ANSYS有限元分析課件

2023/1/9ANSYS2023/1/8ANSYSII.ANSYS軟件及其應(yīng)用2023/1/92第1章有限元基本理論第2章ANSYS功能簡介第3章ANSYS基本過程第4章ANSYS入門與準(zhǔn)備第5章模型輸入及修復(fù)第6章坐標(biāo)系第7章選擇、組件與部件第8章實體建模技術(shù)第9章布爾操作第10章單元屬性第11章網(wǎng)格劃分第12章加載求解技術(shù)第13章后處理技術(shù)第14章結(jié)構(gòu)非線性分析第15章模態(tài)分析第16章耦合和約束方程第17章APDL基礎(chǔ)第18章子模型第19章熱分析第20章熱-應(yīng)力耦合分析II.ANSYS軟件及其應(yīng)用2023/1/82第1章有第一章有限元基本理論平衡方程幾何方程物理方程邊界條件物理系統(tǒng)有限元離散單元的位移場(假定單元內(nèi)位移函數(shù))單元節(jié)點關(guān)系求解區(qū)域的位移場、應(yīng)力場簡單化第一章有限元基本理論平衡方程幾何方程物理方程邊界條件物理系1.1有限元分析(FEA)有限元分析

是利用數(shù)學(xué)近似的方法對真實物理系統(tǒng)（幾何和載荷工況）進(jìn)行模擬。它利用簡單而又相互作用的元素，即單元，用有限數(shù)量的未知量去逼近無限未知量的真實系統(tǒng)。定義1.1有限元分析(FEA)有限元分析是利用數(shù)學(xué)近似的方1.2有限單元法的基本思想將連續(xù)的結(jié)構(gòu)離散成有限個單元，并在每一單元中設(shè)定有限個節(jié)點，將連續(xù)體看作只在節(jié)點處相連接的一組單元的集合體。選定場函數(shù)的節(jié)點值作為基本未知量，并在每一單元中假設(shè)一近似插值函數(shù)，以表示單元中場函數(shù)的分布規(guī)律。利用力學(xué)中的某種變分原理去建立用以求節(jié)點未知量的有限單元法方程，將一個連續(xù)域中有限自由度問題化為離散域中有限自由度問題。1.2有限單元法的基本思想將連續(xù)的結(jié)構(gòu)離散成有限個單元，并1.3物理系統(tǒng)舉例幾何體

載荷

物理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)熱電磁1.3物理系統(tǒng)舉例幾何體1.3.1平衡方程1.3.1平衡方程1.3.2幾何方程1.3.2幾何方程1.3.3物理方程(本構(gòu)方程)拉梅系數(shù)體積應(yīng)變剪切模量1.3.3物理方程(本構(gòu)方程)拉梅系數(shù)體積應(yīng)變剪切模量1.3.4邊界條件應(yīng)力邊界條件位移邊界條件1.3.4邊界條件應(yīng)力邊界條件位移邊界條件1.4有限元模型真實系統(tǒng)有限元模型

有限元模型是真實系統(tǒng)理想化的數(shù)學(xué)抽象。定義1.4有限元模型真實系統(tǒng)有限元模型有限元模型是真實系統(tǒng)1.5自由度(DOFs)自由度(DOFs)

用于描述一個物理場的響應(yīng)特性。結(jié)構(gòu)DOFs

結(jié)構(gòu)位移熱

溫度電電位流體壓力磁磁位

問題自由度ROTZUYROTYUXROTXUZ定義1.5自由度(DOFs)自由度(DOFs)用于描述一個物1.6節(jié)點和單元節(jié)點:空間中的坐標(biāo)位置，具有一定自由度和存在相互物理作用。單元:一組節(jié)點自由度間相互作用的數(shù)值、矩陣描述（稱為剛度或系數(shù)矩陣)。單元有線、面或?qū)嶓w以及二維或三維的單元等種類。有限元模型由一些簡單形狀的單元組成，單元之間通過節(jié)點連接，并承受一定載荷。載荷載荷定義1.6節(jié)點和單元節(jié)點:空間中的坐標(biāo)位置，具有一定自由度和存1.6節(jié)點和單元(續(xù))信息是通過單元之間的公共節(jié)點傳遞的。分離但節(jié)點重疊的單元A和B之間沒有信息傳遞（需進(jìn)行節(jié)點合并處理）具有公共節(jié)點的單元之間存在信息傳遞

...AB........AB...1node2nodes1.6節(jié)點和單元(續(xù))信息是通過單元之間的公共節(jié)點傳遞的1.6節(jié)點和單元(續(xù))節(jié)點自由度是隨連接該節(jié)點

單元類型變化的。JIIJJKLILKIPOMNKJIL三維桿單元(鉸接)UX,UY,UZ三維梁單元UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ二維或軸對稱實體單元UX,UY三維四邊形殼單元UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ三維實體熱單元TEMPJPOMNKJIL三維實體結(jié)構(gòu)單元UX,UY,UZ1.6節(jié)點和單元(續(xù))節(jié)點自由度是隨連接該節(jié)點單元類型1.7單元形函數(shù)FEA僅僅求解節(jié)點處的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DOF值到單元內(nèi)所有點處DOF值的計算方法。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)與真實工作特性吻合好壞程度直接影響求解精度。1.7單元形函數(shù)FEA僅僅求解節(jié)點處的DOF值。真實的二次曲線.節(jié)點單元

二次曲線的線性近似

(不理想結(jié)果).21.7單元形函數(shù)(續(xù))節(jié)點單元DOF值二次分布..1節(jié)點

單元

線性近似(更理想的結(jié)果)真實的二次曲線.....3節(jié)點單元二次近似(接近于真實的二次近似擬合)

(最理想結(jié)果)..4真實的二次曲線.節(jié)點單元二次曲線的線性近似.21.71.7單元形函數(shù)(續(xù))DOF值可以精確或不太精確地等于在節(jié)點處的真實解，但單元內(nèi)的平均值與實際情況吻合得很好。這些平均意義上的典型解是從單元DOFs推導(dǎo)出來的（如：結(jié)構(gòu)應(yīng)力、熱梯度）。nodalsolutionelementsolutionUX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZσ、ε、E1.7單元形函數(shù)(續(xù))DOF值可以精確或不太精確地等于在節(jié)1.7單元形函數(shù)(續(xù))如果單元形函數(shù)不能精確描述單元內(nèi)部的DOFs，就不能很好地得到導(dǎo)出數(shù)據(jù)，因為這些導(dǎo)出數(shù)據(jù)是通過單元形函數(shù)推導(dǎo)出來的。當(dāng)選擇了某種單元類型時，也就十分確定地選擇并接受該種單元類型所假定的單元形函數(shù)。在選定單元類型并隨之確定了形函數(shù)的情況下，必須確保分析時有足夠數(shù)量的單元和節(jié)點來精確描述所要求解的問題。1.7單元形函數(shù)(續(xù))如果單元形函數(shù)不能精確描述單元內(nèi)部的1.8直桿受自重作用的拉伸問題1.8直桿受自重作用的拉伸問題1.8直桿受自重作用的拉伸問題(續(xù))就整個直桿來說，位移函數(shù)U(x)是未知的，但對每一單元可以近似地假設(shè)一位移函數(shù)，它在結(jié)點上等于結(jié)點位移。此處，假設(shè)單元中的位移按線性分布，即：1.8直桿受自重作用的拉伸問題(續(xù))就整個直桿來說，位移函1.8直桿受自重作用的拉伸問題(續(xù))有了位移插值函數(shù)，就可以按材料力學(xué)公式求出應(yīng)變和應(yīng)力用節(jié)點位移表示的公式：1.8直桿受自重作用的拉伸問題(續(xù))有了位移插值函數(shù)，就可

1.8直桿受自重作用的拉伸問題(續(xù))外載荷與結(jié)點的平衡方程為第i個結(jié)點上承受的外載荷1.8直桿受自重作用的拉伸問題(續(xù))外載1.8直桿受自重作用的拉伸問題(續(xù))假定將直桿分割成3個單元，每個單元長為a=L/3，則對結(jié)點2，3，4列出的平衡方程為：1.8直桿受自重作用的拉伸問題(續(xù))假定將直桿分割成3個單1.8直桿受自重作用的拉伸問題(續(xù))1.8直桿受自重作用的拉伸問題(續(xù))1.8直桿受自重作用的拉伸問題(續(xù))聯(lián)立求解線性代數(shù)方程組得：1.8直桿受自重作用的拉伸問題(續(xù))聯(lián)立求解線性代數(shù)方程組1.9有限單元法解題的一般步驟結(jié)構(gòu)的離散化選擇位移模式建立平衡方程求解節(jié)點位移計算單元中的應(yīng)力和應(yīng)變1.9有限單元法解題的一般步驟結(jié)構(gòu)的離散化1.9.1結(jié)構(gòu)的離散化將分析的結(jié)構(gòu)物分割成有限個單元體，使相鄰的單元體僅在節(jié)點處相連接，而以如此單元的結(jié)合體去代替原來的結(jié)構(gòu)。1.9.1結(jié)構(gòu)的離散化將分析的結(jié)構(gòu)物分割成有限個單元體，使1.9.2選擇位移模式(形函數(shù))首先對單元假設(shè)一個位移差值函數(shù)，或稱之為位移模式，得到用節(jié)點位移表示單元體內(nèi)任一點的唯一的關(guān)系式有了位移模式，就可利用幾何關(guān)系和應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系表出用單元節(jié)點位移表示單元中應(yīng)變和應(yīng)力的表達(dá)式1.9.2選擇位移模式(形函數(shù))首先對單元假設(shè)一個位移差值1.9.3三角形單元的形函數(shù)基本假定：假定單元內(nèi)的位移可以用一個比較簡單的函數(shù)來表示，如線性插值函數(shù)。這在單元劃分比較密的情況下是合理可行的。1.9.3三角形單元的形函數(shù)基本假定：假定單元內(nèi)的位移可以1.9.3三角形單元的形函數(shù)(續(xù))將三角形單元的3個頂點的2個方向位移代入位移函數(shù)可求出6個待定系數(shù)。即可用節(jié)點的位移表示內(nèi)部任意一點的位移：1.9.3三角形單元的形函數(shù)(續(xù))將三角形單元的3個頂點的1.9.4建立平衡方程可利用最小勢能原理建立結(jié)構(gòu)的節(jié)點載荷和節(jié)點位移之間的關(guān)系式，即結(jié)構(gòu)的平衡方程1.9.5求解結(jié)點位移將邊界條件代入線性代數(shù)方程組后，經(jīng)解算可求得所有未知的結(jié)點位移。1.9.4建立平衡方程可利用最小勢能原理建立結(jié)構(gòu)的節(jié)點載荷1.9.6計算單元中的應(yīng)變和應(yīng)力依據(jù)求得的結(jié)點位移，由可求得單元中任一點的應(yīng)變和應(yīng)力。1.9.6計算單元中的應(yīng)變和應(yīng)力依據(jù)求得的結(jié)點位移，由平面問題的有限單元法平面問題的有限單元法

結(jié)構(gòu)的離散化

用有限元法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力分析時，首先要將結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散化。即將一個連續(xù)體看成由有限個單元組成的體系。彈性力學(xué)平面問題中最常見的單元是三角形單元。所有作用在單元上的載荷都按靜力等效的原則移置到結(jié)點上，并在受幾何約束的結(jié)點處設(shè)置相應(yīng)的鉸支座。這樣就得到了用以代替原來彈性體的有限單元計算模型。

結(jié)構(gòu)的離散化用有限元法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力分析時，首

位移模式

取一個典型的三角形單元進(jìn)行力學(xué)分析。在有限單元位移法中，假設(shè)結(jié)點上的位移是基本未知量。為了能用單元的結(jié)點位移表示單元中的應(yīng)變和應(yīng)力分量，必須假定一個位移模式，也就是說根據(jù)單元的結(jié)點位移去構(gòu)造單元上的位移插值函數(shù)。位移模式取一個典型的三角形單元進(jìn)行力學(xué)分析。位移模式（續(xù)）位移模式（續(xù)）

位移插值函數(shù)

采用線性插值，即假定單元上的位移分量是坐標(biāo)的線性函數(shù)：它們可以由結(jié)點位移確定如下：位移插值函數(shù)采用線性插值，即假定單元位移模式(續(xù))聯(lián)立求解上述方程，可得：位移模式(續(xù))聯(lián)立求解上述方程，可得：位移模式(續(xù))其中：而：是三角形ijm的面積。位移模式(續(xù))其中：位移模式(續(xù))于是可以得到：其中：同理得：位移模式(續(xù))于是可以得到：位移模式(續(xù))可以將位移模式改寫為矩陣模式：位移模式(續(xù))可以將位移模式改寫為矩陣模式：

單元中的應(yīng)變和應(yīng)力

有了單元的位移模式，就可以借助平面問題的幾何和物理方程，導(dǎo)出用單于的結(jié)點位移表示單元中的應(yīng)變和應(yīng)力分量的公式。由：單元中的應(yīng)變和應(yīng)力有了單元的位移模式，就可單元中的應(yīng)變和應(yīng)力(續(xù))得到：或簡寫為：單元中的應(yīng)變和應(yīng)力(續(xù))得到：單元中的應(yīng)變和應(yīng)力(續(xù))將應(yīng)變代入物理方程：可得：即為用單元中的結(jié)點位移表示單元中應(yīng)力的關(guān)系式。單元中的應(yīng)變和應(yīng)力(續(xù))將應(yīng)變代入物理方程：單元中的應(yīng)變和應(yīng)力(續(xù))

式中[D]為彈性矩陣，對于平面應(yīng)力問題，矩陣為：單元中的應(yīng)變和應(yīng)力(續(xù))式中[D]為彈性矩陣，對于平單元的總勢能我們已經(jīng)知道由各個單元的位移模式就形成了整個結(jié)構(gòu)的位移模式。按彈性力學(xué)最小勢能原理，結(jié)構(gòu)中最接近于真實解的位移應(yīng)該是使結(jié)構(gòu)總勢能取得最小值的那組位移函數(shù)。由于在位移函數(shù)公式中，結(jié)點位移為自變量，這樣就使一個泛函的極值問題變?yōu)橐粋€多元函數(shù)的極值問題。為此我們來討論單元的總勢能關(guān)于結(jié)點位移的表達(dá)式。每一個單元的總勢能由該單元的應(yīng)變能以及此單元上所有外力的勢能組成。單元的總勢能我們已經(jīng)知道由各個單元的位移模式就形成了單元的應(yīng)變能

平面應(yīng)力狀態(tài)下，設(shè)物體厚度為h，則單元中的應(yīng)變能為：單元的應(yīng)變能平面應(yīng)力狀態(tài)下，設(shè)物體厚度為單元的應(yīng)變能（續(xù)）將{ε}和[Bi]代入上式，應(yīng)用矩陣相乘的轉(zhuǎn)置的逆序法則,注意到彈性矩陣[D]的對稱性,有：單元的應(yīng)變能（續(xù)）將{ε}和[Bi]代入上式，應(yīng)用矩陣相乘的單元的應(yīng)變能（續(xù)）因為矩陣[B]及[D]的元素都是常量，所以可記：單元的應(yīng)變能（續(xù)）因為矩陣[B]及[D]的元素都是常量，所以單元的應(yīng)變能（續(xù)）從而單元的應(yīng)變能可寫為：利用{ε}=[B]{δ}e，有：單元的應(yīng)變能（續(xù)）從而單元的應(yīng)變能可寫為：單元的應(yīng)變能（續(xù)）注意到[B]=[BiBjBm]，記子矩陣單元的應(yīng)變能（續(xù)）注意到[B]=[BiBjBm]，記子矩單元上體積力的勢能物體中常見的體力為旋轉(zhuǎn)離心體力和重力。在平面問題中，體積力在z軸方向的分力為零，設(shè)單元體積中的體積力為：

單元上體積力具有的勢能為：單元上體積力的勢能物體中常見的體力為旋轉(zhuǎn)離心體力和單元上表面力的勢能設(shè)物體邊界上一單元某邊上受到表面力的作用，單位長度上所受到的表面力為：則單元上表面力的勢能為：單元上表面力的勢能設(shè)物體邊界上一單元某邊上受到表面單元節(jié)點上集中力的勢能如果彈性物體受到集中力{R}e的作用，通常劃分單元網(wǎng)格時都在集中力的作用點設(shè)置結(jié)點。設(shè)某單元3個結(jié)點上所受到的集中力為：于是該單元上集中力的勢能是：單元節(jié)點上集中力的勢能如果彈性物體受到集中力{R單元中的總勢能綜合前面的幾種情況，可以得到單元中的總勢能為：單元中的總勢能綜合前面的幾種情況，可以得到單元中的單元中的總勢能分別引進(jìn)單元體積力，表面力，集中力向量如下：單元中的總勢能分別引進(jìn)單元體積力，表面力，集中力向單元中的總勢能則單元中的總勢能可以表示為：單元中的總勢能則單元中的總勢能可以表示為：物體中的總勢能把各單元的總勢能疊加起來，就可得到整個彈性體的總勢能。為了便于疊加和歸并，需將單元剛度矩陣表達(dá)式(2-18)作適當(dāng)?shù)母膶?。假設(shè)結(jié)構(gòu)離散化后共有n個結(jié)點，將編號為l的結(jié)點位移記為：則結(jié)構(gòu)的結(jié)點位移向量：是一個2n維的列向量。物體中的總勢能把各單元的總勢能疊加起來，就可得到整物體中的總勢能（續(xù)）可將單元剛度矩陣式用補零的辦法由6X6的矩陣擴大到2nX2n的矩陣物體中的總勢能（續(xù)）可將單元剛度矩陣式用補零的辦法由6X6的物體中的總勢能（續(xù)）如果在物體上劃分的單元總數(shù)是e0,再引進(jìn)結(jié)構(gòu)的總剛度陣：物體總勢能就可寫為：物體中的總勢能（續(xù)）如果在物體上劃分的單元總數(shù)是e0,再引進(jìn)物體中的總勢能（續(xù)）

代入約束條件后的彈性體總勢能可以寫為：物體中的總勢能（續(xù)）代入約束條件后的彈性體總勢能可以寫為：空間問題的有限單元法空間問題的有限單元法空間問題的有限單元法用有限單元法求解彈性力學(xué)空間問題，首先也要將連續(xù)的空間物體用一系列的單元離散化?？臻g問題中，最簡單的是四面體單元。離散的空間結(jié)構(gòu)是這些單元只在節(jié)點處以空間鉸相互連接的集合體?？臻g問題的有限單元法用有限單元法求解彈性力學(xué)空間空間問題的有限單元法（續(xù)）空間問題的有限單元法（續(xù)）位移模式空間問題中，每一個結(jié)點有3個位移分量，單元結(jié)點位移向量由12個分量組成，分別表示為：位移模式空間問題中，每一個結(jié)點有3個位移分量，單元結(jié)點位移向位移模式（續(xù)）假定單元內(nèi)的位移分量為坐標(biāo)的線性函數(shù):位移模式（續(xù)）假定單元內(nèi)的位移分量為坐標(biāo)的線性函數(shù):位移模式（續(xù)）將上式中的第一式應(yīng)用于4個結(jié)點，則有：位移模式（續(xù)）將上式中的第一式應(yīng)用于4個結(jié)點，則有：位移模式（續(xù)）

由上式可解出a1,a2,a3和a4再代回位移分量的表達(dá)式，可得：式中：為形函數(shù)，其中：位移模式（續(xù)）由上式可解出a1,a2,a3和a4再代位移模式（續(xù)）位移模式（續(xù)）位移模式（續(xù)）用同樣的方法，可以得到：合并υ,ν,ω的表達(dá)式，可以將單元內(nèi)任一點的位移寫為：位移模式（續(xù)）用同樣的方法，可以得到：單元中的應(yīng)變和應(yīng)力在空間問題中，每點有6個應(yīng)變分量，由幾何關(guān)系：單元中的應(yīng)變和應(yīng)力在空間問題中，每點有6個應(yīng)變分量，由幾何關(guān)將υ,ν,ω的表達(dá)式代入上式，得到:式中：單元中的應(yīng)變和應(yīng)力(續(xù))將υ,ν,ω的表達(dá)式代入上式，得到:單元中的應(yīng)變和應(yīng)力(續(xù))單元中的應(yīng)變和應(yīng)力(續(xù))可以看出，應(yīng)變矩陣[B]中的元素都是常量，從而單元中的應(yīng)變都是常量，故線性位移模式的四面體單元是常應(yīng)變單元。由應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，得到單元中的應(yīng)力為：式中[D]為一般空間問題的彈性矩陣從下面[D]的表達(dá)式可以看出，單元中的應(yīng)力都是常數(shù)。單元中的應(yīng)變和應(yīng)力(續(xù))可以看出，應(yīng)變矩陣[B]中的元素都是單元中的應(yīng)變和應(yīng)力(續(xù))單元中的應(yīng)變和應(yīng)力(續(xù))

單元剛度矩陣和結(jié)點載荷向量仿照平面問題的推導(dǎo)，可以得到四面體單元的剛度矩陣：分塊形式：單元剛度矩陣和結(jié)點載荷向量仿照平面問題的推導(dǎo)，可以得單元剛度矩陣和結(jié)點載荷向量（續(xù)）式中子矩陣可以表達(dá)為：其中：單元剛度矩陣和結(jié)點載荷向量（續(xù)）式中子矩陣可以表達(dá)為：單元剛度矩陣和結(jié)點載荷向量（續(xù)）經(jīng)過與平面問題中同樣的推導(dǎo)，單元的體積力向量和表面力向量可以用下列公式計算：經(jīng)疊加，組合，得有限元支配方程：代入約束條件，可解出結(jié)點位移向量，從而就可以求出各單元的應(yīng)變和應(yīng)力。單元剛度矩陣和結(jié)點載荷向量（續(xù)）經(jīng)過與平面問題中同樣的推導(dǎo)，第二章ANSYS軟件的功能簡介前處理模塊分析計算模塊后處理模塊三大模塊結(jié)構(gòu)分析：靜動力、非線性熱分析（滲流分析）流體動力學(xué)分析電磁場分析聲場分析壓電分析多物理場耦合分析通用后處理模塊時間歷程后處理模塊實體建模網(wǎng)格劃分第二章ANSYS軟件的功能簡介前處理模塊分析計算模塊后處ANSYS在部分工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用如下：航空航天汽車工業(yè)生物醫(yī)學(xué)橋梁、建筑電子產(chǎn)品重型機械微機電系統(tǒng)運動器械A(chǔ)NSYS在部分工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用如下：ANSYS/Multiphysics

包括所有工程學(xué)科的所有性能ANSYS/Multiphysics有三個主要的組成產(chǎn)品ANSYS/Mechanical-ANSYS/機械-結(jié)構(gòu)及熱ANSYS/Emag-ANSYS電磁學(xué)ANSYS/FLOTRAN-ANSYS計算流體動力學(xué)其它產(chǎn)品:ANSYS/LS-DYNA-高度非線性結(jié)構(gòu)問題DesignSpace–CAD環(huán)境下，適合快速分析容易使用的設(shè)計和分析工具ANSYS/ProFEA–Pro/ENGINEER的ANSYS分析接口。ANSYS/Multiphysics包括所有工程學(xué)科的所有ANSYS/StructuralANSYS/ProfessionalANSYS/ProFEADesignSpaceANSYS/EDANSYS/UniversityANSYS/PrepPostANSYS/MultiphysicsANSYS/FLOTRANANSYS/EmagANSYS/LS-DYNAANSYS/MechanicalANSYS/ANSYS/ANSYS/DesignSpaceA2.1前處理模塊PREP7實體建模方式之一：自頂向下

先建高級圖元，如圓柱、圓錐等自動生成相關(guān)的面、線及關(guān)鍵點自頂向下問題：如何保證各實體的連接、交叉等關(guān)系？→布爾操作2.1前處理模塊PREP7實體建模方式之一：自頂向下先2.1前處理模塊PREP7(續(xù))實體建模方式之二：自底向上

關(guān)鍵點自底向上線面體2.1前處理模塊PREP7(續(xù))實體建模方式之二：自底向2.1前處理模塊PREP7(續(xù))實體建模方式的選擇：自頂向下建?？梢蕴岣呓５男剩谛枰貌紶柌僮鲿r比較難以掌握；自底向上建?？梢詼p少出錯的機會，但效率較低。建議：先學(xué)習(xí)自底向上→后學(xué)習(xí)自頂向下2.1前處理模塊PREP7(續(xù))實體建模方式的選擇：網(wǎng)格劃分方法：延伸劃分與映射劃分延伸劃分將一個二維網(wǎng)格延伸成一個三維網(wǎng)格映射劃分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，生成映射網(wǎng)格。2.1前處理模塊PREP7(續(xù))網(wǎng)格劃分方法：延伸劃分與映射劃分延伸劃分將一個二維網(wǎng)格延伸成網(wǎng)格劃分方法：自由劃分和自適應(yīng)劃分自由劃分可對復(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(jìn)行組裝時各部分網(wǎng)格不匹配帶來的麻煩。自適應(yīng)劃分先生成具有邊界條件的實體模型，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(dá)到用戶定義的求解次數(shù)。2.1前處理模塊PREP7(續(xù))網(wǎng)格劃分方法：自由劃分和自適應(yīng)劃分自由劃分可對復(fù)雜模型直接劃2.2求解模塊SOLUTION結(jié)構(gòu)靜力分析用來求解外載荷引起的位移、應(yīng)力和反作用力。靜力分析很適合求解慣性和阻尼對結(jié)構(gòu)的影響并不顯著的問題。ANSYS程序中的靜力分析不僅可以進(jìn)行線性分析，而且可以進(jìn)行非線性分析，如塑性、蠕變、膨脹、大變形、大應(yīng)變、應(yīng)力剛化及接觸分析。2.2求解模塊SOLUTION結(jié)構(gòu)靜力分析用來求解外載荷引用來求解隨時間變化的載荷對結(jié)構(gòu)或部件的影響。與靜力分析不同，動力分析要考慮隨時間變化的力載荷以及它對阻尼和慣性的影響。結(jié)構(gòu)動力分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))用來求解隨時間變化的載荷對結(jié)構(gòu)或部件的影響。與靜力分析不同，2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))結(jié)構(gòu)動力分析的類型：①模態(tài)分析：計算線性結(jié)構(gòu)的自振頻率及振型。②譜分析：是模態(tài)分析的擴展，用于計算由于隨機振動引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和應(yīng)變(也叫作響應(yīng)譜或PSD)。③諧響應(yīng)分析：確定線性結(jié)構(gòu)對隨時間按正弦曲線變化的載荷的響應(yīng)。④瞬態(tài)動力學(xué)分析：確定結(jié)構(gòu)對隨時間任意變化的載荷的響應(yīng)，可以考慮與靜力分析相同的結(jié)構(gòu)非線性行為。2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))結(jié)構(gòu)動力分析的類型：結(jié)構(gòu)非線性導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或部件的響應(yīng)隨外載荷不成比例變化。ANSYS程序可以求解靜態(tài)和瞬態(tài)非線性問題，包括材料非線性、幾何非線性和單元非線性三種。結(jié)構(gòu)非線性分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))結(jié)構(gòu)非線性導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或部件的響應(yīng)隨外載荷不成比例變化。ANSYANSYS程序可以分析大型柔體運動。當(dāng)運動的積累影響起主要作用時，可使用這些功能分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)在空間中的運動特性，并確定結(jié)構(gòu)中由此產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變和變形。動力學(xué)分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))ANSYS程序可以分析大型柔體運動。當(dāng)運動的積累影響起主要作用于計算線性屈曲載荷并確定屈曲模態(tài)形狀(結(jié)合瞬態(tài)動力學(xué)分析可以實現(xiàn)非線性屈曲分析)。特征屈曲分析斷裂分析復(fù)合材料分析疲勞分析專項分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))用于計算線性屈曲載荷并確定屈曲模態(tài)形狀(結(jié)合瞬態(tài)動力學(xué)分析ANSYS除了提供標(biāo)準(zhǔn)的隱式動力學(xué)分析以外，還提供了顯式動力學(xué)分析模塊ANSYS/LS-DYNA。顯式動力學(xué)分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))ANSYS除了提供標(biāo)準(zhǔn)的隱式動力學(xué)分析以外，還提供了顯式動力2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))顯式動力學(xué)分析的特點：用于模擬非常大的變形，慣性力占支配地位，并考慮所有的非線性行為。它的顯式方程求解沖擊、碰撞、快速成型等問題，是目前求解這類問題最有效的方法。2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))顯式動力學(xué)分析的特點：熱分析之后往往進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，計算由于熱膨脹或收縮不均勻引起的應(yīng)力。ANSYS熱分析功能:相變(熔化及凝固)內(nèi)熱源(如電阻發(fā)熱等)三種熱傳遞方式(熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射)ANSYS熱分析計算物體的穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)溫度分布，以及熱量的獲取或損失、熱梯度、熱通量等。熱分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))熱分析之后往往進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，計算由于熱膨脹或收縮不均勻引起的磁場分析中考慮的物理量是磁通量密度、磁場密度、磁力、磁力矩、阻抗、電感、渦流、能耗及磁通量泄漏等。磁場可由電流、永磁體、外加磁場等產(chǎn)生。磁場分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))磁場分析中考慮的物理量是磁通量密度、磁場密度、磁力、磁力矩、2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))磁場分析的類型:①靜磁場分析：計算直流電(DC)或永磁體產(chǎn)生的磁場。②交變磁場分析：計算由于交流電(AC)產(chǎn)生的磁場。③瞬態(tài)磁場分析：計算隨時間隨機變化的電流或外界引起的磁場。2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))磁場分析的類型:用于計算電阻或電容系統(tǒng)的電場。

典型的物理量有電流密度、電荷密度、電場及電阻熱等。電場分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))用于計算電阻或電容系統(tǒng)的電場。典型的物理量有電流密度、電荷用于微波及RF無源組件，波導(dǎo)、雷達(dá)系統(tǒng)、同軸連接器等分析。高頻電磁場分析同軸電纜中的電場(EFSUM)2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))用于微波及RF無源組件，波導(dǎo)、雷達(dá)系統(tǒng)、同軸連接器等分析。高用于確定流體的流動及熱行為流體分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))流體分析的分類：①CFD

-ANSYS/FLOTRAN

提供強大的計算流體動力學(xué)分析功能，包括不可壓縮或可壓縮流體、層流及湍流，以及多組份流等。應(yīng)用于：航空航天，電子元件封裝，汽車設(shè)計。用于確定流體的流動及熱行為流體分析2.2求解模塊SOLUT②聲學(xué)分析-考慮流體介質(zhì)與周圍固體的相互作用,進(jìn)行聲波傳遞或水下結(jié)構(gòu)的動力學(xué)分析等。例如：揚聲器、汽車內(nèi)部、聲納。典型的物理量是：壓力分布、位移和自振頻率。③容器內(nèi)流體分析-考慮容器內(nèi)的非流動流體的影響?？梢源_定由于晃動引起的靜水壓力。例如：油罐，其它液體容器。④流體動力學(xué)耦合分析-在考慮流體約束質(zhì)量的動力響應(yīng)基礎(chǔ)上，在結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析中使用流體耦合單元。2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))②聲學(xué)分析-考慮流體介質(zhì)與周圍固體的相互作用,進(jìn)行聲波考慮兩個或多個物理場之間的相互作用。如果兩個物理場之間相互影響，單獨求解一個物理場是不可能得到正確結(jié)果的，因此你需要一個能夠?qū)蓚€物理場組合到一起求解的分析軟件。例如：在壓電力分析中，需要同時求解電壓分布（電場分析）和應(yīng)變（結(jié)構(gòu)分析）。耦合場分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))考慮兩個或多個物理場之間的相互作用。如果兩個物理場之間相互影典型耦合場分析：熱—應(yīng)力分析流體—結(jié)構(gòu)相互作用感應(yīng)加熱（電磁—熱）壓電分析（電場和結(jié)構(gòu)）聲學(xué)分析（流體和結(jié)構(gòu)）熱-電分析靜電-結(jié)構(gòu)分析兩根熱膨脹系數(shù)不同的棒焊接在一起，圖示為加熱后的變形。2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))典型耦合場分析：兩根熱膨脹系數(shù)不同的棒焊接在一起，圖示為加熱2.3

后處理模塊POST1和POST26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）。POST1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他量變化的曲線，有助于形象化地表示分析結(jié)果。POST262.3

后處理模塊POST1和POST26這個模塊對前面的第三章

ANSYS的基本過程一個典型的ANSYS分析過程可分為以下3個步驟：前處理求解后處理第三章ANSYS的基本過程一個典型的ANSYS分析過程可分3.1前處理前處理指定工程名稱和分析標(biāo)題定義單位定義單元類型定義單元常數(shù)創(chuàng)建橫截面定義材料特性創(chuàng)建有限元模型定義分析類型求解控制加載3.1前處理前處理指定工程名稱和分析標(biāo)題定義單位定義單元類3.1.1指定工程名稱和分析標(biāo)題更改工程名定義分析標(biāo)題3.1.1指定工程名稱和分析標(biāo)題更改工程名定義分析標(biāo)題3.1.2定義單位除電磁分析以外，你不必為ANSYS設(shè)置單位系統(tǒng)。簡單地確定你將采用的單位制，然后保證所有輸入數(shù)據(jù)均采用該種單位制就可以。你確定的單位制將影響尺寸、實常數(shù)、材料特性和載荷等的輸入值。ANSYS不進(jìn)行單位換算!它只是簡單地接受所輸入的數(shù)據(jù)而不會懷疑它們的合法性。命令/UNITS允許你指定單位制,但它只是一個紀(jì)錄設(shè)計，從而讓使用你模型的用戶知道你所用的單位。3.1.2定義單位除電磁分析以外，你不必為ANSYS設(shè)置單3.1.2定義單位(續(xù))使用/UNITS命令可以設(shè)置系統(tǒng)單位，沒有相應(yīng)的GUI。①USER：用戶自定義單位，是缺省設(shè)置②SI：國際單位制，m,kg,s,℃③BFT：以英尺為基礎(chǔ)的單位制，ft,slug,s,°F④CGS：cm,g,s,℃⑤MPA：mm,mg,s,℃⑥BIN：以英寸為基礎(chǔ)的單位制in,lbm,s,°F3.1.2定義單位(續(xù))使用/UNITS命令可以設(shè)置系統(tǒng)單3.1.3定義單元類型BEAMCIRCUitCOMBINationCONTACtFLUIDHF(HighFrequency)HYPERelasticINFINiteLINKMASSMATRIXMESHPIPEPLANEPRETS(pretension)SHELLSOLIDSOURCeSURFaceTARGEtTRANSducerUSERVISCOelastic3.1.3定義單元類型BEAMCIRCUitCOMBINa3.1.4定義單元常數(shù)單元實常數(shù)是由單元類型的特性決定的，如梁單元的橫截面特性。并不是所有的單元類型都需要實常數(shù)，同類型的不同單元也可以有不同的實常數(shù)。指定單元的實常數(shù)號3.1.4定義單元常數(shù)單元實常數(shù)是由單元類型的特性決定的，3.1.5創(chuàng)建橫截面創(chuàng)建梁的橫截面3.1.5創(chuàng)建橫截面創(chuàng)建梁的橫截面3.1.6定義材料特性定義材料特性指定單元材料號3.1.6定義材料特性定義材料特性指定單元材料號ANSYS有限元分析課件3.1.7定義分析類型求解控制定義分析類型求解控制基本設(shè)置瞬態(tài)設(shè)置求解選項非線性設(shè)置求解終止的高級控制3.1.7定義分析類型求解控制定義分析類型求解控制基本設(shè)置包括：自由度約束、力、表面分布載荷、體積載荷、慣性載荷、耦合場載荷①載荷步：僅指可求得解的載荷設(shè)置。②子步：是指在一個載荷步中每次增加的步長，主要是為了在瞬態(tài)分析和非線性分析中提高分析精度和收斂性。子步也稱作時間步，代表一段時間。3.1.8加載包括：自由度約束、力、表面分布載荷、體積載荷、慣性載荷、耦合3.2求解求解當(dāng)前載荷步求解某載荷步3.2求解求解當(dāng)前載荷步求解某載荷步3.3通用后處理器畫出分析的結(jié)果用列表的形式列出分析的結(jié)果查詢某些結(jié)點或者單元處的應(yīng)力值以及其它分析選項3.3通用后處理器畫出分析的結(jié)果DeformedShape…表示畫出變形后的形狀。有如下選項：3.3.1畫出分析的結(jié)果DeformedShape…表示畫出變形后的形狀。有如下選3.3.2畫出節(jié)點的結(jié)果3.3.2畫出節(jié)點的結(jié)果位移轉(zhuǎn)角3.3.3求解自由度結(jié)果位移轉(zhuǎn)角3.3.3求解自由度結(jié)果正應(yīng)力和剪應(yīng)力主應(yīng)力應(yīng)力強度平均等效應(yīng)力3.3.4求解應(yīng)力結(jié)果正應(yīng)力和剪應(yīng)力主應(yīng)力應(yīng)力強度平均等效應(yīng)力3.3.4求解應(yīng)力正應(yīng)變和剪應(yīng)變主應(yīng)變應(yīng)變強度平均等效應(yīng)變3.3.5求解總應(yīng)變結(jié)果正應(yīng)變和剪應(yīng)變主應(yīng)變應(yīng)變強度平均等效應(yīng)變3.3.5求解總應(yīng)求解能量彈性應(yīng)變?nèi)渥兤渌鼞?yīng)變正應(yīng)變和剪應(yīng)變主應(yīng)變應(yīng)變強度平均等效應(yīng)變3.3.6其它求解結(jié)果求解能量彈性應(yīng)變?nèi)渥兤渌鼞?yīng)變正應(yīng)變和剪應(yīng)變主應(yīng)變應(yīng)變強度平均3.3.7圖形輸出選項只畫出變形后的圖形畫出變形前后的圖形畫出變形后的圖形和變形前的邊界圖3.3.7圖形輸出選項只畫出變形后的圖形畫出變形前后的圖形3.4時間歷程后處理器適用于：瞬態(tài)分析的后處理。3.4時間歷程后處理器適用于：瞬態(tài)分析的后處理。3.5懸壁梁算例使用ANSYS分析一個工字懸壁梁，如圖所示。PPointALH求解在力P作用下點A處的變形，已知條件如下：P=4000lbL=72inI=833in4E=29E6psi橫截面積(A)=28.2in2H=12.71in見beam.txt3.5懸壁梁算例使用ANSYS分析一個工字懸壁梁，如圖所示1.啟動ANSYS： 以交互模式進(jìn)入ANSYS，工作文件名為beam。2.創(chuàng)建基本模型：(使用帶有兩個關(guān)鍵點的線模擬梁，梁的高度及橫截面積將在單元的實常數(shù)中設(shè)置)a. MainMenu:Preprocessor>-Modeling-Create>Keypoints>InActiveCS...b. 輸入關(guān)鍵點編號1，輸入x,y,z坐標(biāo)0,0,0，選擇Applyc. 輸入關(guān)鍵點編號2，輸入x,y,z坐標(biāo)72,0,0，選擇OKd. MainMenu:Preprocessor>-Modeling-Create>-Lines-Lines>StraightLinee. 選取兩個關(guān)鍵點，在拾取菜單中選擇OK1.啟動ANSYS： 以交互模式進(jìn)入ANSYS，工作文件名3.存儲ANSYS數(shù)據(jù)庫：Toolbar:SAVE_DB4.設(shè)定分析模塊：a. MainMenu:Preferencesb. 選擇Structural.c.選擇OK.5. 設(shè)定單元類型相應(yīng)選項：a. MainMenu:Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Deleteb. 選擇Add...c. 左邊單元庫列表中選擇

Beam.d. 在右邊單元列表中選擇2Delastic(BEAM3).e. 選擇OK接受單元類型并關(guān)閉對話框.f. 選擇Close關(guān)閉單元類型對話框.3.存儲ANSYS數(shù)據(jù)庫：Toolbar:SAVE_DB6. 定義實常數(shù)：a. MainMenu:Preprocessor>RealConstantsb. 選擇Add...c. 選擇OK定義BEAM3的實常數(shù).d. 選擇Help得到有關(guān)單元BEAM3的幫助.e. 查閱單元描述.f. File>Exit退出幫助系統(tǒng).g. 在AREA框中輸入28.2（橫截面積）.h. 在IZZ框中輸入833（慣性矩）.i. 在HEIGHT框中輸入12.71（梁的高度）.j. 選擇OK定義實常數(shù)并關(guān)閉對話框.k. 選擇

Close關(guān)閉實常數(shù)對話框.6. 定義實常數(shù)：7.定義材料屬性：a. Preprocessor>MaterialProps>-Constant-Isotropicb. 選擇OKto定義材料1.c. 在EX框中輸入29e6（彈性模量）.d. 選擇OK定義材料屬性并關(guān)閉對話框.8. 保存ANSYS數(shù)據(jù)庫文件

beamgeom.db：a. UtilityMenu:File>Saveasb. 輸入文件名beamgeom.db.c. 選擇OK保存文件并退出對話框.7.定義材料屬性：9.對幾何模型劃分網(wǎng)格：a. MainMenu:Preprocessor>MeshToolb. 選擇Mesh.c. 拾取line.d. 在拾取對話框中選擇OK.e. (可選)在MeshTool對話框中選擇

Close.10.保存ANSYS數(shù)據(jù)庫到文件

beammesh.db：a. UtilityMenu:File>Saveasb. 輸入文件名：beammesh.db.c. 選擇

OK保存文件并退出對話框.9.對幾何模型劃分網(wǎng)格：11. 施加載荷及約束：a. MainMenu:Solution>-Loads-Apply>-Structural-Displacement>OnNodesb. 拾取最左邊的節(jié)點，在拾取菜單中選擇

OK.c. 選擇AllDOF.d.選擇OK.（如果不輸入任何值，位移約束默認(rèn)為0）e. MainMenu:Solution>-Loads-Apply>-Structural-Force/Moment>OnNodesf. 拾取最右邊的節(jié)點，在選取對話框中選擇OK.g. 選擇FY.h. 在VALUE框中輸入 -4000，選擇

OK.11. 施加載荷及約束：12.保存數(shù)據(jù)庫文件到

beamload.db：a. UtilityMenu:File>Saveasb. 輸入文件名beamload.db.c. 選擇OK保存文件并關(guān)閉對話框.13. 進(jìn)行求解：a. MainMenu:Solution>-Solve-CurrentLSb. 查看狀態(tài)窗口中的信息,然后選擇

File>Closec. 選擇

OK開始計算.d. 當(dāng)出現(xiàn)“Solutionisdone!”提示后，選擇OK關(guān)閉此窗口.14. 進(jìn)入通用后處理讀取分析結(jié)果:MainMenu:GeneralPostproc>-ReadResults->FirstSet12.保存數(shù)據(jù)庫文件到beamload.db：15.圖形顯示變形：a. MainMenu:GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShapeb. 在對話中選擇

deformedandundeformed.c. 選擇OK.16.(可選)列出反作用力：a. MainMenu:GeneralPostproc>ListResults>ReactionSolub. 選擇OK列出所有項目，并關(guān)閉對話框.c. 看完結(jié)果后，選擇File>Close關(guān)閉窗口.17. 退出ANSYS：a. 工具條:Quitb. 選擇Quit-NoSave!c. 選擇OK.18.與彈性梁理論計算對比：

ya=(PL^3)/(3EI)=0.0206in.兩個結(jié)果一致.15.圖形顯示變形：3.6車床刀具算例說明下面求解一個車床刀具模型的

3-D應(yīng)力分析。通過下列步驟在通用后處理器中查看結(jié)果： 1)畫位侈 2)列反力 3)畫vonMises應(yīng)力 4)動態(tài)顯示vonMises應(yīng)力

施加不同的約束重新求解，并與第一次的結(jié)果進(jìn)行比較。3.6車床刀具算例說明第一次求解載荷及材料特性:第一次求解載荷及材料特性:第二次求解時的荷載及材料特性：第二次求解時的荷載及材料特性：1. 用“cutter”作為作業(yè)名，進(jìn)入ANSYS。2.設(shè)置

GUI優(yōu)先選擇為“結(jié)構(gòu)”:MainMenu>Preferences…選擇“Structural”,然后按[OK]1. 用“cutter”作為作業(yè)名，進(jìn)入ANSYS。3. 選擇“Nodefeaturing”，輸入“cutter.igs”IGES文件:UtilityMenu>File>Import>IGES…選擇“Nodefeaturing”,然后按[OK]選擇“cutter.igs’,然后按[OK]或用命令:/AUX15IOPTN,IGES,NODEFEATIGESIN,cutter,igs,3. 選擇“Nodefeaturing”，輸入“cut4. 按一定比例轉(zhuǎn)換模型，把厘米單位轉(zhuǎn)換英寸：MainMenu>Preprocessor>Operate>Scale>Volumes+按[PickAll]對RX,RY,和

RZ輸入1/2.54設(shè)置IMOVE為“Moved”,然后按[OK]或用命令:VLSCAL,ALL,,,1/2.54,1/2.54,1/2.54,,0,1UtilityMenu>Plot>Volumes或用命令:VPLOT4. 按一定比例轉(zhuǎn)換模型，把厘米單位轉(zhuǎn)換英寸：5. 讀入文件“cutter-area.inp”，建立一個小的面，在面上施加荷載:UtilityMenu>File>ReadInputfrom…選擇“cutter-area.inp”,然后按[OK]或用命令:/INPUT,cutter-area,inp5. 讀入文件“cutter-area.inp”，建立一個6. 確定單元類型：MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete…按[Add...]選擇“StructuralSolid”和“Tet10node92”,然后按[OK]按[Close]或用命令:ET,1,SOLID926. 確定單元類型：7. 定義第一組材料的彈性模量為10e6(鋁):MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels…Structural->Linear->Elastic->Isotropic輸入

EX=10e6(鋁的彈性模量，以psi為單位)輸入PRXY=.32按[OK]SelectMaterial>Exit或用命令:MP,EX,1,10e6MP,PRXY,1,.327. 定義第一組材料的彈性模量為10e6(鋁):8.激活智能網(wǎng)格，用四面體單元劃分實體：MainMenu>Preprocessor>MeshTool…激活“SmartSize”設(shè)置SmartSize為4按[Mesh]拾取[PickAll]按[Close]或用命令:SMRT,4MSHAPE,1,3DMSHKEY,0VMESH8.激活智能網(wǎng)格，用四面體單元劃分實體：9. 在面上施加對稱約束，約束附加區(qū)域：UtilityMenu>Plot>AreasMainMenu>Solution>-Loads-Apply>-Structural-Displacement>-SymmetryB.C.-OnAreas+拾取面18,19,25,和26,然后按[OK]或用命令:DA,18,SYMMDA,19,SYMMDA,25,SYMMDA,26,SYMM9. 在面上施加對稱約束，約束附加區(qū)域：10.在頂端施加壓力:MainMenu>Solution>-Loads-Apply>-Structural-Pressure>OnAreas+拾取面1,然后按[OK]VALUE=10000按[OK]或用命令:SFA,1,1,PRES,1000010.在頂端施加壓力:11.保存數(shù)據(jù)庫并求解:Clickthe“SAVE_DB”buttonintheToolbar(orselect:UtilityMenu>File>SaveasJobname.db)MainMenu>Solution>-Solve-CurrentLS觀察“/STATUSCommand”窗口，然后關(guān)閉它按[OK]按[Close]-求解完成后關(guān)閉黃色信息窗口或用命令:/SOLUSOLVE11.保存數(shù)據(jù)庫并求解:12.觀察結(jié)果：12a.畫出位侈：MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>-ContourPlot-NodalSolu...選擇“DOFsolution”和“TranslationUSUM”,選擇“Def+undefedge”,然后按[OK]或用命令:/POST1PLNSOL,U,SUM,2,112.觀察結(jié)果：

ANSYS有限元分析課件12b.列出反力:MainMenu>GeneralPostproc>ListResults>ReactionSolu...選擇“Allitems”,然后按[OK]或用命令:PRRSOL12b.列出反力:ANSYS有限元分析課件12c.畫出vonMises應(yīng)力:MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>-ContourPlot-NodalSolu...選擇“Stress”和“vonMisesSEQV”,然后按[OK]或用命令:PLNSOL,S,EQV12c.畫出vonMises應(yīng)力:12d.對模型進(jìn)行“捕捉”并將其最小化：UtilityMenu>PlotCntrls>CaptureImage在以后的比較中把窗口最小化12d.對模型進(jìn)行“捕捉”并將其最小化：12e.動畫顯示

vonMises應(yīng)力：UtilityMenu>PlotCtrls>Animate>DeformedResults...選擇“Stress”和“vonMisesSEQV”,然后按[OK]或用命令:PLNSOL,S,EQVANCNTR,10,0.512e.動畫顯示vonMises應(yīng)力：ANSYS有限元分析課件13.關(guān)閉動畫顯示，刪除面對稱約束：

按[Close]UtilityMenu>Plot>AreasMainMenu>Solution>-Loads-Delete>-Structural-Displacement>OnAreas+拾取面18,19,25,和26,然后按[OK]按[OK]或用命令:DADELE,18,ALLDADELE,19,ALLDADELE,25,ALLDADELE,26,ALL13.關(guān)閉動畫顯示，刪除面對稱約束：14.對面18,19,和26施加

全部自由度約束:MainMenu>Solution>-Loads-Apply>-Structural-Displacement>OnAreas+拾取面18,19,和26,然后按[OK]選擇“AllDOF”,然后按[OK]或用命令:DA,18,ALLDA,19,ALLDA,26,ALL14.對面18,19,和26施加全部自由度約束:15.改變標(biāo)題:UtilityMenu>File>ChangeTitle…鍵入標(biāo)題:LatheCutter-withALLDOFconstraintonareasathole按[OK]15.改變標(biāo)題:16.保存數(shù)據(jù)庫并求解:在工具條上拾取“SAVE_DB”(或選擇:UtilityMenu>File>SaveasJobname.db)MainMenu>Solution>-Solve-CurrentLS按[OK]按[Close]或用命令:SAVE/SOLUSOLVE16.保存數(shù)據(jù)庫并求解:17.觀察結(jié)果:MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>-ContourPlot-NodalSolu...選擇“Stress”和“vonMisesSEQV”按[OK]或用命令:PLNSOL,S,EQV17.觀察結(jié)果:打開前面分析最小化的結(jié)果以比較結(jié)果打開前面分析最小化的結(jié)果以比較結(jié)果18.存儲并退出ANSYS:在工具條上拾取“QUIT”(或選擇:UtilityMenu>File>Exit...)選擇“SaveEverything”按[OK]或用命令:FINISH/EXIT,ALL18.存儲并退出ANSYS:3.72-D角型支架分析指南說明本練習(xí)向你逐步介紹有關(guān)ANSYS指南－一步一步求解的例子，它們以HTML格式顯示。這個問題是一個用二維平面應(yīng)力單元模擬的角型支架的靜力分析。3.72-D角型支架分析指南說明3.72-D角型支架分析指南(續(xù))用“bracket”作為作業(yè)名，進(jìn)入ANSYS。進(jìn)入ANSYS在線幫助指南：UtilityMenu>Help>ANSYSTutorials打開“StructuralTutorial”文件夾選擇“StaticAnalysisofaCornerBracket”文件架執(zhí)行步驟1至263.72-D角型支架分析指南(續(xù))用“bracket”作為3.8練習(xí):軸承座創(chuàng)建軸承座的幾何模型(下圖是軸承系統(tǒng)示意圖)，建模的步驟是：創(chuàng)建體素、平移并旋轉(zhuǎn)工作平面、進(jìn)行體素間的布爾操作。幾何模型劃分網(wǎng)格、加載、進(jìn)行求解。軸瓦軸軸承座軸承系統(tǒng)(分解圖)3.8練習(xí):軸承座創(chuàng)建軸承座的幾何模型(下圖是軸承系統(tǒng)示3.8練習(xí):軸承座(續(xù))ArchofbushingbracketBaseofbushingbracketWebs(2)Mountingholes(4)Baseofpillowblock軸承座的各部分名稱3.8練習(xí):軸承座(續(xù))Archofbushingb0.85”Bushingradius1.0”Counterboreradius0.1875”deep3.8練習(xí):軸承座(續(xù))Base6”x3”x1”1.5”.75”.75”Web.15”thick尺寸1.75”.75”.75”1.5”0.85”1”BushingCLBracket0.75”thickFour.75”dia.holes0.85”Bushingradius3.8練習(xí):軸承座3.8練習(xí):軸承座(續(xù))四個安裝孔徑向約束(對稱)軸承座底部約束(UY=0)載荷counterbore上的推力(1000psi.)向下作用力(5000psi.)3.8練習(xí):軸承座(續(xù))四個安裝孔徑向約束(對稱)軸承座1.由IGES接口讀入基座的幾何模型base.igsUtilityMenu:File->Import->IGES...1. 設(shè)置“AlteNodefeatur”[不要使用“Defaultdefeatur”選項]2. 確認(rèn)“Merge”、“Solid”和“Small”為“Yes”3. 選擇OK4. 選擇文件base.igs5. OK,然后選擇Yes確認(rèn)。3.8練習(xí):軸承座(續(xù))1.由IGES接口讀入基座的幾何模型base.igs32.打開shadedimage并畫出基座實體模型UtilityMenu:PlotCtrls->Style->SolidModelFacets1. 選擇“NormalFaceting”2. OKUtilityMenu:Plot->Volumes3. 用Pan,Zoom,Rotate將模型置于等參位置，并由Fit使模型充滿圖形區(qū)Toolbar:SAVE_DB保存數(shù)據(jù)庫3.8練習(xí):軸承座(續(xù))2.打開shadedimage并畫出基座實體模型3.83.創(chuàng)建支撐部分UtilityMenu:WorkPlane->DisplayWorkingPlane(toggleon)MainMenu:Preprocessor->-Modeling-Create->-Volumes-Block->By2corners&Z1. 在創(chuàng)建實體塊的參數(shù)表中輸入下列數(shù)值:

WPX=0 WPY=1 Width=1.5 Height=1.75 Depth=0.752. OK3.8練習(xí):軸承座(續(xù))3.創(chuàng)建支撐部分3.8練習(xí):軸承座(續(xù))UtilityMenu:PlotCtrls->Numbering...3. 打開“VolumeNumbering”4. OKToolbar:SAVE_DB3.8練習(xí):軸承座(續(xù))UtilityMenu:PlotCtrls->Num4.偏移工作平面到bushingbracket的前表面UtilityMenu:WorkPlane->OffsetWPto->Keypoints+1. 在剛剛創(chuàng)建的實體塊的左上角拾取關(guān)鍵點2. OKToolbar:SAVE_DB(SAVE_DB保存數(shù)據(jù)庫或拾取

RESUM_DB取消上一次操作)3.8練習(xí):軸承座(續(xù))4.偏移工作平面到bushingbracket的前表5.創(chuàng)建

bushingbracket的上部MainMenu:Preprocessor->Modeling-Create->Volumes-Cylinder->PartialCylinder+1. 在創(chuàng)建圓柱的參數(shù)表中輸入下列參數(shù):

WPX=0 WPY=0 Rad-1=0 Theta-1=0 Rad-2=1.5 Theta-2=90 Depth=-0.752. OKToolbar:SAVE_DB(SAVE_DB保存數(shù)據(jù)庫或拾取

RESUM_DB取消上一次操作)3.8練習(xí):軸承座(續(xù))5.創(chuàng)建bushingbracket的上部3.8練6.在軸承孔的位置創(chuàng)建圓柱體為布爾操作生成軸孔做準(zhǔn)備MainMenu:Preprocessor->Modeling-Create->Volume-Cylinder->SolidCylinder+1. 輸入下列參數(shù):

WPX=0 WPY=0 Radius=1 Depth=-0.18752. 拾取Apply3. 輸入下列參數(shù):

WPX=0 WPY=0 Radius=0.85 Depth=-24. 拾取OK3.8練習(xí):軸承座(續(xù))6.在軸承孔的位置創(chuàng)建圓柱體為布爾操作生成軸孔做準(zhǔn)備3.87.從counterboreandbushing“減”去圓柱體形成軸孔.MainMenu:Preprocessor->Modeling-Operate->Subtract->Volumes+1. 拾取構(gòu)成bushingbracket的兩個體，作為布爾“減”操作的母體。2. Apply3. 拾取counterbore圓柱作為“減”的對象。4. Apply5. 拾取步1中的兩個體6. Apply7. 拾取小圓柱體8. OKToolbar:SAVE_DB3.8練習(xí):軸承座(續(xù))7.從counterboreandbushing“減”8.調(diào)整工作平面并重新設(shè)置snapincrement值創(chuàng)建webUtilityMenu:WorkPlane->AlignWPwith->Keypoints+1. 反時針方向拾取箭頭所示三點，當(dāng)出現(xiàn)“multipleentitiesexistatthislocation”信息時選擇OK(拾取任一點時都將出現(xiàn)此信息)2. OKUtilityMenu:WorkPlane->WPSettings...3. 在“SnapIncr”下輸入.054. OKToolbar:SAVE_DB1stpick2ndpick3rdpick3.8練習(xí):軸承座(續(xù))8.調(diào)整工作平面并重新設(shè)置snapincrement值創(chuàng)建9.創(chuàng)建WebMainMenu:Preprocessor->Modeling-Create->Volume-Prism->ByVertices+1. 拾取軸承孔座與整個基座的交點。2. 拾取軸承孔上下兩個體的交點3. 拾取整個基座的左上角。4. 重新拾取第一點，這時已經(jīng)完成了Web的三角形側(cè)面的建模。5. 輸入Web的厚度值“.15”，厚度的方向是向周成孔中心。6. OKToolbar:SAVE_DB3.8練習(xí):軸承座(續(xù))9.創(chuàng)建Web3.8練習(xí):軸承座(續(xù))10.關(guān)閉workingplanedisplayUtilityMenu:WorkPlane->DisplayWorkingPlane(toggleoff)11.沿坐標(biāo)平面鏡射生成整個模型MainMenu:Preprocessor->Modeling-Reflect->Volumes+1. 拾取All2. 拾取“Y-ZplaneX”3. OKToolbar:SAVE_DB3.8練習(xí):軸承座(續(xù))10.關(guān)閉workingplanedisplay312.粘接所有體MainMenu:Preprocessor->Modeling-Operate->Booleans-Glue->Volumes+拾取AllToolbar:SAVE_DB3.8練習(xí):軸承座(續(xù))12.粘接所有體3.8練習(xí):軸承座(續(xù))13.定義10-節(jié)點四面體實體結(jié)構(gòu)單元(SOLID92)為單元類型1.MainMenu:Preprocessor->ElementType->Add/Edit/Delete...1. Add2. 選擇Structural-Solid,并下拉菜單選擇“Tet10Node92”3. OK4. Close3.8練習(xí):軸承座(續(xù))13.定義10-節(jié)點四面體實體結(jié)構(gòu)單元(SOLID14.定義材料特性.MainMenu:Preprocessor->MaterialProps->Constant-Isotropic...1. OK(將材料號設(shè)定為1)2. 在“Young’sModulusEX”下輸入：30e63. OKToolbar:SAVE_DB3.8練習(xí):軸承座(續(xù))14.定義材料特性.3.8練習(xí):軸承座(續(xù))15.用網(wǎng)格劃分器MeshTool將幾何模型劃分單元.MainMenu:Preprocessor->MeshTool...1. 將智能網(wǎng)格劃分器（SmartSizing）設(shè)定為“on”2. 將滑動碼設(shè)置為“8”(可選:如果你的機器速度很快，可將其設(shè)置為“7”或更小值來獲得更密的網(wǎng)格)3. 確認(rèn)MeshTool的各項為:Volumes,Tet,Free4. MES