ansys講義建模與求解清楚明了

建模與求解1建模方法

有限元模型的建立方法可分為：

直接法

直接根據(jù)機械結(jié)構(gòu)的幾何外型建立節(jié)點和單元，因此直接法只適應(yīng)于簡單的機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

間接法適用于具有復(fù)雜幾何外型、節(jié)點及單元數(shù)目較多的機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。該方法通過點、線、面、體，先建立實體模型，再進行網(wǎng)格劃分，以完成有限元模型的建立。

2坐標(biāo)系統(tǒng)及工作平面

總體坐標(biāo)系－總體笛卡爾坐標(biāo)系－總體柱坐標(biāo)系－總體球坐標(biāo)系

局部坐標(biāo)系－局部笛卡爾坐標(biāo)系－局部柱坐標(biāo)系－局部球坐標(biāo)系

工作平面坐標(biāo)系A(chǔ)NSYS中的坐標(biāo)系有：可以定義任意數(shù)目的坐標(biāo)系，但任何時候只有一個是激活的；圖形窗口的當(dāng)前設(shè)置欄顯示激活的坐標(biāo)系。3坐標(biāo)系統(tǒng)及工作平面缺省時激活的坐標(biāo)系為總體笛卡爾坐標(biāo)系；利用

CSYS命令(或

UtilityMenu>WorkPlane>ChangeActiveCSto)可將激活坐標(biāo)系改變?yōu)椋嚎傮w笛卡爾坐標(biāo)系[csys,0]總體柱坐標(biāo)系[csys,1]總體球坐標(biāo)系[csys,2]工作平面坐標(biāo)系[csys,4]或用戶定義的局部坐標(biāo)系[csys,n]（n>=11)

工作平面

—是一個可以移動的二維參考平面，用于定位和確定體素的方向。缺省時，工作平面的原點與總體坐標(biāo)系的原點重合，但可以將它移動或旋轉(zhuǎn)到任意想要的位置通過顯示柵格，可以將工作平面作為繪圖板所有的工作平面控制在UtilityMenu>WorkPlane下。工作平面設(shè)置菜單控制如下:WP顯示–

只顯示柵格(default),只顯示三軸或都顯示捕捉–

允許拾取工作平面上的位置，將光標(biāo)捕捉的最近的柵格點柵距–

柵格線之間的距離柵格尺寸–

顯示的工作平面的范圍利用Offset及Align菜單可以將工作平面移動到任意想要的位置。OffsetWPbyIncrements…利用推動按鈕（連同滑塊的增量）進行平移；或鍵入增量；或使用動態(tài)模式(類似于pan-zoom-rotate).OffsetWPto>

移動工作平面，保持它當(dāng)前的方向到想要的位置，位置可以是：已有的關(guān)鍵點。拾取多個關(guān)鍵點移動工作平面到它們的平均位置。已有的節(jié)點坐標(biāo)位置總體坐標(biāo)原點激活坐標(biāo)系的原點AlignWPwith>

重新定位工作平面例如,AlignWPwithKeypoints提示你拾取三個關(guān)鍵點：第一個定義原點，第二個定義X軸，另一個定義X-Y平面將工作平面恢復(fù)到其缺省位置（在總體X－Y平面的原點）,點擊AlignWPwith>GlobalCartesian.3.3實體建模主題:A.定義B.自頂向下建模體素工作平面布爾運算C.自底向上建模關(guān)鍵點坐標(biāo)系線,面,體操作3.3實體建模布爾運算相加輸入實體布爾運算輸出實體布爾運算是幾何體素之間加減或合并的操作。ANSYS布爾運算包括加、減、交、分割、粘接和搭接；布爾運算輸入可以是任何幾何實體,包括簡單的體素到從CAD系統(tǒng)中生成的復(fù)雜實體。加（Add）將兩個或多個實體合成一個實體。布爾加相減（Subtract）將輸入實體的一個或多個搭接的部分去掉對生成孔或修剪實體十分有用布爾減粘接（Glue）將兩個或多個實體粘接起來，在它們之間形成一個公共的邊界。當(dāng)希望保持兩個實體的區(qū)別時很有用(例如不同的材料)粘接搭接（Overlap）除輸入實體相互搭接外與粘接相同。搭接切分（Divide）將實體切為兩個或多個，但相互間仍由公共邊界聯(lián)接（兩者的邊界只有一個）。切分的工具可以是工作平面、面、線或體。對將復(fù)雜的體切分為簡單的體以進行規(guī)則網(wǎng)格劃分十分有用。切分相交（Intersect）只保留兩個或多個實體的重疊部分如果有兩個以上的輸入實體，有兩種選擇:公共相交和兩兩相交公共相交找出所有輸入實體的公共重疊部分兩兩相交找出每一對實體的重疊區(qū)域，可能產(chǎn)生一個以上的輸出實體公共相交兩兩相交互分（Partition）將兩個或多個相交的實體切成多片但仍通過公共的邊界相互聯(lián)接十分有用，如圖，找到兩條線的交點并保留四條線段。L1L2L3L6L5L4分割3.3實體建模其它操作布爾操作對由上到下和由下到上建模方法生成的實體都有效。除布爾操作外，還可用許多其它的操作:

拖拉Extrude

縮放Scale

移動Move/modify

拷貝Copy

反射Reflect

合并Merge

倒角Fillet

拖拉（Extrude）由已有面快速生成體（或由線生成面，關(guān)鍵點生成線）如果面已劃分了單元，可以由面單元拖拉出體單元。四種拖拉面的方法:沿著法向

—

通過法向偏移面生成體[VOFFST]通過XYZ偏移

—

通過一般的x-y-z偏移[VEXT]生成體。允許有錐度的拖拉沿著軸

—

通過沿著軸（兩個關(guān)鍵點來定義）旋轉(zhuǎn)面生成體[VROTAT]沿著線—

通過將面沿著一條或一組連續(xù)的線拖拉生成體[VDRAG]縮放（Sc廁al門e）用于按將一步種單談位制殃轉(zhuǎn)化瘋為另銜一種驢單位果制，莫比如盲模型絮在由CAD系統(tǒng)視導(dǎo)入ANS于YS中時爽。移動（Mo觀ve策/m柱od素if檢y）通過公指定DX銜,D首Y,速DZ將實體劇平移或艷旋轉(zhuǎn)。DX樓,D飲Y,臂DZ表達片為激活的坐哥標(biāo)系烘下平移仰實體，激活伙的坐標(biāo)制系為笛卡砍爾坐款標(biāo)系；旋轉(zhuǎn)邁實體，激配活的商坐標(biāo)揮系為柱坐弱標(biāo)系鞭或球楊坐標(biāo)嘉系拷貝（Co柏py）產(chǎn)生一恐個實體椒的多個賣備份；對每一析次拷貝名指定拷刪貝數(shù)目歌及DX驅(qū),D仔Y,蘭DZ偏移距竟離。DX,峰DY,仙DZ表示為寫激活的溫坐標(biāo)系日下；用于生逼成多個姻孔、肋著或突起。反射（Ref狠lec概t）沿一個苦平面鏡少像實體定義股反射呼的方勺向:X表示穴沿YZ平面反臥射Y表示紹沿XZ平面Z表示沿XY平面注意：所有的至方向都夫表達為組激活坐崇標(biāo)系下度的方向睡，且激圈活的撒坐標(biāo)覺系必羽須為圣笛卡局爾坐辭標(biāo)系。合并（Me信rg哨e）（Nu羞mb遞er顯in譽g劃C析tr身ls雹>M到er肢ge熟I瓶te計ms塔>K孕ey幕po艇in慣ts）通過夾合并充重合繳的關(guān)畜鍵點委或節(jié)鈔點等華，將倘兩個丟實體斤貼上堂；－合并亡關(guān)鍵藝點將根會自屯動合析并重昏合的疼高級久實體賽。通常像在反射、趟拷貝、或其它破操作引起醋重合笑的實路體時需要蟻合并嗚。需要贈合并博或粘厚接反射倒角（Fil婦let）線倒角椒要求兩伴條相交督的線在猴相交處吊有一個凝公共點基；ANS超YS不更糊新下面的按面，因催此需要窯加或減含去倒角鋒區(qū)域。面倒限角與禍此類喬似。由基本欣面剪去燦倒角面生成面載荷自由度冠約束(C旬on準(zhǔn)st貼ra析in閣s)---壯-定義自粱由度值,如應(yīng)力停分析中適的位移亭或熱分肝析的溫弊度力/力矩(F森or繭ce榨/M美om故en舍t(yī))慌--醒--點載荷,如力帶或熱乎流率表面云載荷(P址re岸ss吼ur念e)---倆-表面連的分廉布載囑荷,如壓暑力或柄對流體載棄荷(T桶em遠p)福--廚--體或場須力，如乏溫度(引起浙熱膨捷脹)或內(nèi)部中熱生成慣性載賄荷(I狡ne乏rt遍ia努)-政--英-由于結(jié)做構(gòu)的質(zhì)滲量或慣摔性引起杯的載荷個如重力及敏旋轉(zhuǎn)角機速度可以發(fā)對實辯體模視型加菜載或元對有氧限元擾模型伴直接傷加載媽（節(jié)駁點和彼單元繡）菌。實體模膽型更容躺易加載附，因為非可供拾犯取的實廳體少。而且腹，實誰體模飛型載砍荷獨蹦立于啦網(wǎng)格指。如使果改齡變網(wǎng)梨格無股需重幟新加柱載。節(jié)點約束FEA模型單元表面施加壓力節(jié)點力線約束實體模型線上施加壓力關(guān)鍵點上的力無論怎瘋樣加載裹，求解虹器都要受求載荷疼加在有方限元模添型上。課因此，首在求解粉時加在獅實體模違型上的肆載荷，訴將自動轉(zhuǎn)就化到有刮限元模讀型上。在求解康之前，階通過使善用So米lu兆ti課onD模efi眉ne繁loa制d距Op蹈era董te獻Tr飾an齡sf量er券t麻o扎FE可以將蹲實體模樂型載荷煤轉(zhuǎn)化到餓有限元樓模型上咐。在察豆看實體著模型和落有限元異模型上蹤蝶所有載繳荷的時籌候經(jīng)常努用到。初值折和邊陣值問境題：對一般煤的微分師方程，龍求其定賤解，必癥須引入匙條件，逮這個條誕件大概線分兩類--也-初始攏條件考和邊備界條銹件，劫如果壘方程盡要求冬未知鉤量y(繡x)及其導(dǎo)檔數(shù)y′(即x)在自坦變量碰的同請一點x=x0取給鵝定的民值，胡即y(x0)=y0，y′(功x0)=直y0′，則這愧種條件旱就稱為潮初始條喂件，由過方程和經(jīng)初始條盜件構(gòu)成殼的問題菜就稱為初值偶問題井；而在許擴多實際提問題中肌，往往夸要求微建分方程徒的解在盤在某個暫給定的鋒區(qū)間a≤鉗x蔥≤b的端甲點滿棋足一箏定的膽條件掠，如y(冷a)傷=柔A匆,樂y傻(b抓)胸=廢B則給奧出的烤在端瓦點(邊界由點)的值藍的條塘件，積稱為給邊界猾條件脹，微宇分方集程和煙邊界愧條件洞構(gòu)成萌數(shù)學(xué)驕模型較就稱鋪為邊值蓄問題。三類貞邊界蕩條件:邊值問脂題中的備邊界條僵件的形胞式多種鋼多樣，急在端點蛾處大體疊上可以襲寫成這寶樣的形躲式，Ay齊+B滲y'益=C，若B=0，A≠冠0,則稱為注第一類塊邊界條灑件或狄臺里克萊(Di燈ric徑hle拘t)條件；B≠0色,A=懶0，稱跑為第假二類嫌邊界兄條件握或諾斑依曼(N疫eu駕ma施nn慢)條件磚；A≠0究,B≠忍0，則稱流為第三姨類邊界貫條件或乳洛平(Ro紐奉bin證)條件。總體夕來說污，第一驢類邊抹界條未件：給出鮮未知邪函數(shù)元在邊攤界上逃的數(shù)唇值；第二類斯邊界條夸件：給出未撕知函數(shù)摧在邊界鑒外法線幕的方向央導(dǎo)數(shù)；第三煌類邊虧界條出件：給出未托知函數(shù)介在邊界疼上的函握數(shù)值和坦外法向蒙導(dǎo)數(shù)的槍線性組春合。邊界拳條件注意單萄元節(jié)點肢的自由娛度，添濾加約束贈的時候蝴與所選匯擇的單腐元有關(guān)隙。三維實逗體單元鎮(zhèn)節(jié)點有拋3個自恢由度，牧一般3禮維梁單桑元6個樸自由度提(也有昌7個自菊由度，符含翹曲吧自由度伯)，板甜單元3叉?zhèn)€自由添度，傳窄統(tǒng)殼單著元5個能自由度淘(不含付法向轉(zhuǎn)凱角+逃)，改票進的殼首6個自灰由度邊界援條件鳥的施顛加節(jié)點坐孟標(biāo)所有的捎力及其衛(wèi)他方向米相關(guān)的柿節(jié)點量錦是在節(jié)群點坐標(biāo)津系下表秤達的輸入齒量:力和力杯矩FX墳,弦FY與,但FZ豆,即MX栗,烘MY眨,索MZ位移舒約束UX險,氧UY戲,提UZ株,易RO競TX即,析RO魚TY墳,穗RO畢TZ耦合及葵約束方虹程等等輸出量:計算出慎的位移UX,趕UY桶,U竄Z,扇ROT簡X,世ROT加Y,鋤ROT評Z反力FX,鍛FY順,F娃Z,槽MX,格MY團,M報Z等等節(jié)點盒坐標(biāo)諸系依田附在浪模型寶的每伸一個省節(jié)點才上缺省，丟節(jié)點坐琴標(biāo)系平飯行于總淺體笛卡俗爾坐標(biāo)粒系。所易有施加可的力和逃位移約讀束缺省祥都是按祖總體笛碌卡爾坐陸標(biāo)系進守行表示即的?？梢詳r將節(jié)違點坐閣標(biāo)系法旋轉(zhuǎn)嚼到任肢意的利局部疾坐標(biāo)加系上XYXnYnXnYnXnYnXnYn節(jié)點決坐標(biāo)肉系每一個扔節(jié)點都鄭有一個槐附著的汪坐標(biāo)系劑。節(jié)點負坐標(biāo)系藍缺省總債是笛卡拆爾坐標(biāo)護系并與罰總體笛朗卡爾坐俱標(biāo)系平塌行。節(jié)辮點力和惰節(jié)點邊歷界條件(約束)指的鋸是節(jié)腐點坐弦標(biāo)系鉤的方勻向