ANSYS分析的基本步骤.ppt

September 30, 1998,M2-1,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),第二章: ANSYS分析的基本步骤,September 30, 1998,M2-2,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),学习完本章后，学员依照一步步的指导将能够用ANSYS分析的基本步骤解决简单的分析问题。.,Module Objective,Lesson A. 分析步骤 2-1. ANSYS分析中三个主要的分析步骤. 2-2. ANSYS分析步骤在GUI中的体现. Lesson B. 文件管理 2-3. ANSYS 文件系统: a. ANSYS 在分析过程中怎样使用文件. b. ANSYS 使用的文件名称的格式. c. 确定 ANSYS 默认的文件名. 2-4. ANSYS的数据库: a. ANSYS数据库中存储的数据. b. 数据库的存储操作. c. 数据库的恢复操作. d. 怎样通过存储及恢复数据库文件修改错误.,Lesson Objectives,第二章 目标,September 30, 1998,M2-3,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),Lesson A. 分析过程,September 30, 1998,M2-4,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),有限元分析,有限元分析(FEA) 是对物理现象（几何及载荷工况）的模拟，是对真实情况的数值近似。通过划分单元，求解有限个数值来近似模拟真实环境的无限个未知量。,September 30, 1998,M2-5,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),ANSYS的分析方法,Objective,2-1. ANSYS分析过程中三个主要的步骤.,1. 创建有限元模型 创建或读入几何模型. 定义材料属性. 划分单元 (节点及单元). 2. 施加载荷进行求解 施加载荷及载荷选项. 求解. 3. 查看结果 查看分析结果. 检验结果. (分析是否正确),September 30, 1998,M2-6,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),ANSYS的分析方法(续),1. 建立有限元模型,3. 查看结果,2. 施加载荷求解,主菜单,分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现.,Objective,2-2. ANSYS分析步骤在GUI中的体现.,September 30, 1998,M2-7,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),ANSYS的分析方法(续),ANSYS GUI中的功能排列按照一种动宾结构，以动词开始（如Create), 随后是一个名词 (如Circle).,菜单的排列，按照由前到后、由简单到复杂的顺序，与典型分析的顺序相同.,September 30, 1998,M2-8,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),Lesson B. 文件管理,September 30, 1998,M2-9,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),ANSYS文件及工作文件名,Objectives,2-3a. ANSYS怎样在分析中使用文件. 2-3b. ANSYS使用的文件格式. 2-3c. 确定默认的ANSYS文件名.,ANSYS在分析过程中需要读写文件. 文件格式为 jobname.ext, 其中 jobname 是设定的工作文件名, ext 是由ANSYS定义的扩展名，用于区分文件的用途和类型. 默认的工作文件名是 file.,September 30, 1998,M2-10,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),ANSYS文件及工作文件名(续),一些特殊的文件 数据库文件 jobname.db 二进制 Log 文件 jobname.log 文本 结果文件 jobname.rxx 二进制 (例如：结构) jobname.rst 图形文件 jobname.grph 二进制 (特殊格式),September 30, 1998,M2-11,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),ANSYS数据库 (续),Objective,2-4a. ANSYS数据库中存储的数据.,ANSYS的数据库，是指在前处理、求解及后处理过程中，ANSYS保存在内存中的数据。数据库既存储输入的数据，也存储结果数据:,输入数据 - 必须输入的信息 (模型尺寸、材料属性、载荷等). 结果数据 - ANSYS计算的数值 (位移、应力、应变、温度等).,Definition,September 30, 1998,M2-12,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),ANSYS数据库 (续),Objective,2-4b. 存储数据库操作.,存储操作将ANSYS数据库从内存中写入一个文件 。数据库文件（以db为扩展名）是数据库当前状态的一个备份.,弹出一个对话框，允许将数据库存储到另外名字的文件 上。 (注意在ANSYS中， “Save as” 只将数据库拷贝到另外一个文件名上，并不改变当前的工作文件名).,立即保存数据库到 jobname.db文件中，其中jobname为工作文件名。,September 30, 1998,M2-13,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),ANSYS数据库 (续),Objective,2-4c. 恢复数据库操作.,与 “Save as,”类似， “Resume from” 读入给定文件名的数据库文件，但当前的工作文件名不变.,恢复操作将数据库文件中的数据读入内存中，在这个过程中，将首先清除目前内存中的数据，将之替换成数据库文件中的数据.,立即恢复名为 jobname.db的文件. Jobname为在ANSYS启动对话框中设定的工作文件名.,September 30, 1998,M2-14,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),ANSYS数据库 (续),Objective,2-4d. 怎样利用存储和恢复数据库，从错误操作中恢复.,ANSYS提供数据库文件备份。 选择 “Files Resume from,” 然后选择 jobname.dbb ，恢复到上一次存储的数据库.,存储和恢复操作可在工具条中方便地调用.,September 30, 1998,M2-15,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),有关存储与恢复操作的提示,您必须选择一个存储命令，将数据库保存到文件中. 建议在分析过程中，隔一段时间存储一次数据库文件. 在进行不清除后果的（例如划分网格）或会造成重大影响的（例如删除操作）操作以前，最好先存储一下数据库文件. 如果在进行一个操作以前刚刚存储完数据库，您可以选择工具条中的RESUME_DB，进行 “undo”。,September 30, 1998,M2-16,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),ANSYS文件指南,Guidelines,为了最大程度地减小由于误操作引起的文件覆盖等，我们建议您培养以下习惯：,1) 针对每个分析项目，设置单独的子目录； 2) 每求解一个新问题使用不同的 工作文件名. 在AYSYS启动对话框中设置工作文件名.,ANSYS的Output文件在交互操作中并不自动被写出，在交互操作中，您必须用Utility Menu: File Switch Output to File把output写到一个文件中. 分析完成后，您必须保存如下文件: log 文件 ( .log), 数据库文件 ( .db), 结果文件 ( .rst, .rth等), 载荷步文件 (.s01, .s02, .), 输出文件 ( .out), 物理环境文件 (.ph1, .ph2, .). 注意 log 文件只添加，不会覆盖.,September 30, 1998,M2-17,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),使用Windows Explorer时的注意事项,当使用Windows Explorer管理ANSYS文件时，建议作如下设置: View Options,这些设置将显示ANSYS文件的扩展名，以利于ANSYS文件管理.,September 30, 1998,M2-18,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),练习 - 悬壁梁,依照如下循序渐进的求解指导，进行一个悬壁梁的静力分析. 注意在此分析中采用的ANSYS分析步骤，以及几次将内存中的数据存到文件中的操作.,Exercise,September 30, 1998,M2-19,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),练习 - 悬壁梁(续) 问题描述,使用ANSYS分析一个工字悬壁梁，如图所示.,P,Point A,L,H,求解在力P作用下点A处的变形，已知条件如下： P = 4000 lb L = 72 in I = 833 in4 E = 29 E6 psi 横截面积 (A) = 28.2 in2 H = 12.71 in,在练习之后，数值解将与用弹性梁理论计算的解析解进行对比.,September 30, 1998,M2-20,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),练习 - 悬壁梁(续),交互操作,1. 启动 ANSYS. 以交互模式进入ANSYS，工作文件名为beam. 2. 创建基本模型 a. Main Menu: Preprocessor -Modeling- Create Keypoints In Active CS.,解释,使用带有两个关键点的线模拟梁，梁的高度及横截面积将在单元的实常数中设置.,September 30, 1998,M2-21,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),练习 - 悬壁梁(续),交互操作,b. 输入关键点编号 1. c. 输入x,y,z坐标 0,0,0. d. 选择 Apply. e. 输入关键点编号 2. f. 输入x,y,z坐标72,0,0 . g. 选择 OK. h. Main Menu: Preprocessor -Modeling- Create -Lines- Lines Straight Line,解释,September 30, 1998,M2-22,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),练习 - 悬壁梁(续),交互操作,i. 选取两个关键点. j. 在拾取菜单中选择OK. 3. 存储ANSYS数据库. Toolbar: SAVE_DB,解释,注意弹出的拾取菜单，以及输入窗口中的操作提示. ANSYS数据库是当用户在建模求解时ANSYS保存在内存中的数据。由于在ANSYS初始对话框中定义的工作文件名为beam，因此存储的数据库的到名为beam.db的文件中。经常存储数据库文件名是必要的。这样在进行了误操作后，可以恢复上次存储的数据库文件. 存储及恢复操作，可以点取工具条，也可以选择菜单：Utility Menu：File.,September 30, 1998,M2-23,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),练习 - 悬壁梁(续),交互操作,4. 设定分析模块. a. Main Menu: Preferences b. 选择 Structural. c. 选择 OK.,解释,使用“Preferences” 对话框选择分析模块，以便于对菜单进行过滤。如果不进行选择，所有的分析模块的菜单都将显示出来。例如这里选择了结构模块，那么所有热、电磁、流体的菜单将都被过滤掉，使菜单更简洁明了. 创建好几何模型以后，就要准备单元类型、实常数、材料属性，然后划分网格.,September 30, 1998,M2-24,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),练习 - 悬壁梁(续),交互操作,5. 设定单元类型相应选项. a. Main Menu: Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete b. 选择 Add . . . c. 左边单元库列表中选择 Beam. d. 在右边单元列表中选择 2D elastic (BEAM3).,解释,对于任何分析，您必须单元类型库中选择一个或几个适合您的分析的单元类型. 单元类型决定了辅加的自由度（位移、转角、温度等）。许多单元还要设置一些单元的选项，诸如单元特性和假设，单元结果的打印输出选项等。对于本问题，只须选择 BEAM3 并默认单元选项即可.,September 30, 1998,M2-25,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),练习 - 悬壁梁(续),交互操作,e. 选择 OK 接受单元类型并关闭对话框. f. 选择 Close 关闭单元类型对话框. 6. 定义实常数. a. Main Menu: Preprocessor Real Constants b. 选择 Add . . .,解释,有些单元的几何特性，不能仅用其节点的位置充分表示出来，需要提供一些实常数来补充几何信息。 典型的实常数有壳单元的厚度，梁单元的横截面积等。某些单元类型所需要的实常数，以实常数组的形式输入.,September 30, 1998,M2-26,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),练习 - 悬壁梁(续),交互操作,c. 选择 OK 定义BEAM3的实常数. d. 选择 Help 得到有关单元 BEAM3的帮助. e. 查阅单元描述. f. File Exit 退出帮助系统. g. 在AREA框中输入 28.2 （横截面积）. h. 在IZZ框中输入 833 （惯性矩）. i. 在HEIGHT框中输入 12.71 （梁的高度）.,解释,September 30, 1998,M2-27,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),练习 - 悬壁梁(续),交互操作,j. 选择 OK 定义实常数并关闭对话框. k. 选择 Close 关闭实常数对话框.,解释,September 30, 1998,M2-28,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),练习 - 悬壁梁(续),交互操作,7. 定义材料属性. a. Preprocessor Material Props -Constant- Isotropic b. 选择 OK to 定义材料 1. c. 在EX框中输入29e6（弹性模量）. d. 选择OK 定义材料属性并关闭对话框.,解释,材料属性 是与几何模型无关的本构属性，例如杨氏模量、密度等. 虽然材料属性并不与单元类型联系在一起，但由于计算单元矩阵时需要材料属性，ANSYS为了用户使用方便，还是对每种单元类型列出了相应的材料类型。 根据不同的应用，材料属性可以是线性或非线性的. 与单元类型及实常数类似，一个分析中可以定多种材料. 每种材料设定一个材料编号. 对于本问题，只须定义一种材料，这种材料只须定义一个材料属性杨氏模量 29E6 psi.,September 30, 1998,M2-29,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),练习 - 悬壁梁(续),交互操作,8. 保存ANSYS数据库文件 beamgeom.db. a. Utility Menu: File Save as b. 输入文件名 beamgeom.db. c. 选择 OK 保存文件并退出对话框.,解释,在划分网格以前，用一表示几何模型的文件名保存数据库文件。一旦需要返回重新划分网格时就很方便了，因为此时需要恢复数据库文件。,September 30, 1998,M2-30,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),练习 - 悬壁梁(续),交互操作,9. 对几何模型划分网格. a. Main Menu: Preprocessor MeshTool b. 选择 Mesh. c. 拾取 line. d. 在拾取对话框中选择 OK. e. (可选) 在MeshTool对话框中选择 Close.,解释,September 30, 1998,M2-31,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),练习 - 悬壁梁(续),交互操作,10. 保存ANSYS数据库到文件 beammesh.db. a. Utility Menu: File Save as b. 输入文件名： beammesh.db. c. 选择 OK 保存文件并退出对话框.,解释,这次用表示已经划分网格后的文件名存储数据库.,September 30, 1998,M2-32,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),练习 - 悬壁梁(续),交互操作,11. 施加载荷及约束. a. Main Menu: Solution -Loads- Apply -Structural- Displacement On Nodes b. 拾取最左边的节点. c. 在拾取菜单中选择 OK. d. 选择All DOF. e. 选择 OK. （如果不输入任何值，位移约束默认为0）,解释,您现在要施加载荷及约束，默认为一个新的、静力的分析，因此您不必设定分析类型及分析选项.,September 30, 1998,M2-33,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),练习 - 悬壁梁(续),交互操作,f. Main Menu: Solution -Loads- Apply -Structural- Force/Moment On Nodes g. 拾取最右边的节点. h. 在选取对话框中选择OK. i. 选择 FY. j. 在 VALUE框中输入 -4000. k. 选择 OK.,解释,September 30, 1998,M2-34,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),练习 - 悬壁梁(续),交互操作,解释,12. 保存数据库文件到 beamload.db. a. Utility Menu: File Save as b. 输入文件名 beamload.db. c. 选择OK保存文件并关闭对话框.,建议您再以beamload.db文件名保存数据库。,September 30, 1998,M2-35,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),练习 - 悬壁梁(续),交互操作,13. 进行求解. a. Main Menu: Solution -Solve- Current LS b. 查看状态窗口中的信息, 然后选择 File Close c. 选择 OK开始计算. d. 当出现 “Solution is done!” 提示后，选择OK关闭此窗口.,解释,您将对一端固支，另一端施加向下力的悬壁梁问题进行求解。由于这个问题规模很小，使用任何求解器都能很快得到结果，这里使用默认的波前求解器进行求解.,September 30, 1998,M2-36,Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128),练习 - 悬壁梁(续),交互操作,14. 进入通用后处理读取分析结果. a. Main Menu: General Postproc -Read Results- First Set,