Lesson11 ANSYS簡(jiǎn)介、基本操作、基本步驟B(一個(gè)算例入門)

ANSYS基本介紹有限元法與CAECAE（ComputerAided-Engineering)即計(jì)算機(jī)輔助工程，指工程設(shè)計(jì)中的分析計(jì)算和仿真。CAE軟件可分為專用和通用兩類：CAE專用軟件，如美國(guó)ETA公司的汽車專用軟件LS/DYNA－3D及ETA/FEMB等。CAE通用軟件，如ASKA（德）、PAFECT（英）、SYSTUS（法）、ABAQAS、ADINA、ANSYS、ALGOR、MODULEF、FASTRAN、PATRAN、NASTRAN、MARC（美）等。目前在工程領(lǐng)域內(nèi)常用的數(shù)值模擬方法有：有限元法（亦稱有限單元法）（FiniteElementMethod,FEM)邊界元法(BoundaryElementMethod,BEM)有限差分法（FiniteDifferenceMethod,FDM)目前，就實(shí)用性和應(yīng)用的廣泛性而言，主要是有限單元法（FEM）。ANSYS軟件家族產(chǎn)品★

AI*Environment★BladeModeler★DesignModeler★MeshMorpher★Meshing★Tgrid★ICEMCFD★ICEMCFDCart3D模型處理產(chǎn)品特色產(chǎn)品★Workbench★Multiphysics★DesignSpace★DesignXplorer★FSI★HPC結(jié)構(gòu)分析產(chǎn)品★Mechanical★ExplicitSTR★RigidDynamics★FatigueModule★L(fēng)S-DYNA模型處理產(chǎn)品流體分析產(chǎn)品★FLUENT★

CFX★

FLUENTV5

電磁分析產(chǎn)品★EMAG★

ANSOFT

行業(yè)專用★AAutoReaGas★AUTODYN★POLYFLOW★Icepak★Airpak★DTMANSYS公司研制開發(fā)的大型通用有限元分析程序。是融結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲場(chǎng)和耦合場(chǎng)于一體，以有限元為基礎(chǔ)的大型通用CAE軟件。視圖控制圖形窗口主菜單輸入窗口應(yīng)用菜單常用工具工具條運(yùn)行信息輸出窗口ANSYS界面及基本操作ANSYS界面及基本操作左鍵：選擇右鍵：選擇與反選之間切換；空白處右鍵，則激活視圖控制命令中鍵：點(diǎn)擊中鍵相對(duì)于確認(rèn)，相當(dāng)于對(duì)話框中的applyCtrl+鼠標(biāo)左鍵：平移Ctrl+鼠標(biāo)右鍵：旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)滑輪：縮放視圖鼠標(biāo)操作Ansys一個(gè)算例入門6/43教學(xué)要求熟悉Ansys分析流程和步驟初步了解Ansys結(jié)構(gòu)分析的一些模型和參數(shù)把握Ansys學(xué)習(xí)方法-思路清晰，循序漸進(jìn)7/43問題分析ANSYS程序例題例：

這是一個(gè)簡(jiǎn)單的單一載荷步的直角支架結(jié)構(gòu)靜力分析例題，上面左方的孔是被沿圓周完全固定的，一個(gè)成錐形的壓力施加在下面右端孔的下半圓處大小為由50psi到150psi。已知：如圖，支架兩端都是直徑為2in的半圓，支架厚度th=0.5in，小孔半徑為1in，支架拐角是半徑為0.4in的小圓弧，支架是由A36型的鋼制成，楊氏模量E=3E7，泊松比為0.27。6in4in2in2in2×0.8in0.4inANSYS的單位制ANSYS軟件沒有為分析指定系統(tǒng)單位，在分析中可以使用任何一套自封閉（單位量綱之間可以互相推導(dǎo)得出）的單位制；所有的單位基本由長(zhǎng)度、力和時(shí)間的量綱推導(dǎo)得出。面積＝長(zhǎng)度2、體積=長(zhǎng)度3、慣性矩=長(zhǎng)度4；應(yīng)力=力/長(zhǎng)度2、彈性模量=力/長(zhǎng)度2；集中力=力、線分布力=力/長(zhǎng)度、面分布力=力/長(zhǎng)度2

；例一：國(guó)際單位m,kg,N,s,C°（最簡(jiǎn)單也是最保險(xiǎn)的單位制）例二：長(zhǎng)度單位為mm,力單位為N,時(shí)間單位為S，得出一套單位如下：質(zhì)量＝重量/重力加速度=力×?xí)r間2/長(zhǎng)度＝N×s2/mm=(N×s2/m)×103=Ton(噸）應(yīng)力＝力/長(zhǎng)度2＝N/mm2=(N/m2)×106=Mpa（兆帕）9/43問題分析近似和假設(shè)：因?yàn)橹Ъ茉趜方向的厚度遠(yuǎn)小于在x、y方向的尺寸（只有1/2inch厚），而且壓力只作用在x-y平面上，所以我們可以有效的把它假設(shè)為平面應(yīng)力來分析。我們近似地運(yùn)用固體模型來產(chǎn)生一個(gè)二維模型，并利用自適應(yīng)劃分網(wǎng)格方法來確定節(jié)點(diǎn)和劃分網(wǎng)格。下面是根據(jù)已知條件進(jìn)行的完整的計(jì)算分析過程，也可以通過觀看一步一步的詳細(xì)計(jì)算分析過程，并可以親自動(dòng)手跟隨我們完成對(duì)本題的分析。10/43Ansys分析步驟11/43Ansys程序?qū)嵗唧w步驟：1準(zhǔn)備工作修改工作目錄定義Jobname和Title配置preference選項(xiàng)2建立幾何模型建立實(shí)體模型可以通過兩個(gè)途徑:由上而下由下而上12/43Ansys程序?qū)嵗缮隙陆＃菏紫榷x體（或面），然后對(duì)這些體或面按一定規(guī)則組合得到最終需要的形狀。加由下而上建模；首先建立關(guān)鍵點(diǎn)，用這些點(diǎn)建立線、面等。13/43Ansys程序?qū)嵗唧w步驟：2建立幾何模型生成矩形改變繪圖控制重繪矩形將工作面轉(zhuǎn)化成極坐標(biāo)形式來生成第一個(gè)圓端移動(dòng)工作面來生成第二個(gè)圓端面域合并生成圓角線生成圓角面面域合并生成第一個(gè)小孔移動(dòng)工作面來生成第二個(gè)小孔減出支架上的小孔保存數(shù)據(jù)在model.db.里14/43Ansys程序?qū)嵗?.生成矩形1）執(zhí)行：MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Create

-Areas-Rectangle

ByDimensions3）按Apply生成第一個(gè)矩形-?52342）輸入X1=0（注意：按Tab鍵來選擇填充欄目），X2=6，Y1=-1，Y2=1

-?4）輸入X1=4,X2=6,Y1=-1,Y2=-3

-?5）按OK生成第二個(gè)矩形，并關(guān)閉對(duì)話框

-?15/43Ansys程序?qū)嵗?.改變繪圖控制重繪矩形1）執(zhí)行：UtilityMenu:

PlotCtrls

Numbering3）按OK來改變控制參數(shù)，關(guān)閉對(duì)話框，用replot重繪-?

2）打開面域顏色區(qū)分功能-?234）按Toolbar中SAVE_DB保存輸入數(shù)據(jù)16/43Ansys程序?qū)嵗?.將工作面轉(zhuǎn)化成極坐標(biāo)形式來生成第一個(gè)圓端1）UtilityMenu:

PlotCtrls

Pan,Zoom,Rotate3）關(guān)閉對(duì)話框-?

2）點(diǎn)擊小圓點(diǎn)一次來放大-?

2367894）UtilityMenu:

WorkPlaneDisplayWorkingPlane(toggleon)5）UtilityMenu:

WorkPlane

WPSettings6）點(diǎn)擊Polar

-?7）點(diǎn)擊GridandTriad

-?8）輸入.1作為跳格尺寸-?9）點(diǎn)OK來使設(shè)置生效并關(guān)閉對(duì)話框-?17/43Ansys程序?qū)嵗?.將工作面轉(zhuǎn)化成極坐標(biāo)形式來生成第一個(gè)圓端10）MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Create

-Areas-Circle

SolidCircle12）移動(dòng)鼠標(biāo)來控制半徑為1，按鼠標(biāo)左鍵來生成圓11）選取中心點(diǎn)在WPX=0,WPY=0（如圖）11121313）按OK關(guān)閉對(duì)話框-?14）存盤Toolbar:

SAVE_DB18/43Ansys程序?qū)嵗?.移動(dòng)工作面來生成第二個(gè)圓端1）Menu:

WorkPlane

OffsetWPto

Keypoints3）拾取矩形右下角點(diǎn)2）拾取矩形左下角點(diǎn)23674）按OK關(guān)閉拾取采單5）MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Create

-Areas-Circle

SolidCircle6）拾取中心點(diǎn)（X=0，Y=0）7）移動(dòng)鼠標(biāo)使半徑為1按左鍵生成圓8）按OK關(guān)閉拾取采單9）存盤Toolbar:

SAVE_DB19/43Ansys程序?qū)嵗?.面域合并1）MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Operate

-Booleans-Add

Areas

2）選取所有的面域相加

-?

23）按OK關(guān)閉拾取采單4）存盤Toolbar:

SAVE_DB20/43Ansys程序?qū)嵗?.生成圓角線1）UtilityMenu:

PlotCtrls

Numbering2）打開直線顏色區(qū)分功能-?

233）按Ok來保存修改并關(guān)閉對(duì)話框，自動(dòng)重繪

-?4）用UtilityMenu:

WorkPlane

DisplayWorkingPlane(toggleoff)

來關(guān)閉坐標(biāo)顯示21/43Ansys程序?qū)嵗?.生成圓角線5）MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Create

-Lines-LineFillet

6）拾取直線17和86L17L8897）按OK結(jié)束拾取8）輸入.4作為半徑大小-?9）按OK生成一端圓弧關(guān)閉對(duì)話框-?10）重繪曲線UtilityMenu:PlotLines22/43Ansys程序?qū)嵗?.生成圓角面1）利用UtilityMenu:

PlotCtrls

Pan,Zoom,Rotate

來調(diào)整圖象大小、位置和角度2）點(diǎn)一下Zoom鈕

-?

233）移動(dòng)鼠標(biāo)到圓弧處，點(diǎn)左，把鼠標(biāo)移走，再點(diǎn)一下23/43Ansys程序?qū)嵗?.生成圓角面4）MainMenu:

Preprocessor

Create

-Areas-Arbitrary

ByLines

5）選中直線4，5和1785L1L4L56）按OK生成面域關(guān)閉拾取對(duì)話框7）點(diǎn)擊Fit按鈕

-?10）存盤Toolbar:

SAVE_DB8）關(guān)閉thePan,Zoom,Rotate

圖象調(diào)節(jié)對(duì)話框

-?9）重繪面域

UtilityMenu:

Plot

Areas24/43Ansys程序?qū)嵗?.面域合并1）Mainmenu:

Preprocessor

-Modeling-Operate

-Booleans-Add

Areas2）選取全部面域相加-?

23）存盤Toolbar:

SAVE_DB25/43Ansys程序?qū)嵗?.生成第一個(gè)小孔1）用UtilityMenu:

WorkPlane

DisplayWorkingPlane(toggleon)打開坐標(biāo)顯示2）MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Create

-Areas-Circle

SolidCircle3）選取中心點(diǎn)（X=0，Y=0）4）移動(dòng)鼠標(biāo)使半徑為.4，點(diǎn)左邊生成小圓5）按OK關(guān)閉拾取對(duì)話框26/43Ansys程序?qū)嵗?0.移動(dòng)工作面來生成第二個(gè)小孔1）用UtilityMenu:

WorkPlane

OffsetWPto

GlobalOrigin

由極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)2）MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Create

-Areas-Circle

SolidCircle3）選取中心點(diǎn)（X=0，Y=0）4）生成半徑為.4的小圓5）UtilityMenu:

WorkPlane

DisplayWorkingPlane(toggleoff)

關(guān)閉坐標(biāo)顯示6）重繪線Plot

Lines27/43Ansys程序?qū)嵗?1.減出支架上的小孔1）MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Operate

-Booleans-Subtract

Areas

布爾操作面域相減2）選取支架作為被減面域2443）點(diǎn)拾取采單中Apply鈕4）拾取兩個(gè)小孔作為減去面域5）按OK來減孔并關(guān)閉對(duì)話框6）存盤Toolbar:

SAVE_DB28/43Ansys程序?qū)嵗?2.保存數(shù)據(jù)在model.db里這時(shí)我們要把數(shù)據(jù)保存到文件里，為了表示還沒有劃分網(wǎng)格，我們叫它model.db。1）UtilityMenu:

File

SaveAs

232）輸入model.db

作為數(shù)據(jù)文件名-?3）按OK保存數(shù)據(jù)并關(guān)閉對(duì)話框-?29/43Ansys程序簡(jiǎn)介具體步驟：3定義材料屬性4定義單元類型5定義實(shí)常數(shù)如何理解ANSYS中單元類型和實(shí)常數(shù)的概念30/43Ansys程序?qū)嵗?3.定義材料屬性這里我們根據(jù)已知輸入材料屬性：E和泊松比。1）利用MainMenu:

Preprocessor

MaterialProps

-MaterialModels-Structural/Linear/Blastic/Isotropic

2）當(dāng)我們定義一種材料之后按OK

-?3）輸入30e6為E

-?4）輸入.27在PRXY欄中-?5）按OK使修改生效并關(guān)閉對(duì)話框

-?3431/43Ansys程序?qū)嵗?4.菜單優(yōu)化1）MainMenu:

Preferences

232）點(diǎn)擊structural選項(xiàng)-?3）按OK使修改生效并關(guān)閉對(duì)話框-?32/43Ansys程序?qū)嵗?5.定義單元類型和選項(xiàng)1）MainMenu:

Preprocessor

ElementType

Add/Edit/Delete

23332）添加一種單元類型-?3）選擇8-nodedquad(PLANE82)

單元按OK-?33/43Ansys程序?qū)嵗?5.定義單元類型和選項(xiàng)4564）在PLANE82單元的Options選項(xiàng)中定義參數(shù)

-?5）選擇薄板平面應(yīng)力作為單元特征，按OK-?6）關(guān)閉單元對(duì)話框

-?34/43Ansys程序?qū)嵗?6.定義實(shí)常數(shù)24561）MainMenu:

Preprocessor

RealConstants2）添加一類實(shí)常數(shù)-?3）選PLANE82按OK4）在厚度項(xiàng)上填入.5

-?5）按OK使修改生效并關(guān)閉對(duì)話框-?6）關(guān)閉實(shí)常數(shù)對(duì)話框

-?7）詳細(xì)數(shù)據(jù)填寫要請(qǐng)參照幫助35/43Ansys程序簡(jiǎn)介具體步驟：6進(jìn)行網(wǎng)格劃分1.設(shè)置網(wǎng)格屬性2.劃分網(wǎng)格3.保存數(shù)據(jù)在mesh.db里

36/43Ansys程序?qū)嵗?7.平面網(wǎng)格劃分122341）MainMenu:

Preprocessor

Meshing-MeshTool開網(wǎng)格劃分對(duì)話框2）設(shè)置網(wǎng)格尺寸鍵入0.5按OK-?3）選擇Area網(wǎng)格選項(xiàng)-?4）點(diǎn)Mesh按鈕

-?5）選取整個(gè)進(jìn)行網(wǎng)格劃分6）關(guān)閉網(wǎng)格劃分對(duì)話框-?37/43Ansys程序?qū)嵗?8.保存數(shù)據(jù)在mesh.db里2這時(shí)我們要把數(shù)據(jù)保存到文件里，為了表示已經(jīng)劃分網(wǎng)格，我們叫它mesh.db。1）UtilityMenu:

File

SaveAs2）輸入mesh.db

作為數(shù)據(jù)文件名-?3）按OK保存數(shù)據(jù)并關(guān)閉對(duì)話框-?38/43Ansys程序簡(jiǎn)介具體步驟：7施加載荷和邊界約束條件施加固定鉸支施加壓力載荷

8計(jì)算求解計(jì)算39/43Ansys程序?qū)嵗?9.施加固定鉸支24561）MainMenu:

Solution

-DefineLoads-Apply

-Structural-Displacement

OnLines2）選取4條左邊孔上的弧線(L分別是線10,9,11,12)3）按OK4）點(diǎn)AllDOF選項(xiàng)

-?5）輸入0作為完全固定鉸支-?6）按OK施加固定鉸支-?7）重繪線UtilityMenu:

Plot

Lines8）存盤Toolbar:

SAVE_DB40/43Ansys程序?qū)嵗?0.施加壓力載荷234561）MainMenu:

Solution-DefineLoads-Apply

Pressure

OnLines2）選取線63）按Apply

-?4）value中輸入50-?5）optionalvalue中輸入500-?6）按Apply

-?7）選線78）按Apply

-?9）Value中輸入500

-?10）Optionalvalue中輸入50-?11）按OK

-?12）存盤Toolbar:

SAVE_DB41/43Ansys程序?qū)嵗?0.施加壓力載荷79101142/43Ansys程序?qū)嵗?1.計(jì)算解題2451）MainMenu:

Solution

-Solve-CurrentLS2）查看狀態(tài)窗，選擇3）FileClose

來關(guān)閉狀態(tài)窗-?4）按OK開始計(jì)算求解-?5）計(jì)算結(jié)束，關(guān)閉數(shù)據(jù)窗-?43/43Ansys程序簡(jiǎn)介具體步驟：6計(jì)算結(jié)果后處理利用常用后處理器來查看結(jié)果

繪制變形圖

繪制vonMises等效應(yīng)力圖列出結(jié)果數(shù)據(jù)

退出ANSYS程序

帶著問題有目的性地去進(jìn)行后處理操作1、最大應(yīng)力的位置？2、變形后的形狀？3、是否存在斷裂可能？44/43Ansys程序?qū)嵗?2.利用常用后處理器來查看結(jié)果

23.繪制變形圖231）MainMenu:

GeneralPostproc

-ReadResults-FirstSet

1）MainMenu:

GeneralPostproc

PlotResults

DeformedShape2）選擇Def+undeformed項(xiàng)

-?3）按OK

-?4）也可以產(chǎn)生變形動(dòng)畫圖：45/43Ansys程序?qū)嵗?3.繪制變形圖6）選擇Def+undeformed選項(xiàng)

-?5）UtilityMenu:

PlotCtrls

Animate

DeformedShape7）按OK

-?6746/43Ansys