1、a'br-ltlMclrrnirr第一章ANSYS的安裝和配置ANSYS程序包括兩張光盤：一張是ANSYS經典產品安裝盤，另一張是ANSYSWorkbench產品安裝盤。本章以ANSYS10.0為例介紹ANSYS的安裝、配置、啟動及ANSYS的相關知識。第一節ANSYS的安裝一、安裝ANSYS對系統的要求安裝ANSYS對計算機系統的要求如下。1.硬件要求內存至少256M;采用顯存不少于32M的顯卡，分辨率至少為1024x768,色彩為真彩色32位：硬盤剩余空間至少2G;安裝網卡，設置好TCP/IP協議，并且TCP/IP協議綁定到此網卡上。注意在TCP/1P協議中要設定計算機的hostn

2、ame。2.軟件系統要求操作系統為Windows2000或WindowsXP以上。二、安裝ANSYS前的準備工作1 .拷貝文件先將安裝光盤中MAGNITUDE文件夾拷入計算機中，如D:LMAGNITUDE,用Windows的記事本打開D:IAGNITUDE文件夾中的ansys.dat文件，該文件的第一行內容為"SERVERhostOOOOO(30000001055”，把host改為你的計算機名，如1wm是我的主機名，則host改為Ivan。執行命令所有程序>附件，命令提示符進入DOS狀態，鍵入1PCONFIG/ALL回車，所顯示的physicaladdress即為網卡號，本例中

3、計算機網卡的physicaladdress為000c6e10c8531055,則ansys.dat文件的第一行內容修改為“SERVERlwm000c6e10c8531055,以原文件名存盤退出。2 .生成許可文件運彳fD:MAGNITUDE文件夾中的keygen.bat文件，生成license.dat,該文件就是ANSYS的許可文件，將它存放在指定目錄下永久保存，本例中存放在D:LMAGNITUDE文件夾中。三、安裝ANSYS將ANSYS的安裝光盤放入光驅中，出現如圖1-1的畫面，選擇InstallANSYS10.0開始安裝AHSYS10.0。開始運行ANSYS安裝程序，出現ANSYS安裝歡迎

4、界面如圖1-2的所示，選擇Next按鈕進行下一步安裝。圖1-1ANSYS安裝啟動界面圖1-2ANSYS安裝歡迎界面出現ANSYS安裝許可授權界面如圖13所示，選擇IAGREE,單擊Next按鈕進行卜一步安裝Q圖1-3ANSYS安裝許可授權界面第二章實體建模第一節基本知識建模在ANSYS系統中包括廣義與狹義兩層含義，廣義模型包括實體模型和在載荷與邊界條件下的有限元模型，狹義則僅僅指建立的實體模型與有限元模型。建模的最終目的是獲得正確的有限元網格模型，保證網格具有合理的單元形狀，單元大小密度分布合理，以便施加邊界條件和載荷，保證變形后仍具有合理的單元形狀，場量分布描述清晰等。一、實體造型簡介3 .

5、建立實體模型的兩種途徑利用ANSYS自帶的實體建模功能創建實體建模：利用ANSYS與其他軟件接口導入其他二維或三維軟件所建立的實體模型。4 .實體建模的三種方式(1)自底向上的實體建模由建立最低圖元對象的點到最高圖元對象的體，即先定義實體各頂點的關鍵點，再通過關鍵點連成線，然后由線組合成面，最后由面組合成體。(2)自頂向下的實體建模直接建立最高圖元對象，其對應的較低圖元面、線和關鍵點同時被創建。(3)混合法自底向上和自頂向下的實體建模可根據個人習慣采用混合法建模，但應該考慮要獲得什么樣的有限元模型，即在網格劃分時采用自由網格劃分或映射網格劃分。自由網格劃分時，實體模型的建立比較1e單，只要所有

6、的面或體能接合成一體就可以：映射網格劃分時，平面結構一定要四邊形或三邊形的面相接而成。二、ANSYS的坐標系ANSYS為用戶提供了以下幾種坐標系，每種都有其特定的用途。全局坐標系與局部坐標系：用于定位幾何對象(如節點、關鍵點等)的空間位置。顯示坐標系：定義了列出或顯示幾何對象的系統。節點坐標系：定義每個節點的自由度方向和節點結果數據的方向。單元坐標系：確定材料特性主軸和單元結果數據的方向。1 .全局坐標系全局坐標系和局部坐標系是用來定位幾何體。在默認狀態下，建模操作時使用的坐標系是全局坐標系即笛卡爾坐標系。總體坐標系是一個絕對的參考系。ANSYS提供了4種全局坐標系：笛卡爾坐標系、柱坐標系、球

7、坐標系、Y-柱坐標系。4種全局坐標系有相同的原點，且遵循右手定則，它們的坐標系識別號分別為：0是笛卡爾坐標系(cartesian),1是柱坐標系第13頁(Cyliadrical),2是球坐標系(Spherical),5是Y-柱坐標系(Y-aylindrical),如圖2-1所示。<CStO)Cvw&tan(CS,1)CytirKlric3l<CS,2)Sphoicd(CSp5)-Cylindnca1圖2-1ANSYS的全局坐標系ANSYS引用坐標系x軸、丫軸、z軸代表不同的意義，笛卡爾坐標系的X軸、丫軸、Z軸分別代表其原始意義；柱坐標系的x軸、Y軸、z軸分別代表徑向R、軸向

8、O和軸向Z;球坐標系的X軸、丫軸、z軸分別代表R、O、p。注意：4種全局坐標系有共同的原點.2 .局部坐標系局部坐標系是用戶為了方便建模及分析的需要自定義的坐標系，可以和全局坐標系有不同的原點、角度、方向。3 1)建立局部坐標系4 )通過當前激活的工作平面的原點為中心來建立局部坐標系Command方式：CSWPLA,KCN,KCS,pARl,PAll2a.KCN:坐標系編號。KCN是大于10的任何一個編號。b.KCS:局部坐標系的屬性。KCS=O時為笛卡爾式坐標系；KCS=1時為柱坐標系；KCS=2時為球坐標系：KCS-3時為環坐標系：KCS-4時為工作平面坐標系：KCS=5時為柱坐標系。c.

9、PAR1:應用于橢圓、球或螺旋坐標系。當KCS=1或2時，PAR1是橢圓長短半徑（Y/X）的比值，默認為1（圓）：當KCS=3時，PARI是環形的主半徑。d.PAR2:應用于球坐標系，當KCS=2時，PAR2是橢球Z軸半徑與x軸半徑的比值，默認為1（圓）。GUI方式：WorRPlane>LocalCoordinateSystems>CreateLocalCS>AtWPOrigin2）通過已定義的關鍵點來建立局部坐標系Command方式：CSKP,KCN,KCS,PORlG,PXAXS,PXYPL,PARl,pAR2a.KCN:坐標系編號。KCN是大于10的任何一個編號。b.K

10、CS:局部坐標系的屬性。KCS=0時為笛卡爾式坐標系；KCS=1時為柱坐標系；KCS=2時為球坐標系：KCS=3時為環坐標系；KCS=4時為工作平面坐標系；KCS=5時為柱坐標系。c.PORlG:以該關鍵點為新建坐標系原點，若該值為P,則可進行GUI選取關鍵點操作。d.pXAXS,定義x軸的方向，原點指向該點方向為x軸正向，e.PXYPL:定義丫軸的方向，若該點在x軸的右側，則丫軸在x軸的右側，反之在左側。第三章劃分網格第一節基本知識幾何實體模型并不參與有限元分析，所有施加在有限元邊界上的載荷或約束，必須最終傳遞到有限元模型上（節點和單元）進行求解。因此，在完成實體建模之后，要進行有限元分析，

11、需對模型進行網格劃分一一將實體模型轉化為能夠直接計算的網格，生成節點和單元。一、有限元網格概述1 .網格類型總的來說，ANSYS的網格劃分有兩種：自由網格劃分（Freemeshing）和映射網格劃分（Mappedmeshing）,如圖31所示。自由網格劃分主要用于劃分邊界形狀不規則的區域，它所生成的網格相互之間是呈不規則排列的。對于復雜形狀的邊界常常選擇自由網格劃分。自由網格對于單元形狀沒有限制，也沒有特別的應用模式。缺點是分析精度往往不夠高。與自由網格劃分相比較，映射網格劃分對于單元形狀有限制，并要符合一定的網格模式。映射面網格只包含四邊形或三角形單元，映射體網格只包含六面體單元。映射網格的

12、特點是具有規則的形狀，肆元明顯地成行排列。臼由網格（bJ映射網格圖34自由網格和映射網格一般來說映射網格往往比自由網格劃分得到的結果要更加精確，而且在求解時對CPL和內存的需求也相對要低些。如果用戶希望用映射網格劃分模型，創建模型的幾何結構必須由一系列規則的體或面組成，這樣才能應用于映射網格劃分。因此，如果確定選擇映射網格，需要從建立幾何模型開始就對模型進行比較詳盡的規劃，以使生成的模型滿足生成映射網格的規則要求。ANSYS支持的單元形狀與網格類型見表3-1o表3-1ANSYS支持的單元形狀與網格類型年元形狀是否可以自由網格劃分是否可版映射網格劃分既可以自由網格劃分又可以映射網將劃分三知膨r是

13、是是四邊形是晶是四面體是9否六面博否是舌2 .劃分網格的過程在ANSYS程序當中，有限元的網格是由程序自己來完成的，用戶所要做的就是通過給出一些參數和命令來對程序實行宏觀調控網格劃分過程的3個步驟如下：定義單元屬性定義單元屬性的操作主要包括定義單元類型、定義實常數和定義材第46頁料參數等。定義網格劃分控制ANSYS程序提供了大量的網格生成控制，用戶可以根據模型的形狀和單元特點選用。生成網格其中第步的設置有時是不需要的，因為默認網格控制對許多模型都是適用的。可定義單元屬性對于網格劃分來說是必不可少的，它不僅影響到網格劃分，而且對求解的精度也有很大影響。二、定義單元屬性在生成節點和單元網格之前，必

14、須定義合適的單元屬性。1.定義單元類型在有限元分析過程中，對于不同的問題，需要應用不同特性的單元，單元選擇不當，直接影響到計算能否進行和結果的精度。ANSYS的單元庫中提供了200多種單元類型，每個單元都有唯一的編號，如LINK1、pLANE2、BEAM3和SOLID45等，幾乎能解決大部分常見問題。Wa.fcrtnL»SMtshflfmT卅,ddDOFDOHtl«fnSMMertWPrapf.田圖3-2定義單元類型路徑、添加單元類型時話椎下面用GUI的方式介紹定義單元類型的常用操作步驟。選擇MainMenu>Preprocessor>ElementType&g

15、t;Add/Fxlit/Delete命令，彈出如圖3-2所示的ElementType對話框（初次定義時，列表框中顯示“NONEDEFINED,表示沒有任何單元被定義）。單擊Add按鈕，彈出LibraryofElementTypes對話框，如圖3-3所示。可以看到，列表框中列出了單元庫中的所有單元類型。左側列表框中顯示的是單元的分類，右側列表框為單元的特性和編號，選擇單元時應該先明確自己要定義的單元類型，如LINK、PLANE、BEAM和SOLID等，然后從右邊列表框中選擇合適的單元。在左側列表框中選擇Solid,則右側列表框中將顯示所有的Solid單元，如Brick8node45即為Solid

16、45單元。選中此單元，并在Elementtypereferencenumber文本框中輸入參考號，默認為"1；單擊OK按鈕即可，如圖33所示。此時，單擊Apply按鈕，可繼續添加別的單元類型，同時Elementtypereferencenumber文本框中的數值將自動變為"1".用戶可以模仿前面介紹的方法，定義一個BEAM3單元，單擊OK按鈕后，返回單元類型對話框，如圖3-4所示。圖33單元類型庫對話框第四章邏輯選擇第一節基本知識若用戶只對模型的某一部分進行操作處理，如加載、有選擇性地觀察結果等，則可利用選擇功能。選擇功能可以選擇節點、單元、關鍵點、線、面、體等子

17、集，以便能夠在該部分實體上進行操作。所有的ANSYS數據都在數據庫內，利用選擇功能，用戶可以方便地只選擇數據的某部分進行操作。例如：顯示第一象限內的點、刪除所有半徑在0.5與1.0之間的弧段、只觀察材料是鋼的單元的計算結果等。利用選擇功能的典型例子包括施加載荷、列出子集結果、或者是繪制所選實體等。選擇功能的另一個有用特征是能夠選擇實體的子集并給這個子集命名。例如：可以選擇組成水泵葉片部分的所有單元，并把它命名為子集blade。像這樣命名的子集叫做元件，幾個元件組成一個部件進入ANSYS選擇Select菜單，操作命令為GUI:UtilityMenu>Select。一、選擇實體,彈出實體選擇

18、對話框，如圖4-1所示。實體類型包括Nodes、Elements1 .實體類型運行選擇實體的操作命令GUI:UtilityMenu>Select>EntitiesVolumes、Areas、Lines、Keypoints。2.選擇準則選擇準則與實體類型有關，不同的實體類型對應不同的選擇準則。如選擇節點的準則有：ByNum/Pick項，通過實體號或通過拾取操作進行選擇。Attachedto項，通過實體的隸屬關系進行選擇。ByLocafion項，根據X,Y,Z坐標位置選擇。ByAttributes項，根據材料號、實常數號等進行選擇，不同的實體所用的屬性不相同。Exterior項，選擇模

19、型外邊界的實體。ByResults項，根據結果數據選擇。3.選擇方式選擇實體的方式有七種，如圖4-2所示。各項的含義為：FromFull項，從整個實體集中選擇一個子集，陰影部分表示活動子集。Reselect項，從選中的子集中再選擇一個子集，逐步縮小子集的選擇范圍。AlsoSelect項，在當前子集中添加另外一個不同的子集。Unselect項，從當前子集中去掉一部分，與Reselect的選擇剛好相反。SelectAll項，恢復選擇整個全集。SelectNone項，選擇空集。Invert項，選擇當前子集的補集。第71頁,XcMrihma°Ymgdln七才"Zc«Did

20、hrteitollntMqxWUn,很dB咖AllInvertTHr如圖4實悻選擇對話程圖分2七種選擇方式示意圖二、Comp/Assembly功能此項為構件和部件的創建和選擇功能菜單。用戶可以將一些常用實體組合構造成一個構件Component,并給這個構件賦予一個構件名。也可以將多個構件組合構造成一個部件集合Assembly,部件也有自己的名字。在選擇實體模型時，用戶可以隨時通過該項對應的名稱來訪問構成這些構件和部件的實體。操作命令有GUI:UtilityMenu>Select>Comp/Assembly。下面對Comp/Assembly子菜單中各功能選項進行介紹。2 .Creat

21、eComponent生成構件GUI：UtilityMenu>Select>Comp/Assembly>CreateComponent。在執行上述操作之前，必須先選擇實體類型如節點、單元等。當選擇組成元件的實體，執行該命令后，會彈出CreateComponent的對話框,輸入創建的構彳名，單擊OK鍵結命令。3 .CreateAssembly生成部件GUI：UtilityMenu>Select>Com/Assembly>CreateAssembly。選定要構成部件的所有構件，運行上述菜單，彈出生成部件對話框，在此窗口輸入所要創建部件的名字，即可創建由這些構件構成

22、的部件。4 .EditAssembly編輯部件GUI：UtilityMenu>Select>Comp/Assembly>EditAssembly。運行上述菜單，彈出EditAssembly對話框可以對部件進行編輯。選定要編輯的部件，可以對其中的構件進行刪除操作，也可以向部件中添加構件。5 .SelectComp/Assembly選擇構件/部件GU：UtilityMenu>Select>Comp/Assembly>SelectComp/Assembly。運行上述菜單，彈出SelectComponentAssembly窗口，可以對先前定義的構件或者部件進行選取。

23、6 .ListComp/Assembly列出構件/部件GUI：UtilityMenu>Select>Comp/Assembly>ListComp/Assembly。第五章加載與求解施加載荷是有限元分析中關鍵的一步，可以對網格劃分之后的有限元模型施加載荷，也可以直接對實體模型施加載荷。當對模型進行了劃分網格和施加載荷之后，就可以選擇適當的求解器對問題進行求解。第一節基礎知識一、載荷的分類ANSYS中載荷（Loads）包括邊界條件和模型內部或外部的作用力。在不同的學科中，載荷的定義如下。結構分析：位移、力、壓力、彎矩、溫度和重力。熱分析：溫度、熱流率、對流、內部熱生成、無限遠面。

24、磁場分析：磁勢、磁流通、磁電流段、源電密度、無限遠面。電場分析；電勢（電壓）、電流、電荷、電荷密度、無限遠面。流場分析：速度、壓力。在ANSYS中，載荷主要分為六大類：DOF約束（自由度約束卜力（集中載荷）、表面載荷、體載荷、慣性力及耦合場載荷，它們的含義為如下。DOF約束（DOFconstraint）:用戶指定某個自由度為已知值。在結構分析中約束是位移和對稱邊界條件：在熱力學分析中約束是溫度和熱流量等。力（集中載荷）（Fome）:施加于模型節點的集中載荷。如結構分析中的力和力矩，熱分析中的熱流率。表面載荷（SurfaceLoad）:作用在某個表面上的分布載荷。如結構分析中的壓力，熱分析中的對

25、流和熱流量。體載荷（Bodyloads）:作用在體積或場域內。如結構分析中的溫度和重力，熱分析中的熱生成率。慣性載荷（Inertialoads）:結構質量或慣性引起的載荷。如重力加速度、角速度和角加速度，主要在結構分析中使用。耦合場載荷（Coupled-fieldloads）:它是一種特殊的情況，從一種分析中得到的結果用作另一種分析的載荷；如熱分析中得到的節點溫度可作為結構分析中的體載荷施加到每一個節點。二、載荷步、子步和平衡迭代7 .載荷步載荷步是指分步施加的載荷，在線性靜態或穩態分析中，可以使用不同的載荷步施加不第82頁同的載荷組合。如圖51所示，第一個載荷步用于線性載荷，第二個載荷步用于

26、常數載荷部分，第二個載荷步用于卸載。8 .子步圖5"多個載荷步子步是指在一個特定的載荷步中每一次增加的步長，也稱為時間步，代表一段時間。對于不同的分析類型，子步的作用不同：在非線性靜態分析或穩態分析中，使用子步逐漸施加載荷以便能獲得精確解。在線性或非線性瞬態分析或穩態分析中，使用于步滿足瞬態時間積分法則（為獲得精確解，通常規定一個最小的時間步長）O在諧波分析中，使用于步可獲得諧波頻率范圍內多個頻率處的解。9 .階躍載荷和坡度載荷在一個載荷步中，有兩個或者兩個以上的載荷步子步時，就必須選擇所施加的載荷應該為階躍載荷還是為坡度載荷。所謂階躍載荷，就是指在第一個子步全部施加上去了，載荷在以

27、后的每個子步中保持不變。坡度載荷就是指在每一個載荷步子步，載荷值都是遞增的，直到最后一個載荷步子步，全部的載荷才施加上去。（靜態或瞬態）中的迭代修正。10 平衡迭代平衡迭代是指在給定子步下為了收斂而計算的附加解。平衡迭代僅應用于收斂起著很重要作用的非線性分析三、通用選項通用選項包括瞬態或者靜態分析當中載荷步結束的時間、子步步數或者說時間步大小、階躍載荷、熱應力當中的參考溫度。選擇MainMenu>Solution>LoadStepOpts命令展開載荷步選項菜單。選擇MainMenu>Solution>LoadStepOpts>Time/Frequent>Ti

28、me-TimeStep命令，彈出如圖5-2所示的對話框。注意：如果展開的載荷步選項菜單不完全，選擇MainMenu>Solution>UnabridgadMenu命令即可.TIME命令在與速率有關的問題當中是指實際的時間，要求指定一個時間值；在與速率無關的問題里面，時間是一個用作跟蹤載荷的參數。顯然,無論哪一種情況，都不能將時間設置為0。DELTIM命令是給ANSYS程序分析指定時間步的大小，在通用選項的另外一個窗口TimeandSubstepOptions當中，ANSYS程序是要通過NSUBST命令來指定分析過程當中的子步的大小。圖S-2時間與時間步選項KBC命令是指定載荷的施加

29、是采用階躍式還是采用坡度式（線性方式）。第83頁第六章后處理第一節基本知識對模型進行有限元分析后，通常需要對求解結果進行查看、分析和操作。檢查并分析求解的結果的相關操作稱為后處理。用ANSY$軟件處理有限元問題時，建立有限元模型并求解后，并不能直觀地顯示求解結果，必須用后處理器才能顯示和輸出結果。檢查分析結果可使用兩個后處理器：通用后處理器POSTl和時間歷程后處理器POST26o輸出形式可以有圖形顯示和數據列表兩種。一、通用后處理器POST1這個模塊用來查看整個模型或者部分選定模型在某一個時刻（或頻率）的結果。對前面的分析結果能以圖形、文本形式或者動畫顯示和輸出，如各種應力場、應變場等的等值

30、線圖形顯示、變形形狀顯示以及檢查和解釋分析的結果列表。另外還提供了很多其他功能，如誤差估計、載荷工況組合、結果數據計算和路徑操作等。進入通用后處理器的路徑為GUI:MainMenu>GeneralPostproc。1 .將數據結果讀入數據庫要想查看數據，首先要把計算結果讀入到數據庫中。這樣，數據庫中首先要有模型數據（節點和單元等）。若數據庫中沒有數據，需要用戶單擊工具欄上的“KESUMDB按鈕（或輸XRESUME命令，或GUI菜單路徑：UtilityMenu>File>ResumeJobname.db）讀取數據文件Jobname.db.數據庫包含的模型數據應與計算模型相同，否

31、則可能會無法進行后處理。默認情況下，ANSYS會在當前工作目錄下尋找以當前工作文件命名的結果文件，若從其他結果文件中讀入結果數據，可通過如下步驟選定結果文件。運彳MMainMenu>GeneralPostproc>Data&FileOpts命令，彈出DataandFileOptions（數據和文件選項）對話框，如圖61所示。在此對話框中選擇后處理中將要顯示或列表的數據，如節點/單元應力、應變。此外，還要選擇包含此結果的數據文件，對于結構分析模型，選擇*rst文件，單擊OK按鈕則所選擇的文件讀入到數據庫。對話框中各參數的意義如下。（1）Datatoberead項，選擇要分析的

32、結果。一般采用默認值Allitems或Basicitems。（2）Resultsfiletoberead項，在文本框中輸入將要讀入的結果文件名，或單擊文本框右側的按鈕選擇將要讀入的結果文件。圖&|數據和文件選項I一旦模型數據已經存在于數據庫中，執行GUI：MainMenu>GeneralPostproc>ReadResults第108頁2 .圖像顯示結果數據POSTl具有強大的圖形顯示能力，所需結果存入數據庫后，可以將讀取的結果數據通過不同的形式用圖形直觀地顯示出來。(1)等值線顯示等值線顯示表現了結果項(如應力、變形等)在模型上的變化，它用不同的顏色表示結果的大小，具有相

33、同數值的區域用相向的顏色表示。因此通過等值線顯示，可以非常直觀地得到模型某結果項的分布情況。(2)變形后的形狀顯示在結構分析中可用它觀察在施加載荷后的結構變形情況，顯示變形的方式有三種選項：DefShapeonly項，僅顯示變形后的形狀。Def+undeformed項，顯示變形前后的形狀。Def+underedge項，顯示變形后的形狀及未變形的邊界。(3)矢量顯示矢量顯示可用箭頭顯示模型牛某個矢量大小和方向的變化。皓構分析中的位移、轉動、主應力等都是矢量。(4)路徑顯示路徑圖是顯示某個變量(例如位移、應力、溫度等)沿模型上指定路徑的變化圖。沿路徑還可以進行各種數學運算，得到一些非常有用的計算結

34、果。但是僅能在包含實體單元(二維或三維)或板殼單元的模型中定義路徑，對僅包含一維單元的模型，路徑功能不可用。以圖形方式觀察結果沿路徑的變化或者沿路徑進行數學運算需要遵從以下步驟：定義路徑屬性。定義路徑點。沿路彳插值(映射)結果數據。顯示結果。一旦把結果影射到路徑上，可用圖像顯示或列表顯示方式觀察結果沿定義的路徑變化情況，也可以執行算術運算。要查看某項結果沿路徑的變化情況，首先要定義路徑(Path)oANSYS提供了3種定義路徑的方法：通過節點定義路徑、在工作平面上定義路徑和通過路徑定義點來定義路徑。通過節點定義路徑的GUI操作步驟為：運行MainMenu>GeneralPostproc&

35、gt;PathOperations>DefinePath>ByNodes命令，彈出節點選擇對話框，選擇足夠多的節點以定義路徑。節點選擇完畢后單擊OK按鈕，彈出如圖6-2所示的對話框。在DefinePathName文本框中輸入路徑名；在Numberofdatasets(數據項的個數)文本框中輸入可以映射到所定義的路徑上的結果項數目的最大值，此項最小值4,默認值為30；在Numberofdivisions(分割個第109頁圖6-2定義路徑第七章桁架和梁的有限元分析第一節基本知識一、桁架和粱的有限元分析概要1 .桁架桿系的有限元分析概要桁架桿系系統的有限元分析問題是工程中暈常見的結構形式

36、之一，常用在建筑的屋頂、機械的機架及各類空間網架結構等多種場合。2桁架和架常用結構實體單元列表128人字形屋架的示意圖解題過程ClearsdatabaseandStartNewEnterNewe各桿件之間的交點視為一個節點梁的有限元分析概要制定分析方案。材料為彈性材料，結構靜力分析形狀和尺寸，用創建的直線代替梁，在劃分網格結束后，可以顯示其實際形狀梁的有限元分析問題也是是工程中最常見的結構形式之一，常用在建筑汽車、工程機械、冶金等多種場合。梁結構的特點是，梁的橫截面均一致，可承受軸向彎矩等載荷。根據梁的特點，等截面的梁在進行有限元分析時，需要定義梁的截面桁架結構的特點是，所有桿件僅承受軸向力，

37、所有載荷集中作用于節點上。由于桁架結構具有自然離散的特點，因此可以將其每一根桿件視為界條件為1(3)指定新的標題指定分析標題。選取UfilityMenu>File>ChangeTitle對話框，單擊OKChangeTitle對話框1.ANSYS分析開始準備工作Jobname項輸入工作文件名，本例中輸入的工作文件名為2Dspar"，單擊OK按鈕完成工作文件名的定義。ChangeJobname對話框移及軸向力、軸力圖條件EnterNewTifie項輸入標題名人字形屋架兩端固定，彈性模量為2.0x10A11N/mA2人字形屋架的幾何尺寸如圖71所示。桿件截面尺寸為0.01mA2

38、,試進行靜力分析，對人字形屋架進行靜力分析，給出變形圖和各點的位第二節桁架的有限元分析實例案例1-2D桁架的有限元分析二、桁架和梁的常用單元桁架和梁常用的單元類型和用途見表7-121)桁架的靜力分析問題，選用Link1單元。建立坐標系及各節點定義如圖7-1所示的力作用。泊松比為0.3(1)清空數據庫并開始一個新的分析選取UtilityMenu>File>Clear&StartNew按鈕，彈出Verify對話框，單擊OK按鈕完成清空數據庫。(2)指定新的工作文件名指定工作文件名。選取UtilityMenu>File>ChangeJobnam雎兀名稱說明Link二推

39、結構桿刺元.工程中廣泛應用，如桁架，連桿二彈黃等Links二三維結構*單元.工程中廣泛直用，如桁架、旌桿、彈黃和繩窗等Link10三維儀量拉域儀受壓結構桿電元,如瘴量.髓條的松弛模擬案LidcISO三維有限尤欣麥桿也無二雄彈性梁服兀.是一個軸向拉壓、扭轉和眄附單兀.用于等裁面對棟梁Beam4二堆伸性梁單元.是一個軸向拉壓和珂曲單元，用于等袱面對稱梁二維暨性梁m元*是一個軸向拉壓,扭轉和彎曲隼元.用于等截面對稱梁二維薄好疑批元*星一個岫向拉壓和彎曲單元，用于等截面對描梁三維斯受不對陳饕舉兀，是一個軸向拉壓、扭轉和彎曲單元.允許整面不對稼BeaniS4二維激變不對稱梁小元*是一個軸向腫氏和彎曲單元

40、,允褥鼓闔不對稱三惟畿取2自點)有限應交梁單兀*粱的敘闿形狀即以由用戶定義Beam189:推線形(3埼點)有限應變梁第兀,梁的截面形狀可以由用戶定義通過對桁架和粱進行有限元分析，可得到其在各個方向的位移、應力并可得到應力、位移動畫等結果。(4)重新刷新圖形窗9選取UtilityMenu>Plot>Replot(5)定義結構分析運行主菜單MainMenu>Preferences析類型的定義。2.定義單元類型運行主菜單MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add元類型，彈出LibraryofElementTypes對話框，先選擇本例

41、中輸入a2D-sparproblem''為標題名，然后單擊OK按鈕完成分析標題的定義。,定義的信息顯示在圖形窗口中。,出現偏好設置對話框，賦值分析模塊為Structure結構分析，單擊OK按鈕完成分/Edit/Delete命令，彈出ElementTypes對話框，單擊Add按鈕新建單第129頁第八章平面和殼問屬的有限元分析第一節基本知，識嚴格地說，任何彈性物體都是處在三維受力狀態，因而都是空間問題，但是在一定條件下，許多空間問題可以簡化為平面問題，從而使計算工作量大大減少。典型的平面問題有平面應力問題和平面應變問題。板殼問題是工程實際中最常遇到的問題之一。一、平面應力問題平面應

42、力問題是指受力體在z方向上尺寸很小(即呈平板狀)，外載荷都與x軸垂直，且沿z軸方向沒有變化，假設受力體在z方向上的尺寸為h,平分h的平面成為中間平面，簡稱中面，則在z=±h/2處的外表面上不受任何載荷，如圖81所示。在建立模型時，以受力體的中面尺寸建立模型。二、平面應變問題平面應變問題是指受力體在z方向的尺寸很大，所受的載荷又平彳f于其橫截面(垂直于x軸)且不沿長度方向億方向)變化，即物體的內在因素和外來作用都不沿長度方向變化，如圖8-2所示。圖平面應力向眩圖8-2平面應變問題對于有些問題，例如擋土墻和水壩的受力問題，雖然其結構不是無限長，而且在靠近兩端之處的橫截面也往往是變化的，并

43、不符合無限長柱形體的條件，但實踐證明，這些問題是很接近于平面應變問題的，對于離開兩端較遠之處，按平面應變問題進行分析計算，得出的結果是可以滿足工程實際要求的。表8-1是常用的平面應力問題和平面應變問題的單元類型和用途。在利用ANSYS進行有限元分析時，將這些單元定義為新的單元后，如平面應力問題，設置單元配置項KEYOPT(3)為Planestree或Planestresswiththicknessinput(考慮板的厚度)；如為平面應變問題，設置單元配置項KEYOPT(3)為Planestrain。第150頁S5S1平面應力及平面應變常用結構單元列表板單元名稱說明Flai)c42二維結構案悻單

44、元，用于斛決平酊應力詡心平面應變問題和軸對移同盟PhiiMZ的高階單兀Planets維結狗霞體限元.用于解決平面應力同嬲.平面度變問題曲輪對彌同題PkiWlKJ1K2的利防單元三、殼的問題8-2是常用的殼單元類型和用途。對于兩個曲面所限定的物體，如果曲面之間的距離比物體的其他尺寸小很多，就稱之為殼體。并且這兩個曲面稱為殼面。距兩殼面等距的點形成的曲面成為中間曲面，簡稱中面。對受力體進行有限元分析時，以中面尺寸建立模型。表常用殼單元列表亮單而就睨明SHELL28二惟豹切煙轉板葉元,常用于框照穌曲中承如期力載荷SHELL4I律模究單元.用于只有面內剛度沒白血外剛度，SHELL438!性大受摩禿革元

45、.用于線心斷曲的中厚度死結構SKELL51軸對稱反構光單元，用卜粘對樨殼蛾構SHELL61軸對特請波皓科無單元SHBLL6S彈性亮單元.有號相和灣衰曲種功能.是鬣常見的死單元非線性型合材料殼帆元.用丁名層結構殼模型或厚的提屋結構SHELL93八節點結構亮單元.適用于曲光結構SHELL99統性4?層曼合材料無單元,用于多層結構殼毒型或厚的共瞪結構SHELU43型性無單元，用于模擬非線性、平面或扭曲的-從薄殼到中等厚度的光結構系跳八節點納利無單元.適用于曲面殼體結構有限應變光單元，用r分析從薄光到中等厚度的殼結構.通用于分析大潼變帶性的取用同理第二節平面問題有限元分析實例案例1角架的靜力分析問題如

46、圖8-3所示，角架材質為鋼，其厚度為0.5m,左端孔直徑1m,并且固定，右下方有一孔直徑1m,角架圓弧部分為半徑1m的半四）并且承受均變壓力100Pa1000Pa100h,其他尺寸如圖所示，試對該角架進行靜力分析。條件彈性模量為3.0x10A7N/mA2,泊松比為0.3。解題過程以角架左端孔圓心為坐標原點，建立直角坐標系如第151頁第九章軸對稱問題的有限元分析第一節基本知識本節的有限元對象為軸對稱問題，目的是學習將3D問題轉化為213問題分析的軸對稱方法，涉及如何選取軸對稱單元、建模規律、載荷的施加方法和后處理技術。一、軸對稱問題的定義軸對稱問題是指受力體的幾何形狀、約束狀態，以及其他外在因素

47、都對稱于某一根軸（過該軸的任一平面都是對稱面）。軸對稱受力體的所有應力、應變和位移均對稱于這根軸。二、用ANSYS解決2D軸對稱問題的規定用ANSYS解決2D軸對稱問題時，軸對稱模型必須在總體坐標系XOY平面的第一象限中創建，并且丫軸為軸旋轉的對稱軸。求解時，施加自由約束、壓力載荷、溫度載荷和Y方向的加速度可以像其他非軸對稱模型一樣進行施加，但集中載荷有特殊的含義，它表示的是力或力矩在360度范圍內的合力，即輸入的是整個圓周上的總的載荷大小。同理，在求解完畢后進行后處理時，軸對稱模型輸出的反作用力結果也是整個圓周上的合力輸出，即力和力矩按總載荷大小輸出。在ANSYS中，x方向是徑向，Z方向是環

48、向，受力體承載后的環向位移為零，環向應力和應變不為零。常用的2D軸對稱單元類型和用途見表91表頭12D軸對稱寓用結構單元列表板單元名稱說明Shril51陶推無單元,可以生成隅柱殼或環行網款單元T具有非縫性材料性質,用于解決軸對稱間期Shell61園推殼單元，可以生成膈柱光或環行圓就單元1沒有非線性材料性質.用于解決軸對稱問題二維結構實體單元，用于髀決平面應力間JK,平面應變問通和軸對稱同鹿PUne42的高階單元Plane182二雄結構實體單元,用干解決平面應力間翻，平面應變間腮和軸對稱問鹿PlmisaPlanel32的高階單元在利用ANSYS進行有限元分析時，將這些單元定義為新的單元后，設置單

49、元配置項KEYOPT(3)為Axisymmetric(Shell51和Shell61單元本身就是軸對稱單元，不用設置該項)，單元將被指定按軸對稱模型進行計算。后處理時，可觀察徑向和環向應力，它對應的是SX與SZ應力分量，并且在直角坐標系下觀察即可。可以通過軸對稱擴展設置將截面結果擴展成任意扇型區域大小的模型，以便更加真實地第173頁觀察總體模型的各項結果。第二節2D軸對稱問題有限元分析實例案例1圓柱筒的靜力分析問題如圖9.1所示，圓柱筒材質為A3鋼，受1000N/m的壓力作用，其厚度為0.1m,直徑12m,高度為16m,并且圓柱筒殼的下部軸線方向固定，其他方向自由，試計算其變形、徑向應力和軸向

50、應力。圖9-1圓柱筒殼示意圖條件彈性模量為2.0x10A11N/mA2,泊松比為0.3。解題過程以圓柱筒底部中心為坐標原點，建立直角坐標系如圖91所示，標出主要點(1點和2點)的坐標，為實體造型做好準備。制定分析方案。分析類型為線彈性材料，結構靜力分析，軸對稱問題，由于受力題為圓柱殼，選用Shell51單元，筒的厚度為0.1m為單元的實常數；邊界條件為圓柱筒下部施加軸線方向固定支撐，2點的受力為1000*12等于37699N。1 .ANSYS分析開始準備工作(1)清空數據庫并開始一個新的分析選取UtilityMenu>File>Clear&StartNew,彈出Cleard

51、atabaseandStarNew對話框，單擊OK按鈕，彈出Veilfy對話框，單擊OK按鈕完成清空數據庫。(2)指定新的工作文件名指定工作文件名。選取UtilityMenu>File>ChangeJobname,彈出ChangeJobname對話框，在EnterNewJobname項輸入工作文件名，本例中輸入的工作文件名為“yuanzhutong",單擊OK按鈕完成工作文件名的定義。(3)指定新的標題指定分析標題。選取UtilityMenu>File>ChangeTitle,彈出Ch皿gc第174頁第十章3D實體的有限元分析第一節基本知識、3D實體建模方法在實際問題中，任何一個物體嚴格地說都是空間物體，它承受的載荷一般都是空間的，任何簡化都會帶來誤差，因此，在分析問題時應盡量對受力體建立三維模型，然后進行分析。三維實體的建模方法主要有兩種，一種是直接在ANSYS中建立三維圖形，另一種是在其他三維CAD軟件中建立模型后導入ANSYS中。第一種方法的特點是直接并且沒有建模信息的丟失，但如果需要建立的模型比較復雜，特別是有比較復雜的曲面時，就必須采用第二種法了。二、3D實體的常用單元常用的3D實體單元類型和用途見表101o裳3D實體常用結構實體單元列表權單元名棘說明SoHd45:雄玷國宴體電元