ansys入門基礎(chǔ).ppt

1、有限元分析 模擬設(shè)計(jì)載荷條件并確定設(shè)計(jì)對(duì)這些條件的響應(yīng) 有限元模型 是真實(shí)系統(tǒng)理想化的數(shù)學(xué)抽象。,一般地，狀態(tài)變量是連續(xù)函數(shù)，求得狀態(tài)變量解析解需要求解微分方程，這對(duì)于復(fù)雜問題是不可能的。,材料的響應(yīng)可以用狀態(tài)變量描述,有限元原理簡介,有限元方法的本質(zhì) 離散 用有限個(gè)狀態(tài)變量描述整個(gè)材料響應(yīng),有限元的基本構(gòu)成：,節(jié)點(diǎn)（Node）：材料響應(yīng)是通過節(jié)點(diǎn)處的基本狀態(tài)變量表征的。是構(gòu)成有限元系統(tǒng)的基本對(duì)象。 單元（Element）：單元由節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)相連而成，單元的組合由各節(jié)點(diǎn)相互連接。單元內(nèi)的材料響應(yīng)由節(jié)點(diǎn)的基本狀態(tài)變量和單元形函數(shù)導(dǎo)出。不同特性的工程系統(tǒng)，可選用不同類型的單元，ANSYS提供了二百多

2、種單元，故使用時(shí)必須慎重選擇單元類型。,求解微分方程,求解線性或非線性方程組,有限元原理簡介,為何需要有限元? 減少樣機(jī)測試數(shù)量 計(jì)算機(jī)模擬允許多個(gè)設(shè)計(jì)構(gòu)想快速有效地進(jìn)行測試 模擬不適合于進(jìn)行樣機(jī)測試的設(shè)計(jì) 例如: 外科手術(shù)移植, 如人造膝蓋 基本著眼點(diǎn): 節(jié)約成本 節(jié)省時(shí)間 縮短產(chǎn)品推向市場的周期! 創(chuàng)造更可靠,更高質(zhì)量的設(shè)計(jì),有限元原理簡介,自由度（DOFs）,基本狀態(tài)變量具有自由度(DOFs), 也稱為節(jié)點(diǎn)自由度。用于描述一個(gè)物理場的響應(yīng)特性。,基本狀態(tài)變量,基本的狀態(tài)變量 所有其它狀態(tài)變量都是由基本狀態(tài)變量導(dǎo)出的,有限元原理簡介,節(jié)點(diǎn)和單元,節(jié)點(diǎn)自由度是隨 單元類型 變化的。,J,I,

3、I,J,J,K,L,I,L,K,I,P,O,M,N,K,J,I,L,三維桿單元 (鉸接),UX, UY, UZ,三維梁單元,二維或軸對(duì)稱實(shí)體單元,UX, UY,三維四邊形殼單元,UX, UY, UZ,三維實(shí)體熱單元,TEMP,J,P,O,M,N,K,J,I,L,三維實(shí)體結(jié)構(gòu)單元,ROTX, ROTY, ROTZ,ROTX, ROTY, ROTZ,UX, UY, UZ,UX, UY, UZ,有限元原理簡介,節(jié)點(diǎn)和單元,信息是通過單元之間的公共節(jié)點(diǎn)傳遞的。,.,.,.,A,B,.,.,.,1 node,.,.,.,A,B,.,.,.,2 nodes,.,.,有限元原理簡介,單元形函數(shù)插值,FEA僅

4、僅求解節(jié)點(diǎn)處的DOF值。 單元形函數(shù)是一種數(shù)學(xué)函數(shù)，規(guī)定了從節(jié)點(diǎn)DOF值計(jì) 算單元內(nèi)所有點(diǎn)處DOF值的方法。 因此，單元形函數(shù)提供出一種描述單元內(nèi)部結(jié)果的 “形狀”。 單元形函數(shù)描述的是給定單元的一種假定的特性。 單元形函數(shù)與真實(shí)工作特性吻合好壞程度直接影響 求解精度。,有限元原理簡介,單元形函數(shù)（續(xù)）,真實(shí)的二次曲線,.,節(jié)點(diǎn),單元,線性近似 (不理想結(jié)果),.,2,自由度二次分布,.,.,1,節(jié)點(diǎn),單元,線性近似 (較理想的結(jié)果),真實(shí)的二次曲線,.,.,.,.,.,3,節(jié)點(diǎn),單元,二次近似 (接近于真實(shí)的二次近似擬合) (最理想結(jié)果),.,.,4,.,有限元原理簡介,有限元列式 通過節(jié)點(diǎn)

5、量的平衡關(guān)系和能量關(guān)系方程式，然后將各單元方程集成為總體代數(shù)方程組， 計(jì)入邊界條件后可對(duì)方程求解。,M 質(zhì)量矩陣 C 阻尼矩陣 K 剛度矩陣 P 載荷矩陣 u 節(jié)點(diǎn)位移矩陣,靜態(tài)問題,有限元列式,本章的主要內(nèi)容： 基本概念 坐標(biāo)系 拾取 單位制 建模方法和技巧 創(chuàng)建點(diǎn)、線、面、體 操作（布爾操作、拖拉、復(fù)制） “選擇”操作、定義組件 顯示控制 模型導(dǎo)入,ANSYS中的坐標(biāo)系有： 總體坐標(biāo)系 局部坐標(biāo)系 工作平面坐標(biāo)系 節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系 單元坐標(biāo)系 結(jié)果坐標(biāo)系,總體坐標(biāo)系 總體笛卡爾坐標(biāo)系 總體柱坐標(biāo)系 總體球坐標(biāo)系 局部坐標(biāo)系 局部笛卡爾坐標(biāo)系 局部柱坐標(biāo)系 局部球坐標(biāo)系 工作平面坐標(biāo)系,坐標(biāo)系統(tǒng)及

6、工作平面,模型的總體參考系； 參考號(hào) 笛卡爾(系號(hào)0), 柱(1), 或球(2) 例如總體笛卡爾坐標(biāo)系下的位置(0,10,0)等同于總體柱坐標(biāo)系下的位置 (10,90,0),總體坐標(biāo)系,坐標(biāo)系統(tǒng)及工作平面,在任意位置、用戶自定義的坐標(biāo)系，標(biāo)識(shí)號(hào)碼為11或更大。 位置可以是: 工作平面的原點(diǎn)CSWP 在指定的坐標(biāo)處LOCAL 已有的關(guān)鍵點(diǎn)處CSKP 或節(jié)點(diǎn)處CS 可以是笛卡爾、柱或球坐標(biāo)系 可以沿X, Y, Z 軸旋轉(zhuǎn),局部坐標(biāo)系,坐標(biāo)系統(tǒng)及工作平面,可以定義任意數(shù)目的坐標(biāo)系，但任何時(shí)候只有一個(gè)是激活的； 定義以下幾種幾何體素時(shí)受到激活坐標(biāo)系的影響： 關(guān)鍵點(diǎn)及節(jié)點(diǎn)的位置 線的曲率 面的曲率 生成

7、和填充關(guān)鍵點(diǎn)和節(jié)點(diǎn) 等等 圖形窗口的當(dāng)前設(shè)置欄顯示激活的坐標(biāo)系。,激活坐標(biāo)系,坐標(biāo)系統(tǒng)及工作平面,缺省時(shí)激活的坐標(biāo)系為總體笛卡爾坐標(biāo)系； 利用 CSYS 命令(或 Utility Menu WorkPlane Change Active CS to) 可將激活坐標(biāo)系改變?yōu)椋?總體笛卡爾坐標(biāo)系csys,0 總體柱坐標(biāo)系csys,1 總體球坐標(biāo)系csys,2 工作平面坐標(biāo)系csys,4 或用戶定義的局部坐標(biāo)系csys, n（n=11),激活坐標(biāo)系,坐標(biāo)系統(tǒng)及工作平面,是一個(gè)參考平面，類似于繪圖板，可按用戶需要移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)； 主要用于實(shí)體模型體素的定位和取向； 可以利用工作平面通過拾取定義關(guān)鍵點(diǎn)； 某

8、些布爾操作和圖形操作時(shí)也可作為輔助工具。,工作平面坐標(biāo)系,所有的工作平面控制在Utility Menu WorkPlane下。 工作平面設(shè)置菜單控制如下: WP 顯示 只顯示柵格(default), 只顯示三軸或都顯示 捕捉 允許拾取工作平面上的位置，將光標(biāo)捕捉的最近的柵格點(diǎn) 柵距 柵格線之間的距離 柵格尺寸 顯示的工作平面的范圍,坐標(biāo)系統(tǒng)及工作平面,工作平面,坐標(biāo)系統(tǒng)及工作平面,工作平面 是一個(gè)可以移動(dòng)的二維參考平面，用于定位和確定體素的方向。 缺省時(shí)，工作平面的原點(diǎn)與總體坐標(biāo)系的原點(diǎn)重合，但可以將它移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)到任意想要的位置 通過顯示柵格，可以將工作平面作為繪圖板,WX,WY,X2,X1,

9、Y2,Y1,WP (X,Y),width,height,工作平面坐標(biāo)系,坐標(biāo)系統(tǒng)及工作平面 工作平面,利用Offset及Align菜單可以將工作平面移動(dòng)到任意想要的位置。 Offset WP by Increments 利用推動(dòng)按鈕（連同滑塊的增量）進(jìn)行平移； 或鍵入增量； 或使用動(dòng)態(tài)模式(類似于 pan-zoom-rotate).,坐標(biāo)系統(tǒng)及工作平面 工作平面,Offset WP to 移動(dòng)工作平面，保持它當(dāng)前的方向到想要的位置，位置可以是： 已有的關(guān)鍵點(diǎn)。拾取多個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)移動(dòng)工作平面到它們的平均位置。 已有的節(jié)點(diǎn) 坐標(biāo)位置 總體坐標(biāo)原點(diǎn) 激活坐標(biāo)系的原點(diǎn),坐標(biāo)系統(tǒng)及工作平面 工作平面,Ali

10、gn WP with 重新定位工作平面 例如, Align WP with Keypoints 提示你拾取三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：第一個(gè)定義原點(diǎn)，第二個(gè)定義X軸，另一個(gè)定義X-Y平面 將工作平面恢復(fù)到其缺省位置（在總體XY平面的原點(diǎn)）, 點(diǎn)擊 Align WP with Global Cartesian.,有了工作平面，就方便我們進(jìn)行拾取 拾取 允許用戶在圖形窗口點(diǎn)擊模型位置或指明模型實(shí)體來拾取。 典型拾取操作通過鼠標(biāo)或拾取菜單完成。拾取操作在菜單中的標(biāo)志是一個(gè)“ +”號(hào)。 例如, 用戶可以在圖形窗口拾取關(guān)鍵點(diǎn)位置，然后按 OK按鈕建立關(guān)鍵點(diǎn)。,兩類拾取: 恢復(fù)拾取 按順序拾取已經(jīng)存在的實(shí)體。 允許用戶在

11、輸入窗口鍵人實(shí)體的號(hào)碼。 用 Pick All 按鈕拾取全部實(shí)體。 位置拾取 關(guān)鍵點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)位置。 允許用戶在輸入窗口輸入坐標(biāo)。 注意：在拾取窗口中輸入信息后，必須按 鍵，然后再按 OK 或 Apply.,位置拾取范例,恢復(fù)拾取范例,鼠標(biāo)左鍵 拾取 (或取消)距離鼠標(biāo)光點(diǎn)最近的實(shí)體或位置.按住左鍵拖拉,可以預(yù)覽被拾?。ɑ蛉∠╉?xiàng). 鼠標(biāo)中鍵 相當(dāng)于拾取圖形菜單中的Apply. 用中鍵可以節(jié)省移動(dòng)鼠標(biāo)的時(shí)間.對(duì)于兩鍵鼠標(biāo)可以用Shift加鼠標(biāo)右鍵代替中鍵. 鼠標(biāo)右鍵 在拾取、取消之間切換. 注意,兩鍵鼠標(biāo)上 Shift+鼠標(biāo)右鍵的功能完全等同于三鍵鼠標(biāo)上中鍵的功能。,拾取,執(zhí)行,切換 拾取

12、/ 不拾取,熱點(diǎn)的拾取位置: 面和體 有一個(gè)熱點(diǎn)在實(shí)體模型中心。 線 有三個(gè)熱點(diǎn) 一個(gè)在中間另兩個(gè)在兩端。 這點(diǎn)很重要: 拾取所需實(shí)體時(shí)，必須拾取熱點(diǎn)。,單位制注釋 無需告訴 ANSYS 所使用的單位制，只需確定要使用的單位制，在輸入時(shí)保持輸入數(shù)據(jù)單位一致即可。 例如，如果幾何模型的尺寸是英尺，確保其他輸入數(shù)據(jù) 材料性質(zhì)，實(shí)常數(shù)，荷載等 也以英制為單位。 結(jié)構(gòu)分析中用到的基本單位：長度，質(zhì)量，時(shí)間 米（m）-千克（kg）-秒（s）制 厘米（mm）-克（g）-秒（s）制 鋼的密度 ： 7.8103kg/m3 7.8103 g/mm3 鋼的彈性模量：21011Pa = 21011kg / ms2

13、21011 g/mms2（Pa） ANSYS 不進(jìn)行單位換算! 它只簡單的接受所輸入的數(shù)據(jù)，不懷疑它們的合理性。 命令 /UNITS 允許指定單位制，但它只是作一個(gè)記錄，讓使用模型的用戶知道所采用的單位。,建立實(shí)體模型可以通過兩個(gè)途徑: 由上而下 由下而上 由上而下建模：首先定義體（或面），然后對(duì)這些體或面按一定規(guī)則組合得到最終需要的形狀。,加,單元簡介,點(diǎn)單元 質(zhì)量單元 MASS21 線單元 梁單元 可用于模擬螺栓、管件、C-sections、角鋼或只需 膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的任何細(xì)長桿件 桿單元 用于模擬彈簧、螺栓、預(yù)應(yīng)力螺栓及桁架 彈簧 單元用于模擬彈簧、螺栓、細(xì)長部件或通過 等效剛度替代復(fù)

14、雜部件,殼單元 用于模擬薄板或曲面。 一般來講，細(xì)的定義依賴于應(yīng)用，主要方向的尺寸至少為其厚 度的10倍。,主要內(nèi)容,本章目的是討論單元網(wǎng)格屬性及ANSYS中各種建立網(wǎng)格的方法， ANSYS中不用實(shí)體模型求解，而是用有限元模型求解。 定義單元屬性 單元類型 實(shí)常數(shù)和截面特性 材料特性 網(wǎng)格工具M(jìn)eshTool 分配單元屬性 網(wǎng)格密度控制 生成和改變網(wǎng)格 網(wǎng)格劃分方式 自由網(wǎng)格、映射網(wǎng)格，掃掠網(wǎng)格 網(wǎng)格拖拉 過渡單元,網(wǎng)格劃分有三個(gè)步驟： 定義單元屬性 指定網(wǎng)格控制 生成網(wǎng)格 單元屬性是網(wǎng)格劃分前必須指定的有限元模型的特性，包括： 單元類型（TYPE） 實(shí)常數(shù)（REAL） （某些單元） 截面屬性

15、（SECTYPE） （某些梁、殼單元） 材料屬性（MAT）,線單元： 梁 單元用于模擬，薄壁管，各種截面構(gòu)件，角鋼，細(xì)長薄壁構(gòu)件（只考慮膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力）。 桿 單元用于模擬螺桿，預(yù)應(yīng)力螺栓和珩架。 彈簧 單元用于模擬彈簧，螺桿或細(xì)長構(gòu)件，或用等效剛度替代復(fù)雜結(jié)構(gòu)。,殼單元： 用來模擬平面或曲面。如板材、飛機(jī)的蒙皮等 厚度和大小取決于實(shí)際應(yīng)用，一般，殼單元用于主尺寸不小于10倍厚度的結(jié)構(gòu)。,線性單元 線性單元內(nèi)部位移按線性變化，因此（大多數(shù)）單元內(nèi)應(yīng)力是不變的。 線性單元對(duì)單元扭曲變形很敏感。 如果只想得到名義上的應(yīng)力時(shí)，可以采用線性單元。 在應(yīng)力梯度大的地方，應(yīng)該劃分大量的單元。,二次單元

16、二次單元內(nèi)的位移是二次變化的，因此，單元內(nèi)應(yīng)力是線性變化的。 二次單元在描述曲線或曲面邊界時(shí)比線性單元更精確。但對(duì)單元扭曲變形反映不明顯。 如果想得到高精度的應(yīng)力，應(yīng)采用二次單元。 一般情況下，與線性單元相比，所用單元個(gè)數(shù)較少，自由度較少，結(jié)果較好。,定義單元類型: Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Add添加新單元類型 選擇想要的類型 (比如 SOLID92) 并按 OK Options 指定附加單元選項(xiàng)。 或使用 ET 命令： et,1,solid92,實(shí)常數(shù)和截面特性 實(shí)常數(shù)用于描述那些用單元幾何形狀不能完全確定的幾何參數(shù)。例如： 梁單元

17、是由連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的線定義的，這只定義了梁長度，要指明梁的橫截面屬性，如面積，慣性矩就要用實(shí)常數(shù)。 殼單元是由四邊形和三角形來定義的，這只定義了殼的表面，要指明殼的厚度，必須用實(shí)常數(shù)。 多數(shù)三維實(shí)常數(shù)單元不需要實(shí)常數(shù)，因?yàn)閱卧獛缀文Ｐ鸵呀?jīng)由節(jié)點(diǎn)完全確定了。,網(wǎng)格工具M(jìn)eshTool 分配單元屬性 網(wǎng)格密度控制 生成和改變網(wǎng)格 網(wǎng)格劃分方式 自由網(wǎng)格、映射網(wǎng)格，掃掠網(wǎng)格 網(wǎng)格拖拉 過渡單元,模型中有多種單元類型，實(shí)常數(shù)和材料，必須確保給每個(gè)單元指定合適的特性，有以下三種途徑： 在網(wǎng)格劃分前給實(shí)體模型指定特性。 在網(wǎng)格劃分前總體設(shè)置MAT, TYPE, 和REAL。 在網(wǎng)格劃分后修改單元屬性。 如果

18、沒有指定屬性，ANSYS 將MAT=1, TYPE=1, 及 REAL=1 作為模型中所有單元的缺省設(shè)置。注意，采用當(dāng)前激活的TYPE, REAL, 和 MAT 進(jìn)行網(wǎng)格操作。 經(jīng)驗(yàn)：在同一部分，將單元類型編號(hào)、實(shí)常數(shù)編號(hào)、材料編號(hào)以及截面編號(hào)設(shè)置相同的數(shù)字。,有三種主要的網(wǎng)格劃分方法： 自由網(wǎng)格 無單元形狀限制。 網(wǎng)格不遵循任何模式。 適用于復(fù)雜模式的面和體。 映射網(wǎng)格 面單元限制為四邊形，體單元限制為六面體 (方塊)。 通常有規(guī)則的形狀，單元明顯成行。 僅適用于規(guī)則的面和體，如矩形和方塊。 掃掠網(wǎng)格 體在掃描方向的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)必須一致。例如 ：穿孔的塊體 源面和目標(biāo)面必須是單個(gè)面，而不允許是連

19、接面,自由網(wǎng)格 易于生成，不用將復(fù)雜形狀的體分解為規(guī)則形狀的體。 體單元包含四面體單元，致使單元數(shù)量較多。 僅高階（10-節(jié)點(diǎn)) 四面體單元較好，因此自由度數(shù)目可能很多。,映射網(wǎng)格 通常包含較少的單元數(shù)量。 低階單元也可能得到滿意的結(jié)果，因此自由度數(shù)目較少。 面和體必須形狀規(guī)則，劃分網(wǎng)格必須滿足一定的規(guī)則。 尤其對(duì)形狀復(fù)雜的體，映射網(wǎng)格很難實(shí)現(xiàn)。,掃掠網(wǎng)格 易于生成塊體單元、棱柱體單元組合的體網(wǎng)格。 對(duì)體進(jìn)行四面體網(wǎng)格劃分時(shí)，選項(xiàng)不是“可掃掠的”，則自動(dòng)生成過渡的金字塔形網(wǎng)格。 對(duì)幾何形狀要求較高，對(duì)非拉伸體和非旋轉(zhuǎn)體不能用掃掠網(wǎng)格劃分,ANSYS的求解器可以分為兩種類型: 直接消去求解器 波

20、前(Frontal direct) Sparse direct (稀疏矩陣直接法) 迭代求解器 PCG (預(yù)條件共軛梯度) ICCG (不完全的喬里斯基共軛梯度) JCG (雅可比共軛梯度),求解器,如果在多組載荷條件下求解，可以選擇以下兩種方法之一： 單載荷步：全部載荷一起求解。 多載荷步：分別施加載荷求解。,利用多載荷步可以: 將結(jié)構(gòu)對(duì)每一種載荷條件的響應(yīng)分離處理出來 在后處理中將這些響應(yīng)以任何方式合并起來 (稱為載荷工況組合，只對(duì)線性分析有效) 兩種方式定義求解多載荷步: 多個(gè)求解的方法 載荷步文件方法,多載荷步方法,多個(gè)求解的方法 在不離開求解器的情況下，順序求解 適于批處理方式,輸入

21、或建立模型 劃分網(wǎng)格 施加載荷 求解 (載荷步 1) 施加不同的載荷 求解 (載荷步 2) 施加不同的載荷 求解 (載荷步 3) 等等 查看結(jié)果,多載荷步方法,主要內(nèi)容,通用后處理器 讀入結(jié)果 繪制結(jié)果 列出結(jié)果 拾取查詢 結(jié)果坐標(biāo)系 路徑操作 載荷工況組合 結(jié)果觀察器 時(shí)間后處理器 變量觀察器,ANSYS的基本使用,本章的主要內(nèi)容： ANSYS 環(huán)境簡介 批處理 交互式 典型的ANSYS分析過程 經(jīng)典 AWE ANSYS文件系統(tǒng) 工作目錄 工作文件名 如何使用幫助 工作目錄 工作文件名,ANSYS的基本使用,ANSYS環(huán)境簡介 兩種運(yùn)行模式: 交互模式（ Interactive Mode）

22、初學(xué)者和大多數(shù)使用者采用,包括建模、保存文件、打印圖形及結(jié)果分析等，可以方便地進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。 非交互模式（Batch Mode） 若分析的問題要很長時(shí)間，如一、兩天或更長，可把分析問題的命令做成批處理文件，利用它的非交互模式進(jìn)行分析。 操作基本熟練后，建議使用該模式，可方便地進(jìn)行參數(shù)化分析。,ANSYS的基本使用,ANSYS環(huán)境簡介 在開始分析一個(gè)問題時(shí)，建議使用 “開始程序ANSYS 11.0 ANSYS Product Launcher” 進(jìn)入交互模式，這樣可以定義工作名稱及工作目錄 啟動(dòng)界面如下頁。,經(jīng)典環(huán)境,ANSYS的基本使用,設(shè)定ANSYS工作空間及數(shù)據(jù)庫大小 (參考ANSYS安裝

23、及配置手冊). 選擇語言和配置顯卡.,選擇ANSYS環(huán)境和產(chǎn)品.,選擇ANSYS的工作目錄，設(shè)定初始工作文件名，缺省為上次運(yùn)行定義的工作文件名，第一次運(yùn)行缺省為 file.,ANSYS的基本使用,ANSYS環(huán)境簡介 點(diǎn)擊“Run”按鈕，進(jìn)入Ansys經(jīng)典開發(fā)環(huán)境。 ANSYS界面提供用戶與軟件之間的交流。使用這個(gè)窗口，用戶可以非常容易的輸入命令、檢查模型的建立、觀察分析結(jié)果及圖形輸出與打印。 整個(gè)窗口界面稱為GUI(Graphical User Interface)，如下頁所示。,ANSYS的基本使用,ANSYS的基本使用,典型的ANSYS分析過程 典型的ANSYS分析過程包含三個(gè)主要的步驟：

24、,1、創(chuàng)建有限元模型 （前處理器） 1）創(chuàng)建或讀入有限元模型； 2）定義材料屬性； 3）劃分網(wǎng)格。 2、施加載荷并求解 （求解器） 1）施加載荷及設(shè)定約束條件； 2）求解。 3、查看結(jié)果 （后處理器） 1）查看分析結(jié)果； 2）檢查結(jié)果是否正確。,ANSYS的基本使用,主菜單,前處理器（General Preprocessor, /PREP7）,求解處理器（Solution Processor, /SOLU）,后處理器（General Postprocessor, /POST1或Time Domain Postprocessor, /POST26）,ANSYS的基本使用,ANSYS 文件及工作文

25、件名 ANSYS在分析過程中需要讀寫文件，文件格式為jobname.ext，其中jobname是設(shè)定的工作文件名，ext是由ANSYS定義的擴(kuò)展名，用于區(qū)分文件的用途和類型； 默認(rèn)的工作文件名是file； ANSYS分析中有一些特殊的文件，其中主要的幾個(gè)是：,數(shù)據(jù)庫文件 jobname.db； 記錄文件 jobname.log； 輸出文件 jobname.out； 錯(cuò)誤文件 jobname.err； 結(jié)果文件 jobname.rxx； 圖形文件 jobname.grph。,ANSYS的基本使用,如何使用幫助 可以獲取如下的幫助: ANSYS命令 單元類型 分析過程 GUI工具， 諸如 Pan-

26、Zoom-Rotate 可以進(jìn)入: 指南 考題 ANSYS 網(wǎng)站,ANSYS的基本使用,以下方式可以進(jìn)入幫助系統(tǒng): Launcher Help System Utility Menu Help Help Topics 在對(duì)話框中 Help 在輸入窗口鍵入 HELP,name。 Name 是一個(gè)命令或一個(gè)單元的名稱。,ANSYS的基本使用,在 ANSYS 啟動(dòng)菜單上，選 Help System 彈出幫助瀏覽器： 導(dǎo)航窗口包括目錄,索引, 搜索引擎和標(biāo)簽 文件窗口列出幫助信息,ANSYS的基本使用,使用 目錄 標(biāo)簽可以瀏覽感興趣的內(nèi)容。 使用 索引 標(biāo)簽可以快速查找具體的命令,術(shù)語,概念等。 使用

27、 搜索 標(biāo)簽可以從幫助系統(tǒng)中查找指定的單詞或短語,ANSYS的基本使用,ANSYS 也提供了 HTML 形式的在線指導(dǎo)。 這種指導(dǎo)包括了在ANSYS 中求解一系列問題的詳細(xì)說明。 進(jìn)入指導(dǎo)部分清單擊 Utility Menu Help ANSYS Tutorials.,ANSYS的基本使用,演示: 從 ANSYS 菜單上啟動(dòng)幫助系統(tǒng) 查看分析指南 在輸入窗口鍵入 “help,kplot” 查找字符串 “harmonic response”,ANSYS的基本使用,建立幾何模型,本章的主要內(nèi)容： 基本概念 坐標(biāo)系 拾取 單位制 建模方法和技巧 創(chuàng)建點(diǎn)、線、面、體 操作（布爾操作、拖拉、復(fù)制） “選

28、擇”操作、定義組件 顯示控制 模型導(dǎo)入,基本概念,ANSYS中的坐標(biāo)系有： 總體坐標(biāo)系 局部坐標(biāo)系 工作平面坐標(biāo)系 節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系 單元坐標(biāo)系 結(jié)果坐標(biāo)系,總體坐標(biāo)系 總體笛卡爾坐標(biāo)系 總體柱坐標(biāo)系 總體球坐標(biāo)系 局部坐標(biāo)系 局部笛卡爾坐標(biāo)系 局部柱坐標(biāo)系 局部球坐標(biāo)系 工作平面坐標(biāo)系,坐標(biāo)系統(tǒng)及工作平面,模型的總體參考系； 參考號(hào) 笛卡爾(系號(hào)0), 柱(1), 或球(2) 例如總體笛卡爾坐標(biāo)系下的位置(0,10,0)等同于總體柱坐標(biāo)系下的位置 (10,90,0),總體坐標(biāo)系,坐標(biāo)系統(tǒng)及工作平面,在任意位置、用戶自定義的坐標(biāo)系，標(biāo)識(shí)號(hào)碼為11或更大。 位置可以是: 工作平面的原點(diǎn)CSWP 在指定

29、的坐標(biāo)處LOCAL 已有的關(guān)鍵點(diǎn)處CSKP 或節(jié)點(diǎn)處CS 可以是笛卡爾、柱或球坐標(biāo)系 可以沿X, Y, Z 軸旋轉(zhuǎn),局部坐標(biāo)系,坐標(biāo)系統(tǒng)及工作平面,可以定義任意數(shù)目的坐標(biāo)系，但任何時(shí)候只有一個(gè)是激活的； 定義以下幾種幾何體素時(shí)受到激活坐標(biāo)系的影響： 關(guān)鍵點(diǎn)及節(jié)點(diǎn)的位置 線的曲率 面的曲率 生成和填充關(guān)鍵點(diǎn)和節(jié)點(diǎn) 等等 圖形窗口的當(dāng)前設(shè)置欄顯示激活的坐標(biāo)系。,激活坐標(biāo)系,坐標(biāo)系統(tǒng)及工作平面,缺省時(shí)激活的坐標(biāo)系為總體笛卡爾坐標(biāo)系； 利用 CSYS 命令(或 Utility Menu WorkPlane Change Active CS to) 可將激活坐標(biāo)系改變?yōu)椋?總體笛卡爾坐標(biāo)系csys,0

30、總體柱坐標(biāo)系csys,1 總體球坐標(biāo)系csys,2 工作平面坐標(biāo)系csys,4 或用戶定義的局部坐標(biāo)系csys, n（n=11),激活坐標(biāo)系,坐標(biāo)系統(tǒng)及工作平面,是一個(gè)參考平面，類似于繪圖板，可按用戶需要移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)； 主要用于實(shí)體模型體素的定位和取向； 可以利用工作平面通過拾取定義關(guān)鍵點(diǎn)； 某些布爾操作和圖形操作時(shí)也可作為輔助工具。,工作平面坐標(biāo)系,所有的工作平面控制在Utility Menu WorkPlane下。 工作平面設(shè)置菜單控制如下: WP 顯示 只顯示柵格(default), 只顯示三軸或都顯示 捕捉 允許拾取工作平面上的位置，將光標(biāo)捕捉的最近的柵格點(diǎn) 柵距 柵格線之間的距離 柵格

31、尺寸 顯示的工作平面的范圍,坐標(biāo)系統(tǒng)及工作平面,工作平面,坐標(biāo)系統(tǒng)及工作平面,工作平面 是一個(gè)可以移動(dòng)的二維參考平面，用于定位和確定體素的方向。 缺省時(shí)，工作平面的原點(diǎn)與總體坐標(biāo)系的原點(diǎn)重合，但可以將它移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)到任意想要的位置 通過顯示柵格，可以將工作平面作為繪圖板,WX,WY,X2,X1,Y2,Y1,WP (X,Y),width,height,工作平面坐標(biāo)系,坐標(biāo)系統(tǒng)及工作平面 工作平面,利用Offset及Align菜單可以將工作平面移動(dòng)到任意想要的位置。 Offset WP by Increments 利用推動(dòng)按鈕（連同滑塊的增量）進(jìn)行平移； 或鍵入增量； 或使用動(dòng)態(tài)模式(類似于 pan

32、-zoom-rotate).,坐標(biāo)系統(tǒng)及工作平面 工作平面,Offset WP to 移動(dòng)工作平面，保持它當(dāng)前的方向到想要的位置，位置可以是： 已有的關(guān)鍵點(diǎn)。拾取多個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)移動(dòng)工作平面到它們的平均位置。 已有的節(jié)點(diǎn) 坐標(biāo)位置 總體坐標(biāo)原點(diǎn) 激活坐標(biāo)系的原點(diǎn),坐標(biāo)系統(tǒng)及工作平面 工作平面,Align WP with 重新定位工作平面 例如, Align WP with Keypoints 提示你拾取三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：第一個(gè)定義原點(diǎn)，第二個(gè)定義X軸，另一個(gè)定義X-Y平面 將工作平面恢復(fù)到其缺省位置（在總體XY平面的原點(diǎn)）, 點(diǎn)擊 Align WP with Global Cartesian.,有了工作平

33、面，就方便我們進(jìn)行拾取 拾取 允許用戶在圖形窗口點(diǎn)擊模型位置或指明模型實(shí)體來拾取。 典型拾取操作通過鼠標(biāo)或拾取菜單完成。拾取操作在菜單中的標(biāo)志是一個(gè)“ +”號(hào)。 例如, 用戶可以在圖形窗口拾取關(guān)鍵點(diǎn)位置，然后按 OK按鈕建立關(guān)鍵點(diǎn)。,兩類拾取: 恢復(fù)拾取 按順序拾取已經(jīng)存在的實(shí)體。 允許用戶在輸入窗口鍵人實(shí)體的號(hào)碼。 用 Pick All 按鈕拾取全部實(shí)體。 位置拾取 關(guān)鍵點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)位置。 允許用戶在輸入窗口輸入坐標(biāo)。 注意：在拾取窗口中輸入信息后，必須按 鍵，然后再按 OK 或 Apply.,位置拾取范例,恢復(fù)拾取范例,鼠標(biāo)左鍵 拾取 (或取消)距離鼠標(biāo)光點(diǎn)最近的實(shí)體或位置.按住左鍵拖拉

34、,可以預(yù)覽被拾?。ɑ蛉∠╉?xiàng). 鼠標(biāo)中鍵 相當(dāng)于拾取圖形菜單中的Apply. 用中鍵可以節(jié)省移動(dòng)鼠標(biāo)的時(shí)間.對(duì)于兩鍵鼠標(biāo)可以用Shift加鼠標(biāo)右鍵代替中鍵. 鼠標(biāo)右鍵 在拾取、取消之間切換. 注意,兩鍵鼠標(biāo)上 Shift+鼠標(biāo)右鍵的功能完全等同于三鍵鼠標(biāo)上中鍵的功能。,拾取,執(zhí)行,切換 拾取 / 不拾取,熱點(diǎn)的拾取位置: 面和體 有一個(gè)熱點(diǎn)在實(shí)體模型中心。 線 有三個(gè)熱點(diǎn) 一個(gè)在中間另兩個(gè)在兩端。 這點(diǎn)很重要: 拾取所需實(shí)體時(shí)，必須拾取熱點(diǎn)。,單位制注釋 無需告訴 ANSYS 所使用的單位制，只需確定要使用的單位制，在輸入時(shí)保持輸入數(shù)據(jù)單位一致即可。 例如，如果幾何模型的尺寸是英尺，確保其他輸

35、入數(shù)據(jù) 材料性質(zhì)，實(shí)常數(shù)，荷載等 也以英制為單位。 結(jié)構(gòu)分析中用到的基本單位：長度，質(zhì)量，時(shí)間 米（m）-千克（kg）-秒（s）制 厘米（mm）-克（g）-秒（s）制 鋼的密度 ： 7.8103kg/m3 7.8103 g/mm3 鋼的彈性模量：21011Pa = 21011kg / ms2 21011 g/mms2（Pa） ANSYS 不進(jìn)行單位換算! 它只簡單的接受所輸入的數(shù)據(jù)，不懷疑它們的合理性。 命令 /UNITS 允許指定單位制，但它只是作一個(gè)記錄，讓使用模型的用戶知道所采用的單位。,坐標(biāo)系 拾取 單位制,基本概念回顧,演示: 在已經(jīng)建立的關(guān)鍵點(diǎn)上，演示位置拾取。演示鼠標(biāo)操作功能 。

36、 建立一些線演示恢復(fù)拾取 演示用閉合的線生成面 用只刪除面來演示 “Pick All” 演示使用平移、縮放、旋轉(zhuǎn)。,本章的主要內(nèi)容： 基本概念 坐標(biāo)系 拾取 單位制 建模方法和技巧 創(chuàng)建點(diǎn)、線、面、體 操作（布爾操作、拖拉、復(fù)制） “選擇”操作、定義組件 模型導(dǎo)入,建模方法和技巧,建模方法 有限元模型的建立方法可分為：,直接法 直接根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的幾何外型建立節(jié)點(diǎn)和單元，因此直接法只適應(yīng)于簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。 間接法 適用于具有復(fù)雜幾何外型、節(jié)點(diǎn)及單元數(shù)目較多的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。該方法通過點(diǎn)、線、面、體，先建立實(shí)體模型，再進(jìn)行網(wǎng)格劃分，以完成有限元模型的建立。 本章只介紹間接法即實(shí)體建模。,間接法

37、利用ANSYS建模功能進(jìn)行建模 方便進(jìn)行參數(shù)化的建模 外部模型導(dǎo)入 方便快捷 不方便進(jìn)行參數(shù)化建模 需要購買外部接口,線和關(guān)鍵點(diǎn),實(shí)體建模是建立實(shí)體模型的過程. 首先回顧前面的一些定義： 一個(gè)實(shí)體模型由基本要素組成。 體，面，線，關(guān)鍵點(diǎn) 體由面圍成，面由線組成,線由關(guān)鍵點(diǎn)組成。 實(shí)體的層次由低到高: 關(guān)鍵點(diǎn) 線 面。 如果高一級(jí)的實(shí)體存在，則依附它的低級(jí)實(shí)體不能刪除。 另外，只由面及面以下層次組成的實(shí)體，如殼或二維平面模型，在ANSYS中仍稱為實(shí)體。,建立實(shí)體模型可以通過兩個(gè)途徑: 由上而下 由下而上 由上而下建模：首先定義體（或面），然后對(duì)這些體或面按一定規(guī)則組合得到最終需要的形狀。,加,由

38、下而上建模；首先建立關(guān)鍵點(diǎn)，用這些點(diǎn)建立線、面等。,用戶可以根據(jù)模型形狀，選擇最佳建模途徑。 下面詳細(xì)討論建模途徑。,定義關(guān)鍵點(diǎn): Main Menu Preprocessor Modeling Create Keypoints 或者使用K系列命令: K, KFILL, KNODE, 等等.,建立關(guān)鍵點(diǎn)只需要關(guān)鍵點(diǎn)編號(hào)及坐標(biāo)值。 關(guān)鍵點(diǎn)編號(hào)缺省值為下一個(gè)整數(shù)數(shù)。 坐標(biāo)位置可以通過在工作平面上拾取或輸入X,Y,Z 坐標(biāo)值確定，坐標(biāo)值的確定依賴于當(dāng)前激活坐標(biāo)系。,有許多方法定義線，如下所示： 如果定義面或體, ANSYS 將自動(dòng)生成未定義的線，線的曲率由當(dāng)前激活坐標(biāo)系確定。 建立線的關(guān)鍵點(diǎn)必須可用

39、。,Create Lines Arcs,Create Lines Lines,Create Lines Splines,Operate Extrude,用由下向上的方法建立面，所需的關(guān)鍵點(diǎn)、線必須預(yù)先定義。 如果定義體，ANSYS 將自動(dòng)生成未定義的面、線，線的曲率由當(dāng)前激活坐標(biāo)系確定,Operate Extrude,Create Areas Arbitrary,用由下向上的方法生成體，需要的關(guān)鍵點(diǎn)、線和面必須預(yù)先定義好,Create Volumes Arbitrary,演示: 清除數(shù)據(jù)庫 顯示工作平面并通過拾取方式建立幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，注意拾取時(shí)顯示的坐標(biāo)值。 打開格柵，改變間距，并激活捕捉。 建

40、立更多的關(guān)鍵點(diǎn).注意指針如何捕捉格柵上的點(diǎn)。 定義兩個(gè)矩形 一個(gè)用拾取角點(diǎn)，另一個(gè)通過定義尺寸。 把工作平面平移到幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的中心, 然后在面內(nèi)旋轉(zhuǎn)30。 通過拾取角點(diǎn)或定義尺寸生成多于兩個(gè)矩形。注意矩形方位。 將工作平面原點(diǎn)恢復(fù)到總體坐標(biāo)系原點(diǎn)，然后用拾取或輸入尺寸的方法生成三維圖元。,自上而下建模 圖元 圖元是預(yù)先定義好的幾何體，如圓、多邊形和球體。 二維圖元包括矩形、圓、三角形和其它多邊形。,三維圖元包括塊體、圓柱體、棱柱、球體和圓錐體。,當(dāng)建立二維圖元時(shí)，ANSYS 將定義一個(gè)面，并包括其下層的線和關(guān)鍵點(diǎn)。 當(dāng)建立三維圖元時(shí)，ANSYS 將定義一個(gè)體，并包括其下層的面、線和關(guān)鍵點(diǎn)。,圖

41、元可以通過輸入幾何尺寸或在圖形窗口拾取來建立 例如建立一個(gè)實(shí)體圓： Main Menu Preprocessor Modeling Create Areas Circle ,提示,面積輸入,1.)在圖形窗口拾取圓心和半徑 2.)或在此輸入數(shù)值,通過拾取,建立一個(gè)塊體: Main Menu Preprocessor Modeling Create VolumesBlock,提示,通過拾取,體輸入,1.) 在圖形窗口拾取對(duì)角線上的兩個(gè)端點(diǎn)和 Z軸方向的深度. 2.) 或在拾取對(duì)話框中鍵入相關(guān)尺寸,演示: 清除數(shù)據(jù)庫。 在 (1,2), (3,2), (4,0), (1,1.5), (2.5,0)建

42、立關(guān)鍵點(diǎn)。 轉(zhuǎn)到激活坐標(biāo)系 CSYS,1 并在關(guān)鍵點(diǎn)4和5之間生成線 （ “in active CS” ）。 轉(zhuǎn)到坐標(biāo)系 CSYS,0 并通過關(guān)鍵點(diǎn)生成面，注意線自動(dòng)生成，全部是直線。 定義兩個(gè)圓： 半徑0.3R, 圓心位于 (2.25,1.5) 半徑0.35R, 圓心位于 (3.0,0.6) 從原來的面減去定義的兩個(gè)圓。 (這里采用由上而下和由下而上的建模方法的組合。) 保存數(shù)據(jù)庫,操作 布爾操作 拖拉 縮放 移動(dòng) 復(fù)制 反射 合并 倒角,布爾運(yùn)算 是對(duì)幾何實(shí)體進(jìn)行組合的運(yùn)算。ANSYS 中的布爾運(yùn)算包括： 加、減、相交、疊分、粘接和搭接。 布爾運(yùn)算時(shí)，輸入可以是任意幾何實(shí)體，從簡單的圖元到

43、通過CAD系統(tǒng)輸入的復(fù)雜的幾何體。,加,輸入實(shí)體,布爾運(yùn)算,輸出實(shí)體,所有的布爾操作可以在GUI界面下獲得 Preprocessor -Modeling- Operate。 缺省狀態(tài)下, 布爾操作時(shí)輸入的幾何實(shí)體在運(yùn)算結(jié)束后將被刪除。 被刪除實(shí)體的編號(hào)將“釋放” (即, 這些編號(hào)從最小編號(hào)開始，指定給新的實(shí)體）。,加（add） 把兩個(gè)或多個(gè)實(shí)體合并為一個(gè)。,粘接 ( glue ) 把兩個(gè)或多個(gè)實(shí)體粘合到一起，在其接觸面上具有共同的邊界。 當(dāng)你想定義兩個(gè)不同的實(shí)體時(shí)特別方便（如不同材料組成的實(shí)體）。,搭接 ( overlap ) 除了輸入實(shí)體彼此搭接外，與粘接相同。,減(substract) 刪

44、除“母體”中一塊或多塊與子體重合的部分。 對(duì)于建立帶孔的實(shí)體或準(zhǔn)確刪除部分實(shí)體特別方便。,相交( intersect) 只保留兩個(gè)或多個(gè)實(shí)體重疊的部分。 如果輸入了多于兩個(gè)的實(shí)體，則有兩種選擇： 公共相交和兩兩相交。 公共相交只保留全部實(shí)體的共同部分。 兩兩相交則保留每一對(duì)實(shí)體的共同部分，這樣，結(jié)果可能有多個(gè)實(shí)體,Common Intersection,Pairwise Intersection,分割(divide) 把兩個(gè)或多個(gè)實(shí)體分為多個(gè)實(shí)體，但相互之間仍通過共同的邊界連接在一起。 若想找到兩條相交線的交點(diǎn)并保留這些線時(shí)，此命令特別有用，如下圖所示。(相交運(yùn)算可以找到交點(diǎn)但刪除線）,演示:

45、 在矩形中減去一個(gè)圓，實(shí)現(xiàn)鉆孔操作（或從塊體中減去柱體）。 建立兩個(gè)相交的實(shí)體，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫文件, 作搭接運(yùn)算. 然后恢復(fù)數(shù)據(jù)庫,對(duì)實(shí)體相加. 注意比較兩種運(yùn)算的不同。 (粘接類似于搭接。) 模型: block,-2,2, 0,2, -2,2 sphere,2.5,2.7 vinv,all ! intersection,參考練習(xí)附錄: 練習(xí)3-軸承座,拖拉 利用已有的面快速生成體 (或由線生成面,由關(guān)鍵點(diǎn)生成線). 如果面已經(jīng)劃分了網(wǎng)格，單元也可以隨著面一起拉伸. 有四種方法拉伸面： 法向拖拉 通過對(duì)面的標(biāo)準(zhǔn)偏移形成體 VOFFST。 XYZ偏移 通過對(duì)面的XYZ偏移量形成體 VEXT。 可以錐

46、形拉伸。 沿坐標(biāo)軸 繞坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)面形成體(也可通過兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)旋轉(zhuǎn)) VROTAT。 沿直線沿一條線或一組鄰近的線拖拉面形成體 VDRAG。,移動(dòng) 通過指定增量DX,DY,DZ控制實(shí)體的移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。 DX,DY,DZ按激活坐標(biāo)系。 平移激活直角坐標(biāo)系。 轉(zhuǎn)動(dòng)激活柱坐標(biāo)系或球坐標(biāo)系。 或使用命令VGEN, AGEN, LGEN, KGEN。,從 csys,0轉(zhuǎn)換 到 csys,11,旋轉(zhuǎn) -30,拷貝 生成實(shí)體的多個(gè)拷貝。 指定復(fù)制份數(shù)（2或更多）或每個(gè)拷貝的增量 DX,DY,DZ 。DX,DY,DZ按激活坐標(biāo)系。 對(duì)生成多個(gè)孔、翼等特別有用,在局部柱坐標(biāo)中拷貝,通過蒙皮建立外表面,反射 關(guān)于一個(gè)

47、平面反射實(shí)體. 指定反射方向: X是對(duì)關(guān)于YZ平面反射 Y是對(duì)關(guān)于XZ平面反射 Z是對(duì)關(guān)于XY平面反射 所有的方向均按激活坐標(biāo)系，且必須是直角坐標(biāo)系.,What is the direction of reflection in this case?,合并 合并兩個(gè)實(shí)體，并刪除重合的關(guān)鍵點(diǎn)。 合并關(guān)鍵點(diǎn)時(shí)，如果存在高一層次重合的實(shí)體，也將自動(dòng)被合并。 通常在反射、復(fù)制或其它操作后產(chǎn)生重合的實(shí)體時(shí)需要合并。,從原面中 減去倒角面,倒角 線倒角需要兩條相交的線，且在相交處有共同的關(guān)鍵點(diǎn)。 如果沒有共同的關(guān)鍵點(diǎn)，則先作分割操作。 ANSYS不改變原來依附的面（如果有），因此，需要用加或減填充區(qū)域。

48、面倒角與線倒角類似。,建立倒角,建立面,演示: 恢復(fù) r.db 文件(如果需要)。 在點(diǎn) (0,0) 和 (0,1)建立關(guān)鍵點(diǎn),連成軸,然后把面繞軸旋轉(zhuǎn)60拉伸。 恢復(fù)r.db 數(shù)據(jù)庫文件。 沿Y軸方向復(fù)制rib： 在整體坐標(biāo)系原點(diǎn)按角度THYZ = -90建立柱體局部坐標(biāo)系。 復(fù)制7份 (6份是新復(fù)制的）增量為 DY=15。 用ASKIN,P命令生成3個(gè)外部表面。,“選擇”操作、定義元素組集,假設(shè)用戶想做以下操作: 刪除半徑0.2到0.3的所有圓弧 在全部外輪廓線上施加對(duì)流荷載 只觀察鋼材料單元上的節(jié)點(diǎn) 通常這些都要在模型的集合上操作。 選擇操作 允許用戶選擇一個(gè)集合并只對(duì)該集合內(nèi)的實(shí)體進(jìn)行

49、操作。,分三個(gè)步驟: 選擇一個(gè)子集 在子集上進(jìn)行操作 重新激活整個(gè)集合,激活整個(gè)集合,選擇子集,在子集上操作,選擇子集 可以選擇實(shí)體對(duì)話框的工具 : Utility Menu Select Entities. 或用 xSEL 系列命令: KSEL, LSEL, ASEL, VSEL, NSEL, ESEL,選擇的實(shí)體,選擇用的準(zhǔn)則,選擇類型,選擇所用的準(zhǔn)則: By Num/Pick: 通過鍵入實(shí)體號(hào)碼或用拾取操作進(jìn)行選擇. Attached to: 通過相關(guān)實(shí)體選擇.例如,選擇與面相關(guān)的線. By Location: 根據(jù) X,Y,Z 坐標(biāo)位置選擇.如,選擇所有X=2.5的節(jié)點(diǎn).X,Y,Z 是

50、激活坐標(biāo)系的坐標(biāo)。 By Attributes: 根據(jù)材料號(hào),實(shí)常數(shù)號(hào)等選擇.不同實(shí)體的屬性不盡相同. Exterior: 選擇模型外邊界. By Results: 根據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)選擇,例如,按節(jié)點(diǎn)位移.,選擇方式 From Full: 從整個(gè)實(shí)體集選擇子集。 Reselect: 從當(dāng)前子集中再選擇子集。 Also Select: 在當(dāng)前子集中再添加另一個(gè)子集。 Unselect: 從當(dāng)前子集中去掉一部分 Invert:選擇當(dāng)前子集的補(bǔ)集。 Select None: 選擇空集。 Select All: 選擇所有實(shí)體。,子集操作 典型操作包括施加荷載,列出子集的結(jié)果,或僅僅是畫出所選實(shí)體. 選擇子

51、集后可以在拾取對(duì)話框上方便的使用 Pick All 按鈕或在命令參數(shù)中使用 ALL 拾取子集的全部實(shí)體. 注意: 大部分的 ANSYS 操作,包括 SOLVE 命令只在子集上進(jìn)行. 其它操作是給子集一個(gè)名,建立一個(gè)組件（將在下一節(jié)討論）.,重新激活整個(gè)集合 完成子集的操作之后,應(yīng)重新激活整個(gè)實(shí)體集. 如果求解時(shí)不激活所有節(jié)點(diǎn)和單元,求解器會(huì)發(fā)出警告. 激活整個(gè)實(shí)體的最簡單操作是選擇 “everything”: Utility Menu Select Everything 或用命令 ALLSEL 也可以在選擇實(shí)體對(duì)話框中選擇 Sele All 按鈕分別激活不同實(shí)體（或用命令 KSEL,ALL;

52、LSEL,ALL; 等.),組件 是命名后的子集合.該名稱可以在對(duì)話框中或命令參數(shù)中替代實(shí)體編號(hào)或 ALL. 一組節(jié)點(diǎn),或線,面,體都可以定義為組件.組件只能包含同一類實(shí)體. 組件可以被選擇也可以不被選擇. 選擇了一個(gè)組件,就等于選擇了組件中的全部實(shí)體. 組件管理器能夠新建、顯示、列表、選擇組件和組合. Utility Menu Select Component Manager.,建立組件 Utility Menu Select Component Manager 單擊新建組件圖標(biāo) 在這一步所有選擇的實(shí)體都將被包括，或者你可以選擇你想要的實(shí)體。 輸入名稱 名字可以由字符，數(shù)字或下劃線組成，不能

53、超過32個(gè)字符。 以下劃線開頭的組件是隱藏的組件，不能在列表中顯示，最好不使用。 建議: 用字母開頭定義實(shí)體類型。例如，把節(jié)點(diǎn)組件命名為 N_HOLES 。,建立一個(gè)組合 加亮用來建立組合的組件。 單擊新建組合按鈕，然后輸入不同名稱。 選擇組合下面臨近組件的選擇框，可以將組件加入到組合中去。 在上面的組件管理器中, N_OUTER 和 N_INNER 在ASSM_NODES (ASM1) 組合. ASSM_NODES 在 ASSM_2 (ASM2)組合.,導(dǎo)入外部模型,ANSYS支持CAD模型的導(dǎo)入 IGES 文件 導(dǎo)入常用CAD軟件的模型 CATIA V4 CATIA V5 Parasoli

54、d Pro/ENGINEER SAT Unigraphics,輸入一個(gè)IGES文件 Utility Menu File Import IGES 兩種方法, No Defeaturing 和 Defeaturing Merge, Solid和Small 選項(xiàng),No Defeaturing 方法 輸入并按原樣存儲(chǔ)在標(biāo)準(zhǔn)的ANSYS數(shù)據(jù)庫中。 較Defeaturing方法更快速可靠。 允許全套的實(shí)體模型操作。 Defeaturing工具無效。 該方法是ANSYS缺省并推薦的方法。,Defeaturing 方法 輸入并允許對(duì)幾何模型修改，將修改模型存入特定的數(shù)據(jù)庫。允許修改和破壞模型。 允許修改模型，

55、如凸起，洞，小孔等。 因?yàn)樵谔囟〝?shù)據(jù)庫存儲(chǔ)幾何模型，只允許對(duì)實(shí)體模型作有限的一些操作。 要求內(nèi)存較大，較 “No defeaturing” 方法慢。 該方法對(duì)單個(gè)實(shí)體模型的輸入，加載，網(wǎng)格化和求解效率高。 一般對(duì)幾何模型要求很高時(shí)，不提倡用此方法。,Merge 選項(xiàng) 缺省為YES ，合并重疊部分，以使相應(yīng)的面只有一條公用線，相鄰的線只有一個(gè)相交的關(guān)鍵點(diǎn)。 只有在使用 Defeaturing 方法，且運(yùn)行超出內(nèi)存時(shí)此項(xiàng)改為NO。,合并,Solid 選項(xiàng) 缺省為YES ，輸入合并之后自動(dòng)建立一個(gè)體。 若用戶只想輸入面建立殼或二維板單元模型時(shí)，可將此項(xiàng)改為NO。,Small 選項(xiàng) 缺省為YES，自動(dòng)

56、刪除劃分網(wǎng)格時(shí)可能會(huì)引起麻煩的小碎片。 僅適用于 Defeature 方法。 若模型需要有縫隙或小洞，則將此選項(xiàng)改為NO。,輸入IGES 文件雖然很好，但是有兩次轉(zhuǎn)換過程 CAD IGES ANSYS ，在很多情況下不能實(shí)現(xiàn)100% 轉(zhuǎn)換。 ANSYS 的接口產(chǎn)品直接讀入原始的CAD文件，解決了上面提到的問題 CATIA接口 Pro/ENGINEER接口 (縮寫為“Pro/E”) Unigraphics接口 (縮寫為“UG”) SAT接口 Parasolid接口 使用接口產(chǎn)品，需要購買相應(yīng)的授權(quán)。,單元庫簡介,ANSYS提供了豐富的單元庫， 共有200多種不同類型的單元。,單元分類,按單元維數(shù)

57、分為： 一維單元 如：桿單元、梁單元、彈簧單元 二維單元 如：面單元、殼單元 三維單元 如：實(shí)體單元 點(diǎn)單元 如：質(zhì)量單元,按單元功能可分為： 結(jié)構(gòu)單元 熱單元 電磁單元 流體單元 耦合場單元 網(wǎng)格劃分輔助單元 LS-DYNA單元,單元簡介,點(diǎn)單元 質(zhì)量單元 MASS21 線單元 梁單元 可用于模擬螺栓、管件、C-sections、角鋼或只需 膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的任何細(xì)長桿件 桿單元 用于模擬彈簧、螺栓、預(yù)應(yīng)力螺栓及桁架 彈簧 單元用于模擬彈簧、螺栓、細(xì)長部件或通過 等效剛度替代復(fù)雜部件,殼單元 用于模擬薄板或曲面。 一般來講，細(xì)的定義依賴于應(yīng)用，主要方向的尺寸至少為其厚 度的10倍。,單元簡介

58、,二維實(shí)體單元: 用于模擬實(shí)體的橫截面 必須在總體笛卡爾坐標(biāo)系的XY平面內(nèi)建模 所有載荷都在XY平面上，響應(yīng)（位移）也在XY平面 單元可以有下列特性: 平面應(yīng)力 平面應(yīng)變 軸對(duì)稱,單元簡介,平面應(yīng)力 假定在Z方向的應(yīng)力為零 有效的組成為Z方向比X及Y方向的尺寸小得多 Z向應(yīng)變非零 允許任意厚度(Z向) 用于諸如承受面內(nèi)載荷的平板 或承受壓力或離心載荷的薄盤,二維實(shí)體單元,單元簡介,二維實(shí)體單元,平面應(yīng)變 假定Z方向?yàn)榱銘?yīng)變 用于Z向尺寸遠(yuǎn)大于X及Y向尺寸的情況 Z向應(yīng)力非零 用于長、諸如結(jié)構(gòu)梁等截面形狀不變的結(jié)構(gòu),單元簡介,二維實(shí)體單元,軸對(duì)稱 假定三維結(jié)構(gòu)及其載荷可由2維截面通過 沿Y軸旋轉(zhuǎn)360 得到。 對(duì)稱軸必須與總體Y軸重合 負(fù)的X 坐標(biāo)不允許 Y 方向?yàn)檩S，X方向?yàn)閺较颍琙方向?yàn)橹芟颍?環(huán)向） 環(huán)向位移為零；環(huán)向應(yīng)變和應(yīng)力通常十分顯著 用于壓力容器、直管、軸等,單元簡介,三維實(shí)體單元: 用于幾何模型、材料、載荷或要求的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)不能用簡化形式的單元模擬的情況。 還用于幾何模型由三維CAD系統(tǒng)輸入的情況，如果轉(zhuǎn)化為二維或殼單元形式需要大量時(shí)間和精力。,單元階次: 單元形函數(shù)多項(xiàng)式的階次,線性單元 只支持線性變化的位移因此一