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ansys学习笔记
Linear
线性
Nolinera
非线性
Density
密度
ThermalExpansion
热膨胀
Damping
阻尼
FrictionCoefficient
摩擦系数
LinearElastic
线弹性
Isotropic
各向同性
Orthotropic
正交各向异性
Anisotropic
各向异性
Beam
梁
Link
杆
Pipe
管
Shell
壳
帮助的使用:
”help,command”
处理器列表:
名称
功能
路径
命令
prep7
建立几何模型,赋予材料属性,分网与施加边界条件等
MainMenu>Preprocessor
/prep
solution
加载、求解
MainMenu>Solution
/solu
post1
查看某个时刻的计算结果
MainMenu>GeneralPostproc
/post1
post26
查看时间历程上的计算结果
MainMenu>TimeHistPostpro
/post26
opt
优化设计
MainMenu>DesignOpt
/opt
pds
概率设计
MainMenu>ProbDesign
/pds
aux2
把二进制文件变为可读文件
UtilityMenu>File>list>NinaryFiles
/aux2
aux12
在热分析中计算辐射因子和矩阵
MainMenu>RadiationOpt
/aux12
aux15
从CAD或FEM程序中传递文件
MainMenu>File>Import
/aux15
runstat
估计计算时间、运行状态
MainMenu>Run-TimeStates
/runst
文件格式:
文件类型
文件扩展名
文件格式
日志文件
.log
文本
错误文件
.err
文本
输出文件
.out
文本
数据库文件
.db
二进制
结果文件:
结构与耦合场分析
热分析
.rst
.rth
二进制
图形文件
.grph
文本
三角化刚度矩阵文件
.tri
二进制
单元刚度矩阵
.emat
二进制
组集的整体刚度矩阵和质量矩阵
.full
二进制
载荷步文件
.snn
文本
单元类型:
类别
单元名称
杆单元
LINK1,8,10,11,180
梁单元
BEAM3,4,23,24,44,54,188,189
管单元
PIPE16,17,18,20,59,60
2D实体元
PLANE2,25,42,82,83,145,146,182,183
3D实体元
SOLID45,46,64,65,72,73,92,95,147,148,185,186,187,191
壳单元
SHELL28,41,43,51,61,63,91,93,99,143,150,181,208,209
弹簧单元
COMBIN7,14,37,39,40
质量单元
MASS21
接触单元
CONTAC12,52,TARGE169,170,CONTA171,172,173,174,175,178
矩阵单元
MATRIX27,50
表面效应元
SURF153,154
粘弹实体元
VISCO88,89,106,107,108
超弹实体元
HYPER56,58,74,84,86,158
耦合场单元
SOLID5,PLANE13,FLUID29,30,38,SOLID62,FLUID79,80,81,SOLID98,FLUID129,INFIN110,111,FLUID116,130
界面单元
INTER192,193,194,195
显式动力分析单元
LINK160,BEAM161,PLANE162,SHELL163,SOLID164,COMBI165,MASS166,LINK167,SOLID168
E
Elasticity弹性
B
Birthanddead单元生死
P
Plasticity塑性
S
Swelling膨胀
C
Creep蠕变
D
Largedeflection大变形或大挠度
F
Largestrain/Finitestrain大应变
G
Stressstiffness/Geometricstiffening应力刚化或几何刚度
A
Adaptivedescent自适应下降
杆单元:
单元名称
简称
节点数
节点自由度
特性
备注
LINK1
2D杆
2
Ux,Uy
EPCSDGB
常用杆元
LINK8
3D杆
Ux,Uy,Uz
EPCSDGB
LINK10
3D仅受拉或仅受压杆
EDGB
模拟缆索的松弛及间隙
LINK11
3D线性调节器
EGB
模拟液压缸和大转动
LINK180
3D有限应变杆
EPCDFGB
另可考虑粘弹塑性
备注
⑴杆单元均为均质直杆,面积和长度不能为零(LINK11无面积参数)。
仅承受杆端荷载,温度沿杆元长线性变化。
杆元中的应力相同,可考虑初应变。
⑵LINK10属非线性单元,需迭代求解。
LINK11可作用线荷载;仅有集中质量方式。
⑶LINK180无实常数型初应变,但可输入初应力文件,可考虑附加质量;大变形分析时,横截面面积可以是变化的,即可为轴向伸长的函数或刚性的。
⑷通常用LINK1和LINK8模拟桁架结构,如屋架、网架、网壳、桁架桥、桅杆、塔架等结构,以及吊桥的吊杆、拱桥的系杆等构件,必须注意线性静力分析时,结构不能是几何可变的,否则造成位移超限的提示错误。
LINK10可模拟绳索、地基弹簧、支座等,如斜拉桥的斜拉索、悬索、索网结构、缆风索、弹性地基、橡胶支座等。
LINK180除不具备双线性特性(LINK10)外,它均可应用于上述结构中,并且其可应用的非线性性质更加广泛,增加了粘弹塑性材料。
⑸LINK1、LINK8和LINK180单元还可用于普通钢筋和预应力钢筋的模拟,其初应变可作为施加预应力的方式之一。
梁单元
单元名称
简称
节点
节点自由度
特性
备注
BEAM3
2D弹性梁
2
Ux,Uy,RotZ
EDGB
常用平面梁单元
BEAM23
2D塑性梁
2
EPCSDFGB
具有塑性等功能
BEAM54
2D渐变不对称梁
2
EDGB
不对称截面,可偏移中心轴
BEAM4
3D弹性梁
2
Ux,Uy,Uz
RotX
RotY
RotZ
EDGB
拉压弯扭,常用3D粱元
BEAM24
3D薄壁梁
2+1
EPCSDGB
拉压弯及圣文南扭转;开口或闭口截面
BEAM44
3D渐变不对称梁
2+1
EDGB
拉压弯扭,不对称截面,可偏移中心轴,可释放节点自由度,可采用梁截面
BEAM188
3D线性有线应变梁
2+1
Ux,Uy,Uz
RotX,RotY
RotZ,或增加warp
EPCDFGB粘弹塑性
Timoshenko梁,计入剪切变形影响;可增加翘曲自由度;可采用梁截面
BEAM189
3D二次有限应变梁
3+1
同BEAM188,但属二次梁单元
备注
⑴梁单元面积和长度不能为零,且2D梁元必须位于XY平面内。
⑵剪切变形的影响:
当梁的高度远小于跨度时可忽略剪切变形的影响。
经典梁元基于变形前后垂直于中面的截面变形后仍保持垂直的Kirchhoff假定,例如当剪切变形系数为零时的BEAM3或BEAM4。
但考虑剪切变形的梁弯曲理论中,仍假定原来垂直于中面的截面变形后仍保持平面,(但不一定垂直),ANSYS考虑剪切变形影响采用两种方法,即在经典梁元的基础上引入剪切变形系数(BEAM3/4/23/24/44/54)和Timoshenko梁元(BEAM188/189),前者的截面转角由挠度的一次导数导出,而后者则采用了挠度和截面转角各自独立插值,这是两者的根本区别。
⑶自由度释放:
梁元中能够利用自由度释放的单元有BEAM44单元,通过keyopt(7)和keyopt(8)设定释放I节点和J节点的各个自由度。
而高版本中的BEAM188/189也可通过ENDRELEASE命令对自由度进行释放,如将刚性节点设为球铰等。
⑷梁截面特性:
能够采用梁截面特性的有BEAM44和BEAM188/189三个单元。
BEAM44截面不变时才能采用梁截面,在不使用梁截面而输入实常数时可以采用变截面。
BEAM188/189在V8.0以上版本中可使用变截面的梁截面,且可以采用不同材料组成的梁截面,而BEAM44则不可。
同时BEAM188/189支持约束扭转,通过激活第七个自由度使用。
⑸BEAM23/24实常数的输入比较复杂。
BEAM23可输入矩形截面、薄壁圆管、圆杆和一般截面的几何尺寸来定义截面。
BEAM24则通过一系列的矩形段来定义截面。
⑹荷载特性:
梁单元大多支持单元跨间分布荷载、集中荷载和节点荷载。
但BEAM188/189不支持跨间集中荷载和跨间部分分布荷载。
特别注意的是梁单元的分布荷载是施加在单元上,而不是施加在几何线上。
⑺应力计算:
对于输入实常数的梁元,其截面高度仅用于计算弯曲应力和热应力,并且假定其最外层纤维到中性轴的距离为梁高的一半。
因此关于水平轴不对称的截面,其应力计算是没有意义的。
管单元:
单元名称
简称
节点数
特性
备注
PIPE16
3D弹性直管元
2
EDGB
可考虑两种温度梯度及内部和外部压力
PIPE17
3D弹性T型管元
2~4
EDGB
可考虑绝热、内部流体、腐蚀及应力强化
PIPE18
3D弹性弯管元
2+1
EDB
PIPE20
3D弹性直管元
2
EPCSDGB
同PIPE16
PIPE59
3D弹性沉管元
2
EDGB
可模拟海洋波,可考虑水动力和浮力等,其余同PIPE16,且可模拟电缆
PIPE60
3D弹性弯管元
2+1
EPCSDB
同PIPE18
2D实体单元
单元名称
简称
节点自由度
特性
备注
PLANE2
6节点三角形单元
Ux,Uy
EPCSDFGBA
适用于不规则的网格
PLANE42
4节点四边形单元
具有协调和非协调单元选项
PLANE82
8节点四边形单元
是PLANE42的高阶单元;混合分网的结果精度高;适用于模拟曲线边界
PLANE145
8节点四边形单元
E
支持2~8阶多项式
PLANE146
6节点三角形P单元
支持2~8阶多项式
PLANE182
4节点四边形单元
EPCSDFGBA
具有更多的非线性材料模型
PLANE183
8节点四边形单元
是PLANE182的高阶单元
PLANE25
4节点谐结构单元
Ux,Uy,Uz
EGB
模拟非对称载荷的对称结构
PLANE83
8节点谐结构单元
是PLANE25的高阶单元
备注
⑴单元插值函数及说明:
PLANE2是协调元。
PLANE42可为协调元或为非协调元,当退化时为常应变三角形单元。
PLANE82是PLANE42的高阶单元,采用3次插值函数。
PLANE182与PLANE42具有相同的插值函数,但无附加位移函数项;也可退化为3节点三角形。
PLANE183是PLANE182的高阶单元,与PLANE82的插值函数相同,也可退化为6节点三角形。
P单元的插值函数可为2~8次,其中PLANE145是8节点四边形单元,而PLANE146是6节点的三角形单元。
⑵荷载特性:
大多支持单元边界的分布荷载及节点荷载,可考虑温度荷载,支持初应力文件等。
特别地对平面应力输入单元厚度时,施加的分布荷载不是线荷载(力/长度),而是面荷载(力/面积);如果不输入单元厚度,则为单位厚度。
⑶其它特点:
四边形单元均可退化为三角形单元。
除P单元和谐结构单元不支持读入初应力外,其余均支持。
除4节点单元支持非协调选项外,其余都不支持。
除4节点单元外,其余单元都适合曲边模型或不规则模型。
3D实体单元
单元名称
简称
节点
特性
完全/减缩积分
初应力
备注
SOLID45
实体元
8
EPCSDFGBA
Y/Y
Y
正交各向异性材料
SOLID46
分层实体元
8
EDG
Y/N
N
层数达250或更多
SOLID64
各向异性实体元
8
EDGBA
Y/N
N
各向异性材料
SOLID65
钢筋混凝土实体元
8
EPCDFGBA
Y/N
N
开裂,压碎,应力释放
SOLID92
四面体实体元
10
EPCSDFGBA
Y/N
Y
正交各向异性材料
SOLID95
实体单元
20
EPCSDFGBA
Y/Y
Y
是SOLID45的高阶元
SOLID147
砖形实体P元
20
E
Y/N
N
P可设置2~8阶
SOLID148
四面体实体P元
10
E
Y/N
N
P可设置2~8阶
SOLID185
实体单元
8
EPCDFGBA
Y/Y等
Y
可模拟几乎不可压缩的弹塑和完全不可压缩的超弹
SOLID186
实体单元
20
EPCDFGBA
Y/Y
Y
SOLID187
四面体实体元
10
EPCDFGBA
Y/N
Y
SOLID191
分层实体元
20
EGA
Y/N
N
层数<=100
备注
⑴关于SOLID72/73单元:
SOLID72是4节点四面体实体元,SOLID73是8节点六面体实体元,这两个单元每个节点均具有6个自由度,即Ux,Uy,Uz,Rotx,Roty,Rotz。
在较高版本中ANSYS已不再推荐使用,帮助文件中也不再介绍,但用命令流仍然可用。
原因之一是新的求解器PCG和SOLID92/95可以较好的解决原有的求解问题;之二是防止不同单元使用中“误用”转动自由度,例如与BEAM或SHELL混合建模时误用转动自由度。
⑵其它特点:
除8节点单元具有非协调单元选项外,其余均不支持除8节点单元外,其余均适合曲边模型或不规则模型除10节点单元不能退化外,其余单元皆可退化为棱柱体和四面体单元,且SOLID95/186又可退化为金字塔(也称宝塔)单元。
⑶SOLID185积分方式可选择:
完全积分的方法、减
缩积分、增强应变模式和简化的增强应变模式。
且SOLID185/186/187单元均具有位移插值模式和混合插值模式(u-P插值),以模拟几乎不可压缩的弹塑材料和完全不可压缩的超弹材料。
壳单元:
单元名称
简称/3D
节点
节点自由度
特性
备注
SHELL28
剪切/扭转板
4
Ux,Uy,Uz或
Rx,Ry,Rz
EG
纯剪,无面载荷
SHELL41
膜壳
4
Ux,Uy,Uz
EDGBA
有仅拉选项
SHELL43
塑性大应变壳
4
Ux,Uy,Uz
Rx,Ry,Rz
EPCDFGBA
计入剪切变形
SHELL51
轴对称结构壳
2
Ux,Uy,Uz,
Rotz
EPCSDG
有单元相交角度限制
SHELL61
轴对称谐波壳
2
EG
载荷可不对称
SHELL63
弹性壳
4
Ux,Uy,Uz
Rx,Ry,Rz
EDGB
刚度选项,未计剪切变形
SHELL91
非线性层壳
8
EPSDFGA
计入剪切变形影响;节点可偏置设置(93除外)
SHELL93
结构壳
8
EPSDFGBA
SHELL99
线性层壳
8
EDG
SHELL143
塑性小应变壳
4
EOCDGBA
计入剪切变形
SHELL150
结构壳P元
8
E
SHELL181
有限应变壳
4
EPCDFGBA
超弹,粘弹,粘塑
计入剪切变形,可为分层结构壳
SHELL208
有限应变轴对称结构壳
2
SHELL209
3
Ux,Uy,Rotz
备注
⑴通常不计剪切变形的壳元用于薄板壳结构,而计入剪切变形的壳元用于中厚度板壳结构。
当计入剪切变形的壳元用于很薄的板壳结构时,会发生“剪切闭锁”为防止出现剪切闭锁,一般采用减缩积分或假设剪应变等方法,这两种方法对于Timoshenko梁效果是一样的,但对于板壳元是不同的。
减缩积分比较常用,虽然有可能导致“零能模式”(zeroenergymode),但一般是在板壳较厚且单元很少时发生,这在实际情况中出现的较少,且板壳较厚时可选择完全积分。
⑵其它特点:
除8节点壳元外均具有非协调元选项。
除SHELL28/51/61外均可退化为三角形形状的单元。
仅SHELL181支持读入初应力。
仅SHELL93/181支持减缩积分。
仅SHELL43/63/143具有面内Allman刚度选项,SHELL181具有Drill刚度选项。
大多数平板壳单元适合不规则模型和直曲壳模型,但一般限制单元间的交角不大于15°。
除SHELL28外,均支持变厚度、面荷载及温度荷载。
弹簧单元:
单元名称
简称
节点数
节点自由度
特性
备注
COMBIN7
3D铰接连结单元
2+3
Ux,Uy,Uz
Rx,Ry,Rz
EDNA
具有转动控制功能
COMBIN14
弹簧阻尼器单元
2
1D:
URPT之一
2D:
Ux,Uy
3D:
Uxyz或Rxyz
EDGBN
无控制功能
COMBIN37
控制单元
2~4
URPT之一
ENA
具有滑动控制功能
COMBIN39
非线性弹簧单元
2
1D:
URPT之一
2D:
Uxy
3D:
Uxyz或Rxyz
EDGN
无控制功能
COMBIN40
组合单元
2
URPT之一
ENA
具有滑动控制功能
/*Chapter1_结构分析过程*/
两种ANSYS操作方式:
命令流+GUI方式。
用命令的话要快且文件保存起来要小不过要记;GUI的话要用鼠标挨个点。
强烈建议用命令流的方式来搞……
♫前处理:
创建几何模型或有限元模型定义单元定义材料属性定义单元划分。
施加载荷和边界条件也可在该过程完成。
♫求解过程:
施加载荷和边界条件定义求解类型定义求解器及求解方式
♫后处理:
查看分析结构结果计算与分析
1、建立有限元模型
(1)指定工作名(/FILNAM)和工作标题(/TITLE)
(2)定义单元类型(ET)和单元关键字(KEYOPT):
有200多种不同的单元类型那个,每种单元类型都有自己特定的编号和单元类型名,比如PLANE182等;单元关键字定义了单元的不同特性,如轴对称、平面应力等,用户需要根据需要选择相应的单元类型,并设置其关键字
(3)定义实常数(R):
实常数指某一单元的补充几何特性,如单元的厚度、梁的截面积和惯性矩等,指定了单元类型后,应根据单元类型指定相应的实常数。
、
(4)定义材料属性(MP、TB):
在所有的分析中都要输入材料属性,材料属性根据分析问题的物理环境不同而不同。
例如,在结构分析中必须输入材料的弹性模量、泊松比,在热结构耦合分析中必须输入材料的导热系数、热膨胀系数,如果在分析过程中需要考虑重力、惯性力,则必须要输入材料的密度
(5)创建几何模型:
一种是用ANSYS直接创建实体模型;一种是导入其他三维设计软件设计好的图形。
这步也可以作为第一步来做……
(6)进行有限元网格划分:
有限元模型是将几何模型划分为有限个单元,单元之间通过节点相连接,在每个单元和节点上求解物理问题的近似解。
2、加载求解
在有限元模型建立之后,可以运用SOLUTION处理器定义分析类型和分析选项,施加载荷,指定载荷步长,进行求解。
具体步骤如下:
(1)定义分析类型和分析选项:
ANSYS的分析类型包括静态、瞬态、调谐、模态、谱分析、挠度和子结构分析等,用户可以根据需要解决的工程问题进行选择。
(2)加载:
载荷分为6大类:
位移载荷、力或力矩、面载荷、体积载荷、惯性载荷、耦合场载荷。
这些载荷大部分可以施加到几何模型上,包括关键点、线和面,也可以施加在有限元模型上,包括单元和节点。
(3)指定载荷步选项:
载荷步选项的功能是对载荷步进行修改和控制,包括对子步数、步长和输出控制等。
(4)求解初始化:
其主要功能是在ANSYS软件数据库中获得模型和载荷信息,进行计算求解,并将结果数据写入到结果文件(Jobname.RST,Jobname.RTH,Jobname.RMG,或Jobname.RFL)和数据库中。
3、查看求解结果
程序计算完成后,可以通过通用后处理器POST1和时间历程后处理器POST26查看求解结果。
POST1用于查看整个模型或部分模型在某一时间步的计算结果;POST26用于查看模型的特定点在所有时间步内的计算结果。
/*Chapter2_图形显示设置技巧*/
(1)改变图形窗口的显示颜色:
GUI:
UtilityMenue|PlotCtrls|Style|Corlors|ReverseVideo将黑色变为白色的窗口或者将白色窗口变为黑色窗口。
或者
GUI:
UtilityMenue|MenuCtrls|ColorSelection对颜色做设置
(2)分解图形窗口:
GUI:
UtilityMenue|PlotCtrls|Multi-WindowLayout图形窗口被分为几个小窗口,可以看到各个视图。
(3)计算结果图形显示方式
GUI:
UtilityMenue|PlotCtrls|DeviceOptions,在默认情况下是以云图的形式显示计算结果,若将[/DEVI]Vectormode(wireframe)选项设置为On,则ANSYS将以向量形式显示计算结果。
(4)抓图保存:
GUI:
UtilityMenue|PlotCtrls|CaptureImage,抓去当前图形窗口的图。
默认为BMP格式的文件。
GUI:
UtilityMenue|PlotCtrls|HardCopy|ToFile,可以设置图形文件的保存格式、是否压缩及图形颜色等。
你也可以:
GUI:
UtilityMenue|PlotCtrls|RedirectPlots|To……直接将图形窗口的图形保存为相应的图像文件。
ANSYS默认的存储文件名为file000.bmp,用户可以在Saveto文本框中改写文件名。
(5)动画生成:
GUI:
UtilityMenue|PlotCtrls|Aninmate|……这些个命令可将模拟结果生成为AVI格式的动画文件。
用户不仅可以将模型的变形过程进行动画模拟,也可以将模型变形过程中的应力、应变、温度等参量信息进行动画模拟。
(6)设置视图显示方向:
/VIEW,1,1,2,3
GUI:
UtilityMenue|PlotCtrls|ViewSettings|ViewingDirection
/*Chapter3_ANSYS坐标系与工作平面*/
ANSYS有6种坐标系:
总体坐标系、局部坐标系、节点坐标系、单元坐标系、显示坐标系和结果坐标系。
总
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