ansys有限元分析小論文

1、 ansys 軟件簡介ansys軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國ansys開發(fā)，它能與多數(shù)cad軟件接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如pro/engineer, nastran, alogor, ideas, autocad等， 是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計中的高級cad工具之一。 軟件功能簡介軟件主要包括三個部分：前處理模塊，分析計算模塊和后處理模塊。前處理模塊提供了一個強大的實體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型；分析計算模塊包括結(jié)構(gòu)分析（可進行線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動力學(xué)分析、電磁場分析、

2、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力；后處理模塊可將計算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出來，也可將計算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。軟件提供了100種以上的單元類型，用來模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料。該軟件有多種不同版本，可以運行在從個人機到大型機的多種計算機設(shè)備上，如pc，sgi，hp，sun，dec，ibm，cray等。目前版本為ansys5.7版，其微機版本要求的操作系統(tǒng)為windows 95/98或windows nt,也可運行于uni

3、x系統(tǒng)下。微機版的基本硬件要求為：顯示分辨率為1024×768，顯示內(nèi)存為2m以上，硬盤大于350m，推薦使用17英寸顯示器。前處理模塊prep7雙擊實用菜單中的“preprocessor”，進入ansys的前處理模塊。這個模塊主要有兩部分內(nèi)容：實體建模和網(wǎng)格劃分。（1）實體建模ansys程序提供了兩種實體建模方法：自頂向下與自底向上。自頂向下進行實體建模時，用戶定義一個模型的最高級圖元，如球、棱柱，稱為基元，程序則自動定義相關(guān)的面、線及關(guān)鍵點。用戶利用這些高級圖元直接構(gòu)造幾何模型，如二維的圓和矩形以及三維的塊、球、錐和柱。無論使用自頂向下還是自底向上方法建模，用戶均能使用布爾運算來

4、組合數(shù)據(jù)集，從而“雕塑出”一個實體模型。ansys程序提供了完整的布爾運算，諸如相加、相減、相交、分割、粘結(jié)和重疊。在創(chuàng)建復(fù)雜實體模型時，對線、面、體、基元的布爾操作能減少相當可觀的建模工作量。ansys程序還提供了拖拉、延伸、旋轉(zhuǎn)、移動、延伸和拷貝實體模型圖元的功能。自底向上進行實體建模時，用戶從最低級的圖元向上構(gòu)造模型，即：用戶首先定義關(guān)鍵點，然后依次是相關(guān)的線、面、體。 （2）網(wǎng)格劃分ansys程序提供了使用便捷、高質(zhì)量的對cad模型進行網(wǎng)格劃分的功能。包括四種網(wǎng)格劃分方法：延伸劃分、映像劃分、自由劃分和自適應(yīng)劃分。延伸網(wǎng)格劃分可將一個二維網(wǎng)格延伸成一個三維網(wǎng)格。映像網(wǎng)格劃分允許用戶將幾

5、何模型分解成簡單的幾部分，然后選擇合適的單元屬性和網(wǎng)格控制，生成映像網(wǎng)格。ansys程序的自由網(wǎng)格劃分器功能是十分強大的，可對復(fù)雜模型直接劃分，避免了用戶對各個部分分別劃分然后進行組裝時各部分網(wǎng)格不匹配帶來的麻煩。自適應(yīng)網(wǎng)格劃分是在生成了具有邊界條件的實體模型以后，用戶指示程序自動地生成有限元網(wǎng)格，分析、估計網(wǎng)格的離散誤差，然后重新定義網(wǎng)格大小，再次分析計算、估計網(wǎng)格的離散誤差，直至誤差低于用戶定義的值或達到用戶定義的求解次數(shù)。求解模塊solution前處理階段完成建模以后，用戶可以在求解階段獲得分析結(jié)果。點擊快捷工具區(qū)的save_db將前處理模塊生成的模型存盤，退出preprocessor，

6、點擊實用菜單項中的solution，進入分析求解模塊。在該階段，用戶可以定義分析類型、分析選項、載荷數(shù)據(jù)和載荷步選項，然后開始有限元求解。后處理模塊post1和post26ansys軟件的后處理過程包括兩個部分：通用后處理模塊post1和時間歷程后處理模塊post26。通過友好的用戶界面，可以很容易獲得求解過程的計算結(jié)果并對其進行顯示。這些結(jié)果可能包括位移、溫度、應(yīng)力、應(yīng)變、速度及熱流等，輸出形式可以有圖形顯示和數(shù)據(jù)列表兩種。（1）通用后處理模塊post1點擊實用菜單項中的“general postproc”選項即可進入通用后處理模塊。這個模塊對前面的分析結(jié)果能以圖形形式顯示和輸出。例如，計算

7、結(jié)果（如應(yīng)力）在模型上的變化情況可用等值線圖表示，不同的等值線顏色，代表了不同的值（如應(yīng)力值）。濃淡圖則用不同的顏色代表不同的數(shù)值區(qū)（如應(yīng)力范圍），清晰地反映了計算結(jié)果的區(qū)域分布情況。（2）時間歷程響應(yīng)后處理模塊post26點擊實用菜單項中的timehist postpro選項即可進入時間歷程響應(yīng)后處理模塊。這個模塊用于檢查在一個時間段或子步歷程中的結(jié)果，如節(jié)點位移、應(yīng)力或支反力。這些結(jié)果能通過繪制曲線或列表查看。繪制一個或多個變量隨頻率或其它量變化的曲線，有助于形象化地表示分析結(jié)果。另外，post26還可以進行曲線的代數(shù)運算。ansys 中的模型創(chuàng)建創(chuàng)建ansys 模型通常有4種途徑：（1）

8、創(chuàng)建實體模型，然后劃分有限元網(wǎng)絡(luò)。（2）在其它pro/e軟件中創(chuàng)建實體模型，然后通數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入ansys軟件中，經(jīng)過修正后劃分有限元網(wǎng)絡(luò)。（3）直接創(chuàng)建幾何實體模型的單元和節(jié)點。（4）在pro/e軟件中創(chuàng)建有限元模型，將單元和節(jié)點的數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入ansys軟件。ansys中的網(wǎng)絡(luò)劃分ansys程序提供了使用便捷、高質(zhì)量的對pro/e模型進行網(wǎng)格劃分的功能。包括四種網(wǎng)格劃分方法：延伸劃分、映像劃分、自由劃分和自適應(yīng)劃分。延伸網(wǎng)格劃分可將一個二維網(wǎng)格延伸成一個三維網(wǎng)格。映像網(wǎng)格劃分允許用戶將幾何模型分解成簡單的幾部分，然后 選擇合適的單元屬性和網(wǎng)格控制，生成映像網(wǎng)格。ansys程序的自由網(wǎng)格劃分器功

9、能是十分強大的，可對復(fù)雜模型直接劃分，避免了 用戶對各個部分分別劃分然后進行組裝時各部分網(wǎng)格不匹配帶來的麻煩。自適應(yīng)網(wǎng)格劃分是在生成了具有邊界條件的實體模型以后，用戶指示程序自動地生成有限元網(wǎng)格，分析、估計網(wǎng)格的離散誤差，然后重新定義網(wǎng)格大小，再次分析計算、估計網(wǎng)格的離散誤差，直至誤差 低于用戶定義的值或達到用戶定義的求解次數(shù)。 立板的靜力學(xué)分析過程1. 選擇分析模塊由于ansys能模擬的物理現(xiàn)象有多種，所以主功能窗口的命令相當多，我們可以利用main menu 中的 preferences功能將部分命令隱藏起來。在此，我們的物理領(lǐng)域選擇 structural。2. 創(chuàng)建有限元模型（1）創(chuàng)建和

10、輸入幾何模型如圖1所示。圖 1 輸入幾何模型（2）定義單元類型為求得精確地結(jié)果，ansys提供了150種元素，每一種元素都有適用其的分析方式及一種特定的編號，為分析結(jié)果的可靠性，我選擇plane183。操作步驟依次為“main menu ”“preprocessor”“element type”“add/edit/delete”“add”“solid”“plane 183”。（3）定義材料屬性選擇材料q235a，材料性質(zhì)對分析的影響特別大，設(shè)置時要注意單位的統(tǒng)一。操作步驟依次為“main menu”“ preprocessor”“material props”“ material models

11、”“ structural”“l(fā)inear”“elastic”“isotropic”“material”“exit”。在“isotropic”中彈性模量“ex”定義為2ell,泊松比“prxy”定義為0.3。（4）劃分網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)劃分的精度決定了有限元計算的好壞。操作步驟依次為“meshing”“size cntrls”“manualsize”“global”mesh”“free”“pick all”。結(jié)果如圖2所示。圖 2 劃分網(wǎng)絡(luò)3. 施加載荷并求解（1）在銷孔的圓周上下兩側(cè)施加載荷，使其受力均勻，結(jié)果如圖3所示。（2）對立板施加對稱約束，如圖4所示。（3）進行求解，結(jié)果如圖5所示。4. 查看結(jié)果（1）出現(xiàn)幾何實體模型在x軸、y軸、z軸的應(yīng)力變形圖，結(jié)果分別如圖6、7、8所示。（2）出現(xiàn)單元應(yīng)力云圖如圖9所示。圖 3 施加載荷圖 4 施加對稱約束圖 5 進行求解 圖 6 x軸應(yīng)力變形圖 圖 7 y軸應(yīng)力變形圖圖 8 z軸應(yīng)力變形圖圖 9 單元應(yīng)力云圖結(jié)果分析：利