ANSYS分析的基本步骤.ppt

第二章: ANSYS分析的基本步骤骤 1 学习习完本章后，学员员依照一步步的指导导将能够够用ANSYS 分析的基本步骤骤解决简单简单 的分析问题问题 。. Module Objective Lesson A. 分析步骤骤 2-1. ANSYS分析中三个主要的分析步骤骤. 2-2.ANSYS分析步骤骤在GUI中的体现现. Lesson B. 文件管理 2-3. ANSYS 文件系统统: a. ANSYS 在分析过过程中怎样样使用文件. b. ANSYS 使用的文件名称的格式. c. 确定 ANSYS 默认认的文件名. 2-4. ANSYS的数据库库: a. ANSYS数据库库中存储储的数据. b. 数据库库的存储储操作. c. 数据库库的恢复操作. d. 怎样样通过过存储储及恢复数据库库文件修改错误错误 . Lesson Objectives 第二章 目标标 2 Lesson A. 分析过过程 3 有限元分析 有限元分析(FEA) 是对对物理现现象（几何及载载荷工况）的模拟拟，是对对真实实情 况的数值值近似。通过过划分单单元，求解有限个数值值来近似模拟拟真实环实环 境的无 限个未知量。 4 ANSYS的分析方法 Objective 2-1. ANSYS分析过过程中三个主要的步骤骤. 1. 创创建有限元模型 创创建或读读入几何模型. 定义义材料属性. 划分单单元 (节节点及单单元). 2. 施加载载荷进进行求解 施加载载荷及载载荷选项选项 . 求解. 3. 查查看结结果 查查看分析结结果. 检验结检验结 果. (分析是否正确) 5 ANSYS的分析方法(续续) 1. 建立有限元模型 3. 查查看结结果 2. 施加载载荷求解 主菜单单 分析的三个主要步骤骤可在主菜单单中得到明确体现现. Objective 2-2. ANSYS分析步骤骤在GUI中的体现现. 6 ANSYS的分析方法(续续) ANSYS GUI中的功能排列 按照一种动宾结动宾结 构，以动动 词词开始（如Create), 随后 是一个名词词 (如Circle). 菜单单的排列，按照由前到后 、由简单简单 到复杂杂的顺顺序，与 典型分析的顺顺序相同. 7 Lesson B. 文件管理 8 ANSYS文件及工作文件名 Objectives 2-3a. ANSYS怎样样在分析中使用文件. 2-3b. ANSYS使用的文件格式. 2-3c.确定默认认的ANSYS文件名. ANSYS在分析过过程中需要读读写文件. 文件格式为为 jobname.ext, 其中 jobname 是设设定的工作文件名, ext 是由ANSYS定义义的扩扩展名，用于区分文件的用途和类类型. 默认认的工作文件名是 file. 9 ANSYS文件及工作文件名(续续) 一些特殊的文件 数据库库文件jobname.db二进进制 Log 文件jobname.log文本 结结果文件jobname.rxx二进进制 (例如：结结构)jobname.rst 图图形文件jobname.grph 二进进制 (特殊格式) 10 ANSYS数据库库 (续续) Objective 2-4a.ANSYS数据库库中存储储的数据. ANSYS的数据库库，是指在前处处理、求解及后处处理过过程中， ANSYS保存在内存中的数据。数据库库既存储输储输 入的数据， 也存储结储结 果数据: 输输入数据 - 必须输须输 入的信息 (模型尺寸、材料属性、载载荷等). 结结果数据 - ANSYS计计算的数值值 (位移、应应力、应变应变 、温度等 ). Definition 11 ANSYS数据库库 (续续) Objective 2-4b.存储储数据库库操作. 存储储操作将ANSYS数据库库从内存中写入一个文件 。数据库库文件（以db为扩为扩 展名） 是数据库库当前状态态的一个备备份. 弹弹出一个对话对话 框，允许许将数据库库存储储到另外名字的文件 上。 (注意在ANSYS中， “Save as” 只将数据库库拷贝贝到另 外一个文件名上，并不改变变当前的工作文件名). 立即保存数据库库到 jobname.db文件中，其中 jobname为为工作文件名。 12 ANSYS数据库库 (续续) Objective 2-4c.恢复数据库库操作. 与 “Save as,”类类似， “Resume from” 读读入给给定文 件名的数据库库文件，但当前的工作文件名不变变. 恢复操作将数据库库文件中的数据读读入内存中，在这这个过过程中，将首先清除目 前内存中的数据，将之替换换成数据库库文件中的数据. 立即恢复名为为 jobname.db的文件. Jobname为为在 ANSYS启动对话动对话 框中设设定的工作文件名. 13 ANSYS数据库库 (续续) Objective 2-4d.怎样样利用存储储和恢复数据库库，从错误错误 操作中恢复. ANSYS提供数据库库文件备备份。 选择选择 “Files Resume from,” 然后选择选择 jobname.dbb ，恢复到上一次存储储的数据库库. 存储储和恢复操作可在工具条中 方便地调调用. 14 有关存储储与恢复操作的提示 您必须选择须选择 一个存储储命令，将数据库库保存到文件中. 建议议在分析过过程中，隔一段时间时间 存储储一次数据库库文件 . 在进进行不清除后果的（例如划分网格）或会造成重大 影响的（例如删删除操作）操作以前，最好先存储储一下 数据库库文件. 如果在进进行一个操作以前刚刚刚刚 存储储完数据库库，您可以 选择选择 工具条中的RESUME_DB，进进行 “undo”。 15 ANSYS文件指南 Guidelines 为为了最大程度地减小由于误误操作引起的文件覆盖等，我们们建议议您培养以下 习惯习惯 ： 1) 针对针对 每个分析项项目，设设置单单独的子目录录； 2) 每求解一个新问题问题 使用不同的 工作文件名. 在AYSYS启动对话动对话 框中设设 置工作文件名. ANSYS的Output文件在交互操作中并不自动动被写出，在交互操作中，您 必须须用Utility Menu: File Switch Output to File把output写到一个文 件中. 分析完成后，您必须须保存如下文件: log 文件 ( .log), 数据库库文件 ( .db), 结结果文件 ( .rst, .rth等), 载载荷步文件 (.s01, .s02, .), 输输出文件 ( .out), 物 理环环境文件 (.ph1, .ph2, .). 注意 log 文件只添加，不会覆盖. 16 使用Windows Explorer时时的注意事项项 当使用Windows Explorer管理ANSYS文件时时，建议议作如下设设置: View Options 这这些设设置将显显示ANSYS文件的扩扩展名，以利于ANSYS文件管理. 17 练习练习 - 悬悬壁梁 依照如下循序渐进渐进 的求解指导导，进进行一个悬悬壁梁的静力分析. 注意在此分析中采用的ANSYS分析步骤骤，以及几次将内存中 的数据存到文件中的操作. Exercise 18 练习练习 - 悬悬壁梁(续续) 问题问题 描述 使用ANSYS分析一个工字悬悬壁梁，如图图所示. P Point A L H 求解在力P作用下点A处处的变变形，已 知条件如下： P = 4000 lb L = 72 in I = 833 in4 E = 29 E6 psi 横截面积积 (A) = 28.2 in2 H = 12.71 in 在练习练习 之后，数值值解将与用弹弹性梁 理论计论计 算的解析解进进行对对比. June 3, 199619 练习练习 - 悬悬壁梁(续续) 交互操作 1. 启动动 ANSYS. 以交互模式进进入ANSYS，工 作文件名为为beam. 2. 创创建基本模型 a. Main Menu: Preprocessor - Modeling- Create Keypoints In Active CS. 解解释释释释 使用带带有两个关键键点的线线模拟拟梁，梁的高度及横截面 积积将在单单元的实实常数中设设置. 20 练习练习 - 悬悬壁梁(续续) 交互操作 b. 输输入关键键点编编号 1. c. 输输入x,y,z坐标标 0,0,0. d. 选择选择 Apply. e. 输输入关键键点编编号 2. f.输输入x,y,z坐标标 72,0,0 . g. 选择选择 OK. h. Main Menu: Preprocessor - Modeling- Create - Lines- Lines Straight Line 解解释释释释 21 练习练习 - 悬悬壁梁(续续) 交互操作 i.选选取两个关键键点 . j.在拾取菜单单中选选 择择OK. 3. 存储储ANSYS数据库库. Toolbar: SAVE_DB 解解释释释释 注意弹弹出的拾取菜单单，以及输输入窗口中的操作提示. ANSYS数据库库是当用户户在建模求解时时ANSYS保存在内 存中的数据。由于在ANSYS初始对话对话 框中定义义的工作 文件名为为beam，因此存储储的数据库库的到名为为beam.db 的文件中。经经常存储储数据库库文件名是必要的。这样这样 在 进进行了误误操作后，可以恢复上次存储储的数据库库文件. 存 储储及恢复操作，可以点取工具条，也可以选择选择 菜单单： Utility Menu：File. 22 练习练习 - 悬悬壁梁(续续) 交互操作 4. 设设定分析模块块. a. Main Menu: Preferences b. 选择选择 Structural. c. 选择选择 OK. 解解释释释释 使用“Preferences” 对话对话 框选择选择 分析模块块，以便于对对 菜单进单进 行过滤过滤 。如果不进进行选择选择 ，所有的分析模块块的 菜单单都将显显示出来。例如这这里选择选择 了结结构模块块，那么 所有热热、电电磁、流体的菜单单将都被过滤过滤 掉，使菜单单更 简洁简洁 明了. 创创建好几何模型以后，就要准备单备单 元类类型、实实常数、 材料属性，然后划分网格. 23 练习练习 - 悬悬壁梁(续续) 交互操作 5. 设设定单单元类类型相应选项应选项 . a. Main Menu: Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete b. 选择选择 Add . . . c. 左边单边单 元库库列表 中选择选择 Beam. d. 在右边单边单 元列表 中选择选择 2D elastic (BEAM3). 解解释释释释 对对于任何分析，您必须单须单 元类类型库库中选择选择 一个或几个 适合您的分析的单单元类类型. 单单元类类型决定了辅辅加的自由 度（位移、转转角、温度等）。许许多单单元还还要设设置一些 单单元的选项选项 ，诸诸如单单元特性和假设设，单单元结结果的打印 输输出选项选项 等。对对于本问题问题 ，只须选择须选择 BEAM3 并默认认 单单元选项选项 即可. 24 练习练习 - 悬悬壁梁(续续) 交互操作 e. 选择选择 OK 接受 单单元类类型并关闭对话闭对话 框. f.选择选择 Close 关 闭单闭单 元类类型对话对话 框. 6. 定义实义实 常数. a. Main Menu: Preprocessor Real Constants b. 选择选择 Add . . . 解解释释释释 有些单单元的几何特性，不能仅仅用其节节点的位置充分表 示出来，需要提供一些实实常数来补补充几何信息。 典型 的实实常数有壳单单元的厚度，梁单单元的横截面积积等。某 些单单元类类型所需要的实实常数，以实实常数组组的形式输输入. 25 练习练习 - 悬悬壁梁(续续) 交互操作 c. 选择选择 OK 定义义 BEAM3的实实常数. d. 选择选择 Help 得到 有关单单元 BEAM3的帮助 . e. 查阅单查阅单 元描述. f.File Exit 退出 帮助系统统. g. 在AREA框中输输 入 28.2 （横截面积积）. h. 在IZZ框中输输入 833 （惯惯性矩）. i.在HEIGHT框中 输输入 12.71 （梁的高度） . 解解释释释释 26 练习练习 - 悬悬壁梁(续续) 交互操作 j.选择选择 OK 定义义 实实常数并关闭对话闭对话 框. k. 选择选择 Close 关 闭实闭实 常数对话对话 框. 解解释释释释 27 练习练习 - 悬悬壁梁(续续) 交互操作 7. 定义义材料属性. a. Preprocessor Material Props - Constant- Isotropic b. 选择选择 OK to 定 义义材料 1. c. 在EX框中输输入 29e6（弹弹性模量）. d. 选择选择 OK 定义义材 料属性并关闭对话闭对话 框. 解解释释释释 材料属性 是与几何模型无关的本构属性，例如杨杨氏模 量、密度等. 虽虽然材料属性并不与单单元类类型联联系在一起 ，但由于计计算单单元矩阵时阵时 需要材料属性，ANSYS为为了 用户户使用方便，还还是对对每种单单元类类型列出了相应应的材 料类类型。 根据不同的应应用，材料属性可以是线线性或非 线线性的. 与单单元类类型及实实常数类类似，一个分析中可以定 多种材料. 每种材料设设定一个材料编编号. 对对于本问题问题 ， 只须须定义义一种材料，这这种材料只须须定义义一个材料属性 杨杨氏模量 29E6 psi. 28 练习练习 - 悬悬壁梁(续续) 交互操作 8. 保存ANSYS数据库库文件 beamgeom.db. a. Utility Menu: File Save as b. 输输入文件名 beamgeom.db. c. 选择选择 OK 保存文 件并退出对话对话 框. 解解释释释释 在划分网格以前，用一表示几何模型的文件名保存数据 库库文件。一旦需要返回重新划分网格时时就很方便了， 因为为此时时需要恢复数据库库文件。 29 练习练习 - 悬悬壁梁(续续) 交互操作 9. 对对几何模型划分网格. a. Main Menu: Preprocessor MeshTool b. 选择选择 Mesh. c. 拾取 line. d. 在拾取对话对话 框中 选择选择 OK. e. (可选选) 在 MeshTool对话对话 框中选择选择 Close. 解解释释释释 30 练习练习 - 悬悬壁梁(续续) 交互操作 10.保存ANSYS数据库库到文 件 beammesh.db. a. Utility Menu: File Save as b. 输输入文件名： beammesh.db. c. 选择选择 OK 保存文 件并退出对话对话 框. 解解释释释释 这这次用表示已经经划分网格后的文件名存储储数据库库. 31 练习练习 - 悬悬壁梁(续续) 交互操作 11.施加载载荷及约约束. a. Main Menu: Solution -Loads- Apply -Structural- Displacement On Nodes b. 拾取最左边边的节节 点. c. 在拾取菜单单中选选 择择 OK. d. 选择选择 All DOF. e. 选择选择 OK. （如果 不输输入任何值值，位移约约 束默认为认为 0） 解解释释释释 您现现在要施加载载荷及约约束，默认为认为 一个新的、静力的 分析，因此您不必设设定分析类类型及分析选项选项 . 32 练习练习 - 悬悬壁梁(续续) 交互操作 f.Main Menu: Solution -Loads- Apply -Structural- Force/Moment On Nodes g. 拾取最右边边的节节 点. h. 在选选取对话对话 框中 选择选择 OK. i.选择选择 FY. j.在 VALUE框中 输输入 -4000. k. 选择选择 OK. 解解释释释释 33 练习练习 - 悬悬壁梁(续续) 交互操作解解释释释释 12.保存数据库库文件到 beamload.db. a. Utility Menu: File Save as b. 输输入文件名 beamload.db. c. 选择选择 OK保存文 件并关闭对话闭对话 框. 建议议您再以beamload.db文件名保存数据库库。 34 练习练习 - 悬悬壁梁(续续) 交互操作 13.进进行求解. a. Main Menu: Solution -Solve- Current LS b. 查查看状态态窗口中 的信息, 然后选择选择 File Close c. 选择选择 OK开始计计 算. d. 当出现现 “Solution is done!” 提 示后，选择选择 OK关闭闭此窗 口. 解解释释释释 您将对对一端固支，另一端施加向下力的悬悬壁梁问题进问题进 行求解。由于这这个问题规问题规 模很小，使用任何求解器都 能很快得到结结果，这这里使用默认认的波前求解器进进行求 解. 35 练习练习 - 悬悬壁梁(续续) 交互操作 14.进进入通用后处处理读读取分 析结结果. a. Main Menu: General Postproc - Read Results- First Set 解解释释释释 后处处理用于通过图过图 形或列表方式显显示分析结结果。通用 后处处理（POST1)用于观观察指定载载荷步的整个模型的结结