ANSYS教程(非常有用)參考模板

1、 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(dòng)及ANSYS的相關(guān)知識(shí)。 第一節(jié) ANSYS的安裝 一、安裝ANSYS對系統(tǒng)的要求 安裝ANSYS對計(jì)算機(jī)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(shè)置好TCPIP協(xié)議，并且TCPIP協(xié)議綁定到此網(wǎng)卡上。注意在TCP1P協(xié)議中要設(shè)定計(jì)算機(jī)的hostname。 2軟件系統(tǒng)要求 操

2、作系統(tǒng)為Windows2000或WindowsXP以上。 二、安裝ANSYS前的準(zhǔn)備工作 1拷貝文件 先將安裝光盤中MAGNITUDE文件夾拷入計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)名，如1wm是我的主機(jī)名，則host改為Ivan。執(zhí)行命令所有程序附件，命令提示符進(jìn)入DOS狀態(tài)，鍵入1PCONFIGALL回車，所顯示的physicaladdress即為網(wǎng)卡號，本例中計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡的physicaladdress為00

3、0c6e10c8531055，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(yùn)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(yùn)行ANSYS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(jìn)行下一步

4、安裝。第2頁1 / 24第3頁 第二章 實(shí)體建模 第一節(jié)基本知識(shí) 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(shí)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(shí)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(shí)體造型簡介 1建立實(shí)體模型的兩種途徑 利用ANSYS自帶的實(shí)體建模功能創(chuàng)建實(shí)體建模： 利用ANSYS與其他軟件接口導(dǎo)入其他二維或三維軟件所建立的實(shí)體模型。 2實(shí)體建模的三種方式 (1)自底向上的實(shí)體建模 由建立最低圖元

5、對象的點(diǎn)到最高圖元對象的體，即先定義實(shí)體各頂點(diǎn)的關(guān)鍵點(diǎn)，再通過關(guān)鍵點(diǎn)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(shí)體建模 直接建立最高圖元對象，其對應(yīng)的較低圖元面、線和關(guān)鍵點(diǎn)同時(shí)被創(chuàng)建。 (3)混合法自底向上和自頂向下的實(shí)體建模 可根據(jù)個(gè)人習(xí)慣采用混合法建模，但應(yīng)該考慮要獲得什么樣的有限元模型，即在網(wǎng)格劃分時(shí)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(shí)，實(shí)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(shí)，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(biāo)系 ANSYS為用戶提供了以下幾種坐標(biāo)系，每種都有其特定的用途。 全局坐標(biāo)系與局部

6、坐標(biāo)系：用于定位幾何對象(如節(jié)點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)等)的空間位置。 顯示坐標(biāo)系：定義了列出或顯示幾何對象的系統(tǒng)。 節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系：定義每個(gè)節(jié)點(diǎn)的自由度方向和節(jié)點(diǎn)結(jié)果數(shù)據(jù)的方向。 單元坐標(biāo)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(biāo)系 全局坐標(biāo)系和局部坐標(biāo)系是用來定位幾何體。在默認(rèn)狀態(tài)下，建模操作時(shí)使用的坐標(biāo)系是全局坐標(biāo)系即笛卡爾坐標(biāo)系。總體坐標(biāo)系是一個(gè)絕對的參考系。ANSYS提供了4種全局坐標(biāo)系：笛卡爾坐標(biāo)系、柱坐標(biāo)系、球坐標(biāo)系、Y-柱坐標(biāo)系。4種全局坐標(biāo)系有相同的原點(diǎn)，且遵循右手定則，它們的坐標(biāo)系識(shí)別號分別為：0是笛卡爾坐標(biāo)系(cartesian)，1是柱坐標(biāo)系第13頁(Cyliadrical)

7、，2是球坐標(biāo)系(Spherical)，5是Y-柱坐標(biāo)系(Y-aylindrical)，如圖2-1所示。 ANSYS引用坐標(biāo)系x軸、Y軸、z軸代表不同的意義，笛卡爾坐標(biāo)系的X軸、Y軸、Z軸分別代表其原始意義；柱坐標(biāo)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(biāo)系的X軸、Y軸、z軸分別代表R、O、p。 注意：4種全局坐標(biāo)系有共同的原點(diǎn) 2局部坐標(biāo)系 局部坐標(biāo)系是用戶為了方便建模及分析的需要自定義的坐標(biāo)系，可以和全局坐標(biāo)系有不同的原點(diǎn)、角度、方向。 (1)建立局部坐標(biāo)系 1)通過當(dāng)前激活的工作平面的原點(diǎn)為中心來建立局部坐標(biāo)系 Command方式： CSWPLA，KCN，KCS，pARl，

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

9、te Local CSAt WP Origin 2)通過已定義的關(guān)鍵點(diǎn)來建立局部坐標(biāo)系 Command方式： CSKP,KCN，KCS，PORlG，PXAXS，PXYPL，PARl，pAR2 aKCN：坐標(biāo)系編號。KCN是大于10的任何一個(gè)編號。 bKCS：局部坐標(biāo)系的屬性。KCS=0時(shí)為笛卡爾式坐標(biāo)系；KCS=1時(shí)為柱坐標(biāo)系；KCS=2時(shí)為球坐標(biāo)系：KCS=3時(shí)為環(huán)坐標(biāo)系；KCS=4時(shí)為工作平面坐標(biāo)系；KCS=5時(shí)為柱坐標(biāo)系。 cPORlG：以該關(guān)鍵點(diǎn)為新建坐標(biāo)系原點(diǎn)，若該值為P，則可進(jìn)行GUI選取關(guān)鍵點(diǎn)操作。 dpXAXS，定義x軸的方向，原點(diǎn)指向該點(diǎn)方向?yàn)閤軸正向， ePXYPL：定義Y

10、軸的方向，若該點(diǎn)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(shí) 幾何實(shí)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(diǎn)和單元)進(jìn)行求解。因此，在完成實(shí)體建模之后，要進(jìn)行有限元分析，需對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分將實(shí)體模型轉(zhuǎn)化為能夠直接計(jì)算的網(wǎng)格，生成節(jié)點(diǎn)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(fù)

11、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(yīng)用模式。缺點(diǎn)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(diǎn)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(shí)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(yīng)用于映射網(wǎng)格劃分。因此，如果確定選擇映射網(wǎng)格，需要從建立幾何模型開始就對模型進(jìn)行比較詳盡的規(guī)劃，以

12、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(dāng)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(gè)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(shí)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(diǎn)選用。 生成網(wǎng)格 其中第步的設(shè)置有時(shí)是不需要的，因?yàn)槟J(rèn)網(wǎng)格控制對許多模型都是適用的?？啥x單元屬性對于網(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

13、的精度也有很大影響。 二、定義單元屬性 在生成節(jié)點(diǎn)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(yīng)用不同特性的單元，單元選擇不當(dāng)，直接影響到計(jì)算能否進(jìn)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(gè)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3-2所示的Element Type對話框(初次定義時(shí)，列表框中

14、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?yàn)閱卧奶匦院途幪?，選擇單元時(shí)應(yīng)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Element type reference number文本框中輸入

15、參考號，默認(rèn)為“1”，單擊OK按鈕即可，如圖33所示。 此時(shí)，單擊Apply按鈕，可繼續(xù)添加別的單元類型，同時(shí)Element type reference number文本框中的數(shù)值將自動(dòng)變?yōu)椤?”用戶可以模仿前面介紹的方法，定義一個(gè)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(shí) 若用戶只對模型的某一部分進(jìn)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(diǎn)、單元、關(guān)鍵點(diǎn)、線、面、體等子集，以便能夠在該部分實(shí)體上進(jìn)行操作。 所有的ANSYS數(shù)據(jù)都在數(shù)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(jìn)行操作。

16、例如：顯示第一象限內(nèi)的點(diǎn)、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(jì)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(shí)體等。選擇功能的另一個(gè)有用特征是能夠選擇實(shí)體的子集并給這個(gè)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(gè)元件組成一個(gè)部件。 進(jìn)入ANSYS選擇Select菜單，操作命令為GUI：Utility MenuSelect。 一、選擇實(shí)體 1實(shí)體類型 運(yùn)行選擇實(shí)體的操作命令GUI：Utility MenuSelectEntities，彈出實(shí)體選擇對話框，如圖4-1所示。實(shí)體類型

17、包括Nodes、Elements、Volumes、Areas、Lines、Keypoints。 2選擇準(zhǔn)則 選擇準(zhǔn)則與實(shí)體類型有關(guān)，不同的實(shí)體類型對應(yīng)不同的選擇準(zhǔn)則。如選擇節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)則有：ByNumPick項(xiàng)，通過實(shí)體號或通過拾取操作進(jìn)行選擇。Attached to項(xiàng)，通過實(shí)體的隸屬關(guān)系進(jìn)行選擇。By Locafion項(xiàng)，根據(jù)X，Y，Z坐標(biāo)位置選擇。By Attributes項(xiàng)，根據(jù)材料號、實(shí)常數(shù)號等進(jìn)行選擇，不同的實(shí)體所用的屬性不相同。Exterior項(xiàng)，選擇模型外邊界的實(shí)體。By Results項(xiàng)，根據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)選擇。3選擇方式選擇實(shí)體的方式有七種，如圖4-2所示。各項(xiàng)的含義為：From Fu

18、ll項(xiàng)，從整個(gè)實(shí)體集中選擇一個(gè)子集，陰影部分表示活動(dòng)子集。Reselect項(xiàng)，從選中的子集中再選擇一個(gè)子集，逐步縮小子集的選擇范圍。Also Select項(xiàng)，在當(dāng)前子集中添加另外一個(gè)不同的子集。Unselect項(xiàng)，從當(dāng)前子集中去掉一部分，與Reselect的選擇剛好相反。Select All項(xiàng)，恢復(fù)選擇整個(gè)全集。Select None項(xiàng)，選擇空集。Invert項(xiàng)，選擇當(dāng)前子集的補(bǔ)集。第71頁 二、CompAssembly功能 此項(xiàng)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(shí)體組合構(gòu)造成一個(gè)構(gòu)件Component，并給這個(gè)構(gòu)件賦予一個(gè)構(gòu)件名。也可以將多個(gè)構(gòu)件組合構(gòu)造成一個(gè)部件集合Ass

19、embly，部件也有自己的名字。在選擇實(shí)體模型時(shí)，用戶可以隨時(shí)通過該項(xiàng)對應(yīng)的名稱來訪問構(gòu)成這些構(gòu)件和部件的實(shí)體。 操作命令有GUI：Utility MenuSelectCompAssembly。 下面對CompAssembly子菜單中各功能選項(xiàng)進(jìn)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(shí)體類型如節(jié)點(diǎn)、單元等。當(dāng)選擇組成元件的實(shí)體，執(zhí)行該命令后，會(huì)彈出Create Component的對話框，輸入創(chuàng)建的構(gòu)件名，單擊OK鍵結(jié)命令。 2Create Ass

20、embly生成部件 GUI：Utility MenuSelectComAssemblyCreate Assembly。 選定要構(gòu)成部件的所有構(gòu)件，運(yùn)行上述菜單，彈出生成部件對話框，在此窗口輸入所要?jiǎng)?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(yùn)行上述菜單，彈出EditAssembly對話框可以對部件進(jìn)行編輯。選定要編輯的部件，可以對其中的構(gòu)件進(jìn)行刪除操作，也可以向部件中添加構(gòu)件。 4SelectCompAssembly選擇構(gòu)件部件 GU：UtilityMen

21、uSelectCompAssemblySelect Comp/Assembly。 運(yùn)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(jìn)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(guān)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(shí)體模型施加載荷。當(dāng)對模型進(jìn)行了劃分網(wǎng)格和施加載荷之后，就可以選擇適當(dāng)?shù)那蠼馄鲗栴}進(jìn)行求解。 第一節(jié)基礎(chǔ)知識(shí) 一、載荷的分類 ANSYS中載荷(Lo

22、ads)包括邊界條件和模型內(nèi)部或外部的作用力。在不同的學(xué)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(yuǎn)面。 磁場分析：磁勢、磁流通、磁電流段、源電密度、無限遠(yuǎn)面。 電場分析；電勢(電壓)、電流、電荷、電荷密度、無限遠(yuǎn)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(gè)自由度為已知值。在結(jié)構(gòu)分析中約束是位移和對稱邊界條件：在熱力學(xué)分析中約束是溫度和熱流量等。

23、力(集中載荷)(Fome)：施加于模型節(jié)點(diǎn)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(gè)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)果用作另一種分析的載荷；如熱分析中得到的節(jié)點(diǎn)溫度可作為結(jié)構(gòu)分析中的體載荷施加

24、到每一個(gè)節(jié)點(diǎn)。 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(gè)載荷步用于線性載荷，第二個(gè)載荷步用于常數(shù)載荷部分，第二個(gè)載荷步用于卸載。 2子步 子步是指在一個(gè)特定的載荷步中每一次增加的步長，也稱為時(shí)間步，代表一段時(shí)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(shí)間積分法則(為獲得精確解，通常規(guī)定一個(gè)最小的時(shí)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(gè)頻率處

25、的解。 3階躍載荷和坡度載荷 在一個(gè)載荷步中，有兩個(gè)或者兩個(gè)以上的載荷步子步時(shí)，就必須選擇所施加的載荷應(yīng)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(gè)子步全部施加上去了，載荷在以后的每個(gè)子步中保持不變。坡度載荷就是指在每一個(gè)載荷步子步，載荷值都是遞增的，直到最后一個(gè)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(jì)算的附加解。平衡迭代僅應(yīng)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(xiàng) 通用選項(xiàng)包括瞬態(tài)或者靜態(tài)分析當(dāng)中載荷步結(jié)束的時(shí)間、子步步數(shù)或者說時(shí)間步大小、階躍載荷、熱應(yīng)力當(dāng)中的參考溫度。選擇Main MenuSolu

26、tionLoad Step Opts命令展開載荷步選項(xiàng)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(xiàng)菜單不完全，選擇Main MenuSolutionUnabridgad Menu命令即可 TIME命令在與速率有關(guān)的問題當(dāng)中是指實(shí)際的時(shí)間，要求指定一個(gè)時(shí)間值；在與速率無關(guān)的問題里面，時(shí)間是一個(gè)用作跟蹤載荷的參數(shù)。顯然，無論哪一種情況，都不能將時(shí)間設(shè)置為0。 DELTIM命令是給ANSYS程序分析指定時(shí)間步的大小，在通用選項(xiàng)的另外一個(gè)窗口Time and S

27、ubstep Options當(dāng)中，ANSYS程序是要通過NSUBST命令來指定分析過程當(dāng)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(shí) 對模型進(jìn)行有限元分析后，通常需要對求解結(jié)果進(jìn)行查看、分析和操作。檢查并分析求解的結(jié)果的相關(guān)操作稱為后處理。 用ANSY$軟件處理有限元問題時(shí)，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(gè)后處理器：通用后處理器POSTl和時(shí)間歷程后處理器POST26。輸出形式可以有圖形顯示和數(shù)據(jù)列表兩種。 一、通用后處理器POST1 這個(gè)模塊

28、用來查看整個(gè)模型或者部分選定模型在某一個(gè)時(shí)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(dòng)畫顯示和輸出，如各種應(yīng)力場、應(yīng)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(jì)、載荷工況組合、結(jié)果數(shù)據(jù)計(jì)算和路徑操作等。 進(jìn)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(jì)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(diǎn)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 DB”按鈕(或輸XRESUME命令，或GUI菜單路徑：Util

29、ity MenuFileResume 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(yīng)與計(jì)算模型相同，否則可能會(huì)無法進(jìn)行后處理。 默認(rèn)情況下，ANSYS會(huì)在當(dāng)前工作目錄下尋找以當(dāng)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(yùn)行Main MenuGeneral PostprocData & File Opts命令，彈出DataandFileOptions(數(shù)據(jù)和文件選項(xiàng))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(diǎn)單元應(yīng)力、應(yīng)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*rst文

30、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(xiàng)，選擇要分析的結(jié)果。一般采用默認(rèn)值A(chǔ)ll items或Basic items。 (2)Results file to be read項(xiàng)，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(qiáng)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

31、用圖形直觀地顯示出來。 (1)等值線顯示 等值線顯示表現(xiàn)了結(jié)果項(xiàng)(如應(yīng)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(xiàng)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(xiàng)： Def Shape only項(xiàng)，僅顯示變形后的形狀。 Def+undeformed項(xiàng)，顯示變形前后的形狀。 Def+underedge項(xiàng)，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(gè)矢量大小和方向的變化。鮚構(gòu)分析中的位移、轉(zhuǎn)動(dòng)、主應(yīng)力

32、等都是矢量。 (4)路徑顯示 路徑圖是顯示某個(gè)變量(例如位移、應(yīng)力、溫度等)沿模型上指定路徑的變化圖。沿路徑還可以進(jìn)行各種數(shù)學(xué)運(yùn)算，得到一些非常有用的計(jì)算結(jié)果。但是僅能在包含實(shí)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(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算需要遵從以下步驟： 定義路徑屬性。 定義路徑點(diǎn)。 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(shù)運(yùn)算。 要查看某項(xiàng)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

33、方法：通過節(jié)點(diǎn)定義路徑、在工作平面上定義路徑和通過路徑定義點(diǎn)來定義路徑。通過節(jié)點(diǎn)定義路徑的GUI操作步驟為：運(yùn)行Main MenuGeneral PostprocPath OperationsDefine PathBy Nodes命令，彈出節(jié)點(diǎn)選擇對話框，選擇足夠多的節(jié)點(diǎn)以定義路徑。 節(jié)點(diǎn)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(xiàng)的個(gè)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(xiàng)數(shù)目的最大值，此項(xiàng)最小值4，默認(rèn)值為30；在Number of divisions(分割個(gè)第109頁第七章

34、 桁架和梁的有限元分析 第一節(jié)基本知識(shí) 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(jī)械的機(jī)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(diǎn)是，所有桿件僅承受軸向力，所有載荷集中作用于節(jié)點(diǎn)上。由于桁架結(jié)構(gòu)具有自然離散的特點(diǎn)，因此可以將其每一根桿件視為一個(gè)單元，各桿件之間的交點(diǎn)視為一個(gè)節(jié)點(diǎn)。 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(jī)械、汽車、工程機(jī)械、冶金等多種場合。 梁結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)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(diǎn)，等截面的梁在進(jìn)

35、行有限元分析時(shí)，需要定義梁的截面形狀和尺寸，用創(chuàng)建的直線代替梁，在劃分網(wǎng)格結(jié)束后，可以顯示其實(shí)際形狀。 二、桁架和梁的常用單元 桁架和梁常用的單元類型和用途見表7-1。 通過對桁架和粱進(jìn)行有限元分析，可得到其在各個(gè)方向的位移、應(yīng)力并可得到應(yīng)力、位移動(dòng)畫等結(jié)果。第128頁 第二節(jié)桁架的有限元分析實(shí)例案例1-2D桁架的有限元分析 問題 人字形屋架的幾何尺寸如圖71所示。桿件截面尺寸為001m2，試進(jìn)行靜力分析，對人字形屋架進(jìn)行靜力分析，給出變形圖和各點(diǎn)的位移及軸向力、軸力圖。 條件 人字形屋架兩端固定，彈性模量為20x1011N/m2，泊松比為03。 解題過程 制定分析方案。材料為彈性材料，結(jié)構(gòu)靜

36、力分析，屬21)桁架的靜力分析問題，選用Link1單元。建立坐標(biāo)系及各節(jié)點(diǎn)定義如圖7-1所示，邊界條件為1點(diǎn)和5點(diǎn)固定，6、7、8點(diǎn)各受1000N的力作用。 1ANSYS分析開始準(zhǔn)備工作 (1)清空數(shù)據(jù)庫并開始一個(gè)新的分析 選取Utility MenuFileClear&Start New，彈出Clears database and Start New對話框，單擊OK按鈕，彈出Verify對話框，單擊OK按鈕完成清空數(shù)據(jù)庫。 (2)指定新的工作文件名 指定工作文件名。選取Utility MenuFileChange Jobname，彈出Change Jobname對話框，在Enter New

37、Jobname項(xiàng)輸入工作文件名，本例中輸入的工作文件名為“2D-spar”，單擊OK按鈕完成工作文件名的定義。 (3)指定新的標(biāo)題 指定分析標(biāo)題。選取Ufility MenuFileChange Title，彈出ChangeTitle對話框，在Enter New Tifie項(xiàng)輸入標(biāo)題名，本例中輸入“2D-spar problem為標(biāo)題名，然后單擊OK按鈕完成分析標(biāo)題的定義。 (4)重新刷新圖形窗9 選取Utility MenuPlotReplot，定義的信息顯示在圖形窗口中。 (5)定義結(jié)構(gòu)分析 運(yùn)行主菜單Main MenuPreferences，出現(xiàn)偏好設(shè)置對話框，賦值分析模塊為Struct

38、ure結(jié)構(gòu)分析，單擊OK按鈕完成分析類型的定義。 2定義單元類型 運(yùn)行主菜單Main MenuPreprocessorElement TypeAddEditDelete命令，彈出Element Types對話框，單擊Add按鈕新建單元類型，彈出Library of Element Types對話框，先選擇第129頁 第八章 平面和殼問屬的有限元分析 第節(jié)基本知，識(shí) 嚴(yán)格地說，任何彈性物體都是處在三維受力狀態(tài)，因而都是空間問題，但是在一定條件下，許多空間問題可以簡化為平面問題，從而使計(jì)算工作量大大減少。典型的平面問題有平面應(yīng)力問題和平面應(yīng)變問題。 板殼問題是工程實(shí)際中最常遇到的問題之一。 一、平

39、面應(yīng)力問題 平面應(yīng)力問題是指受力體在z方向上尺寸很小(即呈平板狀)，外載荷都與x軸垂直，且沿z軸方向沒有變化，假設(shè)受力體在z方向上的尺寸為h，平分h的平面成為中間平面，簡稱中面，則在z=h/2處的外表面上不受任何載荷，如圖81所示。在建立模型時(shí)，以受力體的中面尺寸建立模型。 二、平面應(yīng)變問題 平面應(yīng)變問題是指受力體在z方向的尺寸很大，所受的載荷又平行于其橫截面(垂直于x軸)且不沿長度方向(z方向)變化，即物體的內(nèi)在因素和外來作用都不沿長度方向變化，如圖8-2所示。 對于有些問題，例如擋土墻和水壩的受力問題，雖然其結(jié)構(gòu)不是無限長，而且在靠近兩端之處的橫截面也往往是變化的，并不符合無限長柱形體的條

40、件，但實(shí)踐證明，這些問題是很接近于平面應(yīng)變問題的，對于離開兩端較遠(yuǎn)之處，按平面應(yīng)變問題進(jìn)行分析計(jì)算，得出的結(jié)果是可以滿足工程實(shí)際要求的。 表8-1是常用的平面應(yīng)力問題和平面應(yīng)變問題的單元類型和用途。 在利用ANSYS進(jìn)行有限元分析時(shí)，將這些單元定義為新的單元后，如平面應(yīng)力問題，設(shè)置單元配置項(xiàng)KEYOPT(3)為Plane stree或Plane stress with thickness input(考慮板的厚度)；如為平面應(yīng)變問題，設(shè)置單元配置項(xiàng)KEYOPT(3)為Plane strain。第150頁 三、殼的問題 對于兩個(gè)曲面所限定的物體，如果曲面之間的距離比物體的其他尺寸小很多，就稱之為

41、殼體。并且這兩個(gè)曲面稱為殼面。距兩殼面等距的點(diǎn)形成的曲面成為中間曲面，簡稱中面。對受力體進(jìn)行有限元分析時(shí)，以中面尺寸建立模型。表8-2是常用的殼單元類型和用途。 第二節(jié)平面問題有限元分析實(shí)例案例1角架的靜力分析 問題 如圖8-3所示，角架材質(zhì)為鋼，其厚度為05 m，左端孔直徑1m，并且固定，右下方有一孔直徑1m，角架圓弧部分為半徑1 m的半四)并且承受均變壓力100Pa1000Pa100h，其他尺寸如圖所示，試對該角架進(jìn)行靜力分析。 條件 彈性模量為30x107Nm2，泊松比為03。 解題過程 以角架左端孔圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立直角坐標(biāo)系如第151頁第九章 軸對稱問題的有限元分析 第一節(jié)基本知識(shí)

42、 本節(jié)的有限元對象為軸對稱問題，目的是學(xué)習(xí)將3D問題轉(zhuǎn)化為213問題分析的軸對稱方法，涉及如何選取軸對稱單元、建模規(guī)律、載荷的施加方法和后處理技術(shù)。 一、軸對稱問題的定義 軸對稱問題是指受力體的幾何形狀、約束狀態(tài)，以及其他外在因素都對稱于某一根軸(過該軸的任一平面都是對稱面)。軸對稱受力體的所有應(yīng)力、應(yīng)變和位移均對稱于這根軸。 二、用ANSYS解決2D軸對稱問題的規(guī)定 用ANSYS解決2D軸對稱問題時(shí)，軸對稱模型必須在總體坐標(biāo)系XOY平面的第一象限中創(chuàng)建，并且Y軸為軸旋轉(zhuǎn)的對稱軸。 求解時(shí)，施加自由約束、壓力載荷、溫度載荷和Y方向的加速度可以像其他非軸對稱模型一樣進(jìn)行施加，但集中載荷有特殊的含

43、義，它表示的是力或力矩在360度范圍內(nèi)的合力，即輸入的是整個(gè)圓周上的總的載荷大小。同理，在求解完畢后進(jìn)行后處理時(shí)，軸對稱模型輸出的反作用力結(jié)果也是整個(gè)圓周上的合力輸出，即力和力矩按總載荷大小輸出。 在ANSYS中，x方向是徑向，Z方向是環(huán)向，受力體承載后的環(huán)向位移為零，環(huán)向應(yīng)力和應(yīng)變不為零。 常用的2D軸對稱單元類型和用途見表91。 在利用ANSYS進(jìn)行有限元分析時(shí)，將這些單元定義為新的單元后，設(shè)置單元配置項(xiàng)KEYOPT(3)為Axisymmetric(Shell51和Shell61單元本身就是軸對稱單元，不用設(shè)置該項(xiàng))，單元將被指定按軸對稱模型進(jìn)行計(jì)算。 后處理時(shí)，可觀察徑向和環(huán)向應(yīng)力，它對

44、應(yīng)的是SX與SZ應(yīng)力分量，并且在直角坐標(biāo)系下觀察即可。 可以通過軸對稱擴(kuò)展設(shè)置將截面結(jié)果擴(kuò)展成任意扇型區(qū)域大小的模型，以便更加真實(shí)地第173頁觀察總體模型的各項(xiàng)結(jié)果。 第二節(jié)2D軸對稱問題有限元分析實(shí)例 案例1圓柱筒的靜力分析 問題 如圖91所示，圓柱筒材質(zhì)為A3鋼，受1000Nm的壓力作用，其厚度為01 m，直徑12m，高度為16m，并且圓柱筒殼的下部軸線方向固定，其他方向自由，試計(jì)算其變形、徑向應(yīng)力和軸向應(yīng)力。 條件 彈性模量為20x1011Nm2，泊松比為03。 解題過程 以圓柱筒底部中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立直角坐標(biāo)系如圖91所示，標(biāo)出主要點(diǎn)(1點(diǎn)和2點(diǎn))的坐標(biāo)，為實(shí)體造型做好準(zhǔn)備。 制定分

45、析方案。分析類型為線彈性材料，結(jié)構(gòu)靜力分析，軸對稱問題，由于受力題為圓柱殼，選用Shell51單元，筒的厚度為01m為單元的實(shí)常數(shù)；邊界條件為圓柱筒下部施加軸線方向固定支撐，2點(diǎn)的受力為1000*12等于37699N。 1ANSYS分析開始準(zhǔn)備工作 (1)清空數(shù)據(jù)庫并開始一個(gè)新的分析 選取Utility MenuFileClear&Start New，彈出Clear database and Star New對話框，單擊OK按鈕，彈出Veilfy對話框，單擊OK按鈕完成清空數(shù)據(jù)庫。 (2)指定新的工作文件名 指定工作文件名。選取Utility MenuFileChange Jobname，彈出Change Jobname對話框，在Enter New Jobname項(xiàng)輸入工作文件名，本例中輸入的工作文件名為“yuanzhutong，單擊OK按鈕完成工作文件名的定義。 (3)指定新的標(biāo)題 指定分析標(biāo)題。選取Utility MenuFileChange Title，彈出Ch皿gc第