ANSA初級培訓(xùn)教程

ANSA初級培訓(xùn)教程skyme第1頁Ansa介紹Ansa前處理流程幾何清理功能網(wǎng)格劃分邊界條件deck界面其他模塊Ansa獨(dú)特之處內(nèi)容摘要第2頁

第一章ANSA介紹

ANSA是一高級有限元分析前處理軟件，應(yīng)用于建立Crash,Durability,NVH,CFD等通用有限元模型。

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有效幾何清理，是做高質(zhì)量網(wǎng)格模型必備先決條件，零件連接和裝配需要在網(wǎng)格和幾何模型一致前提下。

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選擇網(wǎng)格模型應(yīng)當(dāng)是在通用裝配幾何模型基礎(chǔ)上生成。

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殼單元網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)應(yīng)基于CAD模型。

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一般所要做前處理工作，只用這一種軟件就可所有完成，不需要其他輔助軟件介入。第3頁第4頁Ansa界面第5頁1．Mainpulldownmenu：該菜單中包括了有關(guān)數(shù)據(jù)輸入/輸出、分辯率、誤差和其他常用設(shè)置等功能。2．Onlinehelp:點(diǎn)擊HELP按鈕能夠得到界面上任何功能幫助文檔，點(diǎn)擊EXIT按鈕退出。3．Menubutton:在TOPO、MESH、DECK菜單之間進(jìn)行切換。有關(guān)功能將出目前右邊界面上。4．FunctionGroups:這些功能按類分組，分組根據(jù)是操作實(shí)體類型，組名邊上數(shù)字表達(dá)在界面上沒有看到但屬于該組功能數(shù)，這些功能位于BufferMemu中，通過右鍵點(diǎn)擊組名能夠進(jìn)入。5．ViewGroups:這些是控制不一樣實(shí)體顯示標(biāo)識按鈕。另外尚有某些控制顯示模式標(biāo)識或觸發(fā)按鈕，例按ENT或PID不一樣顯示不一樣顏色,SHADOW或WIRE顯示等。6．AdditionalGroups:取決于選擇是TOPO、MESH、DECK菜單，顯示幾何操作或質(zhì)量檢測準(zhǔn)則等不一樣功能。7．Accesstolists:通過這些功能能夠進(jìn)入不敷出property、materia列表，同樣能夠進(jìn)入PartManager。第6頁8．FocusGroups:該功能群包括所有用于分離和控制所選實(shí)體顯示功能，以使工作區(qū)域顯示清楚。9．TextWindow:指導(dǎo)性文字或有關(guān)程序報告顯示在該窗口。第7頁1.1ansa通用命令基本操作鍵盤操作功能

1.F1~F12功能鍵功用

功能鍵功用備注F1頂視圖TOPF2主視圖FRONTF3左視圖LEFTF4俯視圖BOTTOMF5后視圖BACKF6右視圖RIGHTF7放大ZOOMINF8縮小ZOOMOUTF9全局ZOOMALLF10默認(rèn)試圖DEFAULTVIEWF11控制參數(shù)Presentationparameters設(shè)定質(zhì)量檢測控制參數(shù)及其他F12面板參數(shù)Deckparameters在不一樣面板下有不一樣選擇內(nèi)容第8頁2.輔助功能鍵

Ctrl與鼠標(biāo)配合，實(shí)現(xiàn)視圖平移，旋轉(zhuǎn)功能。

Shift與鼠標(biāo)配合，實(shí)現(xiàn)多邊形區(qū)域選擇功能。鼠標(biāo)功能鼠標(biāo)鍵與CTRL鍵組合，用于視圖界面控制；與SHIFT鍵組適用于多邊形選擇區(qū)域。另外一種特殊功能就是，與HELP命令按鈕配合，提供所選命令功能描述。

鼠標(biāo)中鍵有如下功能：-結(jié)束選擇-取消目前激活命令。鼠標(biāo)中鍵有如下功能：-取消以選擇目標(biāo)。-連續(xù)應(yīng)用上一部所采取命令。

-選用近來點(diǎn)位置（工作平面狀態(tài)下）。

-控制列表中實(shí)體。

-在命令面板中激活后備命令窗口。鼠標(biāo)左鍵有如下功能：-激活菜單命令按鈕;-選擇和定義實(shí)體第9頁1.2有限元前處理三步曲幾何清理模型網(wǎng)格劃分邊界條件設(shè)定→→→第10頁Ansa對應(yīng)三組面板Topo

此面板下命令，用于進(jìn)行幾何清理。Mesh

此面板下命令，用于面網(wǎng)格，體網(wǎng)格，流體網(wǎng)格劃分，及質(zhì)量提升。Deck

此面板下命令，用于對模型邊界條件進(jìn)行設(shè)定。第11頁TOPO面板控制點(diǎn)編輯模塊焊點(diǎn)編輯模塊特性線編輯模塊幾何表面編輯模塊面域編輯模塊幾何線編輯模塊幾何點(diǎn)編輯模塊第12頁控制點(diǎn)編輯模塊焊點(diǎn)編輯模塊參數(shù)編輯模塊MESH面板宏編輯模塊節(jié)點(diǎn)編輯模塊面網(wǎng)格編輯模塊單元編輯模塊體網(wǎng)格編輯模塊第13頁DECK面板求解器選擇模塊節(jié)點(diǎn)編輯模塊坐標(biāo)系編輯模塊單元選擇及編輯模塊連接約束模塊邊界模塊載荷模塊初始條件模塊輔助模塊第14頁第二章幾何清理

幾何清理是在做有限元網(wǎng)格模型之前主要一步。當(dāng)幾何模型倒入有限元前處理軟件時，總會出現(xiàn)因格式轉(zhuǎn)換造成幾何數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，這就要求有限元前處理軟件擁有高效快捷修復(fù)伎倆功能。Ansa擁有快捷高效幾何清理工具。尤其在12版中增加了多出節(jié)點(diǎn)，多出線自動清理等命令。第15頁2.1常見幾何清理問題除去交點(diǎn)，端點(diǎn)，焊點(diǎn)之外多出節(jié)點(diǎn)；（例如某些多出控制點(diǎn)）在交點(diǎn)處零距離特性線段；(白點(diǎn))孤立面，多出面，重合面處理問題。（青色重合面）其他。第16頁2.2ansa處理幾何清理問題方案對于點(diǎn)問題，應(yīng)用控制點(diǎn)模塊各項(xiàng)命令，進(jìn)行對點(diǎn)手動，自動處理操作。如：手動刪除點(diǎn)可應(yīng)用命令。

自動進(jìn)行清理可采取命令。對于特性線問題，應(yīng)用CONS模塊命令；對于面問題，應(yīng)用face模塊命令。

例題：見tutorial1。第17頁第三章網(wǎng)格劃分3.1網(wǎng)格劃分標(biāo)準(zhǔn)劃分網(wǎng)格是建立有限元模型一種主要步驟，它要求考慮問題較多，需要工作量較大，所劃分網(wǎng)格形式對計(jì)算精度和計(jì)算規(guī)模將產(chǎn)生直接影響。為建立正確、合理有限元模型，這里介紹劃分網(wǎng)格時應(yīng)考慮某些基本標(biāo)準(zhǔn)。

1網(wǎng)格數(shù)量

網(wǎng)格數(shù)量多少將影響計(jì)算成果精度和計(jì)算規(guī)模大小。一般來講，網(wǎng)格數(shù)量增加，計(jì)算精度會有所提升，但同步計(jì)算規(guī)模也會增加，因此在確定網(wǎng)格數(shù)量時應(yīng)權(quán)衡兩個原因綜合考慮。在決定網(wǎng)格數(shù)量時應(yīng)考慮分析數(shù)據(jù)類型。在靜力分析時，假如僅僅是計(jì)算構(gòu)造變形，網(wǎng)格數(shù)量能夠少某些。假如需要計(jì)算應(yīng)力，則在精度要求相同情況下應(yīng)取相對較多網(wǎng)格。同樣在響應(yīng)計(jì)算中，計(jì)算應(yīng)力響應(yīng)所取網(wǎng)格數(shù)應(yīng)比計(jì)算位移響應(yīng)多。在計(jì)算構(gòu)造固有動力特性時，若僅僅是計(jì)算少數(shù)低階模態(tài)，能夠選擇較少網(wǎng)格，假如計(jì)算模態(tài)階次較高，則應(yīng)選擇較多網(wǎng)格。在熱分析中，構(gòu)造內(nèi)部溫度梯度不大，不需要大量內(nèi)部單元，這時可劃分較少網(wǎng)格。第18頁

2.網(wǎng)格疏密網(wǎng)格疏密是指在構(gòu)造不一樣部位采取大小不一樣網(wǎng)格，這是為了適應(yīng)計(jì)算數(shù)據(jù)分布特點(diǎn)。在計(jì)算數(shù)據(jù)變化梯度較大部位(如應(yīng)力集中處)，為了較好地反應(yīng)數(shù)據(jù)變化規(guī)律，需要采取比較密集網(wǎng)格。而在計(jì)算數(shù)據(jù)變化梯度較小部位，為減小模型規(guī)模，則應(yīng)劃分相對稀疏網(wǎng)格。這樣，整個構(gòu)造便體現(xiàn)出疏密不一樣網(wǎng)格劃分形式。

劃分疏密不一樣網(wǎng)格主要用于應(yīng)力分析(包括靜應(yīng)力和動應(yīng)力)，而計(jì)算固有特性時則趨于采取較均勻網(wǎng)格形式。這是由于固有頻率和振型主要取決于構(gòu)造質(zhì)量分布和剛度分布，不存在類似應(yīng)力集中現(xiàn)象，采取均勻網(wǎng)格可使構(gòu)造剛度矩陣和質(zhì)量矩陣元素不致相差太大，可減小數(shù)值計(jì)算誤差。同樣，在構(gòu)造溫度場計(jì)算中也趨于采取均勻網(wǎng)格。

3.單元階次許多單元都具有線性、二次和三次等形式，其中二次和三次形式單元稱為高階單元。選用高階單元可提升計(jì)算精度，由于高階單元曲線或曲面邊界能夠更加好地逼近構(gòu)造曲線和曲面邊界，且高次插值函數(shù)可更高精度地逼近復(fù)雜場函數(shù)，因此當(dāng)構(gòu)造形狀不規(guī)則、應(yīng)力分布或變形很復(fù)雜時能夠選用高階單元。但高階單元節(jié)點(diǎn)數(shù)較多，在網(wǎng)格數(shù)量相同情況下由高階單元組成模型規(guī)模要大得多，因此在使用時應(yīng)權(quán)衡考慮計(jì)算精度和時間。第19頁4網(wǎng)格質(zhì)量網(wǎng)格質(zhì)量是指網(wǎng)格幾何形狀合理性。質(zhì)量好壞將影響計(jì)算精度。質(zhì)量太差網(wǎng)格甚至?xí)袛嘤?jì)算。直觀上看，網(wǎng)格各邊或各個內(nèi)角相差不大、網(wǎng)格面不過度扭曲、邊節(jié)點(diǎn)位于邊界等分點(diǎn)附近網(wǎng)格質(zhì)量較好。網(wǎng)格質(zhì)量可用細(xì)長比、錐度比、內(nèi)角、翹曲量、拉伸值、邊節(jié)點(diǎn)位置偏差等指標(biāo)度量。劃分網(wǎng)格時一般要求網(wǎng)格質(zhì)量能達(dá)成某些指標(biāo)要求。在重點(diǎn)研究構(gòu)造關(guān)鍵部位，應(yīng)確保劃分高質(zhì)量網(wǎng)格，雖然是個別質(zhì)量很差網(wǎng)格也會引發(fā)很大局部誤差。而在構(gòu)造次要部位，網(wǎng)格質(zhì)量可合適減少。當(dāng)模型中存在質(zhì)量很差網(wǎng)格(稱為畸形網(wǎng)格)時，計(jì)算過程將無法進(jìn)行。

5網(wǎng)格分界面和分界點(diǎn)構(gòu)造中某些特殊界面和特殊點(diǎn)應(yīng)分為網(wǎng)格邊界或節(jié)點(diǎn)方便定義材料特性、物理特性、載荷和位移約束條件。即應(yīng)使網(wǎng)格形式滿足邊界條件特點(diǎn)，而不應(yīng)讓邊界條件來適應(yīng)網(wǎng)格。常見特殊界面和特殊點(diǎn)有材料分界面、幾何尺寸突變面、分布載荷分界限(點(diǎn))、集中載荷作用點(diǎn)和位移約束作用點(diǎn)等。第20頁6位移協(xié)調(diào)性位移協(xié)調(diào)是指單元上力和力矩能夠通過節(jié)點(diǎn)傳遞相鄰單元。為確保位移協(xié)調(diào)，一種單元節(jié)點(diǎn)必須同步也是相鄰單元節(jié)點(diǎn)，而不應(yīng)是內(nèi)點(diǎn)或邊界點(diǎn)。相鄰單元共有節(jié)點(diǎn)具有相同自由度性質(zhì)。不然，單元之間須用多點(diǎn)約束等式或約束單元進(jìn)行約束處理。

7網(wǎng)格布局當(dāng)構(gòu)造形狀對稱時，其網(wǎng)格也應(yīng)劃分對稱網(wǎng)格，以使模型體現(xiàn)出對應(yīng)對稱特性(如集中質(zhì)矩陣對稱)。不對稱布局會引發(fā)一定誤差。

8節(jié)點(diǎn)和單元編號

節(jié)點(diǎn)和單元編號影響構(gòu)造總剛矩陣帶寬和波前數(shù)，因而影響計(jì)算時間和存放容量大小，因此合理編號有助于提升計(jì)算速度。但對復(fù)雜模型和自動分網(wǎng)而言，人為確定合理編號很困難，目前許多有限元分析軟件自帶有優(yōu)化器，網(wǎng)格劃分后可進(jìn)行帶寬和波前優(yōu)化，從而減輕人勞動強(qiáng)度。第21頁3.2面網(wǎng)格劃分調(diào)入清理后幾何模型編輯特性線，定義節(jié)點(diǎn)種子數(shù)選擇不一樣形狀單元和網(wǎng)格生成規(guī)則對生成網(wǎng)格進(jìn)行質(zhì)量檢查修改質(zhì)量差網(wǎng)格脫離幾何第22頁3.2.1特性線編輯有時為確保網(wǎng)格尺寸和質(zhì)量符合要求，需要利用宏編輯模塊對特性線進(jìn)行編輯。如：注：如面PID不一樣，則不能被join。第23頁常用命令為：切割命令，能夠增加特性線，有助于網(wǎng)格劃分。恢復(fù)命令，可恢復(fù)被jion特性線。凍結(jié)命令，可凍結(jié)所選面，從而使特性線變?yōu)椴豢删庉嫚顟B(tài)。Freeze逆操作。第24頁3.2.2種子定義在作網(wǎng)格前要定義每段特性線種子數(shù)，能夠通過定義數(shù)量和尺寸兩種方式定義。第25頁3.2.3網(wǎng)格劃分及質(zhì)量提升

幾個常用面網(wǎng)格生成規(guī)則FREE以最少單元，盡也許高質(zhì)量劃分網(wǎng)格。BEST利用多種規(guī)則，確保偏斜質(zhì)量是最高。GRADUAL生成網(wǎng)格尺寸是逐漸平滑過渡。第26頁MAP盡也許生成四邊形網(wǎng)格。SPOT-ME生成適應(yīng)焊點(diǎn)和連接點(diǎn)網(wǎng)格。對邊節(jié)點(diǎn)數(shù)不一樣第27頁流體網(wǎng)格第28頁網(wǎng)格質(zhì)量提升局部細(xì)化網(wǎng)格自動提升網(wǎng)格質(zhì)量第29頁手動調(diào)整辦法第30頁孔編輯第31頁第32頁網(wǎng)格粗化與加密第33頁網(wǎng)