Ansys讲义.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,有限元软件的发展史,工作平台：大、中型计算机和工作站发展到个人微型计算机；,交互方式：命令行、批处理文件方式发展到菜单、图形界面方式；,输入方式：所有信息（几何形体、节点和单元划分、外力分布等）以数据方式输入发展到图形方式输入基本几何信息。,ANSYS,应用范围,结构力学：静力学、动力学、屈曲分析、结构非线性、接触问题、爆炸问题、运动学分析；,热力学：稳态、瞬态、相变、热结构耦合；,电磁学：静态磁场、动态磁场、电流传导、静电；,流体力学：流体静力学、流体动力学；,耦合场分析：,压电分析：,有限元模型,力学模型：几何 形体、材料参数、结构约束、外力（环境温度）条件；,有限元模型：在力学模型的基础上决定单元类型、节点与单元划分方式、约束与外力处理方式。,构造有限元模型的方法,利用,ANSYS,提供的建模工具：适用于复杂三维模型，数据输入工作量小，可使用布尔操作，模型易于修改，使用,CPU,时间较多，可能造型失败；,直接生成：适用于简单模型，可完全控制几何形状和节点、单元数目，造型工作量大，模型不易修改；,用其它,CAD,软件生成后输入：可能产生信息丢失，一般需要对模型作修正。,建模准备工作,确定分析类型：静力学、动力学或特征值问题；平面问题或一般空间问题等；,确定模型形式：一维柱、梁或管，二维平板或壳，三维实体；,模型能否简化：利用对称性；,删除无关细节：删除与分析无关的倒角、圆角、小孔等细小结构；,确定主要部位：可能产生应力集中或突变的部位。,有限元软件使用步骤,确定分析类型；,前处理：输入几何图形、确定单元类型、输入材料参数、划分单元、定义外载荷和约束；,求解；,后处理：图形或列表显示所需结果（位移、应力或应变值）。,前处理典型步骤,几何造型：建立工作平面，生成基本几何形体（点、线、面和体），用布尔操作完成几何造型；,选择单元，建立单元参数表；输入材料参数；,划分单元：为几何形体指定单元和材料，确定划分密度，划分网格生成节点和单元；,加载外力和约束处理：,ANSYS,启动和运行方式,启动：,1,、批处理方式（,Batch,）,2,、,交互方式（,Interactive,）,运行：,1,、命令行方式,2,、菜单命令方式,ANSYS,软件结构,前处理器：将图形界面中输入的力学模型（几何形体、材料参数、约束条件、外部影响、节点和单元划分要求）转化为有限元数学方程；,求解器：求解数学方程；,后处理器：将求解结果以图形方式输出。,其它功能：,图形用户界面（,GUI,）,主菜单（,Main Menu,）：,多层次菜单窗口，大部分有限元操作命令集中于此；,实用菜单（,Utility Menu,）：,工具类的命令；,图形窗口（,Graphics Window,）：,图形显示和操作窗口；,工具条（,Toolbar,）：,快捷键；,输入窗口（,Input Window,）：,命令、数据输入和提示内容显示窗口；,输出窗口（,Output Window,）：,文本输出窗口,。,主菜单,选择分析类型（可选）,Preferences,前处理,Preprocessor,求解,Solution,、,后处理,General Postprocessor,和,TimeHist,Postprocessor,其它功能,命令行编辑,菜单命令标记,打开一子菜单；,+,打开图形拾取器,打开一对话框,坐标系统,全局坐标：直角、圆柱、球、圆环四套，同一原点，代号分别为,0,、,1,、,2,、,3,；,局部坐标：用户自定义；,显示坐标：,当前坐标：,坐标操作：选择坐标、定义局部坐标、删除局部坐标、定义曲线坐标歧点位置。,工作平面,定义：无限大平面，光标在该平面上移动，缺省为全局坐标,XY,平面；,操作：显示、建立、移动、旋转；,特性：捕捉间距、栅格密度、坐标形式,几何造型一：基本几何形体,点：,Keypoint,、,Hardpoint,线：,Line,、,Arc,、,Circle,、,Spline,面：,Rectangle,、,Circle,、,Polygon,体：,Block,、,Cylinder,、,Prism,、,Sphere,、,Cone,、,Torus,几何造型二：布尔操作,Intersect,操作内容：布尔代数中的,“,交,”,运算；,操作对象：线、面、体的任意组合；,操作结果：所有操作对象的交集，可能是点、线、面或体；,Pairwise,Intersect,：与,Intersect,操作基本相同，但操作结果是任意两个以上操作对象的交集。,几何造型二：布尔操作,Add,操作内容：布尔代数中的,“,并,”,运算；,操作对象：体、同一平面内的面、共线的线；,操作结果：所有操作对象的集合，为一个几何形体，无内部边界。,几何造型二：布尔操作,Subtract,操作内容：布尔代数中的,“,差,”,运算；,操作对象：同类几何形体（线、面、体），注意操作次序；,操作结果：删除被减几何形体及交集；,Options,：,操作结果选项。,几何造型二：布尔操作,Divide,操作内容：布尔代数中的,“,差,”,运算，作用与,Subtract,基本相同且使用范围更广；,操作对象：线、面、体的任意组合，注意操作次序；,操作结果：删除被减几何形体及交集；,Options,：,操作结果选项。,几何造型二：布尔操作,Overlap,操作内容：布尔代数中的,“,并,”,运算，作用与,Add,基本相同但操作结果有不同；,操作对象：操作对象与交集都为同类几何形体（线、面、体）；,操作结果：所有操作对象的集合，交集形成新的几何形体，产生内部边界。,几何造型二：布尔操作,Glue,操作内容：作用类似于,Overlap,；,操作对象：操作对象为同类几何形体，但交集必须是低一维的边界；,操作结果：操作对象被粘合在一起，交集形成内部边界。,几何造型二：布尔操作,Partition,操作内容：作用类似于,Overlap,或,Glue,；,操作对象：操作对象为同类几何形体；,操作结果：如操作对象的交集为同维几何形体，则被粘合在一起，交集形成内部边界（与,Overlap,相同）；,如操作对象的交集为共同边界，则被粘合在一起，（与,Glue,相同）。,几何造型三：编辑命令,Extrude,：,低维几何形体沿指定路径扫描而生成高维几何形体；,Extend,：,延伸线段；,Scale,：,按比例缩放几何形体，三个坐标方向可设定不同比例因子。,几何造型三：编辑命令,Move/Modify,：,如仅移动下层几何体，则上层几何体可能产生难以预测的变化；,Copy,：,可作等距多份拷贝。,Reflect,：,仅能以当前坐标平面为对称面，可选择对称拷贝或镜像反转；,Delete,：,存在上层几何体时不能删除下层几何体。,构造有限元模型,单元类型：选择单元类型；,单元参数：输入截面尺寸或厚度等参数；,材料参数：弹性模量、泊松比、密度；,为几何形体指定单元、参数与材料；,确定划分网格的控制参数（可选）；,划分网格。,单元性能表,LD,：,大变形,LS,：,大应变,S,：,应力刚化,P,：,塑性,C,：,蠕变,SW,膨胀,A,：,自适应离散,N,：,非线形,B,：,生与死,E,：,误差评估,U,：,非对称矩阵,施加载荷,集中载荷,表面载荷,体积载荷,惯性载荷,自由度约束（边界条件）,求解与后处理,图形表达方式：位移图、色块图、矢量图；,数值表达方式：节点值、单元值。,使用软件解题前的准备工作,1,、确定问题的力学性质,2,、按力学性质选择合适的单元,3,、按单元要求确定几何造型方法,悬臂梁端点受集中载荷,L=60m,；,b=2cm,；,h=6cm,；,A=12cm,2,；,I=36cm,4,；,E=2X10,7,N/cm,2,；,v=0.3,；,P=1000N,材料力学解：,A,计算结果的检验,实验对照,与类似问题比较,按理论作定性判断,提高计算精度的方法,h-,方法：在相对误差较高的区域采用较小的单元,P-,方法：在相对误差较高的区域采用精度较高的单元（单元的节点数较多）,动力学分析,谐响应分析：系统对简谐激励的稳态响应,动力分析：系统对时变激励的瞬态响应,谱分析：系统对随机激励的响应,