ANSYS軟件學習經(jīng)驗總結(jié)及教程

1、ANSYS學習經(jīng)驗總結(jié)ANSYS的使用主要是三個方面，前處理-建模與網(wǎng)格劃分，加載設置求解，后處理，下面就前兩方面談一下自己的使用經(jīng)驗。（1）前處理-建模與網(wǎng)格劃分要提高建模能力，需要注意以下幾點：第一， 建議不要使用自底向上的建模方法，而要使用自頂向下的建模方法，充分熟悉BLC4，CYLIND等幾條直接生成圖元的命令，通過這幾條命令參數(shù)的變化，布爾操作的使用，工作平面的切割及其變換，可以得到所需的絕大部分實體模型，由于涉及的命令少，增加了使用的熟練程度，可以大大加快建模的效率。第二， 對于比較復雜的模型，一開始就要在局部坐標下建立，以方便模型的移動，在分工合作將模型組合起來時，優(yōu)勢特別明顯，

2、同時，圖紙中有幾個定位尺寸，一開始就要定義幾個局部坐標，在建模的過程中可避免尺寸的換算。第三， 注重建模思想的總結(jié)，好的建模思想往往能起到事半功倍的效果，比如說，一個二維的塑性成型問題，有三個部分，凸模，凹模，胚料，上下模具如何建模比較簡單了，一個一個建立嗎？完全用不著，只要建出凸凹模具的吻合線，用此線分割某個面積，然后將凹模上移即可。第四， 對于面網(wǎng)格劃分，不需要考慮映射條件，直接對整個模型使用以下命令， MSHAPE,0,2D MSHKEY,2 ESIZE,SIZE 控制單元的大小，保證長邊上產(chǎn)生單元的大小與短邊上產(chǎn)生單元的大小基本相等，絕大部分面都能生成非常規(guī)則的四邊形網(wǎng)格，對于三維的殼

3、單元，麻煩一點的就是給面賦于實常數(shù)，這可以通過充分使用選擇命令，將實常數(shù)相同的面分別選出來，用AATT，REAL，MAT，賦于屬性即可。第五， 對于體網(wǎng)格劃分，要得到比較漂亮的網(wǎng)格，需要使用掃掠網(wǎng)格劃分，而掃掠需要滿足嚴格的掃掠條件，因此，復雜的三維實體模型劃分網(wǎng)格是一件比較艱辛的工作，需要對模型反復的修改，以滿足掃掠條件，或者一開始建模就要考慮到后面的網(wǎng)格劃分；體單元大小的控制也是一個比較麻煩的事情，一般要對線生成單元的分數(shù)進行控制，要提高劃分效率，需要對選擇命令相當熟悉；值得注意的是，在生成網(wǎng)格時，應依次生成單元，即一個接著一個劃分，否則，可能會發(fā)現(xiàn)有些體滿足掃掠的條件卻不能生成掃掠網(wǎng)格。

4、（2） 加載求解對于有限元模型的加載，相對而言是一件比較簡單的工作，但當施加載荷或邊界條件的面比較多時，需要使用選擇命令將這些面全部選出來，以保證施加的載荷和邊界條件的正確性。在ANSYS求解過程中，有時發(fā)現(xiàn)，程序并沒有錯誤提示，但結(jié)果并不合理，這就需要有一定的力學理論基礎來分析問題，運用一些技巧以加快問題的解決。對于非線性分析，一般都是非常耗時的，特別是當模型比較復雜時，怎樣節(jié)約機時就顯得尤為重要。當一個非線性問題求解開始后，不用讓程序求解完后，發(fā)現(xiàn)結(jié)果不對，修改參數(shù)，又重新計算。而應該時刻觀察求解的收斂情況，如果程序出現(xiàn)不收斂的情況，應終止程序，查看應力，變形，等結(jié)果，以調(diào)整相關設置；即使

5、程序收斂，當程序計算到一定程度也要終止程序觀看結(jié)果，一方面可能模型有問題，另一方面邊界條件不對，特別是計算子模型時，數(shù)據(jù)輸入的工作量大，邊界位移條件出錯的可能性很大，因而要根據(jù)變形結(jié)果來及時糾正數(shù)據(jù)，以免浪費機時，如果結(jié)果符合預期的話，可通過重啟動來從終止的點開始計算。下面舉兩個例子說明：在做非均勻材料拉伸模擬材料頸縮現(xiàn)象的有限元數(shù)值計算時，對一個標準試件，一端固定，另一端加一個X方向的位移，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在施加X方向的位移的一排節(jié)點產(chǎn)生了很大的Y方向位移，使得節(jié)點依附的單元變形十分扭曲，導致程序不收斂而終止，而中間的單元并沒有太多變化。顯然，可以分析在實驗當中施加X方向的位移的一排節(jié)點是不應有Y方

6、向的位移的，為了與實驗相符應消除Y方向的位移，可同時施加一個Y方向的零約束，重新計算，結(jié)果得到了比較理想的頸縮現(xiàn)象，并可清楚的看到45度剪切帶。在做金屬拉拔的塑性成型有限元模擬時，簡化為一個二維的軸對稱問題，相對于三維的接觸問題而言是比較簡單的了，建模，劃網(wǎng)格都很順利，求解時發(fā)現(xiàn)程序不收斂，就調(diào)參數(shù)和求解設置，基本上作到了該做的設置，該調(diào)的參數(shù)都試過了，程序照樣不收斂，幾乎到了快放棄的地步，沒辦法只好重新開始考慮，發(fā)現(xiàn)剛體只倒了一個角，而另一個倒角開始時認為沒有必要倒，因此，試著重新倒角再計算，問題一下子迎刃而解，程序收斂相當快，有限元計算結(jié)果相當漂亮。從以上兩個例子也可以從中總結(jié)出一條：要把

7、我們思考問題時的那些想當然的想法也要作為在分析問題時的檢查對象。以下是學習具體經(jīng)驗總結(jié)：一 學習ANSYS需要認識到的幾點相對于其他應用型軟件而言，ANSYS作為大型權威性的有限元分析軟件，對提高解決問題的能力是一個全面的鍛煉過程，是一門相當難學的軟件，因而，要學好ANSYS，對學習者就提出了很高的要求，一方面，需要學習者有比較扎實的力學理論基礎，對ANSYS分析結(jié)果能有個比較準確的預測和判斷，可以說，理論水平的高低在很大程度上決定了ANSYS使用水平；另一方面，需要學習者不斷摸索出軟件的使用經(jīng)驗不斷總結(jié)以提高解決問題的效率。在學習ANSYS的方法上，為了讓初學者有一個比較好的把握，特提出以下

8、五點建議：（1）將ANSYS的學習緊密與工程力學專業(yè)結(jié)合起來毫無疑問，剛開始接觸ANSYS時，如果對有限元，單元，節(jié)點，形函數(shù)等有限元單元法及程序設計中的基本概念沒有清楚的了解話，那么學ANSYS很長一段時間都會感覺還沒入門，只是在僵硬的模仿，即使已經(jīng)了解了，在學ANSYS之前，也非常有必要先反復看幾遍書，加深對有限元單元法及其基本概念的理解。作為工程力學專業(yè)的學生，雖然力學理論知識學了很多，但對許多基本概念的理解許多人基本上是只停留于一個符號的認識上，理論認識不夠，更沒有太多的感性認識，比如一開始學ANSYS時可能很多人都不知道鋼材應輸入一個多大的彈性模量是合適的。而在進行有限元數(shù)值計算時，

9、需要對相關參數(shù)的數(shù)值有很清楚的了解，比如材料常數(shù)，直接關系到結(jié)果的正確性，一定要準確。實際上在學ANSYS時，以前學的很多基本概念和力學理論知識都忘得差不多了，因而遇到有一定理論難度的問題可能很難下手，特別是對結(jié)果的分析，需要用到材料力學，彈性力學和塑性力學里面的知識進行理論上的判斷，所以在這種情況下，復習一下材料力學，彈性力學和塑性力學是非常有必要的，加深對基本概念的理解，實際上，適當?shù)膹土暡⒉灰ê芏鄷r間，效果卻很明顯，不僅能勾起遙遠的回憶，加深理解，又能使遇到的問題得到順利的解決。在涉及到復雜的非線性問題時（比如接觸問題），一方面，不同的問題對應著不同的數(shù)值計算方法，求解器的選擇直接關系

10、到程序的計算代價和問題是否能順利解決；另一方面，需要對非線性的求解過程有比較清楚的了解，知道程序的求解是如何實現(xiàn)的。只有這樣，才能在程序的求解過程中，對計算的情況做出正確的判斷。因此，要能對具體的問題選擇什么計算方法做出正確判斷以及對計算過程進行適當控制，對計算方法里面的知識必須要相當熟悉，將其理解運用到ANSYS的計算過程中來，彼此相互加強理解。要知道ANSYS是基于有限元單元法與現(xiàn)代數(shù)值計算方法的發(fā)展而逐步發(fā)展起來的。因此，在解決非線性問題時，千萬別忘了復習一下計算方法。此外，對計算固體力學也要有所了解（一門非常難學的課），ANSYS對非線性問題處理的理論基礎就是基于計算固體力學里面所講到

11、的復雜理論。作為學工程力學的學生，提高建模能力是非常急需加強的一個方面。在做偏向于理論的分析時，可能對建模能力要求不是很高，但對于實際的工程問題，有限元模型的建立可以說是一個最重要的問題，而后面的工作變得相對簡單。建模能力的提高，需要掌握好的建模思想和技巧，但這只能治標不能治本，最重要的還是要培養(yǎng)較強看圖紙的能力，而看圖紙的能力培養(yǎng)一直是我們所忽視的，因此要加強對現(xiàn)代工程圖學的回憶，最好能同時結(jié)合實際的操作。以上幾個方面，只是說明在ANSYS的過程中，不要純粹的把ANSYS當作一門功課來學，這樣是不可能學好ANSYS的，而要針對問題來學，特別是遇到的新問題，首先要看它涉及到那些理論知識，最好能

12、作到有所了解，然后與ANSYS相關設置結(jié)合起來，作到心中有數(shù)，不至于遇到某些參數(shù)設置時，沒一點概念，不知道如何下手。工程力學專業(yè)更多的偏向于理論，往往覺得學了那么多的力學理論知識沒什么用，不知道將來自己能作什么，而學ANSYS實際起到了溝通理論與實踐的橋梁作用，使你能夠感到所學的知識都能用上，甚至激發(fā)出對本專業(yè)的熱愛。（2）多問多思考多積累經(jīng)驗學習ANSYS的過程實際上是一個不斷解決問題的過程，問題遇到的越多，解決的越多，實際運用ANNSYS的能力才會越高。對于初學者，必將會遇到許許多多的問題，對遇到的問題最好能記下來，認真思考，逐個解決，積累經(jīng)驗。只有這樣才會印象深刻，避免以后犯類似的錯誤，

13、即使遇到也能很快解決。因此，建議一開始接觸ANSYS就要注意以下三點：第一， 要多問，切記不要不懂就問。在使用ANSYS處理具體的問題時，雖然會遇到大量ERROR提示，實際上，其中許多ERROR經(jīng)過自己的思考是能夠解決的簡單問題，只是由于缺乏經(jīng)驗才感覺好難。因此，首先一定要自己思考，實在自己解決不了的問題才去問老師，在老師幫你解決的問題的過程中，去享受恍然大悟的感覺。第二， 要有耐心，不要郁悶，多思考。對初學者而言，感覺ANSYS特別費時間，又作不出什么東西，沒有成就感，容易產(chǎn)生心理疲勞，缺乏耐心?？嘀凶鳂窇菍WANSYS的人所必須保持的一種良好心態(tài)，往往就是那么一個ERROR要折磨你好幾天，

14、使問題沒有任何進展，遇到這種情況要能調(diào)整自己的心態(tài)，坦然面對，要有耐心，針對問題積極思考，發(fā)現(xiàn)原因，堅信沒有自己解決不了的問題，要能把解決問題當作一種樂趣，時刻讓自己保持愉快的心情，真正當你對問題有突破性進展時，迎接的必定是巨大的成就感。第三， 注意經(jīng)驗的積累，不斷總結(jié)經(jīng)驗。一方面，初學時，要注重自己經(jīng)驗的積累（前面兩點說的就是這個問題），即在自己解決的問題中積累經(jīng)驗；另一方面，當靈活運用ANSYS的能力達到一定程度時，要注重積累別人的經(jīng)驗，把別人的經(jīng)驗為自己所用，使自己少走彎路，提高效率，方便自己問題的解決。對于ANSYS越學到后面就越感覺是一個經(jīng)驗問題，因為該懂得的基本都懂了，麻煩的就是一

15、些參數(shù)的調(diào)試，需要的是用時間去摸索，對同一類型的問題，別人的參數(shù)已經(jīng)調(diào)試好了，完全沒有必要自己去調(diào)試，直接拿來用即可。（3）練習使用ANSYS最好直接找力學專業(yè)書后的習題來做這一點與學習ANSYS的一般方法相背，我開始學ANSYS時也是照著書上現(xiàn)成的例子做，但照著書上的做就是做不出來，實在沒有耐心，就干脆從書上（如材力，彈力）直接找些簡單的習題來做。盡管簡單，但每一步都需要自己思考，只有思考了的東西才能成為自己的東西，慢慢的自己解決的問題多了，運用ANSYS的能力提高相當明顯，這可能是我無意中對學ANSYS在方法上的一點創(chuàng)新吧。我覺得直接從書上找習題做有以下好處：第一， 從書上找習題練習是一種

16、更加主動的學習方法，由于整個分析過程都要獨立思考，實際上比照著書上練習難度更大。對初學者來說，照著書上練習很難理解為什么要這么做，因此，盡管做出來了，但以后遇到類似問題可能還是不知道 。第二， 書上現(xiàn)成的例子基本上是非常經(jīng)典的，是不可能有錯的，一旦需要獨立解決問題時，由于沒有對錯誤的處理經(jīng)驗，遇到錯誤還是得要從頭摸索，可以說，ANSYS的使用過程就是一個解決ERROR的過程，ERROR實際上提供了問題的解決思路，而自己找問題做，由于水平并不高，必將會遇到大量的ERROR，對這些ERROR的解決，經(jīng)驗的積累就是ANSYS運用能力的提高。 第三， 將書上的習題用ANSYS來實現(xiàn)，可以將習題的理論結(jié)

17、果和ANSYS計算的數(shù)值結(jié)果進行對比，驗證ANSYS計算結(jié)果的正確性，比較兩者結(jié)果的差異，分析產(chǎn)生差異的原因，加深對理論的理解，這是照著現(xiàn)成的例子練習所作不到的。 當然，并不就說書上的例子毫無用處，多多看下書上的例子可以對ANSYS的整個分析問題的過程有比較清楚的了解，還可以借鑒一些處理問題的方法。（四）保持帶著問題去看ANSYS是怎樣處理相關問題的良好習慣可能平時在看關于ANSYS的參考書籍時，對其中如何處理各種復雜問題的部分，看起來覺得也并不是很難理解，而一旦要自己處理一個復雜的非線性問題時，就有點束手無策，不知道所分析的問題與書上的講的是怎么相關的。說明要將書上的東西真正用到具體的問題中

18、還不是一件容易的事情。帶著問題去看ANSYS是怎樣處理相關問題的部分，可能是解決以上問題的一個好方法：當著手分析一個復雜的問題時，首先要分析問題的特征，比如一個二維接觸問題，就要分析它是不是軸對稱，是直線接觸還是曲線接觸（三維問題：是平面接觸還是曲面接觸），接觸狀態(tài)如何等等，然后帶著這些問題特征，將ANSYS書上相關的部分有對號入座的看書，一遇到與問題有關的介紹就其與實際問題聯(lián)系起來重點思考，理解了書上東西的同時問題也就解決了，這才真正將書上的知識變成了自己的東西，比如上個問題，如果是軸對稱，就需要設置KEYOPT（3），如果是曲線接觸就要設置相應的關鍵字以消除初始滲透和初始間隙?？赡芫蜁羞@

19、樣的感慨：原來書上已經(jīng)寫得很清楚了，以前看書的時候怎么就沒什么印象了。如果照著這種方法處理的問題多了的話，就會進一步體會到：其實，ANSYS的使用并不難，基本上是照著書上的說明一步一步作，并不需要思考多少問題，學ANSYS真正難得是將一個實際問題轉(zhuǎn)化成一個ANSYS能夠解決且容易解決的問題。這才是學習ANSYS所需要解決的一個核心問題，可以說其他一切問題都是圍繞它而展開的。對于初學者而言，注重的是ANSYS的實際操作，而提高將一個實際問題轉(zhuǎn)化成一個ANSYS能夠解決且容易解決的問題 的能力是一直所忽視的，這可能是造成許多人花了很多時間學ANSYS，而實際應用能力卻很難提高的一個重要原因。 （五

20、）熟悉GUI操作之后再來使用命令流ANSYS一個最大的優(yōu)點是可以使用參數(shù)化的命令流，因而，學ANSYS最終應非常熟練的使用命令流，一方面，可以大大提高解決問題的效率；另一方面，只有熟悉命令流之后，才會更方便的與人交流問題。老師一開始講授ANSYS時往往把ANSYS吹得天昏地暗，其中一條必定是夸ANSYS的命令流是如何的方便，并且拿GUI與命令流大加對比一番。問題也確實如此，但對那些積極性相當高且有點好高騖遠的同學可能就會產(chǎn)生誤導：最終是要掌握命令流，學了GUI還去學命令流多麻煩諾，干脆直接學命令流算了，不是可以省很多事嗎？如將這種想法付諸于實踐的話往往是適得其反，不僅掌握命令流的效率底，而且G

21、UI又不熟悉，結(jié)果使用ANSYS處理問題來就有點無所適從，兩頭用得都不爽。因此，初學者容易一心想著使用命令流，忽視對GUI操作的練習，難以認識到命令流與GUI的聯(lián)系：沒有對GUI的熟練操作要掌握好命令流是很難的，或者代價是很高的。直接去學命令流之所以難，一個是命令太多，不易知道那些命令是常用的，那些是不常用的，我們只要掌握最常用的就足夠了，而如果GUI使用得多的話，就會很清楚那些命令是常用的（實現(xiàn)的目的一樣），以后掌握命令流就有了針對性；另一個是一個命令的參數(shù)太多，同一個命令，通過參數(shù)的變化可以對應不同的GUI操作，事先頭腦里沒有GUI印象的話，對參數(shù)的變化可能就沒有很多的體會，難以加深對參數(shù)

22、的理解。因此，建議初學者不用管命令，踏踏實實的熟悉GUI操作，當GUI操作達到一定程度后，再去掌握命令流就是一件很容易的事情，當然也需要大量的練習。實際上，大多數(shù)使用者而言，基本上是將GUI操作與命令流結(jié)合起來使用，沒有人會完全用命令流解決問題的，因為沒有必要去記那么多命令，有些操作GUI用起來更加直觀方便。一般而言，前處理熟悉使用命令流比較方便，求解控制里面使用GUI比較好。此外，還有一點初學者也需注意，一開始學ANSYS主要是熟悉ANSYS軟件，掌握處理問題的一般方法，不是用它來解決很復雜的問題來體現(xiàn)你的能力有多強，一心只想著找有難度的問題來著，往往容易被問題掛死在一棵樹上而失去了整片森林

23、。因此，最好多找些容易點的，涉及到不同類型問題的題來做練習。ANSYS10.0教程第一章 ANSYS的安裝和配置 ANSYS程序包括兩張光盤：一張是ANSYS經(jīng)典產(chǎn)品安裝盤，另一張是ANSYSWorkbench產(chǎn)品安裝盤。本章以ANSYS100為例介紹ANSYS的安裝、配置、啟動及ANSYS的相關知識。 第一節(jié) ANSYS的安裝 一、安裝ANSYS對系統(tǒng)的要求 安裝ANSYS對計算機系統(tǒng)的要求如下。 1硬件要求 內(nèi)存至少256M； 采用顯存不少于32M的顯卡，分辨率至少為1024x768，色彩為真彩色32位： 硬盤剩余空間至少2G； 安裝網(wǎng)卡，設置好TCPIP協(xié)議，并且TCPIP協(xié)議綁定到此網(wǎng)

24、卡上。注意在TCP1P協(xié)議中要設定計算機的hostname。 2軟件系統(tǒng)要求 操作系統(tǒng)為Windows2000或WindowsXP以上。 二、安裝ANSYS前的準備工作 1拷貝文件 先將安裝光盤中MAGNITUDE文件夾拷入計算機中，如D：LMAGNITUDE，用Windows的記事本打開D：IAGNITUDE文件夾中的ansysdat文件，該文件的第一行內(nèi)容為SERVERhostOOOOO(30000001055”，把host改為你的計算機名，如1wm是我的主機名，則host改為Ivan。執(zhí)行命令所有程序附件，命令提示符進入DOS狀態(tài)，鍵入1PCONFIGALL回車，所顯示的physical

25、address即為網(wǎng)卡號，本例中計算機網(wǎng)卡的physicaladdress為000c6e10c8531055，則ansysdat文件的第一行內(nèi)容修改為“SERVERlwm000c6e10c8531055”，以原文件名存盤退出。 2生成許可文件 運行D：MAGNITUDE文件夾中的keygenbat文件，生成licensedat，該文件就是ANSYS的許可文件，將它存放在指定目錄下永久保存，本例中存放在D：LMAGNITUDE文件夾中。 三、安裝ANSYS 將ANSYS的安裝光盤放入光驅(qū)中，出現(xiàn)如圖1-1的畫面，選擇Install ANSYS 100開始安裝AHSYS100。 開始運行ANSYS

26、安裝程序，出現(xiàn)ANSYS安裝歡迎界面如圖1-2的所示，選擇Next按鈕進行下一步安裝。第2頁第3頁第二章 實體建模 第一節(jié)基本知識 建模在ANSYS系統(tǒng)中包括廣義與狹義兩層含義，廣義模型包括實體模型和在載荷與邊界條件下的有限元模型，狹義則僅僅指建立的實體模型與有限元模型。建模的最終目的是獲得正確的有限元網(wǎng)格模型，保證網(wǎng)格具有合理的單元形狀，單元大小密度分布合理，以便施加邊界條件和載荷，保證變形后仍具有合理的單元形狀，場量分布描述清晰等。 一、實體造型簡介 1建立實體模型的兩種途徑 利用ANSYS自帶的實體建模功能創(chuàng)建實體建模： 利用ANSYS與其他軟件接口導入其他二維或三維軟件所建立的實體模型

27、。 2實體建模的三種方式 (1)自底向上的實體建模 由建立最低圖元對象的點到最高圖元對象的體，即先定義實體各頂點的關鍵點，再通過關鍵點連成線，然后由線組合成面，最后由面組合成體。 (2)自頂向下的實體建模 直接建立最高圖元對象，其對應的較低圖元面、線和關鍵點同時被創(chuàng)建。 (3)混合法自底向上和自頂向下的實體建模 可根據(jù)個人習慣采用混合法建模，但應該考慮要獲得什么樣的有限元模型，即在網(wǎng)格劃分時采用自由網(wǎng)格劃分或映射網(wǎng)格劃分。自由網(wǎng)格劃分時，實體模型的建立比較1e單，只要所有的面或體能接合成一體就可以：映射網(wǎng)格劃分時，平面結(jié)構(gòu)一定要四邊形或三邊形的面相接而成。 二、ANSYS的坐標系 ANSYS為

28、用戶提供了以下幾種坐標系，每種都有其特定的用途。 全局坐標系與局部坐標系：用于定位幾何對象(如節(jié)點、關鍵點等)的空間位置。 顯示坐標系：定義了列出或顯示幾何對象的系統(tǒng)。 節(jié)點坐標系：定義每個節(jié)點的自由度方向和節(jié)點結(jié)果數(shù)據(jù)的方向。 單元坐標系：確定材料特性主軸和單元結(jié)果數(shù)據(jù)的方向。 1全局坐標系 全局坐標系和局部坐標系是用來定位幾何體。在默認狀態(tài)下，建模操作時使用的坐標系是全局坐標系即笛卡爾坐標系?？傮w坐標系是一個絕對的參考系。ANSYS提供了4種全局坐標系：笛卡爾坐標系、柱坐標系、球坐標系、Y-柱坐標系。4種全局坐標系有相同的原點，且遵循右手定則，它們的坐標系識別號分別為：0是笛卡爾坐標系(c

29、artesian)，1是柱坐標系第13頁(Cyliadrical)，2是球坐標系(Spherical)，5是Y-柱坐標系(Y-aylindrical)，如圖2-1所示。 ANSYS引用坐標系x軸、Y軸、z軸代表不同的意義，笛卡爾坐標系的X軸、Y軸、Z軸分別代表其原始意義；柱坐標系的x軸、Y軸、z軸分別代表徑向R、軸向O和軸向Z；球坐標系的X軸、Y軸、z軸分別代表R、O、p。 注意：4種全局坐標系有共同的原點 2局部坐標系 局部坐標系是用戶為了方便建模及分析的需要自定義的坐標系，可以和全局坐標系有不同的原點、角度、方向。 (1)建立局部坐標系 1)通過當前激活的工作平面的原點為中心來建立局部坐標

30、系 Command方式： CSWPLA，KCN，KCS，pARl，PAll2 aKCN：坐標系編號。KCN是大于10的任何一個編號。 bKCS：局部坐標系的屬性。KCS=O時為笛卡爾式坐標系；KCS=1時為柱坐標系；KCS=2時為球坐標系：KCS-3時為環(huán)坐標系：KCS-4時為工作平面坐標系：KCS=5時為柱坐標系。 cPAR1：應用于橢圓、球或螺旋坐標系。當KCS=1或2時，PAR1是橢圓長短半徑(YX)的比值，默認為1(圓)：當KCS=3時，PARI是環(huán)形的主半徑。 dPAR2：應用于球坐標系，當KCS=2時，PAR2是橢球Z軸半徑與x軸半徑的比值，默認為1(圓)。 GUI方式： WorR

31、PlaneLocal Coordinate SystemsCreate Local CSAt WP Origin 2)通過已定義的關鍵點來建立局部坐標系 Command方式： CSKP,KCN，KCS，PORlG，PXAXS，PXYPL，PARl，pAR2 aKCN：坐標系編號。KCN是大于10的任何一個編號。 bKCS：局部坐標系的屬性。KCS=0時為笛卡爾式坐標系；KCS=1時為柱坐標系；KCS=2時為球坐標系：KCS=3時為環(huán)坐標系；KCS=4時為工作平面坐標系；KCS=5時為柱坐標系。 cPORlG：以該關鍵點為新建坐標系原點，若該值為P，則可進行GUI選取關鍵點操作。 dpXAXS，

32、定義x軸的方向，原點指向該點方向為x軸正向， ePXYPL：定義Y軸的方向，若該點在x軸的右側(cè)，則Y軸在x軸的右側(cè)，反之在左側(cè)。第三章劃分網(wǎng)格 第一節(jié)基本知識 幾何實體模型并不參與有限元分析，所有施加在有限元邊界上的載荷或約束，必須最終傳遞到有限元模型上(節(jié)點和單元)進行求解。因此，在完成實體建模之后，要進行有限元分析，需對模型進行網(wǎng)格劃分將實體模型轉(zhuǎn)化為能夠直接計算的網(wǎng)格，生成節(jié)點和單元。 一、有限元網(wǎng)格概述 1網(wǎng)格類型 總的來說，ANSYS的網(wǎng)格劃分有兩種： 自由網(wǎng)格劃分(Free meshing)和映射網(wǎng)格劃分(Mapped meshing)，如圖31所示。 自由網(wǎng)格劃分主要用于劃分邊界

33、形狀不規(guī)則的區(qū)域，它所生成的網(wǎng)格相互之間是呈不規(guī)則排列的。對于復雜形狀的邊界常常選擇自由網(wǎng)格劃分。自由網(wǎng)格對于單元形狀沒有限制，也沒有特別的應用模式。缺點是分析精度往往不夠高。 與自由網(wǎng)格劃分相比較，映射網(wǎng)格劃分對于單元形狀有限制，并要符合一定的網(wǎng)格模式。映射面網(wǎng)格只包含四邊形或三角形單元，映射體網(wǎng)格只包含六面體單元。映射網(wǎng)格的特點是具有規(guī)則的形狀，肆元明顯地成行排列。 一般來說映射網(wǎng)格往往比自由網(wǎng)格劃分得到的結(jié)果要更加精確，而且在求解時對CPL和內(nèi)存的需求也相對要低些。如果用戶希望用映射網(wǎng)格劃分模型，創(chuàng)建模型的幾何結(jié)構(gòu)必須由一系列規(guī)則的體或面組成，這樣才能應用于映射網(wǎng)格劃分。因此，如果確定選

34、擇映射網(wǎng)格，需要從建立幾何模型開始就對模型進行比較詳盡的規(guī)劃，以使生成的模型滿足生成映射網(wǎng)格的規(guī)則要求。ANSYS支持的單元形狀與網(wǎng)格類型見表3-1。 2劃分網(wǎng)格的過程 在ANSYS程序當中，有限元的網(wǎng)格是由程序自己來完成的，用戶所要做的就是通過給出一些參數(shù)和命令來對程序?qū)嵭小昂暧^調(diào)控”。網(wǎng)格劃分過程的3個步驟如下： 定義單元屬性 定義單元屬性的操作主要包括定義單元類型、定義實常數(shù)和定義材第46頁料參數(shù)等。 定義網(wǎng)格劃分控制 ANSYS程序提供了大量的網(wǎng)格生成控制，用戶可以根據(jù)模型的形狀和單元特點選用。 生成網(wǎng)格 其中第步的設置有時是不需要的，因為默認網(wǎng)格控制對許多模型都是適用的。可定義單元屬

35、性對于網(wǎng)格劃分來說是必不可少的，它不僅影響到網(wǎng)格劃分，而且對求解的精度也有很大影響。 二、定義單元屬性 在生成節(jié)點和單元網(wǎng)格之前，必須定義合適的單元屬性。 1定義單元類型 在有限元分析過程中，對于不同的問題，需要應用不同特性的單元，單元選擇不當，直接影響到計算能否進行和結(jié)果的精度。ANSYS的單元庫中提供了200多種單元類型，每個單元都有唯一的編號，如LINK1、pLANE2、BEAM3和SOLID45等，幾乎能解決大部分常見問題。 下面用GUI的方式介紹定義單元類型的常用操作步驟。 選擇MainMenuPreprocessorElement TypeAddFxlitDelete命令，彈出如圖

36、3-2所示的Element Type對話框(初次定義時，列表框中顯示“NONE DEFINED”，表示沒有任何單元被定義)。 單擊Add按鈕，彈出Library of Element Types對話框，如圖3-3所示?？梢钥吹?，列表框中列出了單元庫中的所有單元類型。左側(cè)列表框中顯示的是單元的分類，右側(cè)列表框為單元的特性和編號，選擇單元時應該先明確自己要定義的單元類型，如LINK、PLANE、BEAM和SOLID等，然后從右邊列表框中選擇合適的單元。 在左側(cè)列表框中選擇Solid，則右側(cè)列表框中將顯示所有的Solid單元，如Brick 8node45即為Solid45單元。選中此單元，并在Ele

37、ment type reference number文本框中輸入?yún)⒖继?，默認為“1”，單擊OK按鈕即可，如圖33所示。 此時，單擊Apply按鈕，可繼續(xù)添加別的單元類型，同時Element type reference number文本框中的數(shù)值將自動變?yōu)椤?”用戶可以模仿前面介紹的方法，定義一個BEAM3單元，單擊OK按鈕后，返回單元類型對話框，如圖3-4所示。第四章 邏輯選擇 第一節(jié)基本知識 若用戶只對模型的某一部分進行操作處理，如加載、有選擇性地觀察結(jié)果等，則可利用選擇功能。選擇功能可以選擇節(jié)點、單元、關鍵點、線、面、體等子集，以便能夠在該部分實體上進行操作。 所有的ANSYS數(shù)據(jù)都在數(shù)

38、據(jù)庫內(nèi)，利用選擇功能，用戶可以方便地只選擇數(shù)據(jù)的某部分進行操作。例如：顯示第一象限內(nèi)的點、刪除所有半徑在05與10之間的弧段、只觀察材料是鋼的單元的計算結(jié)果等。 利用選擇功能的典型例子包括施加載荷、列出子集結(jié)果、或者是繪制所選實體等。選擇功能的另一個有用特征是能夠選擇實體的子集并給這個子集命名。例如：可以選擇組成水泵葉片部分的所有單元，并把它命名為子集blade。像這樣命名的子集叫做元件，幾個元件組成一個部件。 進入ANSYS選擇Select菜單，操作命令為GUI：Utility MenuSelect。 一、選擇實體 1實體類型 運行選擇實體的操作命令GUI：Utility MenuSelec

39、tEntities，彈出實體選擇對話框，如圖4-1所示。實體類型包括Nodes、Elements、Volumes、Areas、Lines、Keypoints。 2選擇準則 選擇準則與實體類型有關，不同的實體類型對應不同的選擇準則。如選擇節(jié)點的準則有：ByNumPick項，通過實體號或通過拾取操作進行選擇。Attached to項，通過實體的隸屬關系進行選擇。By Locafion項，根據(jù)X，Y，Z坐標位置選擇。By Attributes項，根據(jù)材料號、實常數(shù)號等進行選擇，不同的實體所用的屬性不相同。Exterior項，選擇模型外邊界的實體。By Results項，根據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)選擇。3選擇方式選

40、擇實體的方式有七種，如圖4-2所示。各項的含義為：From Full項，從整個實體集中選擇一個子集，陰影部分表示活動子集。Reselect項，從選中的子集中再選擇一個子集，逐步縮小子集的選擇范圍。Also Select項，在當前子集中添加另外一個不同的子集。Unselect項，從當前子集中去掉一部分，與Reselect的選擇剛好相反。Select All項，恢復選擇整個全集。Select None項，選擇空集。Invert項，選擇當前子集的補集。第71頁 二、CompAssembly功能 此項為構(gòu)件和部件的創(chuàng)建和選擇功能菜單。用戶可以將一些常用實體組合構(gòu)造成一個構(gòu)件Component，并給這個

41、構(gòu)件賦予一個構(gòu)件名。也可以將多個構(gòu)件組合構(gòu)造成一個部件集合Assembly，部件也有自己的名字。在選擇實體模型時，用戶可以隨時通過該項對應的名稱來訪問構(gòu)成這些構(gòu)件和部件的實體。 操作命令有GUI：Utility MenuSelectCompAssembly。 下面對CompAssembly子菜單中各功能選項進行介紹。 1CreateComponent生成構(gòu)件 GUI：Utility MenuSelectCompAssemblyCreate Component。 在執(zhí)行上述操作之前，必須先選擇實體類型如節(jié)點、單元等。當選擇組成元件的實體，執(zhí)行該命令后，會彈出Create Component的對話

42、框，輸入創(chuàng)建的構(gòu)件名，單擊OK鍵結(jié)命令。 2Create Assembly生成部件 GUI：Utility MenuSelectComAssemblyCreate Assembly。 選定要構(gòu)成部件的所有構(gòu)件，運行上述菜單，彈出生成部件對話框，在此窗口輸入所要創(chuàng)建部件的名字，即可創(chuàng)建由這些構(gòu)件構(gòu)成的部件。 3Edit Assembly編輯部件 GUI：Utility MenuSelectCompAssemblyEdit Assembly。 運行上述菜單，彈出EditAssembly對話框可以對部件進行編輯。選定要編輯的部件，可以對其中的構(gòu)件進行刪除操作，也可以向部件中添加構(gòu)件。 4Select

43、CompAssembly選擇構(gòu)件部件 GU：UtilityMenuSelectCompAssemblySelect Comp/Assembly。 運行上述菜單，彈出Select Component Assembly窗口，可以對先前定義的構(gòu)件或者部件進行選取。 5ListCompAssembly列出構(gòu)件部件 GUI：Utility MenuSelectCompAssemblyListCompAssembly。第五章加載與求解 施加載荷是有限元分析中關鍵的一步，可以對網(wǎng)格劃分之后的有限元模型施加載荷，也可以直接對實體模型施加載荷。當對模型進行了劃分網(wǎng)格和施加載荷之后，就可以選擇適當?shù)那蠼馄鲗栴}進

44、行求解。 第一節(jié)基礎知識 一、載荷的分類 ANSYS中載荷(Loads)包括邊界條件和模型內(nèi)部或外部的作用力。在不同的學科中，載荷的定義如下。 結(jié)構(gòu)分析：位移、力、壓力、彎矩、溫度和重力。 熱分析：溫度、熱流率、對流、內(nèi)部熱生成、無限遠面。 磁場分析：磁勢、磁流通、磁電流段、源電密度、無限遠面。 電場分析；電勢(電壓)、電流、電荷、電荷密度、無限遠面。 流場分析：速度、壓力。 在ANSYS中，載荷主要分為六大類：DOF約束(自由度約束)、力(集中載荷)、表面載荷、體載荷、慣性力及耦合場載荷，它們的含義為如下。 DOF約束(DOF constraint)：用戶指定某個自由度為已知值。在結(jié)構(gòu)分析中

45、約束是位移和對稱邊界條件：在熱力學分析中約束是溫度和熱流量等。 力(集中載荷)(Fome)：施加于模型節(jié)點的集中載荷。如結(jié)構(gòu)分析中的力和力矩，熱分析中的熱流率。 表面載荷(SurfaceLoad)：作用在某個表面上的分布載荷。如結(jié)構(gòu)分析中的壓力，熱分析中的對流和熱流量。 體載荷(Body loads)：作用在體積或場域內(nèi)。如結(jié)構(gòu)分析中的溫度和重力，熱分析中的熱生成率。 慣性載荷(Inertia loads)：結(jié)構(gòu)質(zhì)量或慣性引起的載荷。如重力加速度、角速度和角加速度，主要在結(jié)構(gòu)分析中使用。 耦合場載荷(Coupled-field loads)：它是一種特殊的情況，從一種分析中得到的結(jié)果用作另一種

46、分析的載荷；如熱分析中得到的節(jié)點溫度可作為結(jié)構(gòu)分析中的體載荷施加到每一個節(jié)點。 二、載荷步、子步和平衡迭代 1載荷步 載荷步是指分步施加的載荷，在線性靜態(tài)或穩(wěn)態(tài)分析中，可以使用不同的載荷步施加不第82頁同的載荷組合。如圖51所示，第一個載荷步用于線性載荷，第二個載荷步用于常數(shù)載荷部分，第二個載荷步用于卸載。 2子步 子步是指在一個特定的載荷步中每一次增加的步長，也稱為時間步，代表一段時間。對于不同的分析類型，子步的作用不同： 在非線性靜態(tài)分析或穩(wěn)態(tài)分析中，使用子步逐漸施加載荷以便能獲得精確解。 在線性或非線性瞬態(tài)分析或穩(wěn)態(tài)分析中，使用于步滿足瞬態(tài)時間積分法則(為獲得精確解，通常規(guī)定一個最小的時

47、間步長)。 在諧波分析中，使用于步可獲得諧波頻率范圍內(nèi)多個頻率處的解。 3階躍載荷和坡度載荷 在一個載荷步中，有兩個或者兩個以上的載荷步子步時，就必須選擇所施加的載荷應該為階躍載荷還是為坡度載荷。所謂階躍載荷，就是指在第一個子步全部施加上去了，載荷在以后的每個子步中保持不變。坡度載荷就是指在每一個載荷步子步，載荷值都是遞增的，直到最后一個載荷步子步，全部的載荷才施加上去。 4平衡迭代 平衡迭代是指在給定子步下為了收斂而計算的附加解。平衡迭代僅應用于收斂起著很重要作用的非線性分析(靜態(tài)或瞬態(tài))中的迭代修正。 三、通用選項 通用選項包括瞬態(tài)或者靜態(tài)分析當中載荷步結(jié)束的時間、子步步數(shù)或者說時間步大小

48、、階躍載荷、熱應力當中的參考溫度。選擇Main MenuSolutionLoad Step Opts命令展開載荷步選項菜單。選擇Main MenuSolutionLoad Step OptsTimeFrequentTime-Time Step命令，彈出如圖5-2所示的對話框。 注意：如果展開的載荷步選項菜單不完全，選擇Main MenuSolutionUnabridgad Menu命令即可 TIME命令在與速率有關的問題當中是指實際的時間，要求指定一個時間值；在與速率無關的問題里面，時間是一個用作跟蹤載荷的參數(shù)。顯然，無論哪一種情況，都不能將時間設置為0。 DELTIM命令是給ANSYS程序分

49、析指定時間步的大小，在通用選項的另外一個窗口Time and Substep Options當中，ANSYS程序是要通過NSUBST命令來指定分析過程當中的子步的大小。 KBC命令是指定載荷的施加是采用階躍式還是采用坡度式(線性方式)。第83頁第六章 后處理 第一節(jié)基本知識 對模型進行有限元分析后，通常需要對求解結(jié)果進行查看、分析和操作。檢查并分析求解的結(jié)果的相關操作稱為后處理。 用ANSY$軟件處理有限元問題時，建立有限元模型并求解后，并不能直觀地顯示求解結(jié)果，必須用后處理器才能顯示和輸出結(jié)果。檢查分析結(jié)果可使用兩個后處理器：通用后處理器POSTl和時間歷程后處理器POST26。輸出形式可以

50、有圖形顯示和數(shù)據(jù)列表兩種。 一、通用后處理器POST1 這個模塊用來查看整個模型或者部分選定模型在某一個時刻(或頻率)的結(jié)果。對前面的分析結(jié)果能以圖形、文本形式或者動畫顯示和輸出，如各種應力場、應變場等的等值線圖形顯示、變形形狀顯示以及檢查和解釋分析的結(jié)果列表。另外還提供了很多其他功能，如誤差估計、載荷工況組合、結(jié)果數(shù)據(jù)計算和路徑操作等。 進入通用后處理器的路徑為GUI：Main MenuGeneral Postproc。 1將數(shù)據(jù)結(jié)果讀入數(shù)據(jù)庫 要想查看數(shù)據(jù)，首先要把計算結(jié)果讀入到數(shù)據(jù)庫中。這樣，數(shù)據(jù)庫中首先要有模型數(shù)據(jù)(節(jié)點和單元等)。若數(shù)據(jù)庫中沒有數(shù)據(jù)，需要用戶單擊工具欄上的“KESUM

51、 DB”按鈕(或輸XRESUME命令，或GUI菜單路徑：Utility Menu Jobnamedb)讀取數(shù)據(jù)文件Jobname.db數(shù)據(jù)庫包含的模型數(shù)據(jù)應與計算模型相同，否則可能會無法進行后處理。 默認情況下，ANSYS會在當前工作目錄下尋找以當前工作文件命名的結(jié)果文件，若從其他結(jié)果文件中讀入結(jié)果數(shù)據(jù)，可通過如下步驟選定結(jié)果文件。 運行Main MenuGeneral PostprocData & 命令，彈出Dataand(數(shù)據(jù)和文件選項)對話框，如圖61所示。在此對話框中選擇后處理中將要顯示或列表的數(shù)據(jù)，如節(jié)點單元應力、應變。此外，還要選擇包含此結(jié)果的數(shù)據(jù)文件，對于結(jié)構(gòu)分析模型，選擇*rs

52、t文件，單擊OK按鈕則所選擇的文件讀入到數(shù)據(jù)庫。對話框中各參數(shù)的意義如下。 (1)Data to be read項，選擇要分析的結(jié)果。一般采用默認值All items或Basic items。 (2)Results be read項，在文本框中輸入將要讀入的結(jié)果文件名，或單擊文本框右側(cè)的按鈕選擇將要讀入的結(jié)果文件。 一旦模型數(shù)據(jù)已經(jīng)存在于數(shù)據(jù)庫中，執(zhí)行GUI：Main MenuGeneral PostprocRead Results命令，可將結(jié)果文件讀入數(shù)據(jù)庫。第108頁2圖像顯示結(jié)果數(shù)據(jù) POSTl具有強大的圖形顯示能力，所需結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫后，可以將讀取的結(jié)果數(shù)據(jù)通過不同的形式用圖形直觀地顯

53、示出來。 (1)等值線顯示 等值線顯示表現(xiàn)了結(jié)果項(如應力、變形等)在模型上的變化，它用不同的顏色表示結(jié)果的大小，具有相同數(shù)值的區(qū)域用相向的顏色表示。因此通過等值線顯示，可以非常直觀地得到模型某結(jié)果項的分布情況。 (2)變形后的形狀顯示 在結(jié)構(gòu)分析中可用它觀察在施加載荷后的結(jié)構(gòu)變形情況，顯示變形的方式有三種選項： Def Shape only項，僅顯示變形后的形狀。 Def+undeformed項，顯示變形前后的形狀。 Def+underedge項，顯示變形后的形狀及未變形的邊界。 (3)矢量顯示 矢量顯示可用箭頭顯示模型牛某個矢量大小和方向的變化。鮚構(gòu)分析中的位移、轉(zhuǎn)動、主應力等都是矢量。

54、(4)路徑顯示 路徑圖是顯示某個變量(例如位移、應力、溫度等)沿模型上指定路徑的變化圖。沿路徑還可以進行各種數(shù)學運算，得到一些非常有用的計算結(jié)果。但是僅能在包含實體單元(二維或三維)或板殼單元的模型中定義路徑，對僅包含一維單元的模型，路徑功能不可用。 以圖形方式觀察結(jié)果沿路徑的變化或者沿路徑進行數(shù)學運算需要遵從以下步驟： 定義路徑屬性。 定義路徑點。 沿路徑插值(映射)結(jié)果數(shù)據(jù)。 顯示結(jié)果。一旦把結(jié)果影射到路徑上，可用圖像顯示或列表顯示方式觀察結(jié)果沿定義的路徑變化情況，也可以執(zhí)行算術運算。 要查看某項結(jié)果沿路徑的變化情況，首先要定義路徑(Path)。ANSYS提供了3種定義路徑的方法：通過節(jié)點

55、定義路徑、在工作平面上定義路徑和通過路徑定義點來定義路徑。通過節(jié)點定義路徑的GUI操作步驟為：運行Main MenuGeneral PostprocPath OperationsDefine PathBy Nodes命令，彈出節(jié)點選擇對話框，選擇足夠多的節(jié)點以定義路徑。 節(jié)點選擇完畢后單擊OK按鈕，彈出如圖6-2所示的對話框。在Define Path Name文本框中輸入路徑名；在Number of datasets(數(shù)據(jù)項的個數(shù))文本框中輸入可以映射到所定義的路徑上的結(jié)果項數(shù)目的最大值，此項最小值4，默認值為30；在Number of divisions(分割個第109頁第七章 桁架和梁的有限元分析 第一節(jié)基本知識 一、桁架和粱的有限元分析概要 1桁架桿系的有限元分析概要 桁架桿系系統(tǒng)的有限元分析問題是工程中暈常見的結(jié)構(gòu)形式之一，常用在建筑的屋頂、機械的機架及各類空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等多種場合。 桁架結(jié)構(gòu)的特點是，所有桿件僅承受軸向力，所有載荷集中作用于節(jié)點上。由于桁架結(jié)構(gòu)具有自然離散的特點，因此可以將其每一根桿件視為一個單元，各桿件之間的交點視為一個節(jié)點。 2梁的有限元分析概要 梁的有限元分析問題也是是工程中最常見的結(jié)構(gòu)形式之一，常用在建筑、機械、汽車、工程機械、冶金等多種場合。 梁結(jié)構(gòu)的特點是，梁的橫截面均一致，可承受軸向、切向、彎矩等載荷。根據(jù)梁的特點，等截面的梁在進行