ANSYS建模方法

1、建模方法：由節(jié)點和元素構成的有限元模型與機械結構系統的幾何外型基本是一致的。有限元模型的建立可分為直接法和間接法（也稱實體模型SolidModeling），直接法為直接根據結構的幾何外型建立節(jié)點和元素，因此直接法只適應于簡單的結構系統。反之，間接法適應于節(jié)點及元素數目較多的復雜幾何外型結構系統。該方法通過點、線、面、體積，先建立有限元模型，再進行實體網格劃分，以完成有限元模型的建立。請看下面對一個平板建模的例子，把該板分為四個元素。若用直接建模法，如圖3-1，首先建立節(jié)點19（如N，1，0，0），定義元素類型后，連接相鄰節(jié)點生成四個元素（如E，1，2，5，4）。如果用間接法，如圖3-2，先建立

2、一塊面積，再用二維空間四邊形元素將面積分為9個節(jié)點及4元素的有限元模型，即需在網格劃分時，設定網格尺寸或密度。注意用間接法，節(jié)點及元素的序號不容易控制，其節(jié)點等對象的序號的安排可能會與給定的圖例存在差異。本章主要討論直接法構建有限元模型，下一章介紹間接法（實體模型）有限元的建立。3.2坐標系統及工作平面空間任何一點通?？捎每ㄊ阶鴺耍–artesian）、圓柱坐標（Cylinder）或球面坐標（Sphericity）來表示該點的坐標位置，不管哪種坐標系者需要三個參數來來表示該點的正確位置。每一坐標系統都有確定的代號，進入ANSYS的默認坐標系是卡式坐標系統。上述的三個坐標系統又稱為整體坐標系統，

3、在某些情況下可通過輔助節(jié)點來定義局部坐標系統。工作平面是一個參考平面，類似于繪圖板，可依用戶要示移動。欲顯示工作平面可用如下操作：GUI:UtilityMenuWorkPlaneGUI:UtilityMenuworkPlaneDisplayWorkingPlane欲設置平面輔助網格開關可用如下操作：GUI:UtilityMenuWorkPlaneWPSettings相關命令LOCAL,KCN,KCS,XC,YC,ZC,THXY,THYZ,THZX,PAR1,PAR2定義局部坐標系統，以輔助有限元模型的建立，只要在建立節(jié)點前確定用何坐標系系統即可。KCN:坐標系統代號，大于10的任何一個號碼都可

4、以。KCS:局部坐標系統的屬性。KCS=0卡式坐標；KCS=1圓柱坐標；KCS=2球面坐標；XC,YC,ZC:局域坐標與整體坐標系統原點的關系。THXY,THYZ,THZX:局域坐標與整體坐標系統X、Y、Z軸的關系。MenuPaths:UnilityMenuWorkPlaneLocalCoordinateSystemsCreatLocalCSAtSpecifiedLocCSYS,KSN聲明坐標系統，默認為卡式坐標系統（CSYS,0），KSN為坐標系統代號，1為柱面坐標系統，2為球面坐標系統。MenuPaths:UtilityMenuWorkPlaneChangeActiveCSto(CSYST

5、ype)MenuPaths:UtilityMenuWorkPlaneChangeActiveCStoWorkingPlaneMenuPaths:UtilityMenuWorkPlaneOffsetWPtoGlobalOrigin/UNITS,LABEL聲明單位系統，表示分析時所用的單位，LABEL表示系統單位，如下所示LABEL=SI（公制，公尺、公斤、秒）LABEL=CSG（公制，公分、公克、秒）LABEL=BFT（英制，長度=ft）LABEL=BIN（英制，長度=in）3.3節(jié)點定義有限元模型的建立是將機械結構轉換為多節(jié)點和元素相連接，所以節(jié)點即為機械結構中一個點的坐標，指定一個號碼和坐標

6、位置。在ANSYS中所建立的對象（坐標系、節(jié)點、點、線、面、體積等）都有編號。相關命令N,NODE,X,Y,Z,THXY,THYZ,THZX定義節(jié)點，若在圓柱坐標系統下x,y,z對應r,z,在球面系統下對應r,?。NODE：欲建立節(jié)點的號碼X,Y,Z：節(jié)點在目前坐標系統下的坐標位置MenuPaths:MainMenuPreprocessorCreateNodeInActiveCSMenuPathsMainMenuPreprocessorCreateNodeOnWorkingPlaneNDELE,NODE1,NODE2,NINC刪除在序號在NODE1號NODE2間隔為NINC的所有節(jié)點，但若節(jié)點

7、已連成元素，要刪除節(jié)點必先刪除元素。例如：NDELE,1,100,1！刪除從1到100的所有點NDELE,1,100,99！刪除1和100兩個點MenuPaths:MainMenuPreprocessorDeleteNodesNPLOT,KNUM節(jié)點顯示，該命令是將現有卡式坐標系統下節(jié)點顯示在圖形窗口中，以供使用者參考及查看模塊的建立。建構模塊的顯示為軟件的重要功能之一，以檢查建立的對象是否正確。有限元型的建立程中，經常會檢查各個對象的正確性及相關位置，包含對象視角、對象號碼等，所以圖形顯示為有限元模型建立過程中不可缺少的步驟。KNUM=0不顯示號碼，為1顯示同時顯示節(jié)點號MenuPaths:

8、UtilityMenuplotnodesMenuPaths:UtilityMenuplotNumbering（選中NODE選項）NLIST,NODE1,NODE2,NINC,Lcoord,SORT1,SORT2,SORT3節(jié)點列式，該命令將現有卡式坐標系統下節(jié)點的資料列示于窗口中（會打開一個新的窗口），使用者可檢查建立的坐標點是否正確，并可將資料保存為一個文件。如欲在其它坐標系統下顯示節(jié)點資料，可以先行改變顯示系統，例如圓柱坐標系統，執(zhí)行命令DSYS,1。MenuPaths:UtilityMenuListNodesFILL,NODE1,NODE2,NFILL,NSTRT,NINC,ITIME,

9、INC,SPACE節(jié)點的填充命令是自動將兩節(jié)點在現有的坐標系統下填充許多點，兩節(jié)點間填充的節(jié)點個數及分布狀態(tài)視其參數而定，系統的設定為均分填滿。NODE1,NODE2為欲填充點的起始節(jié)點號碼及終結節(jié)點號碼，例如兩節(jié)點號碼為1（NODE1）和5（NODE2），則平均填充三個節(jié)點（2，3，4）介于節(jié)點1和5之間。MenuPaths:MainMenuPreprocessorCreateNodeFillbetweenNdsNGEN,ITIME,INC,NODE1,NODE2,NINC,DX,DY,DZ,SPACE節(jié)點復制命令是將一組節(jié)點在現有坐標系統下復制到其它位置。ITIME:復制的次數，包含自己本

10、身。INC:每次復制節(jié)點時節(jié)點號碼的增加量。NODE1,NODE2,NINC:選取要復制的節(jié)點，即要對哪些節(jié)點進行復制。DX,DY,DZ:每次復制時在現有坐標系統下，幾何位置的改變量。MenuPaths:MainMenuPreprocessor(-Modeling-)Copy(-Nodes-)Copy3.4元素的定義當節(jié)點建立完成后，必須使用適當元素，將機械結構按照節(jié)點連接成元素，并完成其有限元模型。元素選擇正確與否，將決定其最后的分析結果。ANSYS提供了120多種不同性質與類別的元素，每一個元素都有其固定的編號，例如LINK1是第1號元素、SOLID45是第45號元素。每個元素前的名稱可判

11、斷該元素適用范圍及其形狀，基本上元素類別可分為1-D線元、2-D平面元素及3-D立體元素。1-D線元素同兩點連接而成，2-D元素由三點連成三角形或四點連成四邊形，3-D元素可由八點連接成六面體、四點連接成角錐體或六點連接成三角柱體。每個元素的用法在ANSYS的幫助文檔中都有詳細的說明，可用HELP命令查看。建立元素前必須先行定義使用者欲選擇的元素型號、元素材料特性、元素幾何特性等，為了程序的協調性一般在/PREP7后，就定義元素型號及相關資料，只要在建立元素前說明使用哪種元素即可。相關命令ET,ITYPE,Ename,KOPT1,KOPT2,KOPT3,KOPT4,KOPT5,KOPT6,IN

12、OPR元素類型（ElementType）為機械結構系統的含的元素類型種類，例如桌子可由桌面平面單元各桌腳梁單元構成，故有兩個元素類型。ET命令是由ANSYS元素庫中選擇某個元素并定義該結構分析所使用的元素類型號碼。ITYPE:元素類型的號碼Ename:ANSYS元素庫的名稱，即使用者所選擇的元素。KOPT1KOPT6:元素特性編碼。MenuPaths:MainMenuPreprocessorElementTypeAdd/Edit/DeleteMP,Lab,MAT,C0,C1,C2,C3,C4定義材料的屬性（MaterialProperty），材料屬性為固定值時，其值為C0，當隨溫度變化時，由后

13、四個參數控制。MAT:對應ET所定義的號碼（ITYPE），表示該組屬性屬于ITYPE。Lab:材料屬性類別，任何元素具備何種屬性在元素屬性表中均有說明。例如楊氏系數（Lab=EX,EY,EZ），密度（Lab=DENS），泊松比（Lab=NUXY,NUXYZ,NUZX），剪切模數（Lab=GXY,GYZ,GXZ），熱膨脹系數（Lab=ALPX,ALPY,ALPZ）等。Menupaths:MainMenuPreprocessorMatialPropsIsotropicR,NSET,R1,R2,R3,R4,R5,R6定義”實常數”，即某一單元的補充幾何特征，如梁單元的面積，殼單元的厚度。所帶的的參數

14、必須與元素表的順序一致。Menupaths:MainMenuPreprocessorRealConstantsE,I,J,K,L,M,N,O,P定義元素的連接方式，元素表已對該元素連接順序作出了說明，通常2-D平面元素節(jié)點順序采用順時針逆時針均可以，但結構中的所有元素并不一定全采用順時針或逆時針順序。3-D八點六面體元素，節(jié)點順序采用相對應的順時針或逆時針皆可。當元素建立后，該元素的屬性便由前面所定義的ET,MP,R來決定，所以元素定義前一定要定義ET,MP,R。IP為定義元素節(jié)點的順序號碼。Menupaths:MainMenuPreprocessorCreateElementsThruNod

15、esEGEN,IIME,NINC,IEL1,IEL2,IEINC,MINC,IINC,RINC,CINC元素復制命令是將一組元素在現有坐標下復制到其他位置，但條件是必須先建立節(jié)點，節(jié)點之間的號碼要有所關聯。ITIME:復制次數，包括自己本身。NINC:每次復制元素時，相對應節(jié)點號碼的增加量。IEL1,IEL2,IEINC:遠取復制的元素，即哪些元素要復制。EPLOT元素顯示，該命令是將現有元素在卡式坐標系統下顯示在圖形窗口中，以供使用者參考及查看模塊。Menupaths:UtilityMenuplotElementsMenupaths:UtilityMenuPlotCtrlsNumbering

16、ELIST元素列示命令是將現有的元素資料，以卡式坐標系統列于窗口中，使用者可檢查其所建元素屬性是否正確。Menupaths:UtilityMenuListElement(AttributesType)TYPE,ITYPE聲明使用哪一組定義了的元素類型，與ET命令相對應。Menupaths:MainMenuPreprocessorCreateElementsElemAttributesMenupaths:MainMenuPreprocessorDefineDefaultAttribsREAL,NSET聲明使用哪一組定義了的實常數，與R命令相對應。Menupaths:同上。MAT,MAT使用哪一組

17、定義了的元素屬性，與MP命令相對應。Menupaths:同上。3.5負載定義ANSYS中有不同的方法施加負載以達到分析的需要。負載可分為邊界條件（boundarycondition）和實際外力(externalforce)兩大類，在不同領域中負載的類型有：結構力學：位移、集中力、壓力（分布力）、溫度（熱應力）、重力熱學：溫度、熱流率、熱源、對流、無限表面磁學：磁聲、磁通量、磁源密度、無限表面電學：電位、電流、電荷、電荷密度流體力學：速度、壓力以特性而言，負載可分為六大類：DOF約束、力（集中載荷）、表面載荷、體積載荷、慣性力有耦合場載荷。1.DOFconstraint(DOF約束)將給定某一自

18、由度用一已知值。例如，結構分析中約束被指定為位移和對稱邊界條件；在熱力學分析中指定為溫度和熱通量平行的邊界條件。2.Force(力)為施加于模型節(jié)點的集中荷。如在模型中被指定的力和力矩。3.Surfaceload(表面載荷)為施加于某個面的分布載荷。例如在結構分析中為壓力。4.Bodyload(體積載荷)為體積的或場載荷。在結構分析中為溫度和fluences。5.Inertialloads(慣性載荷)由物體慣性引起的載荷，如重力和加速度，角速度和角中速度。6.Coupled-fieldloads(耦合場載荷)為以上載荷的一種特殊情況，從一種分析得到的結果用作為另一種分析的載荷。相關命令/SOL

19、U進入解題處理器，當有限元模型建立完以后，便可以進入/SOLU處理器，聲明各種負載。但大部分負載的載聲明也可在/PREP7中完成，建義全部負載在/SOLU處理中進行聲明。/ANTYPE,Antype,Status聲明分析類型，即欲進行哪種分析，系統默認為靜力學分析。Antype=STATICor0靜態(tài)分析（系統默認）BUCKLEor1屈曲分析MODALor2振動模態(tài)分析HARMICor3調和外力動和系統TRANSor4瞬時動力系統分析MenuPaths:MainMenuPrprocessorLoadsNewAnalysisMenuPaths:MainMenuPrprocessorLoadsRe

20、startMenuPaths:MainMenuPrprocessorSolutionNewAnalysisMenuPaths:MainMenuPrprocessorSolutionRestartF,NODE,Lab,VALUE,VALUE2,NEND,NINC定義節(jié)點的集中力（Force）.NODE:節(jié)點號碼。Lab:外力的形式。Lab=FX,FY,FZ,MX,MY,MZ(結構力學的方向、力矩方向)=HEAT(熱學的熱流量)=AMP,CHRG(電學的電流、載荷)=FLUX(磁學的磁通量)VALUE:外力的大小。NODE,NEND,NINC:選取施力節(jié)點的范圍，故在建立節(jié)點時應先規(guī)劃節(jié)點的號碼，

21、以方便整個程序的編輯。MenuPaths:MainMenuSolutionApply(LoadType)OnNodeD,NODE,Lab,VALUE,VALUE2,NEND,NINC,Lab2,Lab6定義節(jié)點自由度（DegreeofFreedom）的限制。NODE,NEND,NINC:選取自由度約束節(jié)點的范圍。Lab:相對元素的每一個節(jié)點受自由度約束的形式。結構力學：DX,DY,DZ（直線位移）；ROTX,ROTY,ROTZ（旋轉位移）。熱學：TEMP（溫度）。流體力學：PRES（壓力）；VX,VY,VZ（速度）。磁學：MAG（磁位能）；AX,AY,AZ（向量磁位能）。電學：VOLT（電壓）

22、。MenuPaths:MainMenuSolutionApply(displacementtype)OnNodesSFBEAM,ELEM,LKEY,Lab,VALI,VALJ,VAL2I,VAL2J,IOFFST,JOFFST定義在梁元素上的分布力。ELEM:元素號碼。LKEY:建立元素后，依節(jié)點順序梁元素有四個面，該參為分力所施加的面號。Lab:PRES(表示分布壓力)。VALI,VALJ:在I點及J點分布力的值。MenuPaths:MainMenuSolutionApplyPlessureOnBeamsSFE,ELEM,LKEY,Lab,KVAL,VAL1,VAL2,VAL3,VAL4定義

23、分布力作用于元素上的方式和大小，元素可分為2-D元素及3-D元素，如圖3-3所示。VAL1VAL4為初建元素時節(jié)點順序。ELEM:元素號碼。LKEY:建立元素后，依節(jié)點順序，該分布力定義施加邊或面的號碼Lab:力的形式。Lab=PRES結構壓力=CONV熱學的對流=HFLUX熱學的熱流率VAL1VAL4:相對應作用于元素邊及面上節(jié)點的值。MenuPaths:MainMenuSolutionApply(loadtype)(typeoption)SF,NlisT,Lab,VALUE1,VALUE2定義節(jié)點間分布力。該命令和SFE命令相似，均為定義分布力。但SFE指定特定元素分布力，作用于元素的邊、

24、面上的狀態(tài)，故適用于非均勻分布力。SF適用于均勻載荷，分布力作用于Nlist節(jié)點所包含元素的邊及面。如圖3-4所示。Nlist:分布力作用的邊或面上的所有節(jié)點。通常有NSEL命令選擇節(jié)點為Active節(jié)點，然后設定Nlist=ALL,表示Nlist含有NSEL所選擇的所有節(jié)點。Lab:力的形式。Lab=PRES結構壓力=CONV熱學的對流=HFLUX熱學的熱流率VALUE1:作用分布力的值。VALUE2:若Lab=CONV,該值為對流的外界溫度，其他領域的分析不使用該參數。MenuPaths:MainMenuSolutionApply(loadtype)OnNodesNSEL,Type,Ite

25、m,Comp,VMIN,VMAX,VINC,KABS完成有限元模型節(jié)點、元素建立后，選擇對象非常重要，正常情況下在ANSYS中所建立的任何對象（節(jié)點、元素），皆為有效（Active）對象，只有是Active對象才能對其進行操作，為配合建模簡化命令，可適時選取某些對象為Active對象，再對其進行操作。Type:選擇方式。Type=S選擇一組節(jié)點為Active節(jié)點=R在現有的Active節(jié)點中，重新選取Active節(jié)點=A再選擇某些節(jié)點，加入Active節(jié)點中=U在現有Active節(jié)點中，排除某些節(jié)點=ALL選擇所有節(jié)點為Active節(jié)點Item:資料卷標Item=NODE用節(jié)點號碼選取=LOC

26、用節(jié)點坐標選取Comp=(無)（Item=NODE）=X(Y,Z)(表示節(jié)點X(Y,Z)為準，當Item=LOC)VIMIN,VMAX,VINC:選取范圍，Item=NODE其范圍為節(jié)點號碼，Item=LOC范圍為Comp坐標的范圍。如圖（3-5）所示。3.6求解求解前先保存數據庫，將Output窗口提到最前面觀察求解信息，然后在OLU處理器里，輸入SOLVE命令即可求解。GUI路徑為MainMenu:Solution-Solve-CurrentLS。如果求解失敗，典型的原因有：1）約束不夠（通常出現的問題）。2）材料性質參數有負值，如密度值等。3）示約束鉸接結構，如兩個水平運動的梁單元在堅直

27、方向沒有約束。4）屈曲當應力剛化效應為負（壓）時，在載荷作用下整個結構剛度弱化。如果剛度減小到0或更小時，求解存在奇異性，因為整個結構已發(fā)生屈曲。5）模型中有非線性單元。3.7用POST1進行結果后處理1.進入POST1命令：/POST1GUI:MainMenuGeneralPostproc2.讀取結果依據載荷步和子步號或者時間讀取出需要的載荷步和子步結果。命令：SETGUI:MainMenuGeneralPostprocReadResults-Loadstep3.繪變形圖命令：PLDISP,KUNDKUND=0顯示變形后的的結構形狀KUND=1同時顯示變形前及變形后的的結構形狀KUND=1同

28、時顯示變形前及變形后的的結構形狀，但僅顯示結構外觀GUI:MainMenuGeneralPostprocessorPlotResultsDeformedShape4.變形動畫以動畫的方式模擬結構靜力作用下的變形過程GUI:UtilityMenuPlotctrlsAnimateDeformedShape5.列表支反力在任一方向，支反力總和必等于在此方向的載荷總和GUI:MainMenuGeneralPostprocessorListResultsRectionSolution6.應力等值線與應力等值線動畫應力等值線方法可清晰描述一種結果在整個模型中的變化，可以快速確定模型中的危險區(qū)域。GUI:M

29、ainMenuGeneralPostprocessorPlotResults-ContourPlot-NodalSolution應力等值線動畫GUI:UtilityMenuPlotctrlsAnimateDeformedShape4實體模型的建立4.1實體模型簡介在上一章里已介紹了有限的直法建模，但該方法對復雜的結構，建立過程復雜而且容易出錯，因此這里引入實體模型的建立，與一般的CAD軟件一樣，利用點、線、面、體積組合而成。實體模型幾何圖形決定之后，由這界來決定網格，即每一線段要分成幾個元素或元素的尺寸是多大。決定了每邊元素數目或尺寸大小之后，ANSYS的內建程序即能自動產生網格，即自動產生節(jié)

30、點和元素，并同時完成有限元模型。4.2實體模型的建立方法實體模型建立有下列方法：1）由下往上法（bottom-upMethod）由建立最低單元的點到最高單元的體積，即建立點，再由點連成線，然后由線組合成面積，最后由面積組合建立體積。2）由上往下法（top-downmethod）及布爾運算命令一起使用此方法直接建立較高單元對象，其所對應的較低單元對象一起產生，對象單元高低順序依次為體積、面積、線段及點。所謂布爾運算為對象相互加、減、組合等。3）混合使用前兩種方法依照個人的經驗，可結合前兩種方法綜合運用，但應考慮到要獲得什么樣的有限元模型，即在網格化分時，要產生自由網格劃分或對應網格劃分。自由網格

31、劃分時，實體模型的建立比較簡單，只要所有的面積或體積能接合成一個體就可以，對應網格劃分時，平面結構一定要四邊形或三邊形面積相接而成，立體結構一定要六面體相接而成。4.3群組命令介紹表4-1給出了ANSYS中X對象的名稱，表4-2中列出了ANSYS中X對象的群組命令，命令參數大部分與節(jié)點及元素相似。以后對組命令不再詳述。表4-1ANSYS中X對象的名稱對象種類（X）節(jié)點元素點線面積體積對像名稱X=NX=EX=KX=LX=AX=V表4-2ANSYS中X對象的群組命令群組命令意義例子XDELE刪除X對象LDELE刪除線XLIST在窗口中列示X對象VLIST在窗口中列出體積資料XGEN復制X對象VGE

32、N復制體積XSEL選擇X對象NSEL選擇節(jié)點XSUM計算X對象幾何資料ASUM計算面積的幾何資料，如面積大小、邊長、重心等XMESH網格化X對象AMESH面積網格化LMESH線的網格化XCLEAR清除X對象網格ACLEAR清除面積網格VCLEAR清除體積網格XPLOT在窗口中顯示X對象KPLOT在窗口中顯示點APLOT在窗口中顯示面積4.4點定義實體模型建立時，點是最小的單元對象，點即為機械結構中一個點的坐標，點與點連接成線也可直接組合成面積及體積。點的建立按實體模型的需要而設定，但有時會建立些輔助點以幫助其它命令的執(zhí)行，如圓弧的建立。相關命令：K,NPT,X,Y,Z建立點（Keypoint）

33、坐標位置（X,Y,Z）及點的號碼NPT時，號碼的安排不影響實體模型的建立，點的建立也不一要連號，但為了數據管理方便，定義點之前先規(guī)劃好點的號碼，有利于實體模型的建立。在圓柱坐標系下，X,Y,Z對應于R，Z，球面坐標下對應著R，。MenuPaths:MainMenuPreprocessorCreateKeyPointInActiveCsMenuPaths:MainMenuPreprocessorCreateKeyPointOnWorkingPlaneKFILL,NP1,NP2,NFILL,NSTRT,NINC,SPACE點的填充命令是自動將兩點NP1,NP2間，在現有的坐標系下填充許多點，兩點間

34、填充點的個數（NFILL）及分布狀態(tài)視其參數（NSTRT,NINC,SPACE）而定，系統設定為均分填充。如語句FILL,1,5，則平均填充3個點在1和5之間。如圖4-1所示。MenuPaths:MainMenuPreprocessorCreateKeyPointFillKNODE,NPT,NODE定義點（NPT）于已知節(jié)點上MenuPaths:MainMenuPreprocessorCreateKeypointOnNode4.5線段定義建立實體模型時，線段為面積或體積的邊界，由點與點連接而成，構成不向種類的線段，例如直線、曲線、BSPLIN、圓、圓弧等，也可直接由建立面積或體積而產生。線的建

35、立與坐標系統有關，直角坐標系為直線，圓柱坐標下曲線。相關命令L,P1,P2,NDIV,SPACE,XV1,YV1,ZV1,XV2,YV2,ZV2此命令是用兩個點來定義線段，此線段的形狀可為直線或曲線，此線段在產生面積之前可做任何修改，但若已成為面積的一部分，則不能再做任何改變，除非先把面積刪除。NDIV指欲進行網格化時所要分的元素數目。MenuPaths:MainMenuPreprocessorCreateLinesInActiveCoordLDIV,NL1,RATIO,PDIV,NDIV,KEEP此命令是將線分割成數條線，NL1為線段的號碼，NDIV為線段欲分的段數（系統默認為兩段），在于2

36、時為均分，RATIO為兩段的比例（NDIV=2時才起作用），KEEP=0時原線段資料將刪除，KEP=1則保留。MenuPaths:MainMenuPreprocessorOperateDivede(typeoptions)LFILLT,NL1,NL2,RAD,PCENT此命令是在兩條相交的線段（NL1,NL2）間產生一條半徑等于RAD的圓角線段，同是自動產生三個點，其中兩個點在NL1,NL2上，是新曲線與NL1,NL2相切的點，第三個點是新曲線的圓心點（PCENT,若PENT=0則不產生該點），新曲線產生后原來的兩條線段會改變，新形成的線段和點的號碼會自動編排上去。如圖4-2所示。MenuPa

37、ths:MainMenuPreprocessorCreateLineFilletLARC,P1,P2,PC,RAD定義兩點（P1,P2）間的圓弧線（LineofArc），其半徑為RAD，若RAD的值沒有輸入，則圓弧的半徑直接從P1,PC到P2自動計算出來。不管現在坐標為何，線的形狀一定是圓的一部分。PC為圓弧曲率中心部分任何一點，不一定是圓心。如圖4-3所示。MenuPaths:MainMenuPreprocessorCreateArcsByEndKPs&RadMenuPaths:MainMenuPreprocessorCreateArcsThrough3KpsCIRCLE,PCENT,RAD

38、,PAXIS,PZERO,ARC,NSEG此命令會產生圓弧線（CIRCLELine）,該圓弧線為圓的一部分，依參數狀況而定，與目前所在的坐標系統無關，點的號碼和圓弧的線段號碼會自動產生。PCENT:圓弧中心點坐標號碼PAXIS:定義圓心軸正向上任意點的號碼。PZERO:定義圓弧線起點軸上的任意點的號碼，此點不一定在圓上。RAD:圓的半徑，若此值不輸，則半徑的定義為PCENT到PZERO的距離ARC:弧長（以角度表示），若輸入為正值，則由開始軸產生一段弧長，若沒輸和，產生一個整圓。NSEG:圓弧欲劃分的段數，此處段數為線條的數目，非有限元網格化時的數目。MenuPaths:MainMenuPre

39、processorCreateArcsByEndCent&RadiusMenuPaths:MainMenuPreprocessorCreateArcsFullCircle4.6面積定義實體模型建立時，面積為體積的邊界，由經連接而成，面積的建立可由點直接相接或線段圍接而成，并構成不同數目邊的面積。也可直接建構體積而產生面積，如要進行對應網格化，則必須將實體模型建構為四邊形面積的組合，最簡單的面積為3點連接面成，以點圍成面積時，點必須以順時針或逆時針輸入，面積的法向按點的順序依右手定則決定。相關命令A,P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8,P9此命令用已知的一組點（P1P9）來定義面積（

40、Area），最少使用三個點才能圍成面積，同時產生轉圍繞些面積的線段。點要依次序輸入，輸入的順序會決定面積的法線方向。如果此面積超過了四個點，則這些點必須在同一個平面上。如圖4-4所示。MenuPaths:MainMenuPreprocessorCreateArbitraryThroughKPsAL,L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7,L8,L9,L10此命令由已知的一組直線（L1,L10）線段（Lines）圍繞而成的面積（Area），至少須要3條線段才能形成平面，線段的號碼沒有嚴格的順序限制，只要它們能完成封閉的面積即可。同時若使用超過4條線段去定義平面時，所有的線段必須在同一平面上，以

41、右手定則來決定面積的方向。如圖4-5所示。MenuPaths:MainMenuPreprocessorCreateArbitraryByLinesAROTAT,NL1,NL2,NL3,NL4,NL5,NL6,PAX1,PAX2,ARC,NSEG建立一組圓柱型面積（Area）,產生方式為繞著某軸PAX1,PAX2為軸上的任意兩點，并定義軸的方向），旋轉一組已知線段（NL1NL6），以已知線段為起點，旋轉角度為ARC，NSEG為在旋轉角度方向可分的數目。如圖4-6所示。MenuPaths:MainMenuPreprocessorOperatorExtrude/SweepAboutAxis4.7體積

42、定義體積為對象的最高單元，最簡單體積定義為點或面積組合而成。由點組合時，最多由八點形成六面積，八點順序為相應面順時針或逆時針皆可，其所屬的面積、線段，自動產生。以面積組合時，最多為十塊面積圍成的封閉體積。也可由原始對象（PrimitiveObject）建立，例如：圓柱、長方體、球體等可直接建立。相關命令：V,P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8此命令由已知的一組點（P1P8）定義體積（Volume），同時也產生相對應的面積及線。點的輸入必須依連續(xù)的順序，以八點面言，連接的原則為相對應面相同方向，對于四點角錐、六點角柱的建立都適用。如圖4-7所示。Menupaths:MainMenuP

43、reprocessorCreateArbitraryThroughKPsVA,A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9,A10定義由已知的一組面（VA1VA10）包圍成的一個體積，至少需要4上面才能圍成一個體積，些命令適用于當體積要多于8個點才能產生時。平面號碼可以是任何次序輸入，只要該組面積能圍成封閉的體積即可。MenuPaths:MainMenuPreprocessorCreateArbitraryByArearsMenuPaths:MainMenuPreprocessorCreateVolumebyAreasMenuPaths:MainMenuPreprocessorGeom

44、RepairCreateVlumeVDRAG,NA1,NA2,NA3,NA4,NA5,NA6,NLP1,NLP2,NLP3,NLP4,NLP5,NLP6體積（Volume）的建立是由一組面積（NA1NA6），延某組線段（NL1NL6）為路徑，拉伸而成。MenuPaths:MainMenuOperateExtrude/SweepAlongLinesVROTAT,NA1,NA2,NA3,NA4,NA5,NA6,PAX1,PAX2,ARC,NSEG建立柱形體積，即將一組面（NA1NA6）繞軸PAX1,PAX2旋轉而成，以已知面為起點，ARC為旋轉的角度，NSEG為整個旋轉角度中欲分的數目。MenuP

45、aths:MainMenuOperateExtrude/SweepAboutAxis4.8用體素創(chuàng)建ANSYS對象這里先引入體素（Primitive）的概念，ANSYS中，體素指預先定義好的具有共同形狀的面或體。利用它可直接建立某些形狀的高級對象，例如矩形、正多邊形、圓柱體、球體等，高級對象的建立可節(jié)省很多時間，其所對應的低級對象同時產生，系統并給予最小的編號。我們用體素創(chuàng)建對象時，通常要結合一定的布你操作才能完成實體模型的建立。常用的2-D及3-D體素如下圖4-10所示在創(chuàng)創(chuàng)建對象時，要注意的是，3-D對象具有高度的，其高度必須在Z軸方向，如欲在非原點坐標建立3-D體素對象，必須移動坐標平面

46、至所需的點上，對象的高度非Z軸的，必須旋轉工作平面。圖4-11為一個空心球示意圖，當命令Menupaths:MainMenuPreprocessorCreateSphereByDimensions執(zhí)行完后，其中的4個面、10條線及8個關鍵點自動產生。相關命令RECTNG,X1,X2,Y1,Y2建立一長方形面積，以個對頂的坐標為參數即可。X1,X2為X方向的最小及最大值，Y1，Y2為Y方向的最小及最大值。Menupaths:MainMenuPreprocessorCreateRectangleByDimensionsPCIRC,RAD1,RAD2,THETA1,THETA2以工作平面的坐標為基準

47、，建立平面圓面積。RAD1,RAD2為內外圓半徑，THETA1,THETA2為圓面的角度范圍。系統默認為360度，并以90度自行分段。如圖4-12所示Menupaths:MainMenuPreprocessorCreateByDimensionsBLOCK,X1,X2,Y1,Y2,Z1,Z2建立一個長方體，以對頂角的坐標為參數。，X1,X2為X向最小及最大坐標值，Y1,Y2為Y向最小及最大坐標值,Z1,Z2為X向最小及最大坐標值。Menupaths:MainMenuPreprocessorCreateBlockByDimensionsCYLIND,RAD1,RAD2,Z1,Z2,THETA1,

48、THETA2建立一個圓柱體積，圓柱的方向為Z方向，并由Z1，Z2確定范圍，RAD1,RAD2為圓柱的內外半徑，THETA1,THETA2為圓柱的始、終結角度，參閱PCIRC命令的圖。Menupaths:MainMenuPreprocessorCreateCylinderByDimensions4.9布爾操作布爾操作可對幾何圖元進行布爾計算，ANSYS布爾運算包括ADD（加），SUBTRACT（減），INTERSECT（交），DIVIDE（分解），GLUE（粘接），OVERLAP（搭接），它們不僅適用于簡單的圖元，也適用于從CAD系統中傳入的復雜幾何模型。GUI命令路徑為MainMenuPrep

49、rrocessor-Modeling-Operate。通常情況下，結構進對應網格化幾乎無法達到，故皆以自由網格化為主。同時布爾運算對所操作的對象進行編號。ASBA,3,25網格劃分5.1區(qū)分實體模型和有限元模型現今所有的有限元分析都用實體建模，類似于CAD，ANSYS以數學的方式表達結構的幾何形狀，用于在里面填充節(jié)點和單元，還可以在幾何邊界上方便的施加載荷，但是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。參見圖5-1。5.2網格化的步驟1.建立選取元素數據2.設定網格建立所需的參數3.產生網格第一步是建立元素的數據，這些

50、數據包括元素的種類（TYPE），元素的幾何常數（R），元素的材料性質（MP），及元素形成時所在的坐標系統，也就是說當對象進行網格化分后，元素的屬性是什么。當然我們可以設定不同種類的元素，相同的元素又可設定不同的幾何常數，也可以設定不同的材料待性，以及不同的元素坐標系統。第二步即可進行設定網格劃分的參數，最主要是定義對象邊界元素的大小和數目。網格設定所需的參數，將決定網格的大小、形狀，這一步非常重要，將影響分析時的正確性和經濟性。網格細也許會得到很好的結果，但并非網格劃分的越細，得到的結果就越好，因為網太密太細，會占用大量的分析時間。有時較細的網格與較粗的網格比較起來，較細的網格分析的精確度只增

51、加百分之幾，但占用的計算機資源比較起較粗的網格確是數倍之多，同時在較細的網格中，常會造成不同網格劃分時連接的困難，這一點不能不特別注意。完成前兩步即可進行網格劃分，并完成有限元模型的建立，如果不滿意網格化的結果，也可清除網格化，重新定義元素的大小、數目，再進行網格化，直到得到滿意的有限元結果為止。實體模型的網格化可分為自由網格化（FreeMeshing）及對應網格化（MappedMeshing）兩種不同的網格化，對于建構實體模型過程有相當大的影響。自由網格化時實體模型的構建簡單，無較多限制。反之，對應網格化，實體模型的建立比較復雜，有較多限制。網格化ANSYS的基本流程如下：/PREP7ET,

52、1MP,EX,1R,1ET,2MP,EX,2R,2ET,3MP,EX,2R,2ET,3MP,EX,3R,3!建立實體模型K,L,A,V,!聲明元素大小、形狀及網格種類LESIZE,KESIZE,ESIZE,SMRTSIZE,MSHKEY,MSHAPE,!進行網格化XATT,1,1,1XMESH!X對象網格化后，元素屬性由XATT決定XMATT,2,1,2XMESH5.3元素形狀定義元素形狀在2-D結構中可分為四邊形和三角形，在3-D結構中可分為六面體和角錐體。當實體模型進行對應網格劃分時，2-D及3-D結構所產生的元素必為四邊形及六面體，當無法進行對應網格化時，程序會自動用自由網格化，所以2-D結構將自行以四邊形和三角形的混合方式進行，3-D結構以角錐體方式進行。網格化，有默認尺寸大小，也就是說不給定線段和網格數目，仍然可以進行網格劃分，但不一定能滿足設計者的要求。元素大小基本上在線段上定義，可用線段數目和線段長度來劃分，通常以線段數目分割比較方便。分割時可采用均分或不均分，不均分以線段方向或中間為準，根據數定義可得到漸增或漸減的效果。除此之外，也可以以整體對象為基準，確定網格的大小。此外在自由網格化一般不需要定義線段的數目及大小，程序將提供智能化控制（SMRTSIZE）；而指定線段進行元素數目及大小