ANSYS从入门到精通完整版总结.docx
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ANSYS从入门到精通完整版总结
1、ANSYS分析的目的
ANSYS主要分析实际结构在受到外荷载作用后所出现的位移、应力、应变响应,根据响应可以知道结构所处的状态。
声明:
本套资料由本人总结概括,如果您在使用过程中发现本套资料有不当或错误之处请联系本人。
本人联系QQ:
63966955另:
本人空间中有大量ANSYS学习资料,空间地址:
:
//user.qzone.qq/63966955
2、有限元法根本构成和主要功能
2.1ANSYS有限元的根本构成:
节点〔Node〕:
工程系统中的一个点的坐标位置,构成有限元系统的根本对象。
单元〔Element〕:
单元是节点与节点相连而成,单元的组合由各节点相互连接。
不同特性的工程系统,可选用不同种类的单元,ANSYS提供了100多种单元。
自由度〔DegreeOfFreedom〕:
节点具有某种程度的自由度,以表示工程系统受到外力后的反响结果。
2.2ANSYS软件的组成
ANSYS软件主要包括三个局部:
前处理模块,求解模块和后处理模块。
前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具,用户可以方便地构造有限元模型。
对于实体建模ANSYS程序提供了两种方法:
自顶向下与自底向上;对于网格划分ANSYS程序提供了使用便捷、高质量的对CAD模型进行网格划分的功能,包括4种网格划分方法:
延伸划分、映像划分、自由划分和自适应划分。
在求解模块,用户定义分析类型、分析选项、载荷数据和载荷步选项,然后开始有限元求解。
后处理过程包括两个局部:
通用后处理模块POST1和时间历程后处理模块POST26。
通过友好的用户界面,可以很容易获得求解过程的计算结果并对其进行显示。
这些结果可能包括位移、温度、应力、应变、速度及热流等,输出形式可以有图形显示和数据列表两种。
3、ANSYS界面介绍
3.1ANSYS功能菜单〔UtilityMenu〕
3.1.1文件菜单〔File〕
3.1.2选择菜单〔Select〕
3.1.3列表显示菜单〔List〕
3.1.4图形显示菜单〔Plot〕
3.1.5图形显示控制菜单〔PlotCtrls〕
3.1.6工作平面菜单〔WorkPlane〕
3.1.7参数菜单〔Parameters〕
3.1.8宏命令菜单〔Macro〕
3.1.9菜单控制菜单〔MenuCtrls〕
3.2输入窗口〔InputWindow〕
输入窗口主要用于输入命令,包含ANSYS命令输入、命令提示信息、其他提示信息,以及下拉式运行命令记录菜单等,可以直接选取下拉式命令记录菜单中的命令行,然后双击重新执行命令行。
在输入窗口的左右两边是一些快捷按钮,的按钮从左往右依次为:
新建按钮、翻开按钮、存盘按钮、平移缩放旋转按钮、打印按钮、报告生成器按钮和帮助按钮;右边的按钮从左往右一次为隐藏对话框提到前台按钮、选取重设按钮和接触管理器按钮,这些按钮能够简化操作,在实际操作中会经常用到。
3.3工具栏〔Toolbar〕
工具栏是执行命令的快捷方式,以方便随时单击执行缩写命令或者宏文件等。
默认的按钮从左往右依次为存储数据库文件〔SAVE_DB〕、恢复数据库文件〔RESUM_DB〕、退出ANSYS〔QUIT〕和图形显示模式切换按钮〔POWRGRPH〕,可以根据个人使用习惯来增加快捷按钮。
3.4主菜单〔MainMenu〕
主菜单能够完成如建立模型、施加荷载、求解控制和结果后处理等操作。
3.5图形窗口〔GraphicWindow〕
用于显示所建立的模型,以及查看分析结果。
3.6图形显示控制按钮
图形显示控制按钮由假设干快捷键组成,提供快速的图形显示控制,可以方便地实现图形的平移、旋转和缩放等操作。
3.7提示栏
提示栏用来显示当前系统的根本信息,包括与当前操作相关的提示信息,显示当前材料号、单元类型号、实常数号、坐标系号和截面号。
3.8隐藏的输出窗口
主要作用是显示ANSYS软件对已输入命令或使用功能的响应信息,包括使用命令的出错信息和净高信息。
4、ANSYS文件系统
ANSYS在分析过程中要读写文件,文件的格式为jobname.ext,其中jobname为设定的工作名,ext为由ANSYS定义的扩展名,用于区分文件的用途和类型,默认的工作名是file。
ANSYS的文件类型
Jobname.db
二进制数据库文件
Jobname.dbb
数据库备份文件,保存了上一次操作的数据库信息
Jobname.log
日志文本文件
Jobname.err
错误和警告信息文本文件
Jobname.rst
二进制结果文件〔结构〕
Jobname.elem
二进制单元定义文件
Jobname.emat
二进制单元矩阵文件
Jobname.esav
二进制单元数据存储文件
Jobname.full
二进制组集的整体刚度矩阵和质量矩阵文件
Jobname.mode
二进制模态矩阵文件
Jobname.node
节点定义文本文件
Jobname.out
ANSYS输出文本文件
Jobname.
Jobname.
Jobname.
Jobname.
Jobname.
Jobname.
Jobname.
Jobname.
5、ANSYS典型分析过程
5.1ANSYS分析前的准备工作
〔1〕清空数据库并开始一个新的分析。
〔2〕指定新的工作名〔/filename,〕
〔3〕指定新的工作标题〔/title,〕
〔4〕指定新的工作目录〔WorkingDirectory〕
5.2通过前处理器Preprocessor建立模型
〔1〕定义单元类型〔ET,〕
〔2〕定义单元实常数〔R,〕
〔3〕定义材料属性数据〔MAT,〕
〔4〕创立或读入几何模型〔CREATE〕
〔5〕划分单元网格模型〔*MESH,〕
〔6〕检查模型
〔7〕存储模型
5.3通过求解器Solution加载求解
〔1〕选择分析类型并设置分析选项
〔2〕施加荷载及约束
〔3〕设置荷载步选项
〔4〕进行求解
5.4通过后处理器GeneralPostproc或TimeHistPostproc查看分析结果
〔1〕从计算结果中读取数据
〔2〕通过图形化或列表的方式查看分析结果
〔3〕分析处理并评估结果
6、ANSYS中的坐标系
总体和局部坐标系用来定位几何体。
默认地,当定义一个节点或关键点时,其坐标系为总体笛卡尔坐标系。
可是对有些模型,利用其他坐标系更方便。
ANSYS允许使用预定义的包括笛卡尔坐标、柱坐标和球坐标在内的三种坐标系来输入几何数据,或在任何定义的坐标系中进行此项工作。
6.1ANSYS中坐标系的分类:
〔1〕整体坐标系和局部坐标系(GlobalandLocalCoordinateSystems):
用于定义几何形状参数,如节点、关键点等的空间位置。
〔2〕节点坐标系(NodalCoordinateSystems):
定义每个节点的自由度方向和节点结果数据的方法。
〔3〕单元坐标系(ElementCoordinateSystems):
确定材料特性主轴和单元结果数据的方向。
〔4〕显示坐标系(DisplayCoordinateSystem):
用于几何形状参数的列表和显示。
〔5〕结果坐标系(TheResultsCoordinateSystem):
用于列表、显示或在通用后处理操作中将节点或单元结果转化到一个特定的坐标系中。
6.2总体坐标系
默认状态下,建模操作使用的坐标系是总体笛卡尔坐标系。
总体坐标系是一个绝对的参考系。
ANSYS程序提供了三种总体坐标系:
笛卡尔坐标〔0〕【X,Y,Z】、柱坐标〔1〕【R,θ,Z】、球坐标〔2〕【R,θ,φ】,这三种都是右手坐标系,具有共同的原点。
6.3局部坐标系
局部坐标系是为了方便建模及分析而由自己定义的坐标系,其原点可与整体坐标系的原点偏离一定距离,或其方位不同于先前的总体坐标系。
6.4显示坐标系
在默认情况下,无论在什么坐标系下建模,模型显示的都是在全局坐标系下的坐标,可以改变显示的坐标系。
★显示坐标系的改变会影响到图形显示和列表,无论是几何图素或有限元模型都将受到影响。
但是边界条件符号、向量箭头和单元坐标系的三角符号都不会转换到显示坐标系下。
显示坐标系的方向是X轴水平向右,Y轴垂直向上,Z轴垂直屏幕向外。
当DSYS>0时,
将不显示线和面的方向。
6.5节点坐标系
节点坐标系用来定义节点的自由度方向。
每个节点都有自己的坐标系,在默认情况下平行于总体笛卡尔坐标系。
在实际应用中,可能要给节点施加不同于坐标系主方向的约束或载荷,这就需要将节点坐标系旋转到所需要的方向上,然后在节点坐标系下施加约束或载荷。
★在通用后处理〔POST1〕中,节点结果数据均以结果坐标系表示。
★在时程后处理〔POST26〕中,节点结果如节点位移、节点荷载和支座反力等都是以节点坐标系方向表示。
6.6单元坐标系
每个单元都有自己的坐标系,单元坐标系用于规定单元的正交材料属性的方向、施加的压力和结果的输出方向。
★线单元〔杆、梁单元〕的X轴通常从I节点指向J节点,Y和Z轴可由节点K或θ确定;当节点K省略且θ=0时,单元的Y轴总是平行于总体坐标系的XY平面;当单元的X轴平面于总体坐标系的Z轴时,单元的Y轴与总体坐标系的Y轴相同。
★壳单元的X轴通常也从I节点指向J节点,Z轴通过I节点且与壳面垂直,其正方向由单元的I、J、K节点按右手规那么确定。
★2D/3D实体单元坐标系的方向总是平行于总体直角坐标系。
6.7结果坐标系
在求解过程中,计算的结果数据如位移、梯度、应力、应变等,这些数据存储在数据库和结果文件中,要么在节点坐标系中,要么在单元坐标系中。
但是,结果数据通常是旋转到激活的坐标系〔默认为总体坐标系〕中来进行云图显示、列表显示和单元数据存储等操作。
可以将活动的结果坐标系转到另一个坐标系,或转到求解时所用的坐标系。
7、工作平面
工作平面是一个具有原点、二维坐标系、捕捉式增量和显示栅格的无限大平面,通过它可以精确地确定几何实体间的一些几何关系。
默认时,工作平面为总体笛卡尔坐标系的XY平面。
8、网格划分
8.1概述
在完成几何模型的建模之后,需对模型进行网格剖分,生成节点和单元,得到最终的有限元模型。
网格剖分的过程分为三个步骤:
〔1〕设置单元属性;
〔2〕网格划分控制;
〔3〕生成网格;
有限元模型的主要内容有节点、单元、实常数、材料属性、边界条件和荷载。
有限元模型是由简单的单元组成,单元之间通过节点连接起来,并承受一定的荷载。
其中节点的自由度个数与所求解的物理模型有关,单元可以分为点单元、线单元、面单元和体单元。
在几何模型建立后,可以对其进行网格划分,生成有限元模型,为施加边界条件、施加荷载和进行求解做准备。
8.2设置单元属性表
在生成节点和单元网格之前,必须定义适宜的单元属性,包括以下几项:
〔1〕单元类型—ET〔例如:
BEAM3、SHELL63、SOLID65等〕。
〔2〕实常数—R〔如厚度和横截面积等〕。
〔3〕材料属性—MAT〔如杨氏模量、泊松比等〕。
〔4〕单元坐标系—ESYS。
〔5〕截面号--SECNUM。
8.3网格划分前分配单元属性
建立了单元属性表,通过指向表中适合的条目即可对模型的不同局局部配单元属性。
指针就是参考号码集,包括材料号〔MAT〕、实常数号〔REAL〕、单元类型号〔TYPE〕、坐标系号〔ESYS〕,以及使用
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