第二章 ANSYS分析的基本步骤

1、September 30, 1998M2-1Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)September 30, 1998M2-2Introduction 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学习完本章后，学员依照一步步的指导将能够用ANSYS分分析的基本步骤解决简单的分析问题。析的基本步骤解决简单的分析问题。.ModuleObjectiveLesson A. 分析步骤分析步骤2-1. ANSYS分析中三个主要的分析步骤分析中三个主要的分析步骤.2-2.ANSYS分析步骤在分析步骤

2、在GUI中的体现中的体现.Lesson B. 文件管理文件管理2-3. ANSYS 文件系统文件系统:a. ANSYS 在分析过程中怎样使用文件在分析过程中怎样使用文件.b. ANSYS 使用的文件名称的格式使用的文件名称的格式.c. 确定确定 ANSYS 默认的文件名默认的文件名.2-4. ANSYS的数据库的数据库:a. ANSYS数据库中存储的数据数据库中存储的数据.b. 数据库的存储操作数据库的存储操作.c. 数据库的恢复操作数据库的恢复操作.d. 怎样通过存储及恢复数据库文件修改错误怎样通过存储及恢复数据库文件修改错误.LessonObjectivesSeptember 30, 19

3、98M2-3Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)September 30, 1998M2-4Introduction 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。限个未知量。September 30, 1998M2-5Introduction to ANSYS

4、- Release 5.5 (001128)Objective2-1. ANSYS分析过程中三个主要的步骤分析过程中三个主要的步骤.1. 创建有限元模型创建有限元模型 创建或读入几何模型创建或读入几何模型. 定义材料属性定义材料属性. 划分单元划分单元 (节点及单元节点及单元).2. 施加载荷进行求解施加载荷进行求解 施加载荷及载荷选项施加载荷及载荷选项. 求解求解.3. 查看结果查看结果 查看分析结果查看分析结果. 检验结果检验结果. (分析是否正确分析是否正确)A1XYZSeptember 30, 1998M2-6Introduction to ANSYS - Release 5.5 (0

5、01128)1. 建立有限元模型建立有限元模型3. 查看结果查看结果2. 施加载荷求解施加载荷求解主菜单主菜单分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现.Objective2-2. ANSYS分析步骤在分析步骤在GUI中的体现中的体现.September 30, 1998M2-7Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)ANSYS GUI中的功能排列中的功能排列按照一种动宾结构，以动按照一种动宾结构，以动词开始（如词开始（如Create), 随后随后是一个名词是一个名词 (如如Circle).菜单的排列，按

6、照由前到后菜单的排列，按照由前到后、由简单到复杂的顺序，与、由简单到复杂的顺序，与典型分析的顺序相同典型分析的顺序相同. September 30, 1998M2-8Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)September 30, 1998M2-9Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)Objectives2-3a. ANSYS怎样在分析中使用文件怎样在分析中使用文件.2-3b. ANSYS使用的文件格式使用的文件格式.2-3c.确定默认的确定默认的ANSYS文件名文件名. ANSYS在分析过程中

7、需要读写文件在分析过程中需要读写文件. 文件格式为文件格式为 jobname.ext, 其中其中 jobname 是设定的工作文件名是设定的工作文件名, ext 是由是由ANSYS定义的扩展名，用于区分文件的用途和类型定义的扩展名，用于区分文件的用途和类型. 默认的工作文件名是默认的工作文件名是 file.September 30, 1998M2-10Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)一些特殊的文件一些特殊的文件 数据库文件数据库文件jobname.db二进制二进制Log 文件文件jobname.log文本文本结果文件结果文件jobname

8、.rxx二进制二进制(例如：结构例如：结构)jobname.rst图形文件图形文件jobname.grph二进制二进制 (特殊格式特殊格式)September 30, 1998M2-11Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)Objective2-4a.ANSYS数据库中存储的数据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，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，保存在内存中的数据。数据库既存储输入的数据，也存储结果数据也存储结果数据: 输入数据输入数据 -

9、必须输入的信息必须输入的信息 (模型尺寸、材料属性、载荷等模型尺寸、材料属性、载荷等). 结果数据结果数据 - ANSYS计算的数值计算的数值 (位移、应力、应变、温度等位移、应力、应变、温度等).DefinitionSeptember 30, 1998M2-12Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)Objective2-4b.存储数据库操作存储数据库操作.存储操作将存储操作将ANSYS数据库从内存中写入一个文件数据库从内存中写入一个文件 。数据库文件（以数据库文件（以db为扩展名）是为扩展名）是数据库当前状态的一个备份数据库当前状态的一个备份

10、.弹出一个对话框，允许将数据库存储到另外名字的文件弹出一个对话框，允许将数据库存储到另外名字的文件上。上。 (注意在注意在ANSYS中，中， “Save as” 只将数据库拷贝到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). 立即保存数据库到立即保存数据库到 jobname.db文件中，其中文件中，其中jobname为工作文件名。为工作文件名。September 30, 1998M2-13Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)Objective2-4c.恢复数据库操作恢复数据库操作.与与

11、 “Save as,”类似，类似， “Resume from” 读入给定文读入给定文件名的数据库文件，但当前的工作文件名不变件名的数据库文件，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.立即恢复名为立即恢复名为 jobname.db的文件的文件. Jobname为在为在ANSYS启动对话框中设定的工作文件名启动对话框中设定的工作文件名.September 30, 1998M2-14Introdu

12、ction to ANSYS - Release 5.5 (001128)Objective2-4d.怎样利用存储和恢复数据库，从错误操作中恢复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提供数据库文件备份。 选择选择 “Files Resume from,” 然后选择然后选择 jobname.dbb ，恢复到上一次存储的数据库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存储和恢复操作可在工具条中方便地调用便地调用.September 30, 1998M2-15Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128) 您必须

13、选择一个存储命令，将数据库保存到文件中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选择工具条中的RESUME_DB，进行进行 “undo”。September 30, 1998M2-16

14、Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)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：习惯：1) 针对每个分析项目，设置单独的针对每个分析项目，设置单独的子目录子目录；2) 每求解一个新问题使用不同的每求解一个新问题使用不同的 工作文件名工作文件名. 在在AYSYS启动对话框中设置启动对话框中设置工作文件名工作文件名. ANSYS的的Output文件在交互操作中并不自动被写出，在交互操作中，您文件在交互操作中并不自动被写出，在交互操作中，

15、您必须用必须用Utility Menu: File Switch Output to File把把output写到一个文写到一个文件中件中. 分析完成后，您必须保存如下文件分析完成后，您必须保存如下文件: log 文件文件 ( .log), 数据库文件数据库文件 ( .db), 结果文件结果文件 ( .rst, .rth等等), 载荷步文件载荷步文件 (.s01, .s02, .), 输出文件输出文件 ( .out), 物物理环境文件理环境文件 (.ph1, .ph2, .). 注意注意 log 文件只添加，不会覆盖文件只添加，不会覆盖.September 30, 1998M2-17Intro

16、duction to ANSYS - Release 5.5 (001128)当使用当使用Windows Explorer管理管理ANSYS文件时，建议作如下设置文件时，建议作如下设置:View Options 这些设置将显示这些设置将显示ANSYS文件的扩展名，以利于文件的扩展名，以利于ANSYS文件管理文件管理.September 30, 1998M2-18Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)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注意在此分析中采用的

17、ANSYS分析步骤，以及几次将内存中分析步骤，以及几次将内存中的数据存到文件中的操作的数据存到文件中的操作.ExerciseSeptember 30, 1998M2-19Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)使用使用ANSYS分析一个工字悬壁梁，如图所示分析一个工字悬壁梁，如图所示.PPoint ALH求解在力求解在力P作用下点作用下点A处的变形，已处的变形，已知条件如下：知条件如下：P = 4000 lbL = 72 inI = 833 in4E = 29 E6 psi横截面积横截面积 (A) = 28.2 in2H = 12.71 in在练

18、习之后，数值解将与用弹性梁理在练习之后，数值解将与用弹性梁理论计算的解析解进行对比论计算的解析解进行对比.September 30, 1998M2-20Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)练习练习 - 悬壁梁悬壁梁(续续)1. 启动启动 ANSYS.以交互模式进入以交互模式进入ANSYS，工工作文件名为作文件名为beam.2. 创建基本模型创建基本模型a. Main Menu: Preprocessor -Modeling- Create Keypoints In Active CS.使用带有两个关键点的线模拟梁，梁的高度及横截面积使用带有两

19、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将在单元的实常数中设置.September 30, 1998M2-21Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)练习练习 - 悬壁梁悬壁梁(续续)b. 输入关键点编号输入关键点编号 1.c. 输入输入x,y,z坐标坐标 0,0,0.d. 选择选择 Apply.e. 输入关键点编号输入关键点编号 2.f. 输入输入x,y,z坐标坐标72,0,0 .g. 选择选择 OK.h. Main Menu: Preprocessor -Modeling- Create -Lines- Lines Str

20、aight LineSeptember 30, 1998M2-22Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)练习练习 - 悬壁梁悬壁梁(续续)i. 选取两个关键点选取两个关键点.j. 在拾取菜单中选择在拾取菜单中选择OK.3. 存储存储ANSYS数据库数据库.Toolbar: SAVE_DB注意弹出的拾取菜单，以及输入窗口中的操作提示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数据库是当用户在建模求解时ANSYS保存在内保存在内存中的数据。存中的数据。由于在由于在ANSYS初始对话框中定义的工作初始对话框中定义

21、的工作文件名为文件名为beam，因此存储的数据库的到名为因此存储的数据库的到名为beam.db的文件中的文件中。经常存储数据库文件名是必要的。这样在进。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行了误操作后，可以恢复上次存储的数据库文件. 存储存储及恢复操作，可以点取工具条，也可以选择菜单：及恢复操作，可以点取工具条，也可以选择菜单：Utility Menu：File.September 30, 1998M2-23Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)练习练习 - 悬壁梁悬壁梁(续续)4. 设定分析模块设定

22、分析模块.a. Main Menu: Preferencesb. 选择选择 Structural.c. 选择选择 OK.使用使用“Preferences” 对话框选择分析模块，以便于对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，使菜单更简洁明热、电磁、流体的菜单将都被过滤掉，使菜单更简洁明了了.创建好几何模型以后，就要准备单元类型、实常数、材创建好几何模型以后，就要准备单元类型、实常数、

23、材料属性，然后划分网格料属性，然后划分网格.September 30, 1998M2-24Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)练习练习 - 悬壁梁悬壁梁(续续)5. 设定单元类型相应选项设定单元类型相应选项.a. Main Menu: Preprocessor Element Type Add/Edit/Deleteb. 选择选择 Add . . .c. 左边单元库列表中选择左边单元库列表中选择 Beam.d. 在右边单元列表中选择在右边单元列表中选择 2D elastic (BEAM3).对于任何分析，您必须单元类型库中选择一个或几个适对于

24、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合您的分析的单元类型. 单元类型决定了辅加的自由度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（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，只须选择项等。对于本问题，只须选择 BEAM3 并默认单元选项并默认单元选项即可即可.September 30, 1998M2-25Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)练习练习 - 悬壁梁悬壁梁(续

25、续)e. 选择选择 OK 接受单元类型并接受单元类型并关闭对话框关闭对话框.f. 选择选择 Close 关闭单元类型关闭单元类型对话框对话框.6. 定义实常数定义实常数.a. Main Menu: Preprocessor Real Constantsb. 选择选择 Add . . .有些单元的几何特性，不能仅用其节点的位置充分表示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。出来，需要提供一些实常数来补充几何信息。 典型的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

26、数组的形式输入元类型所需要的实常数，以实常数组的形式输入. September 30, 1998M2-26Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)练习练习 - 悬壁梁悬壁梁(续续)c. 选择选择 OK 定义定义BEAM3的实的实常数常数.d. 选择选择 Help 得到有关单元得到有关单元 BEAM3的帮助的帮助.e. 查阅单元描述查阅单元描述.f. File Exit 退出帮助系统退出帮助系统.g. 在在AREA框中输入框中输入 28.2 （横截面积）横截面积）.h. 在在IZZ框中输入框中输入 833 （惯惯性矩）性矩）.i. 在在HEIGHT

27、框中输入框中输入 12.71 （梁的高度）梁的高度）.September 30, 1998M2-27Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)练习练习 - 悬壁梁悬壁梁(续续)j. 选择选择 OK 定义实常数并关定义实常数并关闭对话框闭对话框.k. 选择选择 Close 关闭实常数对关闭实常数对话框话框.September 30, 1998M2-28Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)练习练习 - 悬壁梁悬壁梁(续续)7. 定义材料属性定义材料属性.a. Preprocessor Material

28、 Props -Constant- Isotropicb. 选择选择 OK to 定义材料定义材料 1.c. 在在EX框中输入框中输入29e6（弹性弹性模量）模量）.d. 选择选择OK 定义材料属性并定义材料属性并关闭对话框关闭对话框.材料属性材料属性 是与几何模型无关的本构属性，例如杨氏模是与几何模型无关的本构属性，例如杨氏模量、密度等量、密度等. 虽然材料属性并不与单元类型联系在一起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，但由于计算单元矩阵时需要材料属性，ANSYS为了为了用户使用方便，还是对每种单元类型列出了相应的材料用户使用方便，还是对每种单元类型列出了

29、相应的材料类型。类型。 根据不同的应用，材料属性可以是线性或非线根据不同的应用，材料属性可以是线性或非线性的性的. 与单元类型及实常数类似，一个分析中可以定多与单元类型及实常数类似，一个分析中可以定多种材料种材料. 每种材料设定一个材料编号每种材料设定一个材料编号. 对于本问题，只对于本问题，只须定义一种材料，这种材料只须定义一个材料属性须定义一种材料，这种材料只须定义一个材料属性杨杨氏模量氏模量 29E6 psi.September 30, 1998M2-29Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)练习练习 - 悬壁梁悬壁梁(续续)8. 保存保

30、存ANSYS数据库文件数据库文件 beamgeom.db.a. Utility Menu: File Save asb. 输入文件名输入文件名 beamgeom.db.c. 选择选择 OK 保存文件并退出保存文件并退出对话框对话框.在划分网格以前，用一表示几何模型的文件名保存数据在划分网格以前，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，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。因为此时需要恢复数据库文件。September 30, 1998M2-30Introduction to ANSYS - Release 5.5 (00

31、1128)练习练习 - 悬壁梁悬壁梁(续续)9. 对几何模型划分网格对几何模型划分网格.a. Main Menu: Preprocessor MeshToolb. 选择选择 Mesh.c. 拾取拾取 line.d. 在拾取对话框中选择在拾取对话框中选择 OK.e. (可选可选) 在在MeshTool对话框对话框中选择中选择 Close.September 30, 1998M2-31Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)练习练习 - 悬壁梁悬壁梁(续续)10. 保存保存ANSYS数据库到文件数据库到文件 beammesh.db.a. Utilit

32、y Menu: File Save asb. 输入文件名：输入文件名： beammesh.db.c. 选择选择 OK 保存文件并退出保存文件并退出对话框对话框.这次用表示已经划分网格后的文件名存储数据库这次用表示已经划分网格后的文件名存储数据库.September 30, 1998M2-32Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)练习练习 - 悬壁梁悬壁梁(续续)11. 施加载荷及约束施加载荷及约束.a. Main Menu: Solution -Loads- Apply -Structural- Displacement On Nodesb.

33、拾取最左边的节点拾取最左边的节点.c. 在拾取菜单中选择在拾取菜单中选择 OK.d. 选择选择All DOF.e. 选择选择 OK. （如果不输入如果不输入任何值，位移约束默认为任何值，位移约束默认为0）您现在要施加载荷及约束，默认为一个新的、静力的分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析，因此您不必设定分析类型及分析选项.September 30, 1998M2-33Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)练习练习 - 悬壁梁悬壁梁(续续)f. Main Menu: Solution -Loads

34、- Apply -Structural- Force/Moment On Nodesg. 拾取最右边的节点拾取最右边的节点.h. 在选取对话框中选择在选取对话框中选择OK.i. 选择选择 FY.j. 在在 VALUE框中输入框中输入 -4000.k. 选择选择 OK. September 30, 1998M2-34Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)练习练习 - 悬壁梁悬壁梁(续续)12. 保存数据库文件到保存数据库文件到 beamload.db.a. Utility Menu: File Save asb. 输入文件名输入文件名 beaml

35、oad.db.c. 选择选择OK保存文件并关闭保存文件并关闭对话框对话框.建议您再以建议您再以beamload.db文件名文件名保存数据库保存数据库。September 30, 1998M2-35Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)练习练习 - 悬壁梁悬壁梁(续续)13. 进行求解进行求解.a. Main Menu: Solution -Solve- Current LSb. 查看状态窗口中的信息查看状态窗口中的信息, 然后选择然后选择 File Closec. 选择选择 OK开始计算开始计算.d. 当出现当出现 “Solution is d

36、one!” 提示后，选择提示后，选择OK关闭此窗口关闭此窗口.您将对一端固支，另一端施加向下力的悬壁梁问题进行您将对一端固支，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快得到结果，这里使用默认的波前求解器进行求解.September 30, 1998M2-36Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)练习练习 - 悬壁梁悬壁梁(续续)14. 进入通用后处理读取分析结进入通用后处理读取分析结果果.a. Main Menu: G