)溫度場分析穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)溫度場分析 熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射分析熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射分析 相變分析相變分析 材料性質(zhì)、邊界條件隨溫度變化材料性質(zhì)、邊界條件隨溫度變化 4. 電磁分析電磁分析 靜磁場分析計算直流電（靜磁場分析計算直流電（DC)或永磁體產(chǎn)生的磁場或永磁體產(chǎn)生的磁場 交變磁場分析交變磁場分析 計算由于交流電計算由于交流電(AC)產(chǎn)生的磁場產(chǎn)生的磁場 瞬態(tài)磁場分析計算隨時間隨機(jī)變化的電流或外界瞬態(tài)磁場分析計算隨時間隨機(jī)變化的電流或外界引起的磁場引起的磁場 電場分析用于計算電阻或電容系統(tǒng)的電場電場分析用

8、于計算電阻或電容系統(tǒng)的電場. 典型的典型的物理量有電流密度、電荷密度、電場及電阻熱等。物理量有電流密度、電荷密度、電場及電阻熱等。 高頻電磁場分析用于微波及高頻電磁場分析用于微波及RF無源組件，波導(dǎo)、無源組件，波導(dǎo)、雷達(dá)系統(tǒng)、同軸連接器等分析。雷達(dá)系統(tǒng)、同軸連接器等分析。 5. 流體動力學(xué)分析流體動力學(xué)分析 定常定常/非定常分析非定常分析 層流層流/湍流分析湍流分析 自由對流自由對流/強(qiáng)迫對流強(qiáng)迫對流/混合對流分析混合對流分析 可壓縮流可壓縮流/不可壓縮流分析不可壓縮流分析 亞音速亞音速/跨音速跨音速/超音速流動分析超音速流動分析 任意拉格郎日歐拉分析（任意拉格郎日歐拉分析（ALE） 多組份流

9、動分析（多達(dá)多組份流動分析（多達(dá)6組份）組份） 牛頓流與非牛頓流體分析牛頓流與非牛頓流體分析 內(nèi)流和外流分析內(nèi)流和外流分析 共軛傳熱及熱輻射邊界共軛傳熱及熱輻射邊界 分布阻尼和風(fēng)扇模型分布阻尼和風(fēng)扇模型 移動壁面及自由界面分析移動壁面及自由界面分析 6. 聲學(xué)分析聲學(xué)分析 定常分析定常分析 模態(tài)分析模態(tài)分析 動力響應(yīng)分析動力響應(yīng)分析 7. 壓電分析壓電分析 穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)分析穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)分析 模態(tài)分析模態(tài)分析 諧響應(yīng)分析諧響應(yīng)分析 8. 多場耦合分析多場耦合分析 熱結(jié)構(gòu)熱結(jié)構(gòu) 磁熱磁熱 磁結(jié)構(gòu)磁結(jié)構(gòu) 流體熱流體熱 流體結(jié)構(gòu)流體結(jié)構(gòu) 熱電熱電 電磁熱流體結(jié)構(gòu)電磁熱流體結(jié)構(gòu) 9. 優(yōu)化設(shè)計及設(shè)計靈敏度分

10、析優(yōu)化設(shè)計及設(shè)計靈敏度分析 單一物理場優(yōu)化單一物理場優(yōu)化 耦合場優(yōu)化耦合場優(yōu)化 10.二次開發(fā)功能二次開發(fā)功能 參數(shù)設(shè)計語言參數(shù)設(shè)計語言 用戶可編程特性用戶可編程特性 用戶自定義界面語言用戶自定義界面語言 外部命令外部命令 11. ANSYS土木工程專用包土木工程專用包 ANSYS的土木工程專用包的土木工程專用包ANSYS/CivilFEM用來研究用來研究鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土及巖土結(jié)構(gòu)的特性，如房屋建筑、鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土及巖土結(jié)構(gòu)的特性，如房屋建筑、橋梁、大壩、硐室與隧道、地下建筑物等的受力、變橋梁、大壩、硐室與隧道、地下建筑物等的受力、變形、穩(wěn)定性及地震響應(yīng)等情況，從力學(xué)計算、組合分形、穩(wěn)定

11、性及地震響應(yīng)等情況，從力學(xué)計算、組合分析及規(guī)范驗算與設(shè)計提出了全面的解決方案，為建筑析及規(guī)范驗算與設(shè)計提出了全面的解決方案，為建筑及巖土工程師提供了功能強(qiáng)大且方便易用的分析手段。及巖土工程師提供了功能強(qiáng)大且方便易用的分析手段。第二章第二章 ANSYS基本使用方法基本使用方法一、典型分析過程一、典型分析過程1. 前處理前處理創(chuàng)建有限元模型創(chuàng)建有限元模型 1）單元屬性定義（單元類型、實常數(shù)、材料屬性）單元屬性定義（單元類型、實常數(shù)、材料屬性） 2）創(chuàng)建或讀入幾何實體模型）創(chuàng)建或讀入幾何實體模型 3）有限元網(wǎng)格劃分）有限元網(wǎng)格劃分 4）施加約束條件、載荷條件）施加約束條件、載荷條件2. 施加載荷進(jìn)行

12、求解施加載荷進(jìn)行求解 1）定義分析選項和求解控制）定義分析選項和求解控制 2）定義載荷及載荷步選項）定義載荷及載荷步選項 2）求解）求解 solve3. 后處理后處理 1）查看分析結(jié)果）查看分析結(jié)果 2）檢驗結(jié)果）檢驗結(jié)果ANSYS的分析方法的分析方法(續(xù)續(xù))1. 建立有限元模型建立有限元模型3. 查看結(jié)果查看結(jié)果2. 施加載荷求解施加載荷求解主菜單主菜單分析的三個主要步驟可在主菜單中得到明確體現(xiàn)分析的三個主要步驟可在主菜單中得到明確體現(xiàn).Objective2-2. ANSYS分析步驟在分析步驟在GUI中的體現(xiàn)中的體現(xiàn).ANSYS的分析方法的分析方法(續(xù)續(xù))ANSYS GUI中的功能排列中的功

13、能排列按照一種動賓結(jié)構(gòu)，以動按照一種動賓結(jié)構(gòu)，以動詞開始（如詞開始（如Create), 隨后隨后是一個名詞是一個名詞 (如如Circle).菜單的排列，按照由前到后菜單的排列，按照由前到后、由簡單到復(fù)雜的順序，與、由簡單到復(fù)雜的順序，與典型分析的順序相同典型分析的順序相同. 二、二、 ANSYS文件及工作文件名文件及工作文件名一些特殊的文件一些特殊的文件 數(shù)據(jù)庫文件數(shù)據(jù)庫文件jobname.db二進(jìn)制二進(jìn)制Log 文件文件jobname.log文本文本結(jié)果文件結(jié)果文件jobname.rxx二進(jìn)制二進(jìn)制圖形文件圖形文件jobname.grph二進(jìn)制二進(jìn)制 ANSYS的數(shù)據(jù)庫，是指在前處理、求解及

14、后處理過的數(shù)據(jù)庫，是指在前處理、求解及后處理過程中，程中，ANSYS保存在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫既存儲輸入保存在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫既存儲輸入的數(shù)據(jù)，也存儲結(jié)果數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，也存儲結(jié)果數(shù)據(jù):輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù) - 必須輸入的信息必須輸入的信息 (模型尺寸、材料屬性、載荷模型尺寸、材料屬性、載荷等等).結(jié)果數(shù)據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù) - ANSYS計算的數(shù)值計算的數(shù)值 (位移、應(yīng)力、應(yīng)變、溫度位移、應(yīng)力、應(yīng)變、溫度等等).啟動啟動ANSYSObjective1-1. 啟動啟動ANSYS軟件軟件.要啟動要啟動ANSYS: 開始開始 程序程序 ANSYS 12.1 Mechnical APDL Product Laun

15、cher啟動啟動ANSYS(續(xù)續(xù))當(dāng)顯示出這六個窗當(dāng)顯示出這六個窗口后，就可以使用口后，就可以使用ANSYS了了.ANSYS窗口窗口Objective1-2. ANSYS GUI中六個窗口的總體功能中六個窗口的總體功能輸入輸入顯示提示信息，輸入顯示提示信息，輸入ANSYS命令，所有輸入命令，所有輸入的命令將在此窗口顯示的命令將在此窗口顯示。主菜單主菜單包含包含ANSYS的主要功能的主要功能，分為前處理、求解、，分為前處理、求解、后處理等。后處理等。輸出輸出顯示軟件的文本輸出。顯示軟件的文本輸出。通常在其他窗口后面，通常在其他窗口后面，需要查看時可提到前面需要查看時可提到前面。應(yīng)用菜單應(yīng)用菜單包

16、含例如文件管理、選包含例如文件管理、選擇、顯示控制、參數(shù)設(shè)擇、顯示控制、參數(shù)設(shè)置等功能置等功能.工具條工具條將常用的命令制成工具將常用的命令制成工具條，方便調(diào)用條，方便調(diào)用.圖形圖形顯示由顯示由ANSYS創(chuàng)建或傳創(chuàng)建或傳遞到遞到ANSYS的圖形的圖形.三、前處理三、前處理實體建模實體建模 參數(shù)化建模參數(shù)化建模 體素庫及布爾運(yùn)算體素庫及布爾運(yùn)算 拖拉、旋轉(zhuǎn)、拷貝、蒙皮、倒角等拖拉、旋轉(zhuǎn)、拷貝、蒙皮、倒角等 多種自動網(wǎng)格劃分工具，自動進(jìn)行單元形態(tài)、求解精度檢查及修正多種自動網(wǎng)格劃分工具，自動進(jìn)行單元形態(tài)、求解精度檢查及修正 自由自由/映射網(wǎng)格劃分、智能網(wǎng)格劃分、自適應(yīng)網(wǎng)格劃分映射網(wǎng)格劃分、智能網(wǎng)格

17、劃分、自適應(yīng)網(wǎng)格劃分 復(fù)雜幾何體復(fù)雜幾何體Sweep映射網(wǎng)格生成映射網(wǎng)格生成 六面體向四面體自動過渡網(wǎng)格：金字塔形六面體向四面體自動過渡網(wǎng)格：金字塔形 邊界層網(wǎng)格劃分邊界層網(wǎng)格劃分 在幾何模型或在幾何模型或FE模型上加載：點載荷、分布載荷、體載荷、函數(shù)載模型上加載：點載荷、分布載荷、體載荷、函數(shù)載荷荷 可擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn)梁截面形狀庫可擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn)梁截面形狀庫 1. 實體模型及有限元模型實體模型及有限元模型 現(xiàn)今幾乎所有的有限元分析模型都用實體模型建?，F(xiàn)今幾乎所有的有限元分析模型都用實體模型建模. 類似于類似于CAD，ANSYS以數(shù)學(xué)的方式表達(dá)結(jié)構(gòu)的幾何形狀，以數(shù)學(xué)的方式表達(dá)結(jié)構(gòu)的幾何形狀，用于在里面填

18、充節(jié)點和單元，還可以在幾何模型邊界上用于在里面填充節(jié)點和單元，還可以在幾何模型邊界上方便地施加載荷方便地施加載荷. 但是，但是， 幾何實體模型并不參與有限元分幾何實體模型并不參與有限元分析析. 所有施加在幾何實體邊界上的載荷或約束必須最終傳所有施加在幾何實體邊界上的載荷或約束必須最終傳遞到有限元模型上（節(jié)點或單元上）進(jìn)行求解遞到有限元模型上（節(jié)點或單元上）進(jìn)行求解. 由幾何模型創(chuàng)建有限元模型的過程叫作網(wǎng)格劃分由幾何模型創(chuàng)建有限元模型的過程叫作網(wǎng)格劃分Meshing幾何實體模型幾何實體模型有限元模型有限元模型ANSYS中的圖元中的圖元(即使想從即使想從CAD模型中傳輸實體模型，也應(yīng)該知道如何使用

19、模型中傳輸實體模型，也應(yīng)該知道如何使用ANSYS建模工具修改傳入的建模工具修改傳入的模型模型.)下圖示意四類圖元下圖示意四類圖元.體體 (3D模型模型) 由面圍成，代表三維實體由面圍成，代表三維實體.面面 (表面表面) 由線圍成由線圍成. 代表實體表面、平面代表實體表面、平面形狀或殼（可以是三維曲面）形狀或殼（可以是三維曲面）.線線 (可以是空間曲線可以是空間曲線) 以關(guān)鍵點為端點，以關(guān)鍵點為端點，代表物體的邊代表物體的邊.關(guān)鍵點關(guān)鍵點 (位于位于3D空間空間) 代表物體的角點代表物體的角點.AreasVolumeKeypointsLinesAreaObjective3-3.四類實體模型圖元四

20、類實體模型圖元, 以及它們之間的層次關(guān)系以及它們之間的層次關(guān)系.ANSYS中圖元中圖元(續(xù)續(xù))層次關(guān)系層次關(guān)系從最低階到最高階，模型圖元的層次關(guān)系為：從最低階到最高階，模型圖元的層次關(guān)系為： 關(guān)鍵點（關(guān)鍵點（Keypoints） 線（線（Lines） 面（面（Areas） 體（體（Volumes）提示提示: 如果低階的圖元連在高階圖元上，則低階圖元不能刪除如果低階的圖元連在高階圖元上，則低階圖元不能刪除.KeypointsLinesAreasVolumesIll justchangethis lineLinesKeypointsAreasVolumesOOPs!2.布爾操作布爾操作選擇圖形類型

21、選擇圖形類型. 將彈出將彈出 選取菜選取菜單單 (見下頁見下頁) 提示選擇圖形進(jìn)行提示選擇圖形進(jìn)行布爾操作布爾操作.要使用布爾操作要使用布爾操作:Main Menu: Preprocessor -Modeling- Operate Procedure1. .2. .3. . 選擇一種布爾操作選擇一種布爾操作 (例如例如： Add)四、四、加載、求解加載、求解Objective4-1.列表和分類載荷列表和分類載荷ANSYS中的載荷可分為中的載荷可分為: 自由度自由度DOF - 定義節(jié)點的自由度（定義節(jié)點的自由度（ DOF ） 值值 (結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析_位移、熱位移、熱分析分析_ 溫度、電磁分析溫

22、度、電磁分析_磁勢等磁勢等) 集中載荷集中載荷 - 點載荷點載荷 (結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析_力、熱分析力、熱分析_ 熱導(dǎo)率、電磁分析熱導(dǎo)率、電磁分析_ magnetic current segments) 面載荷面載荷 - 作用在表面的分布載荷作用在表面的分布載荷 (結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析_壓力、熱分析壓力、熱分析_熱對流熱對流、電磁分析、電磁分析_magnetic Maxwell surfaces等等) 體積載荷體積載荷 - 作用在體積或場域內(nèi)作用在體積或場域內(nèi) (熱分析熱分析_ 體積膨脹、內(nèi)生成熱、電體積膨脹、內(nèi)生成熱、電磁分析磁分析_ magnetic current density等等) 慣性載荷

23、慣性載荷 - 結(jié)構(gòu)質(zhì)量或慣性引起的載荷結(jié)構(gòu)質(zhì)量或慣性引起的載荷 (重力、角速度等重力、角速度等)加載加載Objective4-2a.加載加載.可在實體模型或可在實體模型或 FEA 模型模型 (節(jié)點和單元節(jié)點和單元) 上加載上加載.在關(guān)鍵點處在關(guān)鍵點處約束約束實體模型實體模型沿線均布的壓力沿線均布的壓力在關(guān)鍵點加集中力在關(guān)鍵點加集中力在節(jié)點處約在節(jié)點處約束束FEA 模型模型沿單元邊界均布的壓力沿單元邊界均布的壓力在節(jié)點加集中力在節(jié)點加集中力加載加載 (續(xù)續(xù))+ 幾何模型加載幾何模型加載獨(dú)立于有限元網(wǎng)格獨(dú)立于有限元網(wǎng)格. 重新劃分網(wǎng)格或局部網(wǎng)格修改不影重新劃分網(wǎng)格或局部網(wǎng)格修改不影響載荷響載荷.+

24、 加載的操作加載的操作更加容易更加容易 ,尤其是在圖形中直接拾取時尤其是在圖形中直接拾取時.直接在實體模型加載的優(yōu)點直接在實體模型加載的優(yōu)點:Guidelines加載加載 (續(xù)續(xù))無論采取何種加載方式無論采取何種加載方式,ANSYS求解前都將載荷轉(zhuǎn)化到有限元模型求解前都將載荷轉(zhuǎn)化到有限元模型.因此因此, 加載到實體的載荷將加載到實體的載荷將自動轉(zhuǎn)化到自動轉(zhuǎn)化到 其所屬的節(jié)點或單元上。其所屬的節(jié)點或單元上。實體模型實體模型加載到實加載到實體的載荷體的載荷自動轉(zhuǎn)化自動轉(zhuǎn)化到其所屬到其所屬的節(jié)點或的節(jié)點或單元上單元上FEA 模型模型沿線均布的壓力沿線均布的壓力 均布壓力轉(zhuǎn)化到以線為邊界均布壓力轉(zhuǎn)化到

25、以線為邊界的各單元上的各單元上加載加載 (續(xù)續(xù))輸入一個輸入一個壓力值即為壓力值即為 均布載荷均布載荷, 兩個數(shù)值兩個數(shù)值 定義定義坡度壓力坡度壓力說明：壓力數(shù)值為正表示其方向指向表面說明：壓力數(shù)值為正表示其方向指向表面Main Menu: Solution -Loads- Apply Pressure On Lines加載面力載荷加載面力載荷拾取拾取Line加載加載 (續(xù)續(xù))VALI = 500VALI = 500VALJ = 1000VALI = 1000VALJ = 500500L3500L31000500L31000500坡度壓力載荷沿起始關(guān)鍵點坡度壓力載荷沿起始關(guān)鍵點(I) 線性變化

26、到第二個關(guān)鍵點線性變化到第二個關(guān)鍵點 (J)。 如果加載后坡度的方向相反如果加載后坡度的方向相反, 將將兩個壓力數(shù)值顛倒即可。兩個壓力數(shù)值顛倒即可。加載面力載荷（續(xù)）加載面力載荷（續(xù)）加載加載 (續(xù)續(xù))軸對稱載荷可加載到具有對稱軸的軸對稱載荷可加載到具有對稱軸的3-D 結(jié)構(gòu)上。結(jié)構(gòu)上。3-D 軸對稱結(jié)構(gòu)可用一軸對稱結(jié)構(gòu)可用一2-D 軸對稱模型描述。軸對稱模型描述。加載軸對稱載荷加載軸對稱載荷10” 直徑直徑5” 半徑半徑軸對稱模型軸對稱模型3-D 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)對稱軸對稱軸加載加載 (續(xù)續(xù))加載加載 軸對稱載荷軸對稱載荷, 注意以下注意以下方面方面:載荷數(shù)值載荷數(shù)值 (包括輸出的反力包括輸出的反力)

27、 基于基于360度轉(zhuǎn)角的度轉(zhuǎn)角的3-D結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。在右圖中，軸對稱模型中的在右圖中，軸對稱模型中的載荷是載荷是3-D結(jié)構(gòu)均布面力載結(jié)構(gòu)均布面力載荷的總量。荷的總量。Total Force = 2p pr = 47,124 lb.準(zhǔn)則準(zhǔn)則3-D 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)2-D 有限元模型有限元模型Axis of symmetry加載加載 (續(xù)續(xù))在關(guān)鍵點加載位移約束在關(guān)鍵點加載位移約束: 加載約束載荷加載約束載荷Main Menu: Solution -Loads- Apply -Structural- Displacement On Keypoints +procedure1. .2. .3. . Expan

28、sion option 可使相同的載荷加可使相同的載荷加在位于兩關(guān)鍵點連線的所有節(jié)點上在位于兩關(guān)鍵點連線的所有節(jié)點上拾取拾取keypoints例例要固定一邊，只要固定一邊，只要拾取關(guān)鍵點要拾取關(guān)鍵點6、7,并設(shè)置并設(shè)置 all DOFs = 0 和和 KEXPND = yes.K6K7加載加載 (續(xù)續(xù))加載約束載荷（續(xù)）加載約束載荷（續(xù)）在線和面上加載位移約束在線和面上加載位移約束: Main Menu: Solution -Loads- Apply -Structural- Displacement On Lines + OR On Areas+步驟步驟1. .2. .3. . 拾取拾取 l

29、ines 拾取拾取areas4-1.求解求解結(jié)果文件結(jié)果文件結(jié)果數(shù)據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫求解器求解器結(jié)果結(jié)果輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)求解時模型是否準(zhǔn)備就緒求解時模型是否準(zhǔn)備就緒?在求解初始化前，應(yīng)進(jìn)行分析數(shù)據(jù)檢查，包括下面內(nèi)容在求解初始化前，應(yīng)進(jìn)行分析數(shù)據(jù)檢查，包括下面內(nèi)容:統(tǒng)一的單位統(tǒng)一的單位單元類型和選項單元類型和選項材料性質(zhì)參數(shù)材料性質(zhì)參數(shù) 考慮慣性時應(yīng)輸入材料密度考慮慣性時應(yīng)輸入材料密度 熱應(yīng)力分析時應(yīng)輸入材料的熱膨脹系數(shù)熱應(yīng)力分析時應(yīng)輸入材料的熱膨脹系數(shù)實常數(shù)實常數(shù) (單元特性單元特性)單元實常數(shù)和材料類型的設(shè)置單元實常數(shù)和材料類型的設(shè)置實體模型的質(zhì)量特性實體模型的質(zhì)量特性 (Preproc

30、essor Operate Calc Geom Items)模型中不應(yīng)存在的縫隙模型中不應(yīng)存在的縫隙殼單元的法向殼單元的法向節(jié)點坐標(biāo)系節(jié)點坐標(biāo)系集中、體積載荷集中、體積載荷面力方向面力方向溫度場的分布和范圍溫度場的分布和范圍熱膨脹分析的參考溫度熱膨脹分析的參考溫度 (與與 ALPX 材料特性協(xié)調(diào)材料特性協(xié)調(diào)?)求解過程求解過程:1. 求解前保存數(shù)據(jù)庫求解前保存數(shù)據(jù)庫2. 將將Output 窗口提到最前面觀看求解信息窗口提到最前面觀看求解信息3. Main Menu: Solution -Solve-Current LS.進(jìn)行求解進(jìn)行求解Objective4-3.描述求解過程描述求解過程進(jìn)行求解

31、進(jìn)行求解(續(xù)續(xù)) 沒有獲得結(jié)果的原因是什么沒有獲得結(jié)果的原因是什么? 往往是求解輸入的模往往是求解輸入的模型不完整或存在錯誤，典型原因有型不完整或存在錯誤，典型原因有: 約束不夠! (通常出現(xiàn)的問題)。 當(dāng)模型中有非線性單元 (如縫隙 gaps、滑塊sliders、鉸hinges、索cables等），整體或部分結(jié)構(gòu)出現(xiàn)崩潰或“松脫”。 材料性質(zhì)參數(shù)有負(fù)值, 如密度或瞬態(tài)熱分析時的比熱值。 未約束鉸接結(jié)構(gòu)，如兩個水平運(yùn)動的梁單元在豎直方向沒有約束。 屈曲 - 當(dāng)應(yīng)力剛化效應(yīng)為負(fù)（壓）時，在載荷作用下整個結(jié)構(gòu)剛度弱化。如果剛度減小到零或更小時，求解存在奇異性，因為整個結(jié)構(gòu)已發(fā)生屈曲。五、后處理五、

32、后處理計算報告自動生成及定制工具：自動生成符合要求格式的計算報告計算報告自動生成及定制工具：自動生成符合要求格式的計算報告 結(jié)果顯示菜單：圖形顯示、抓圖、結(jié)果列表結(jié)果顯示菜單：圖形顯示、抓圖、結(jié)果列表 圖形：云圖、等值線、矢量顯示、粒子流跡顯示、切片、透明及半透明顯示、圖形：云圖、等值線、矢量顯示、粒子流跡顯示、切片、透明及半透明顯示、紋理紋理 各種結(jié)果動畫顯示，可獨(dú)立保存及重放各種結(jié)果動畫顯示，可獨(dú)立保存及重放 3D圖形注注釋功能圖形注注釋功能 直接生成直接生成BMP、JPG、VRML、WMF、EMF、PNG、PS、TIFF、HPGL等格式的圖形等格式的圖形 計算結(jié)果排序、檢索、列表及再組合

33、計算結(jié)果排序、檢索、列表及再組合 鋼筋混凝土單元可顯示單元內(nèi)的鋼筋、開裂情況以及壓碎部位鋼筋混凝土單元可顯示單元內(nèi)的鋼筋、開裂情況以及壓碎部位 梁、管、板、復(fù)合材料單元及結(jié)果按實際形狀顯示，顯示橫截面結(jié)果；顯示梁、管、板、復(fù)合材料單元及結(jié)果按實際形狀顯示，顯示橫截面結(jié)果；顯示梁單元彎矩圖梁單元彎矩圖 顯示優(yōu)化靈敏度及優(yōu)化變量曲線顯示優(yōu)化靈敏度及優(yōu)化變量曲線 提供對計算結(jié)果的加、減、積分、微分等計算提供對計算結(jié)果的加、減、積分、微分等計算 顯示沿任意路徑的結(jié)果曲線，并可進(jìn)行沿路徑的數(shù)學(xué)計算顯示沿任意路徑的結(jié)果曲線，并可進(jìn)行沿路徑的數(shù)學(xué)計算ANSYS 有兩個后處理器有兩個后處理器:通用后處理器通用

34、后處理器 (即即 “POST1”) 只能觀看整個模型在某一只能觀看整個模型在某一時刻的結(jié)果時刻的結(jié)果 (如：結(jié)果的照相如：結(jié)果的照相 “snapshot”). 時間歷程后處理器時間歷程后處理器 (即即 “POST26”) 可觀看模型在不同可觀看模型在不同時間的結(jié)果。時間的結(jié)果。 但此后處理器只能用于處理瞬態(tài)和但此后處理器只能用于處理瞬態(tài)和/或動或動力分析結(jié)果。力分析結(jié)果。Objective靜力分析結(jié)果后處理的步驟主要包括靜力分析結(jié)果后處理的步驟主要包括:1. 繪變形圖2. 變形動畫3. 支反力列表4. 應(yīng)力等值線圖5. 網(wǎng)格密度檢查GuidelinesObjective介紹靜力分析結(jié)果后處理的

35、五個步驟介紹靜力分析結(jié)果后處理的五個步驟第三章第三章 ANSYS補(bǔ)充說明補(bǔ)充說明一、坐標(biāo)系一、坐標(biāo)系1. 工作平面坐標(biāo)系工作平面坐標(biāo)系wpcs：類似于繪圖圖板，缺省時總與類似于繪圖圖板，缺省時總與總體坐標(biāo)系重合，能以網(wǎng)格捕捉形式顯示，并可相對總體坐標(biāo)系重合，能以網(wǎng)格捕捉形式顯示，并可相對當(dāng)前激活總體坐標(biāo)系移動或旋轉(zhuǎn)，其編號永遠(yuǎn)為當(dāng)前激活總體坐標(biāo)系移動或旋轉(zhuǎn)，其編號永遠(yuǎn)為“4”2. 總體坐標(biāo)系總體坐標(biāo)系 global cs：包括三種形式包括三種形式 總體直角坐標(biāo)系（總體直角坐標(biāo)系（x , y , z) 編號為編號為“0” 總體柱坐標(biāo)系總體柱坐標(biāo)系 （r , , z) 編號為編號為“1” 總體球坐

36、標(biāo)系總體球坐標(biāo)系 （r , , )編號為編號為“2”3. 局部坐標(biāo)系局部坐標(biāo)系 local cs：局部坐標(biāo)系是在任意位置的用戶局部坐標(biāo)系是在任意位置的用戶定義坐標(biāo)系，即不一定與總體坐標(biāo)系平行或重合，可定義坐標(biāo)系，即不一定與總體坐標(biāo)系平行或重合，可以是任意方向，編號為大于等于以是任意方向，編號為大于等于“11”FEM坐標(biāo)系坐標(biāo)系4. 節(jié)點坐標(biāo)系節(jié)點坐標(biāo)系 node cs：所有的力及其他方向的與節(jié)點相所有的力及其他方向的與節(jié)點相關(guān)的載荷都是在節(jié)點坐標(biāo)系下進(jìn)行的，例如力的方向關(guān)的載荷都是在節(jié)點坐標(biāo)系下進(jìn)行的，例如力的方向等只與節(jié)點坐標(biāo)系相關(guān)等只與節(jié)點坐標(biāo)系相關(guān) 節(jié)點坐標(biāo)系上可以輸入力和力矩；位移約束

37、；耦合及節(jié)點坐標(biāo)系上可以輸入力和力矩；位移約束；耦合及約束過程約束過程5. 單元坐標(biāo)系單元坐標(biāo)系 element cs：即材料坐標(biāo)系，例如彈性模量即材料坐標(biāo)系，例如彈性模量在材料為各向異性時每一方向?qū)⒉煌?，此時則根據(jù)單在材料為各向異性時每一方向?qū)⒉煌?，此時則根據(jù)單元坐標(biāo)系輸入不同方向的元坐標(biāo)系輸入不同方向的 E 6. 結(jié)果坐標(biāo)系：結(jié)果的輸出形式位移，支反力，力矩等結(jié)果坐標(biāo)系：結(jié)果的輸出形式位移，支反力，力矩等都是與結(jié)果坐標(biāo)系相關(guān)的，結(jié)果坐標(biāo)系即當(dāng)前激活坐都是與結(jié)果坐標(biāo)系相關(guān)的，結(jié)果坐標(biāo)系即當(dāng)前激活坐標(biāo)系，同節(jié)點坐標(biāo)系一樣，二者可以是任何一種當(dāng)前標(biāo)系，同節(jié)點坐標(biāo)系一樣，二者可以是任何一種當(dāng)前激活

38、坐標(biāo)系激活坐標(biāo)系 二、二、CAD模型建模原則模型建模原則應(yīng)考慮多少細(xì)節(jié)：如倒角和孔處，對分析無用時可忽略，應(yīng)考慮多少細(xì)節(jié)：如倒角和孔處，對分析無用時可忽略，但對分析目標(biāo)有用，而且此處將會出現(xiàn)最大應(yīng)力則不但對分析目標(biāo)有用，而且此處將會出現(xiàn)最大應(yīng)力則不能忽略能忽略是否具有對稱性：包括軸，旋轉(zhuǎn)，平面或鏡面，重復(fù)或是否具有對稱性：包括軸，旋轉(zhuǎn)，平面或鏡面，重復(fù)或平移對稱等。但下列因素必須對稱平移對稱等。但下列因素必須對稱-幾何形狀；材料幾何形狀；材料屬性；載荷工況。屬性；載荷工況。 此時可取一部分分析，而后疊加即此時可取一部分分析，而后疊加即可可應(yīng)力奇異：指在有限元模型中那些應(yīng)力值無限大的點處，應(yīng)力奇

39、異：指在有限元模型中那些應(yīng)力值無限大的點處，如點載荷的集中力和力矩作用處；孤立的約束點；尖如點載荷的集中力和力矩作用處；孤立的約束點；尖角處等。角處等。 建模時最好避免之建模時最好避免之三、網(wǎng)格劃分器三、網(wǎng)格劃分器自由式自由式 free：對復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無限制，對復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無限制， 形狀不定形狀不定映射式映射式 mapped：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有限制，只適用規(guī)則的體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有限制，只適用規(guī)則的體 形狀，如四，六面體等，可通過形狀，如四，六面體等，可通過global set 進(jìn)行密度設(shè)進(jìn)行密度設(shè)置置掃略掃略 sweep：適用于柱體形狀，同適用于柱體形狀，同mapped一樣可控制密一樣可控制密度度Sma

40、rt size：智能尺寸是根據(jù)幾何模型的形狀，確定網(wǎng)格智能尺寸是根據(jù)幾何模型的形狀，確定網(wǎng)格密度，適于密度，適于free劃分，可通過滑桿確定網(wǎng)格密度劃分，可通過滑桿確定網(wǎng)格密度網(wǎng)格劃分原則網(wǎng)格劃分原則網(wǎng)格劃分的單元形狀四方和六方的沒有可比性網(wǎng)格劃分的單元形狀四方和六方的沒有可比性Sweep掃略網(wǎng)格須上下面即對應(yīng)面完全一致掃略網(wǎng)格須上下面即對應(yīng)面完全一致能用能用mapped,sweep劃分網(wǎng)格最好先用之，不行再用自由劃分網(wǎng)格最好先用之，不行再用自由式式free網(wǎng)格劃分最好按線，面，網(wǎng)格劃分最好按線，面， 體的順序體的順序分配單元屬性千萬不能分配錯誤分配單元屬性千萬不能分配錯誤面盡量用四邊形的網(wǎng)格

41、，體盡量用六面體的網(wǎng)格面盡量用四邊形的網(wǎng)格，體盡量用六面體的網(wǎng)格關(guān)心應(yīng)力結(jié)果的區(qū)域須進(jìn)行詳細(xì)網(wǎng)格劃分關(guān)心應(yīng)力結(jié)果的區(qū)域須進(jìn)行詳細(xì)網(wǎng)格劃分僅關(guān)心位移結(jié)果的地方網(wǎng)格可以粗糙些僅關(guān)心位移結(jié)果的地方網(wǎng)格可以粗糙些四、四、ANSYS求解器類型求解器類型用于求解表征結(jié)構(gòu)自由度的線性方程組用于求解表征結(jié)構(gòu)自由度的線性方程組 直接消去求解器直接消去求解器波前求解器：波前求解器： 最穩(wěn)定，速度慢，小內(nèi)存時用最穩(wěn)定，速度慢，小內(nèi)存時用sparse求解器：速度快，非線性最適合求解器：速度快，非線性最適合 迭代迭代求解器求解器PCG：預(yù)條件共軛梯度求解器預(yù)條件共軛梯度求解器ICCG：不完全的喬里斯基共軛梯度求解器不完

42、全的喬里斯基共軛梯度求解器JCG：雅可比共軛梯度求解器雅可比共軛梯度求解器 位置在求解器位置在求解器/solu中的求解選項中的求解選項analysis options，包包括求解精度公差更改括求解精度公差更改五、如何加快計算速度五、如何加快計算速度在大規(guī)模結(jié)構(gòu)計算中，計算速度是一個非常重要的在大規(guī)模結(jié)構(gòu)計算中，計算速度是一個非常重要的問題，下面就如何提高計算速度作一些建議：問題，下面就如何提高計算速度作一些建議：充分利用充分利用ANSYS MAPANSYS MAP分網(wǎng)和分網(wǎng)和SWEEPSWEEP分網(wǎng)技術(shù)，盡可能分網(wǎng)技術(shù)，盡可能獲得六面體網(wǎng)格，這一方面減小解題規(guī)模，另一方面提獲得六面體網(wǎng)格，這一

43、方面減小解題規(guī)模，另一方面提高計算精度高計算精度在生成四面體網(wǎng)格時，用四面體單元而不要用退化在生成四面體網(wǎng)格時，用四面體單元而不要用退化的四面體單元。比如的四面體單元。比如9595號單元有號單元有2020節(jié)點，可以退化為節(jié)點，可以退化為1010節(jié)點四面體單元，而節(jié)點四面體單元，而9292號單元為號單元為1010節(jié)點單元，在此情況節(jié)點單元，在此情況下用下用9292號單元將優(yōu)于號單元將優(yōu)于9595號單元號單元選擇正確的求解器。對大規(guī)模問題，建議采用選擇正確的求解器。對大規(guī)模問題，建議采用PCGPCG法。法。此法比波前法計算速度要快此法比波前法計算速度要快1010倍以上（前提是您的計算倍以上（前提是

44、您的計算機(jī)內(nèi)存較大）。對于工程問題，可將機(jī)內(nèi)存較大）。對于工程問題，可將ANSYSANSYS缺省的求解精缺省的求解精度從度從1 1E-8E-8改為改為1 1E-4E-4或或1 1E-5E-5即可即可六、六、Animate菜單菜單 Mode shape：變形模態(tài)系列變形模態(tài)系列Deformed shape：結(jié)構(gòu)變形動畫結(jié)構(gòu)變形動畫Deformed result：結(jié)構(gòu)變形等值線結(jié)構(gòu)變形等值線Over time：隨時間變化的變形等值線動畫隨時間變化的變形等值線動畫Over result：某一子步范圍結(jié)果的順序等值線動畫某一子步范圍結(jié)果的順序等值線動畫Q-slice contours：變形等值線切片云

45、圖動畫變形等值線切片云圖動畫Q-slice vectors：變形等值線切片云圖動畫變形等值線切片云圖動畫Isosurfaces：變形等勢面云圖動畫變形等勢面云圖動畫Partice flow：粒子流動或帶電粒子運(yùn)動的動畫系列粒子流動或帶電粒子運(yùn)動的動畫系列第四章第四章 動力學(xué)分析動力學(xué)分析ANSYS動力學(xué)分析是用來確定慣性力和阻尼力不可忽略動力學(xué)分析是用來確定慣性力和阻尼力不可忽略時的系統(tǒng)動力學(xué)特性，研究固有頻率，振動，減振及時的系統(tǒng)動力學(xué)特性，研究固有頻率，振動，減振及瞬態(tài)特性瞬態(tài)特性動力學(xué)控制方程：動力學(xué)控制方程： MU+CU+KU=f(t) 其中其中 U U U 為節(jié)點位移，速度，加速度為

46、節(jié)點位移，速度，加速度 M為質(zhì)量矩陣為質(zhì)量矩陣 C 為阻尼矩陣為阻尼矩陣 K 為剛度矩陣為剛度矩陣模態(tài)分析即模態(tài)分析即f(t)=0的解的解諧響應(yīng)分析的諧響應(yīng)分析的f(t),u(t)都為諧函數(shù)，如都為諧函數(shù)，如xsint瞬態(tài)動力學(xué)的瞬態(tài)動力學(xué)的f(t)為時間歷程載荷為時間歷程載荷動力學(xué)建模原則動力學(xué)建模原則必須定義密度和彈性模量必須定義密度和彈性模量單位制要嚴(yán)格統(tǒng)一，如使用英制單位，要定義質(zhì)量密度單位制要嚴(yán)格統(tǒng)一，如使用英制單位，要定義質(zhì)量密度而不是重力密度而不是重力密度靜力學(xué)關(guān)于形狀和網(wǎng)格的東西，動力學(xué)一樣遵循靜力學(xué)關(guān)于形狀和網(wǎng)格的東西，動力學(xué)一樣遵循關(guān)心應(yīng)力結(jié)果的區(qū)域須進(jìn)行詳細(xì)網(wǎng)格劃分，僅關(guān)

47、心位移關(guān)心應(yīng)力結(jié)果的區(qū)域須進(jìn)行詳細(xì)網(wǎng)格劃分，僅關(guān)心位移結(jié)果的區(qū)域網(wǎng)格可以粗糙些結(jié)果的區(qū)域網(wǎng)格可以粗糙些非線性問題在完全瞬態(tài)動力學(xué)分析中允許使用，在所有非線性問題在完全瞬態(tài)動力學(xué)分析中允許使用，在所有其他動力學(xué)分析類型中，非線性將被忽略，也就是說其他動力學(xué)分析類型中，非線性將被忽略，也就是說最初的非線性問題將一直保持不變最初的非線性問題將一直保持不變瞬態(tài)動力學(xué)時間積分步長瞬態(tài)動力學(xué)時間積分步長T設(shè)置原則：設(shè)置原則： T 即兩個時間點間的時間增量即兩個時間點間的時間增量 ，它決定求解的精確，它決定求解的精確度，必須采用相應(yīng)的值才能得到分析現(xiàn)象。通常在每度，必須采用相應(yīng)的值才能得到分析現(xiàn)象。通常在每

48、個循環(huán)子步中，個循環(huán)子步中， T 至少有至少有20個時刻點應(yīng)是足夠的個時刻點應(yīng)是足夠的 即即 T=1/20(f) f是所關(guān)心的最高響應(yīng)頻率，而施加階梯是所關(guān)心的最高響應(yīng)頻率，而施加階梯載荷時，為緊緊跟隨載荷的階躍變化，載荷時，為緊緊跟隨載荷的階躍變化， T也許要小到也許要小到和和1/180f相近相近接觸分析中接觸分析中T =1/30(fc) fc為接觸頻率為接觸頻率 fc=1/2(k/m)1/2 m 為有效質(zhì)量為有效質(zhì)量 k 為間隙剛度為間隙剛度 各分析類型的簡要敘述各分析類型的簡要敘述模態(tài)分析：模態(tài)分析：分析有分析有/無阻尼系統(tǒng)或液固耦合自由振動，哪無阻尼系統(tǒng)或液固耦合自由振動，哪個方向的剛

49、度最小，就最先出現(xiàn)模態(tài)個方向的剛度最小，就最先出現(xiàn)模態(tài)有預(yù)應(yīng)力時，做靜力分析和模態(tài)分析必須打開預(yù)應(yīng)力開有預(yù)應(yīng)力時，做靜力分析和模態(tài)分析必須打開預(yù)應(yīng)力開關(guān)，即讀入預(yù)應(yīng)力矩陣關(guān)，即讀入預(yù)應(yīng)力矩陣 位置在求解器位置在求解器Analysis options對話框中對話框中prestress on 開關(guān)開關(guān)諧響應(yīng)分析諧響應(yīng)分析定義：在一個或多個同頻率的正弦（簡諧）載荷作用下，定義：在一個或多個同頻率的正弦（簡諧）載荷作用下，確定系統(tǒng)動力響應(yīng)特性的技術(shù)確定系統(tǒng)動力響應(yīng)特性的技術(shù)輸入特性：輸入特性：1.已知大小和頻率的諧波載荷（力，壓強(qiáng)，已知大小和頻率的諧波載荷（力，壓強(qiáng)， 強(qiáng)迫位移等）強(qiáng)迫位移等） 2.

50、同一頻率的多種載荷，具有相同或不相同一頻率的多種載荷，具有相同或不相 相同的相位相同的相位輸出特性：輸出特性：1. 每一個自由度上的諧位移通常和施加的每一個自由度上的諧位移通常和施加的 載荷不同相載荷不同相 2. 其他多種導(dǎo)出量如應(yīng)力和應(yīng)變等其他多種導(dǎo)出量如應(yīng)力和應(yīng)變等諧波載荷描述公式諧波載荷描述公式 Fsin(t+) 其中載荷值大小代表振其中載荷值大小代表振幅幅 F；相角相角是指二個或二個以上諧波載荷間的相位差，是指二個或二個以上諧波載荷間的相位差，即力為幅值即力為幅值+相位輸入，但相位輸入，但ANSYS始終顯示為實部始終顯示為實部+虛虛部部瞬態(tài)動力學(xué)分析：瞬態(tài)動力學(xué)分析：把靜力學(xué)改為瞬態(tài)動

51、力學(xué)并采用多載把靜力學(xué)改為瞬態(tài)動力學(xué)并采用多載荷步求解即為瞬態(tài)動力學(xué)分析。其關(guān)鍵細(xì)節(jié)為：荷步求解即為瞬態(tài)動力學(xué)分析。其關(guān)鍵細(xì)節(jié)為：瞬態(tài)動力學(xué)必須指定初始條件，如初始位移，速度，加瞬態(tài)動力學(xué)必須指定初始條件，如初始位移，速度，加速度等速度等如有阻尼必須輸入阻尼如有阻尼必須輸入阻尼時間積分步長時間積分步長T 要足夠小要足夠小區(qū)分分析類型原則區(qū)分分析類型原則如果在相對較長時間內(nèi)載荷是一個常數(shù)，則選擇靜如果在相對較長時間內(nèi)載荷是一個常數(shù)，則選擇靜力分析，否則為動態(tài)分析力分析，否則為動態(tài)分析如果激勵頻率小于結(jié)構(gòu)最低階固有頻率的如果激勵頻率小于結(jié)構(gòu)最低階固有頻率的1/3，則可，則可以進(jìn)行靜力分析以進(jìn)行靜力

52、分析線性分析是假設(shè)忽略載荷對結(jié)構(gòu)剛度變化的影響。線性分析是假設(shè)忽略載荷對結(jié)構(gòu)剛度變化的影響。典型特征是小變形，彈性范圍內(nèi)的應(yīng)變和應(yīng)力，無諸如典型特征是小變形，彈性范圍內(nèi)的應(yīng)變和應(yīng)力，無諸如兩物體接觸或分離時的剛度突變等，即應(yīng)力及應(yīng)變?yōu)榫€兩物體接觸或分離時的剛度突變等，即應(yīng)力及應(yīng)變?yōu)榫€性變化性變化如加載引起結(jié)構(gòu)剛度的顯著變化必須進(jìn)行非線性分如加載引起結(jié)構(gòu)剛度的顯著變化必須進(jìn)行非線性分析，典型因素有應(yīng)變超過彈性范圍（塑性）；大變形；析，典型因素有應(yīng)變超過彈性范圍（塑性）；大變形；兩體間接觸等兩體間接觸等解決應(yīng)力奇異方法：解決應(yīng)力奇異方法：在應(yīng)力奇異點處網(wǎng)格越細(xì)化，應(yīng)力在應(yīng)力奇異點處網(wǎng)格越細(xì)化，應(yīng)力

53、值也隨之增加而不收斂，如應(yīng)力奇異發(fā)生在對結(jié)果感值也隨之增加而不收斂，如應(yīng)力奇異發(fā)生在對結(jié)果感興趣區(qū)域較近處，可用如下方法解決興趣區(qū)域較近處，可用如下方法解決在尖角處增加倒角重分析在尖角處增加倒角重分析代替節(jié)點力載荷為等效壓力載荷代替節(jié)點力載荷為等效壓力載荷“散布散布”位移約束至一個節(jié)點集位移約束至一個節(jié)點集Animate菜單菜單 Mode shape：變形模態(tài)系列變形模態(tài)系列Deformed shape：結(jié)構(gòu)變形動畫結(jié)構(gòu)變形動畫Deformed result：結(jié)構(gòu)變形等值線結(jié)構(gòu)變形等值線Over time：隨時間變化的變形等值線動畫隨時間變化的變形等值線動畫Over result：某一子步范圍

54、結(jié)果的順序等值線動畫某一子步范圍結(jié)果的順序等值線動畫Q-slice contours：變形等值線切片云圖動畫變形等值線切片云圖動畫Q-slice vectors：變形等值線切片云圖動畫變形等值線切片云圖動畫Isosurfaces：變形等勢面云圖動畫變形等勢面云圖動畫Partice flow：粒子流動或帶電粒子運(yùn)動的動畫系列粒子流動或帶電粒子運(yùn)動的動畫系列第五章第五章 非線性分析非線性分析非線性的一些定義非線性的一些定義非線性具有非線性具有bauschinger效應(yīng)，即拉伸屈服后，再拉效應(yīng)，即拉伸屈服后，再拉伸應(yīng)力反而減小伸應(yīng)力反而減小應(yīng)力偏量：一般應(yīng)力可分解為靜水壓應(yīng)力和應(yīng)力偏應(yīng)力偏量：一般應(yīng)

55、力可分解為靜水壓應(yīng)力和應(yīng)力偏量量率相關(guān)性：非線性塑性應(yīng)變大小可能是加載荷快慢率相關(guān)性：非線性塑性應(yīng)變大小可能是加載荷快慢的函數(shù)，如果應(yīng)變不須考慮時間，則稱為率相關(guān)性的函數(shù)，如果應(yīng)變不須考慮時間，則稱為率相關(guān)性ANSYS的非線性主要為塑性，即施加力后將產(chǎn)生永的非線性主要為塑性，即施加力后將產(chǎn)生永久變形久變形ANSYS非線性包括材料非線性；接觸非線性；幾何非線性包括材料非線性；接觸非線性；幾何非線性，將在后面敘述非線性，將在后面敘述非線性應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖一，非線性應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖一，ANSYS中其屈服點和極限中其屈服點和極限點將歸結(jié)為一點。理想塑性曲線如圖二；應(yīng)變強(qiáng)化曲點將歸結(jié)為一點。理想塑性曲線

56、如圖二；應(yīng)變強(qiáng)化曲線 如 圖 三 。 當(dāng) 非 線 性 材 料 施 加 后 ， 可 用 命 令線 如 圖 三 。 當(dāng) 非 線 性 材 料 施 加 后 ， 可 用 命 令 prep7material propsData tablesGraph觀看曲線形觀看曲線形式式圖三圖二圖一屈服點比例極限非線性塑性強(qiáng)化準(zhǔn)則：總體方向為各向同性強(qiáng)化及隨動非線性塑性強(qiáng)化準(zhǔn)則：總體方向為各向同性強(qiáng)化及隨動強(qiáng)化（即軸線漂移）強(qiáng)化（即軸線漂移）ANSYS塑性強(qiáng)化選項：塑性強(qiáng)化選項：1. 雙線性隨動強(qiáng)化雙線性隨動強(qiáng)化 BKIN 雙條線表示應(yīng)力雙條線表示應(yīng)力應(yīng)變曲線，應(yīng)變曲線， 輸入材料時須輸入彈性模量輸入材料時須輸入彈性模

57、量E 和屈服應(yīng)力和屈服應(yīng)力2. 雙線性各向同性強(qiáng)化雙線性各向同性強(qiáng)化 BISO3. 多線性隨動強(qiáng)化多線性隨動強(qiáng)化 MKIN4. 多線性隨動強(qiáng)化多線性隨動強(qiáng)化 KINH如右圖如右圖3和和4項適于多線段應(yīng)力項適于多線段應(yīng)力-應(yīng)變應(yīng)變分析，應(yīng)用于金屬的小應(yīng)變分析分析，應(yīng)用于金屬的小應(yīng)變分析5. 多線性各向同性強(qiáng)化多線性各向同性強(qiáng)化 MISO6. 非線性隨動強(qiáng)化非線性隨動強(qiáng)化 CHAB7. 非線性各向同性強(qiáng)化非線性各向同性強(qiáng)化 NLIS8. 各向異性各向異性 ANISO9. Drucker-prager DP：DP材料適于顆粒狀材料其材料適于顆粒狀材料其屈服面為圓錐形，須輸入粘性值屈服面為圓錐形，須輸

58、入粘性值C；內(nèi)部摩擦角內(nèi)部摩擦角和膨和膨脹角脹角r10. ANAND 模型模型 ANAND：用于金屬在熱加工狀用于金屬在熱加工狀態(tài)的大應(yīng)變響應(yīng)。注意此時材料溫度假設(shè)為高于熔點的態(tài)的大應(yīng)變響應(yīng)。注意此時材料溫度假設(shè)為高于熔點的一半一半以上為材料非線性塑性一些選項，材料非線性可以以上為材料非線性塑性一些選項，材料非線性可以認(rèn)為是加載的時間量（蠕變等）；環(huán)境狀況（如溫度）；認(rèn)為是加載的時間量（蠕變等）；環(huán)境狀況（如溫度）；加載歷史等因素影響到材料的應(yīng)力應(yīng)變性質(zhì)變化加載歷史等因素影響到材料的應(yīng)力應(yīng)變性質(zhì)變化蠕變：在常載荷作用下，不可恢復(fù)的應(yīng)變隨時間變?nèi)渥儯涸诔］d荷作用下，不可恢復(fù)的應(yīng)變隨時間變化持續(xù)增

59、加，結(jié)構(gòu)將會持續(xù)變形化持續(xù)增加，結(jié)構(gòu)將會持續(xù)變形應(yīng)力松弛：如果結(jié)構(gòu)承受常位移，應(yīng)力將會隨時間應(yīng)力松弛：如果結(jié)構(gòu)承受常位移，應(yīng)力將會隨時間而減小而減小應(yīng)力剛化：面內(nèi)應(yīng)力對面外剛度的影響，二者間的應(yīng)力剛化：面內(nèi)應(yīng)力對面外剛度的影響，二者間的耦合即稱應(yīng)力剛化耦合即稱應(yīng)力剛化 非線性單元非線性單元options綜合選項綜合選項不協(xié)調(diào)模式（特殊形函數(shù)）：不協(xié)調(diào)模式（特殊形函數(shù)）：solid45的缺省選項，的缺省選項，適用于彎曲變形適用于彎曲變形選擇縮減積分（選擇縮減積分（BBar）：）：接近不可壓縮材料，為接近不可壓縮材料，為體積變形體積變形統(tǒng)一縮減積分（統(tǒng)一縮減積分（URI）：）：接近不可壓縮材料，適

60、用接近不可壓縮材料，適用于彎曲變形于彎曲變形混合混合U-R形式：不可壓縮或接近不可壓縮材料形式：不可壓縮或接近不可壓縮材料推薦使用的單元推薦使用的單元 對率無關(guān)的塑性推薦用對率無關(guān)的塑性推薦用：忽略彎曲的體積變形用忽略彎曲的體積變形用plane182; solid185; 但需選但需選B-Bar選項選項對于小應(yīng)變分析用不協(xié)調(diào)模式對于小應(yīng)變分析用不協(xié)調(diào)模式plane42; solid45對于大應(yīng)變分析用對于大應(yīng)變分析用plane182和和solid185;solid95的的URI選項選項,以上更適用于大模型以上更適用于大模型,也可用也可用visco106 ; visco107 ; visco10