ANSYS 分析基本步骤

1、第一章 ANSYS 分析基本步骤（黑小2）ModuleObjective本章目标（黑小3）学习完本章后，学员应该能够初步掌握ANSYS分析问题的基本操作步骤.（揩小4）LessonObjectivesLesson A. 分析过程2-1. ANSYS分析过程中的三个主要步骤.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

2、恢复操作.d.怎样通过存储及恢复数据库文件修改错误.Lesson C. ANSYS分析基本步骤训练2-5. ANSYS分析过程实例演练.Lesson A. 分析过程ANSYS分析采用的是有限元分析技术。在分析时，必须将实际问题的模型转化为有限元模型。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。1-1. ANSYS分析过程中的三个主要步骤.Procedure1. .2. .3. . 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

3、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)2-2. ANSYS分析步骤在GUI中的体现.分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现。主菜单中各部分的顺序基本上是按着常规问题分析顺序设置的。 1. 第一步创建有限元模型之主菜单体现主要部分： 2. 第二步施加荷载求解之主菜单体现主要部分： 3. 第三步查看结果之主菜单体现主要部分：Lesson B. 文件管理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文件及工作文件名：& ANSYS在分析过程中需要读写文件。

4、生成的文件有的是程序自动生成的（如日志文件），有的是在使用者控制下生成的。& 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。使用时建立自己的工作文件名。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（例如：结构）jobname.rxx （jobname.rst）二进制图形文件jobname.grph二进制 （特殊格式）2-4a. ANSYS数据库中存储的数据.DefinitionANSYS的数据库，

5、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).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。2-4c. 存储数据库操作.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。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

6、 “Files > Resume from”, 然后选择 jobname.dbb，恢复到上一次存储的数据库。这个功能在错存数据库时很有用，可以找回其前次的数据。 关于文件操作及存储与恢复操作提请注意： 每个ANSYS使用者最好建立自己的工作目录，因为ANSYS分析过程中生成的（尤其是自动生成的）大量文件，很多都存在该目录下. 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. 针对每个分析项目，设置单独的子目录. 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，且取不同名. 在进行不清除后果的（例如划分网格）或

7、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”。Lesson C. ANSYS分析基本步骤训练2-5. ANSYS分析过程实例演练.Exercise为了增加学好ANSYS的信心，为了掌握ANSYS分析的基本步骤，依据下列循序渐进的求解指导，进行一个简支梁的静力分析。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。& 问题表述：使用ANSYS分析一个矩形截面简支梁。问题条件如图所示：目标：求解在力F的作用下梁的内力与变形。已知条件： F

8、500 kN L6 m训练过程中注意： 各物理量单位的统一. 计算结果与解析解结果的对比 B400 mm H600 mm E3×104 N/mm2& 分析过程：1.启动 ANSYS.a. 开始 > 程序 > ANSYS*.* > Configure ANSYS Productsb. 打开File Management窗口，在Working Directory输入或选择您的工作目录，如D:张三梁分析，在Job Name栏输入或选择您的工作文件名，如beam.c. 选择Run.！以交互模式进入ANSYS，工作文件名为beam.！选择工作目录，命名或选择工作文件名

9、.2.创建基本模型！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.a.Main Menu: Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS.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6,0,0 .g.选择 OK.！此时图形显示窗口出现所输入的两个关键点1和2.下面利用两点创建线.h.Main Menu: Preprocessor > Modeling > Create >

10、 Lines > Lines > Straight Line！注意弹出的拾取菜单，以及输入窗口中的操作提示.i.用鼠标选取两个关键点1和2.j.在拾取菜单中选择OK.3.存储ANSYS数据库.Toolbar: SAVE_DB！工作目录中已保存了以工作名命名的数据库文件，可到工作目录中查查看！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，因此存储的数据库数据到了名为beam.db的数据库文件中. 经常存储数据库文件是必要的. 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

11、条，也可以选择菜单：Utility Menu：File.4.设定分析模块.a.Main Menu: Preferencesb.选择 Structural.c. 选择 OK.！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.5.设定单元类型相应选项.！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（对应于梁的是梁单元，对应于二维实体的是2D实

12、体单元，对应三维实体的是3D实体单元，不能选错）. 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.a.Main Menu: Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Deleteb.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 3 (BEAM3).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.！有些

13、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. 本例中用一条线表示梁显然不足以完全描述梁的性质，需要实常数来补充. （此外对于弹簧单元，弹性系数需作为实常数输入.）a.Main Menu: Preprocessor > Real Constantsb.选择 Add . . .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

14、输入 0.4*0.6 （横截面积）.h.在IZZ框中输入 0.4*(0.6*3)/12 （惯性矩）.i.在HEIGHT框中输入 0.6 （梁的高度）. 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.7.定义材料属性.！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（材料参考号）. 对于

15、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 3.0e7 kPa3.0e4N/mm2.a. Preprocessor > Material Props > Material Modelsb.选择右栏各向同性线弹性材料：Strucrural > Liner > Elastic > Isotropic.c.在EX框中输入3e7（弹性模量）. d.选择OK 定义材料属性并关闭对话框.8.保存ANSYS数据库文件 beamgeom.db.！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

16、文件。a.Utility Menu: File > Save asb.输入文件名 beamgeom.db.c.选择 OK 保存文件并退出对话框.9.对几何模型划分网格.！必须将几何模型转化为有限元模型才能进行求解！必须为几何模型指定单元类型、材料类型、实常数类型！a.Main Menu: Preprocessor > Meshing > MeshTool. b.选择Element Attributes下的Set按钮，在弹出窗口选择所需的单元类型、材料类型、实常数类型，选择OK.c.选Size Controls中Lines下的Set按钮，鼠标左键拾取代表梁的线，OK，在弹出对话

17、框NDIV栏输入12，OK！此步意味着要将此梁划分成12个单元，共有13个节点.！一定要注意此时并未进行划分单元，只是想划12个而已.d.击Mesh按钮.，鼠标左键拾取线，在拾取对话框中选择 OK.！此时才真正的划分了单元，即将几何模型转化为了有限元模型.e.(可选) 在MeshTool对话框中选择 Close.10.保存ANSYS数据库到文件 beammesh.db.！这次用表示已经划分网格后的文件名存储数据库.a.Utility Menu: File > Save asb.输入文件名： beammesh.db.c.选择 OK 保存文件并退出对话框.11.施加载荷及约束.！您现在要施加

18、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.a.Main Menu: Solution > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Nodesb.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）！ac为施加左端水平、竖直两向线位移约束与转动位移约束.f.Main Menu: Solution > Define Loads > Apply > Structural >

19、; Force/Moment > On Nodesg.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-500.k.选择 OK.！fk为施加右端竖向集中荷载.12.保存数据库文件到 beamload.db.a.Utility Menu: File > Save asb.输入文件名 beamload.db.c.选择OK保存文件并关闭对话框.13.进行求解.！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.a.Main Menu: Solution &g

20、t; Solve > Current LSb.查看状态窗口中的信息, 然后选择状态窗口 File > Closec.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.14.进入通用后处理读取分析结果.a.Main Menu: General Postproc > Read Results > First Set！后处理用于通过图形或列表方式显示分析结果。通用后处理（POST1)用于观察指定载荷步的整个模型的结果.本问题只有一个载荷步。15.图形显示变形.a.Main Menu: General Postproc > Plot Results > Deformed Shapeb.在对话中选择 defo