1、整理課件ANSYS 5.7入門培訓手冊整理課件ANSYS 5.7入門 目錄2. FEA 與 ANSYS3. ANSYS 基礎5. 初步決定6. 熱分析7. 熱-應力分析8. 幾何模型的輸入整理課件ANSYS 5.7入門 目錄16.Mechanical Toolbar整理課件入門第 1 章整理課件歡迎！ 歡迎參加ANSYS入門培訓! 這部分培訓課程包含了如何利用ANSYS進行靜力分析。 這部分內容針對新用戶和不常使用ANSYS 的用戶，沒有考慮 ANSYS實際應用. 此外，ANSYS還提供針對不同專題的高級培訓。請查閱ANSYS主頁: 的 “Services”.整理課件入門培訓目標教會學員下述基

2、本能力: ANSYS功能，ANSYS基本術語和ANSYS圖形用戶界面 如何進行一個完整的ANSYS分析其中包含基本步驟 建立或輸入一個實體模型并進行單元劃分 加載,求解和觀察結果 利用一些高級工具邏輯運算,APDL語言,批處理模式,滾動工具條等。整理課件入門培訓材料 您手中的培訓手冊是這一幻燈片的原樣拷貝本。練習題的一些描述和說明包含在練習附錄中. 可以從教師那里拷貝練習文件（如果需要）.整理課件有限元分析與ANSYS第 2 章整理課件有限元分析與ANSYS概述 在這一節，我們將在介紹有限單元分析同時給出ANSYS功能的概述。 標題:A. 什么是有限元分析？B. 關于ANSYSC. 關于ANS

3、YS公司整理課件有限元分析與ANSYS ?有限元分析是一種模擬設計荷載條件，并且確定在荷載條件下的設計響應的方法。 它是用被稱之為“單元”的離散的塊體來模擬設計。 每一個單元都有確定的方程來描述在一定荷載下的響應。 模型中所有單元響應的“和”給出了設計的總體響應。 單元中未知量的個數是有限的，因此稱為“有限單元”。Historical NoteThe finite element method of structural analysis was created by academic and industrial researchers during the 1950s and 1960s.

4、The underlying theory is over 100 years old, and was the basis for pen-and-paper calculations in the evaluation of suspension bridges and steam boilers.整理課件有限元分析與ANSYS . 什么是有限元分析? 這種包含有限個未知量的有限單元模型，只能近似具有無限未知量的實際系統的響應。 所以問題是：怎樣才能達到最好的“近似”？實際系統實際系統有限元模型有限元模型 然而，對該問題還沒有一個容易的解決方案。這完全依賴于你所模擬的對象和模擬所采用的方式

5、。但是，我們將盡力通過這次培訓為你提供指南。整理課件有限元分析與ANSYS . 什么是有限元分析?為什么需要有限元分析？ 減少模型試驗的數量 計算機模擬容許對大量的假設情況進行快速有效的試驗。 模擬不適合在原型上試驗的設計。 例如：器官移植，比如人造膝蓋。 概要: 節省費用 節省時間 縮短產品開發時間! 創造出更可靠、高品質的設計整理課件有限元分析與ANSYS B. 關于 ANSYS ANSYS是一個完整的FEA軟件包，它適合世界范圍各個工程領域的工程師們使用: 結構分析 熱分析 流體分析，包括CFD（計算流體動力學） 電 / 靜電場分析 電磁場分析 ANSYS在部分工業領域中的應用如下： 航

6、空航天 汽車工業 生物醫學 橋梁、建筑 電子產品 重型機械 微機電系統 運動器械整理課件有限元分析與ANSYS 關于ANSYS ANSYS/Multiphysics 是ANSYS產品的“旗艦”，它包括所有工程學科的所有性能 ANSYS/Multiphysics有三個主要的組成產品 ANSYS/Mechanical - ANSYS/機械-結構及熱 ANSYS/Emag -ANSYS電磁學 ANSYS/FLOTRAN - ANSYS計算流體動力學 其它產品: ANSYS/LS-DYNA -高度非線性結構問題 DesignSpace CAD環境下，適合快速分析容易使用的設計和分析工具 ANSYS/P

7、roFEA Pro/ENGINEER的ANSYS 分析接口。整理課件有限元分析與ANSYS 關于ANSYS整理課件超彈密封超彈密封有限元分析與ANSYS - 關于ANSYS 結構分析 結構分析用于確定變形、應變、應力及反力。 靜力分析靜力分析用于靜態荷載用于靜態荷載.可以考慮結構的線性及非線可以考慮結構的線性及非線性行為，例如：大變形、大性行為，例如：大變形、大應變、應力剛化、接觸、塑應變、應力剛化、接觸、塑性、超彈及蠕變等性、超彈及蠕變等.整理課件有限元分析與ANSYS - 關于ANSYS 結構分析 動力分析 包括質量和阻尼效應。 模態分析，用于計算固有頻率和振型。 諧響應分析，用于確定結構

8、對正弦變化的已知幅值和頻率載荷的響應。 瞬態動力學分析，用于確定結構對隨時間任意變化載荷的響應，可以考慮與靜力分析相同的結構非線性行為。 其它結構功能 譜分析 隨機振動 特征值屈曲 子區模型整理課件有限元分析與ANSYS - 關于ANSYS 結構分析 用ANSYS/LS-DYNA進行顯示動力分析 模擬以慣性力為主的大變形分析。 用于模擬沖擊、碰撞、快速成形等。整理課件有限元分析與ANSYS - 關于ANSYS 熱分析 熱分析用于確定物體中的溫度分布。熱分析考慮的物理量是：熱量的獲取和損失、熱梯度、熱通量。 可模擬三種熱傳遞方式：熱傳導、熱對流、熱輻射。 穩態分析 忽略時間效應 瞬態分析 確定以

9、時間為函數的溫度值等。 可模擬相變（熔化及凝固）整理課件有限元分析與ANSYS - 關于ANSYS 電磁分析 電磁分析用于計算電磁裝置中的磁場 靜態磁場及低頻電磁場分析 模擬由直流電源，低頻交流電或低頻瞬時信號引起的磁場。 例如：螺線管制動器、電動機、變壓器 磁場分析中考慮的物理量是：磁通量密度、磁場密度、磁力和磁力矩、阻抗、電感、渦流、能耗及磁通量泄漏等。整理課件有限元分析與ANSYS - 關于ANSYS 電磁分析 高頻電磁場分析 模擬電磁波的傳播裝置 例如：微波及RF無源組件、波導、同軸連接器。 電磁場分析中考慮的物理量是：S-參數、Q-因子、反射波損耗、電介質及傳導損耗同軸電纜中的電場同

10、軸電纜中的電場 (EFSUM) 整理課件有限元分析與ANSYS - 關于ANSYS 電磁分析 靜電學 計算由電壓或電荷激發引起的電場。 例如：高壓裝置，微機電系統（MEMS），傳輸線。 典型的物理量是：電場強度和電容。 電流傳導 計算在一定電壓下的導體的電流 電路耦合 電磁裝置與電路的耦合整理課件有限元分析與ANSYS - 關于ANSYS 電磁分析 電磁分析類型: 靜態磁場分析用于計算由直流電(DC)或永磁體產生的磁場。 交變磁場分析用于計算由交流電(AC)產生的磁場 瞬態磁場分析用于計算隨時間變化的磁場。整理課件有限元分析與ANSYS - 關于ANSYS 流體分析 計算流體動力學(CFD)

11、用于確定流體中的流動狀態和溫度。 ANSYS/FLOTRAN能模擬層流和湍流，可壓縮和不可壓縮流體，以及多組份流。 應用：航空航天，電子元件封裝，汽車設計。 典型的物理量是：速度，壓力，溫度，對流換熱系數。整理課件有限元分析與ANSYS - 關于ANSYS 流體分析 聲學分析 用于模擬流體介質和周圍固體的相互作用。 例如：揚聲器，汽車內部，聲納 典型的物理量是：壓力分布、位移和自振頻率。 容器內流體分析 模擬容器內的非流動流體的影響，確定由于晃動引起的靜水壓力。 例如：油罐，其它液體容器 熱和質量的傳輸 在兩點之間質量傳輸（如在一個管子中）產生的熱量計算由一個一維單元完成整理課件雙金屬片受熱變

12、形雙金屬片受熱變形有限元分析與ANSYS - 關于ANSYS 耦合場分析 耦合場分析考慮兩個或多個物理場之間的相互作用。因為兩個物理場之間相互影響，所以單獨求解一個物理場是不可能的。因此你需要一個能夠將兩個物理場組合到一起求解的分析軟件。 例如： 熱-應力分析 壓電分析（電場和結構） 聲學分析（流體和結構） 熱-電分析 感應加熱（磁場和熱） 靜電-結構分析整理課件有限元分析與ANSYS C. 關于ANSYS公司ANSYS公司. ANSYS產品家族的開發者 總部位于Canonsburg, PA - USA （匹茲堡南部）整理課件有限元分析與ANSYS 關于ANSYS公司 ANSYS支持銷售商(A

13、SDs) ANSYS銷售及支持網絡 全世界超過75家辦事處 地區級專家咨詢及培訓整理課件有限元分析與ANSYS 關于ANSYS公司ANSYS 支持管理 (ASC) 在您公司站點與ANSYS聯系 ANSYS通信的焦點；軟件更新、錯誤提示、時事通訊和其它郵件形式。 如果您需要更多有關ANSYS及其公司的信息，請查看： .cn 在線文檔資料 其它ANSYS培訓手冊整理課件ANSYS 入門第 3 章整理課件ANSYS 入門 在本章中,我們將討論怎樣進入和退出 ANSYS,怎樣運用 GUI方式和在線幫助,如何用 ANSYS生成數據庫和文件。 主題:A. 啟動 ANSYSB. GUI方式C. 顯示圖形拾取

14、功能D. 在線幫助E. 數據庫和文件F. 退出 ANSYSG. 練習整理課件ANSYS 入門A. 啟動 ANSYS 有兩種方式啟動 ANSYS: 通過交互方式 通過命令交互方式 通過菜單上的相應按鈕啟動 ANSYS 在Unix 系統中, 進入 xansys57 & 導出操作平臺。導出操作平臺。 在Windows 系統中, 按 。Unix 平臺平臺Windows平臺平臺整理課件ANSYS入門啟動 ANSYS啟動 (contd) 當ANSYS 以交互方式啟動后，用戶圖形界面（GUI）將自動顯示。 交互方式與批處理模式的比較: 交互方式允許您與ANSYS面對面的“交流”,檢查您的每一步操作

15、批處理方式 以輸入命令文件的方式工作，允許您在后臺運行 ANSYS 。 如果不采用交互方式,輸入文件的錯誤將導致批處理終止。 例如求解，最好的操作方式是不需要用戶干預的。 在本學習過程中，我們將主要講解交互式操作。整理課件ANSYS 入門啟動 ANSYS啟動 (續) 在彈出的 啟動對話框中按Interactive按鈕: ANSYS產品 工作目錄 所有文件將要存貯的目錄。 圖形設置 如果您配置了 3-D顯示卡請您選擇 3-D。否則, 在Unix系統上請您選擇 X11 , 在Windows系統上請您選擇win32. 作業名 作業名, 不超過 32 個字符, 該作業名將作為所有生成文件的前綴。缺省為

16、 file或為上一次定義的作業文件名。 內存空間 缺省值將滿足大多數情況整理課件ANSYS 入門啟動 ANSYS啟動 (續) 選擇您喜歡的啟動方式之后，請按鍵運行 ANSYS.命令方式 在當前系統下鍵入一個命令，ANSYS將被啟動 。例如: ansys57 ansys57 -g ansys57 -g -j plate ansys57 -g -p ANE3FL -d 3d -j proj1 -m 128整理課件ANSYS 入門啟動 ANSYS命令行 (續) 典型的開始選項中，通常命令選擇項有:-g(開始后將自動顯示 GUI)-p產品代碼-d圖形設備-j 工作名稱-m內存 工作目錄是命令運行的目錄

17、。 參考您的 ANSYS安裝和配置手冊獲取命令行的詳細信息。整理課件 進入 ANSYS 后顯示如下的 GUI窗口:輸入輸入顯示提示信息，輸顯示提示信息，輸入入ANSYS命令。能命令。能夠方便的獲取以前夠方便的獲取以前輸入的所有命令。輸入的所有命令。主菜單主菜單包含主要的包含主要的 ANSYS 功能，分為前處理、功能，分為前處理、求解、后處理等。求解、后處理等。輸出輸出顯示軟件的文本輸顯示軟件的文本輸出，通常在其它窗出，通常在其它窗口后面，需要查看口后面，需要查看時可提到前面。時可提到前面。功能菜單功能菜單 包含例如文件管理、包含例如文件管理、選擇、顯示控制、參選擇、顯示控制、參數設置等功能。數

18、設置等功能。工具條工具條將常用的命令制成工將常用的命令制成工具條，方便使用。具條，方便使用。圖形圖形顯示由顯示由 ANSYS 創創建或傳入建或傳入ANSYS的的圖形。圖形。ANSYS 入門B. 圖形用戶界面整理課件主菜單 包括分析所需的主要功能。 在進行下一個功能之前，重疊的獨立窗口允許您完成所有必須的操作。 約定:“”表示產生一個對話框表示產生一個對話框“ +”表示圖形拾取表示圖形拾取“ ”表示將產生下一個子菜單表示將產生下一個子菜單“ ” (空缺)表示運行一個ANSYS命令ANSYS入門. GUI方式整理課件ANSYS 入門. GUI方式應用菜單包含ANSYS運行過程中通常使用的功能，如:

19、圖形,在線幫助,選擇, 文件管理等. 與主菜單的約定類似:- “”表示產生一個對話框表示產生一個對話框- “ +”表示圖形拾取表示圖形拾取-“ ”表示將產生下一個子菜單表示將產生下一個子菜單-“ ” (空缺)表示進行一個操作整理課件ANSYS 入門. GUI方式輸入窗口 允許您輸入命令。 (大多數 GUI功能都能通過輸入命令來實現. 如果您知道這些命令,可以通過輸入窗口鍵入。) 在拾取圖形時您也可以通過鍵入命令的方式實現。命令格式命令格式整理課件ANSYS 入門. GUI方式工具條 包含常用命令的縮寫形式。 可使用一些預先設置好的命令，也可以添加自己的命令，但需要熟悉 ANSYS 命令。 構造

20、自己的“按鈕菜單”是很有用的！整理課件ANSYS 入門. GUI方式版面布置有三種預先定義的菜單布局。 (Launcher Interactive GUI Configuration): 輸入窗口在左邊 (缺省) 輸入窗口在右邊 輸入窗口在下面 您也可以創建自己的布局并保存起來。 Utility Menu MenuCtrls Save Menu Layout. Unix 系統采用位于$HOME，名，名為ANSYS57 的ASCII 碼源文件存貯。 Windows系統在系統注冊中保存菜單布局。輸入輸入輸入整理課件ANSYS 入門GUI方式優選框 優選框 (Main Menu Preference

21、s) 允許您過濾掉當前分析中不用的菜單選項。 例如,如果您做一個熱分析,您可以過濾掉其它選項,從GUI中可以知道縮減的菜單 項: 只有熱單元類型將在單元類型選擇對話框中出現。 只顯示熱荷載。 等。整理課件ANSYS 入門. GUI方式其它 GUI注意事項 一些對話框中有 Apply和 OK兩種按鈕。 Apply 完成對話框的設置,不退出對話框 (不關閉) 。 OK完成對話框的設置, 退出對話框。 ANSYS菜單輸出窗口是獨立的. 注意: 在關閉輸出窗口時將關閉ANSYS操作！ 不要局限于用GUI 方式，如果您熟悉命令，在輸入窗口鍵入命令會更方便！整理課件ANSYS 入門. GUI方式演示:啟動

22、 ANSYS 顯示 GUI界面彈出在“激活的坐標系下建立關鍵點”對話框，演示 OK和 Apply的區別顯示優選對話框顯示輸出窗口的內容整理課件ANSYS 入門C. 圖形拾取 在GUI方式中大量使用圖形拾取。 圖形用于建模，加載，顯示結果及輸入、輸出數據。 拾取對建模，劃分網格，加載等是很有用的 在應用菜單中可用 Plot 來顯示圖形及執行命令后的顯示。/replotkplotlplotaplotvplotnploteplotgplot整理課件ANSYS 入門圖形拾取 PlotCtrls 菜單是用來控制圖形顯示的： 繪圖方位 縮放 顏色 符號 注釋 動畫 等 改變觀察方位、圖形縮放是最常用的功能

23、整理課件ANSYS 入門圖形拾取 缺省的視圖方位是主視圖方向：是從 +Z 軸觀察模型。 用動態模式（拖動模式）拖動模式是一種用 Control鍵和鼠標鍵調整觀察方向的途徑 Ctrl + L eft( 鼠標左鍵)可以平移模型。 Ctrl + Middle(鼠標中鍵）:縮放模型旋轉模型 (繞屏幕 Z軸方向) Ctrl + Right（鼠標右鍵）旋轉模型 :繞屏幕X軸方向繞屏幕Y軸方向P ZR 整理課件ANSYS 入門圖形拾取 如果您不想按住 Control 鍵,可以用Pan-Zoom-Rotat 對話框中提供的熱鍵。 您同樣可以用鼠標鍵來操作。 在 3-D圖形設置中,您同樣可以自動控制光源 。產生

24、不同角度的光照效果。整理課件ANSYS 入門圖形收取 Pan-Zoom-Rotate對話框的其它功能: 預先設置的觀察方向 對模型選定的區域進行縮放 對模型進行增量式的平移拖動，縮放以及旋轉 (根據滾動條上設定的比例) 分別繞屏幕的 X, Y, Z軸旋轉。 縮放模型至適合窗口大小 返回模型到默認的取向Front+Z view, from (0,0,1)Back-Z view (0,0,-1)Top+Y view (0,1,0)Bot-Y view (0,-1,0)Right+X view (1,0,0)Left-X view (-1,0,0)IsoIsometric (1,1,1)ObliqO

25、blique (1,2,3)WPWorking plane viewZoomBy picking center of a squareBox ZoomBy picking two corners of a boxWin ZoomSame as Box Zoom, but box is proportional to window.Back Up“Unzoom” to previous zoom.整理課件ANSYS 入門圖形拾取拾取 通過點擊圖形窗口允許您選擇整體或局部模型。 一典型的拾取操作可用鼠標或拾取菜單來完成。在菜單中它的標志是一個“ +”號. 例如, 您可以在圖形窗口中關鍵點的位置處拾

26、取，然后按 OK鍵。整理課件ANSYS 入門圖形拾取兩種拾取方式: 恢復拾取 拾取已經存在的模型元素。 允許您在輸入窗口鍵人元素的號碼 可以用 Pick All熱鍵來拾取所有元素 位置拾取 查找一點的坐標如關鍵點或節點。 允許您在輸入窗口輸入坐標?；謴褪叭〉睦踊謴褪叭〉睦游恢檬叭〉睦游恢檬叭〉睦诱碚n件ANSYS 入門圖形拾取鼠標鍵拾取功能的分配: 左鍵 拾取 (或取消)距離鼠標光點最近的圖元或坐標。按住此鍵進行拖拉，可以預覽被拾取（或取消）的圖元或坐標。 中鍵 相當于拾取圖形菜單中的Apply。 用中鍵可以節省時間。對于兩鍵鼠標可以用Shift加鼠標右鍵代替。 右鍵 在拾取和取消之間

27、切換。拾取拾取應用應用拾取和取消的切換拾取和取消的切換取消拾取光標顯示光標顯示:整理課件ANSYS 入門圖形拾取熱點的拾取位置: 面和體 有一個熱點在圖形的中心附近。 線 有三個熱點 一個在中間另兩個在兩端。 為什麼這個很重要: 當您需要拾取圖元時，您必須拾取熱點。整理課件ANSYS入門圖形拾取演示:用已經建立的關鍵點顯示位置拾取。顯示鼠標中鍵和右鍵的功能 。建立一些線來演示恢復拾取演示用閉合的線來生成面通過只刪除面來演示 “Pick All”鍵入一些帶和不帶編號的 KPLOT, LPLOT等命令。如何使用平移、縮放、旋轉。整理課件ANSYS 入門D. 在線幫助 ANSYS 提供了基于HTML

28、格式的幫助系統，作為現有幫助系統的補充。 您可以獲得如下的幫助: ANSYS命令 單元類型 分析過程 特別的 GUI 工具諸如 Pan-Zoom-Rotate 您也可以進入: 指南 驗證手冊 ANSYS 的網站整理課件ANSYS入門在線幫助 下列幾種方式可以進入幫助系統: Launcher Help System Utility Menu Help Help Topics Any dialog box Help 在輸入窗口鍵入 HELP,name。 Name 是一個命令或一個單元的名稱整理課件ANSYS 入門在線幫助 按 Help System 按鈕彈出幫助瀏覽器： 導航窗口包括目錄,索引,

29、搜索引擎和標簽 一個文件窗口列出了幫助信息。整理課件ANSYS 入門在線幫助 用 Contents 鍵可以瀏覽感興趣的內容。 用 Index 鍵可以快速查找具體的命令,術語,概念等。 用 Search 鍵可以從幫助系統中查找指定的單詞或短語。 用 Favorites 鍵可以添加需要經常幫助的部分。整理課件ANSYS 入門在線幫助 ANSYS 也提供基于 HTML在線指導。 這種指導包括了在ANSYS 中求解一系列問題的詳細說明。 如果想進入指導部分請單擊 Utility Menu Help ANSYS Tutorials.整理課件ANSYS 入門在線幫助演示:啟動幫助系統調出分析向導在輸入窗口

30、中鍵入 “help,kplot” 查找字符串 “harmonic response”整理課件ANSYS 入門E. 數據庫和文件 ANSYS 數據庫包括了建模，求解，后處理所產生的保存在內存中的數據。 數據庫存貯了您輸入的數據以及 ANSYS的結果數據: 輸入數據 您必須輸入的信息,諸如模型尺寸,材料特性以及荷載情況。 結果數據 - ANSYS 的計算結果, 諸如位移,應力,應變以及反力等。整理課件ANSYS 入門數據庫和文件保存和恢復 既然數據庫保存在計算機的內存中，您應經常存盤，以防在計算機死機或斷電時能夠保存您的信息。 保存操作是將內存中的數據拷貝到稱為數據庫的文件中。 ( db 為縮寫)

31、. 最簡單的保存方式是單擊 Toolbar SAVE_DB 或使用: Utility Menu File Save as SAVE 命令整理課件 從 db文件中恢復數據庫,用 RESUME操作。 Toolbar RESUME_DB 或使用: Utility Menu File Resume from RESUME 命令 保存和恢復缺省文件，然后起名為 jobname.db, 但您可以通過“Save as”選擇一個不同的名字，然后用 “Resume from”恢復。.ANSYS 入門數據庫和文件整理課件ANSYS 入門數據庫和文件 保存和恢復的注意事項: 選擇 “Save as” 或 “Resu

32、me from” 時并不改變當前的工作名。 如果您缺省保存在此之前已存在一個重名的文件, ANSYS將首先將舊的文件拷貝到 作為一個備份。 db 文件僅僅是文件被保存時在內存中的“快照”整理課件ANSYS 入門數據庫和文件 保存和恢復技巧: 當您做一個分析過程中定期的保存數據庫。 ANSYS不能自動保存。 在嘗試一個您不熟悉的操作時（如布爾操作或剖分網格）或一個操作將導致較大改變時（如刪除操作），您應保存數據庫。 如果您不滿意此次做出的結果，您可以用恢復來重做。 在求解之前也應保存數據庫。整理課件ANSYS 入門數據庫和文件清除數據庫 清除數據庫的操作允許您對數據庫清零并重新開始。它相當于退出

33、并重新啟動ANSYS。 Utility Menu File Clear & Start New 或使用 /CLEAR 命令。整理課件ANSYS 入門數據庫和文件文件 ANSYS 在一個分析中要讀寫幾個文件。文件名的格式為. 工作名 在啟動 ANSYS之前選擇一個不超過 32個的字符作為文件名。缺省為 file。 在 ANSYS中，可使用 /FILNAME 命令來修改文件名。 (Utility Menu File Change Jobname). 擴展名 鑒別文件的 內容, 例如 .db 是數據庫文件。 通常由 ANSYS 自己指定，但也可以通過(/ASSIGN)由您自己定義。整理課件A

34、NSYS入門 數據庫和文件 典型文件:jobname.log:日志文件是 ASCII碼文件。 包括了運行過程中的每一個命令。 如果您用同樣的工作名在同一目錄中開始另一輪操作, ANSYS 將會添加到日志文件中去 (作一個時間標記)。jobname.err: 出錯文件是 ASCII碼文件。 包括了運行過程中的所有錯誤和警告。 ANSYS將添加到已存在的錯誤文件。jobname.db, .dbb: 數據庫文件是二進制 文件。 與所有的平臺兼容。jobname.rst, .rth, .rmg, .rfl: 結果文件是二進制文件。 與所有平臺兼容。 包括了ANSYS運算過程中的所有計算數據。整理課件A

35、NSYS入門數據庫和文件文件管理技巧 在一個單獨的工作目錄中作一次分析。 用不同的工作名來區分不同的分析。 在任何ANSYS分析之后，您應保存以下的文件: 日志文件 ( .log) 數據庫文件 ( .db) 結果文件 (.rst, .rth, ) 荷載步文件, 如有多步 (.s01, .s02, .) 物理文件 (.ph1, .ph2, .) 使用 /FDELETE命令命令 或 Utility Menu File ANSYS File Options 來自動刪除ANSYS分析不再需要的文件。整理課件ANSYS入門F. 退出ANSYS 三種退出 ANSYS的途徑: Toolbar QUIT Ut

36、ility Menu File Exit 使用 /EXIT 命令整理課件應力分析第 4 章整理課件應力分析概述應力分析 是用來描述包括應力和應變在內的結果量分析的通用術語，也就是結構分析。 正如第二章描述的， ANSYS 的應力分析包括如下幾個類型:靜態分析瞬態動力分析模態分析譜分析諧響應分析 顯示動力學 本章將以一個線性靜態分析為例來描述分析步驟,只要掌握了這個分析步驟，很快就會作其他分析。整理課件應力分析.概述 主要內容:A. 分析步驟B. 幾何建模C. 網格劃分D. 施加載荷E. 求解F. 查看 結果G. 檢查解的正確性H. 例題整理課件應力分析A. 分析步驟每個分析包含三個主要步驟:

37、前處理 創建或輸入幾何模型 對幾何模型劃分網格 求解 施加載荷 求解 后處理 結果評價 檢查結果的正確性前處理求解后處理整理課件應力分析.應力分析步驟 注意！ANSYS 的主菜單也是按照前處理、求解、后處理來組織的整理課件應力分析.應力分析步驟 前處理器 (在ANSYS中稱為 PREP7) 提供了對程序的主要輸入 前處理的主要功能是生成有限元模型，主要包括節點、單元和材料屬性等的定義。也可以使用前處理器PREP7 施加載荷。 通常先定義分析對象的幾何模型。 典型方法是用實體模型 模擬幾何模型。 以 CAD-類型的數學描述定義結構的幾何模型。 可能是實體或表面，這取決于分析對象的模型。整理課件

38、典型的實體模型是由體、面、線和關鍵點組成的 。體 由面圍成，用來描述實體物體。面 由線圍成，用來描述物體的表面或者塊、殼等。線 由關鍵點組成，用來描述物體的邊。關鍵點 是三維空間的位置， 用來描述物體的頂點。體面線和關鍵點應力分析 - 前處理B. 幾何模型整理課件應力分析 - 前處理.幾何模型 在實體模型間有一個內在層次關系，關鍵點是實體的基礎，線由點生成，面由線生成，體由面生成。 這個層次的順序與模型怎樣建立無關。關鍵點關鍵點線線面面體體我要改這我要改這條線條線線線 關鍵點關鍵點面面體體呀！呀！ ANSYS 不允許直接刪除或修改與高層次相連接的低層次實體。(稍后，將討論哪些修改是許可的)關鍵

39、點關鍵點線線面面體體整理課件應力分析- 前處理.幾何模型 既可以在ANSYS中創建實體模型，也可以從其他軟件包中輸入實體模型 兩種方法的詳細情況以后介紹，現在，我們簡要地討論如何輸入一個 IGES 文件和縮放所需的幾何模型 IGES (Initial Graphics Exchange Specification) 是用來把實體幾何模型從一個軟件包傳遞到另一個軟件包的規范 IGES 文件是 ASCII碼文件, 很容易在兩個計算機系統間傳遞。 許多軟件包,包括 ANSYS在內, 允許讀寫 IGES文件整理課件應力分析- 前處理.幾何模型 輸入 IGES 文件到ANSYS中: Utility Me

40、nu File Import IGES. 在彈出的對話框中，選擇 No defeaturing * (缺省值) ，按下 OK (默認其他選項)。 在第二個對話框中選擇想要的文件并點擊OK. 或使用 IGESIN 命令: /aux15 ioptn,iges,nodefeat igesin,filename,extension,directory finish*關于 No Defeaturing 及 Defeaturing 方法及其他選項將在后面論述整理課件應力分析- 前處理.幾何模型 輸入完成后， ANSYS會自動繪出幾何模型圖 可以按需要修改幾何模型 ANSYS允許對輸入的實體模型進行多項操作

41、，這在以后論述 現在，我們討論如何在不同的單位設置下確定模型的比例。 (注:縮放比例對輸入的“Defeature” IGES無效.)整理課件應力分析- 前處理.幾何模型 當你需要把幾何模型的單位轉換成另一套單位，比如說，從英寸到毫米，比例縮放就顯得十分必要。 在 ANSYS中縮放模型: 首先保存數據庫 - Toolbar SAVE_DB 或使用或使用 SAVE 命令。 接著 Main Menu Preprocessor Operate Scale Volumes (在模型上選擇相應的實體部分) 使用使用Pick All拾取整個體 然后鍵入想要的比例系數（對 RX, RY, RZ 的比例系數），

42、設置 IMOVE 為 “Moved”，取代 “Copied” 或使用 VLSCALE 命令: vlscale,all,25.4,25.4,25.4,1整理課件應力分析- 前處理.幾何模型演示:輸入 pipe.igs :選擇“No Defeaturing” 方式其他全部缺省確定模型顯示方向整理課件應力分析- 前處理.幾何模型 前處理3幾何模型 網格劃分 求解 加載 求解 后處理 結果評價 檢查結果正確性整理課件應力分析- 前處理C. 網格劃分網格劃分網格劃分 是用節點和單元等“填充”實體模型，創建有限元模型的過程。 請記住, 只有有限元求解需要節點和單元，實體模型不需要。實體模型不參與有限元求解

43、。實體單元實體單元FEA 模型模型網格劃分整理課件應力分析 - 前處理.網格劃分 網格劃分的三個步驟: 定義單元屬性 指定網格控制 生成網格單元屬性 是網格劃分前必須建立的有限單元模型屬性。它們包括: 單元類型 實常數 材料性質整理課件應力分析 - 前處理.網格劃分單元類型 單元類型是一個重要的選項，該選項決定如下的單元特性: 自由度 (DOF)設置. 例如，一個熱單元類型有一個自由度：TEMP，而一個結構單元類型可能有6個自由度： UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ. 單元形狀 - 塊,四面體, 四邊形,三角形等 維數 - 2-D (僅有X-Y 平面), or 3-D.

44、 假定的位移形函數 - 線性及二次 ANSYS有超過150個的單元類型可供選擇。對于如何選取單元類型稍后介紹，現在，請看如何定義單元類型。整理課件應力分析 - 前處理.網格劃分 定義單元類型: Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Add 添加新單元類型 選擇想要的類型(如SOLID92) 并按 OK鍵 Options 指定附加的單元選項 或使用 ET 命令: et,1,solid92整理課件應力分析 - 前處理.網格劃分 注意: 設置想要分析學科的選項 (Main Menu Preferences)，這樣將只顯示所選學科的單元類型 。 應當在前處

45、理階段盡早地定義單元類型，因為GUI方式中菜單的過濾依賴于當前自由度的設置。例如，如果選擇結構單元類型，則熱載荷選項成灰色，或根本不出現。整理課件應力分析 - 前處理.網格劃分實常數 實常數用于描述那些由單元幾何模型不能完全確定的幾何形狀。 例如: 梁單元是由連接兩個節點的線來定義的，這只定義了梁的長度。要指明梁的橫截面屬性，如面積和慣性矩，就要用到實常數。 殼單元是由四面體或四邊形來定義的，這只定義了殼的表面積，要指明殼的厚度，必須用實常數。 許多 3-D 實體單元不需要實常數，因為單元幾何模型已經由節點完全定義。整理課件應力分析 - 前處理.網格劃分 定義實常數: Preprocessor

46、 Real Constants Add 增加一種新的實常數設置。 如果定義了多個單元類型,首先選擇要指定實常數的單元類型 接著輸入實常數值. 或使用 R 系列命令 不同的單元類型需要不同的實常數，有些單元類型不需要任何實常數。獲取詳細資料，請參考在線單元手冊。整理課件應力分析 - 前處理.網格劃分材料性質 每個分析都需要輸入一些材料性質：結構單元所需的楊氏模量 EX ，熱單元所需的熱傳導率 KXX 等。. 定義材料性質的兩種方法: 材料庫 單獨定義整理課件應力分析 - 前處理.網格劃分使用材料庫 這種方法能夠對給定的材料選擇預先已定義的材料性質。 ANSYS 為一些常用材料提供了結構和熱的典型

47、材料性質（線性），但我們強烈建議你建立自己的材料庫。 從材料庫選取材料: 先定義庫的路徑. Preprocessor Material Props Material Library Library Path 輸入要讀取的材料數據的位置 例如： /ansys57/matlib. 或使用 /MPLIB 命令整理課件應力分析 - 前處理.網格劃分 接著從庫中輸入一種材料 Preprocessor Material Library Import Library 選擇單位制。這僅僅用來篩選后續對話框中所列的文件，ANSYS 本身沒有單位制的概念，也不進行單位換算 選擇想要的材料文件 如鋼 AISI C1

48、020. 或使用 MPREAD 命令中的 LIB選項.整理課件應力分析 - 前處理.網格劃分單獨指定材料性質 這種方法通過 材料模型 GUI方式直接指定想要的材料性質，以取代選擇材料名稱。 單獨指定材料性質: Preprocessor Material Props Material Models 雙擊合適的性質選項來定義材料性質整理課件應力分析 - 前處理.網格劃分 先定義好材料類型的結構樹 接著輸入單個材料的性質值 或使用 MP 命令 mp,ex,1,30e6 mp,prxy,1,.3整理課件應力分析 - 前處理.網格劃分 添加與溫度相關的材料性質 繪出性質-溫度曲線整理課件應力分析 - 前

49、處理.網格劃分 從一個材料表復制材料模型到另一個材料表 刪除材料模型整理課件應力分析 - 前處理.網格劃分A 單位制注釋 無需告訴 ANSYS你所使用的單位制，只需確定要使用的單位制，在輸入時保持數據單位一致。 例如,如果幾何模型的尺寸是英寸，確保其他的輸入數據 材料性質, 實常數, 載荷等 也以英寸為單位 ANSYS 不進行單位換算 ! 它只是簡單的接受所輸入的數據而不會懷疑它們的合法性。 命令 /UNITS 允許你指定單位制, 但它只是一個紀錄設計，從而使 使用你模型的用戶知道你所用的單位。整理課件應力分析 - 前處理.網格劃分指定網格控制 是網格劃分的第二步。 ANSYS 中有許多可用的

50、網格控制?，F在， 我們介紹一個指定網格密度的簡單方法，智能網格劃分。 智能網格劃分是一種運算法則，它按照線的長度，曲率和對孔的近似確定模型中線的分割單元數。 你只需要指定從1（最細網格）到10（最粗網格）的“尺寸水平”，其他的由ANSYS處理。整理課件應力分析 - 前處理.網格劃分 MeshTool是最好的定義網格劃分控制的方式: Preprocessor MeshTool. 激活SmartSizing 尺寸級別缺省為6生成網格 是網格劃分的最后一步 首先存儲數據庫 然后按MeshTool中的Mesh按鈕 這將打開一個拾取器. 點擊拾取器的Pick All按鈕指示所有的實體整理課件應力分析練習

51、整理課件準備工作第 5 章整理課件準備工作概述 在開始ANSYS分析之前，您需要作一些決定，諸如分析類型及所要創建模型的類型。 在這一章，我們將討論這一過程的決策。目的是在您徹底進入分析之前給您一個理想的總體規劃。 標題如下： A. 哪一種分析類型？ B. 模擬什么？ C. 采用哪一種單元類型？整理課件準備工作A. 哪種分析類型？ 分析類型通常遵循以下原則：結構分析 實體的運動、壓力、接觸熱分析 熱、高溫及溫度變化。電磁場分析 裝置承受電流（交流或直流）、電磁波、電壓或電荷激勵 流體分析： 氣體或液體的運動，或包容的氣體/流體耦合場： 上述分析的任意組合 在這里，我們將集中討論結構分析。整理課

52、件準備工作A. 哪種分析類型？ 當您選擇了結構分析，接下來的問題是： 靜力還是動力分析？ 線性還是非線性分析？ 要回答這些問題，先要知道物體承受什么樣的激勵（載荷），因為下述三種類型的力決定了它的響應 靜力（剛度） 慣性力（質量） 阻尼力整理課件準備工作A. 哪種分析類型？靜力與動力分析的區別 靜力分析假定只有剛度力是重要的。 動力分析考慮所有三種類型的力。 例如：考慮跳水板的分析 如果潛水者靜止地站在跳水板上，做一個靜力分析已經足夠了。 但是如果潛水者在跳水板上下跳動，必須進行動力分析整理課件準備工作A. 哪種分析類型？ 如果施加的荷載隨時間快速變化，則慣性力和阻尼力通常是重要的 因此可以通

53、過載荷是否是時間相關來選擇是靜力還是動力分析 如果在相對較長的時間內載荷是一個常數，請選擇靜態分析。 否則，選擇動態分析 總之，如果激勵頻率小于結構最低階固有頻率的1/3，則可以進行靜力分析。整理課件準備工作A. 哪種分析類型？線性與非線性分析的區別 線性分析假設忽略荷載對結構剛度變化的影響。典型的特征是： 小變形 彈性范圍內的應變和應力 沒有諸如兩物體接觸或分離時的剛度突變。應變應力彈性模量(EX)整理課件準備工作A. 哪種分析類型？ 如果加載引起結構剛度的顯著變化，必須進行非線性分析。引起結構剛度顯著變化的典型因素有： 應變超過彈性范圍（塑性） 大變形，例如承載的魚竿 兩體之間的接觸應變應

54、力整理課件準備工作B. 模擬什么? 在建立一個分析模型之前，必須進行許多建模的決策： 應該考慮多少細節？ 是否應用對稱性？ 模型中是否有應力奇異點？整理課件準備工作 . 模擬什么?細節 在分析模型中不應該包括對分析無足輕重的細節。從CAD系統讀取模型到ANSYS之前，可以抑制這些細節。 但是，對一些結構的“細節”可能很重要，如倒角或孔洞處，將會出現最大應力。是否保留這些細節取決于你的分析目標。整理課件準備工作 . 模擬什么?對稱性 許多結構在形狀上是對稱的，這就允許只取其中有代表性的部分或截面去建立模型。 應用對稱模型的主要優點是： 通常更易于建立模型 允許你創建一個更好更細的模型，以便獲得比

55、全模型可能更好的結果整理課件準備工作 . 模擬什么? 要利用對稱性，下列因素必須對稱： 幾何形狀 材料屬性 荷載工況 幾種不同類型的對稱： 軸對稱 旋轉對稱 平面或鏡面對稱 重復或平移對稱整理課件準備工作 . 模擬什么?軸對稱 沿一中心軸存在對稱性，這類結構有：電燈泡，直管，圓錐體，圓盤和圓屋頂。 對稱面就是旋轉形成結構的橫截面，它可以在任何位置。因此你可以用一個二維“薄片”（旋轉360）代表一個真實的模型形狀。 在多數情況下載荷被假定為軸對稱。然而，如果荷載不存在軸對稱性，并且是線性分析，可以將荷載分解為簡諧分量進行獨立求解，然后進行疊加。整理課件準備工作 . 模擬什么?旋轉對稱 結構由繞軸

56、分布的幾個重復部分組成，諸如渦輪轉子。 只須對結構的一個部分建立模型。 載荷也被假定為沿軸是對稱的。整理課件該模型表明反射及旋轉對稱準備工作 . 模擬什么?平面或反射對稱 結構的一半與另一半成鏡面映射關系，鏡面稱為對稱平面 加載可以是關于對稱面對稱或反對稱整理課件該模型同時表明重復及反射對稱準備工作 . 模擬什么?重復或平移對稱 重復部分沿一直線排列，帶有均勻分布冷卻節的長管等結構 載荷也被假定為沿模型長度方向“重復“。整理課件準備工作 . 模擬什么? 在某些情況下，僅僅是那些較次要的結構細節破壞了結構對稱性。有時這些細節可以忽略（或認為它們是對稱的），進而利用對稱性的優點建立更小的分析模型。

57、這樣，計算結果的精度損失可能是難于估計的。整理課件準備工作 . 模擬什么?應力奇異 應力奇異是指在有限元模型中那些應力值無限大的點處。例如： 點荷載，如集中力或力矩作用處 孤立的約束點導致支反力如同點荷載。 尖角（零倒角半徑）處 在應力奇異點處網格越細化，應力值也隨之增加且不收斂Ps = P/AAs A 0, s 整理課件準備工作 . 模擬什么? 真實結構不包含應力奇異。是對模型的簡化假定虛構的 如何處理應力奇異? 如果離感興趣區域較遠，可以在查看結果時通過不激活受影響的區域忽略它的影響 如果位于感興趣區域，需要如下糾正: 在尖角處增加倒角重新進行分析 代替點力載荷為等效壓力載荷 “散布” 位

58、移約束至一個節點集整理課件準備工作 C. 何種單元類型? 在開始分析之前，確定單元類型通常是很重要的。 典型問題有： 哪種單元類型？實體單元、殼單元、梁單元等。 單元階次。線性或二次單元。 網格密度。通常由分析目標決定。整理課件準備工作 . 何種單元類型?單元類別 ANSYS提供許多不同類型的單元。經常采用的單元有： 線單元 殼單元 二維實體單元 三維實體單元整理課件準備工作 . 何種單元類型? 線單元: 梁單元是用于螺栓，薄壁管件，C型截面構件，角鋼或細長薄膜構件（只需膜應力和彎應力的情況）等模型。 桿單元是用于彈簧、螺桿、預應力螺桿和薄膜桁架等模型。 彈簧單元是用于彈簧螺桿、或細長構件，或

59、通過剛度等效替代復雜結構等模型。整理課件準備工作 . 何種單元類型? 殼單元: 殼單元用于薄板或曲面模型 殼單元分析應用的基本原則是每塊面板的主尺寸不低于其厚度的十倍整理課件 二維2-D 實體單元: 二維實體單元是用于模擬實體的截面 必須在整體笛卡爾X-Y平面內建立模型 所有的荷載均作用在X-Y平面內，并且其響應（位移）也在X-Y平面內 單元特性如下： 平面應力 平面應變 軸對稱 軸對稱簡諧準備工作 . 何種單元類型?Y X Z 整理課件準備工作 . 何種單元類型? 平面應力假定沿Z方向的應力等于零 當Z方向上的幾何尺寸遠遠小于X和Y方向上的尺寸才有效。 沿Z方向的應變不為零 沿Z方向允許選擇

60、厚度。 平面應力分析是用來分析諸如承受面內荷載的平板，承受壓力或離心載荷的薄盤等結構。Y X Z 整理課件準備工作 . 何種單元類型?平面應變 假設沿Z方向的應變等于零。當Z方向上的幾何尺寸遠遠大于X和Y方向上的尺寸才有效。 沿Z方向的應力不為零。 平面應變分析適用于分析等截面細長結構諸如結構梁Y X Z 整理課件準備工作 . 何種單元類型? 軸對稱假定三維實體模型及其載荷是由二維橫截面繞Y軸旋轉360 形成的。 對稱軸必須和整體Y軸重合 不允許有負的X坐標 Y方向是軸向，X方向是徑向，Z方向是周向。 周向位移是零，周向應力和應變十分明顯。 軸對稱分析用于壓力容器、直管道、桿等結構。整理課件準備工作 . 何