ansys建模基本教程

1、第2章建立模型ANSYS软件含有进行多种有限元分析的能力，包括从简单的线性静态分析到复杂非线性动态分析。从本章开始将分三章描述对绝大多数分析过程皆适用的一般步骤。一个典型的ANSYS分析过程可以分为三个步骤：z建立模型z加载并求解z查看分析结果我们将以3章的内容分别对这三个步骤进行详细的介绍。本章将首先介绍建立模型的步骤和一些需要注意的事项。建立模型在整个分析过程中所花费的时间应该远远多于其它过程。首先必须指定作业名和分析标题（也可使用ANSYS程序默认的作业名和标题，但不推荐这样做），然后使用PREP7（前处理）处理器定义单元类型、单元实常数、材料特性和几何模型。2.1设置工作目录工作目录一

2、旦设定好，以后ANSYS程序所有操作所产生的文件都存在此目录下面，因此，建议对不同的分析用不同的工作目录，这样可确保每次分析所产生的文件不会有被覆盖的危险。如果没有指定工作目录，默认的工作目录为系统所在盘的根目录。工作目录的设置方式有两种：Z在进入ANSYS程序之前通过入口选项设定的设定（参见1.2.2节）。z进入ANSYS程序后，可通过如下方法实现：Command：/CWDGUI：UtilityMenu|File|ChangeDirctory，如图2.1所示。在出现的ChangeDirectory（改变工作目录）对话框中，填入工作目录的全名称（此名称表示的目录必须已经存在，否则ANSYS会出

3、现错误信息）即可。Clear&StartPJew.ChangeJobridme.|Chan已DirectoryI2ChangeDirectoryChangeTitle./CWDEnternewdirectory|:bookResumeJobridme.db.ResumefromOKICancel1HelpSaveasJobridme.db.SaveasWriteDBlogfile.图2.1设置工作目录ReadInputfrom.SwitchOutputtoList卜FileOperations卜ANSYSFileOptions.Import卜Export.ReportGenerator.Exi

4、t.2.2指定作业名和分析标题该项工作与设定工作目录一样，不是进行一个ANSYS分析过程必须的，但ANSYS推荐使用作业名和分析标题。2.2.1定义作业名作业名被用来识别ANSYS作业。当为某个分析定义了作业名，作业名就成为分析过程所产生的所有文件名的第一部分（Jobname）（这些文件的扩展名是文件类型的标识）。通过为每一次分析指定不同的作业名，同样可以确保档不会在以后的操作中无意间被覆盖。如果没有指定作业名，所有文件的作业名默认为file或者FILE（大小写取决于所使用的操作系统，本书默认为小写）。可按下面的方法改变作业名。Z进入ANSYS程序时通过入口选项改变作业名（参见122节）。z进

5、入ANSYS程序后，可通过如下方法实现：Command：/FILNAMEGUI：UtilityMenu|File|ChangeJobname，如图2.2所示，单击ChangeJobname（改变作业名）菜单项，在弹出的对话框中填入指定的作业名。需要注意的是，设置作业名仅在Beginlevel（开始级，此时ANSYS不处于任何一个处理器之中，如果已经进入了任何一个处理器：比如运行了/PREP7或者单击了菜单路径MainMenu|Preprocessor后，ANSYS就不再处于开始级）才有效。即使在入口选项中给定了作业名,ANSYS仍允许改变作业名，不过此时作业名仅适用于/FILNAME命令后打开

6、的文件。在执行/FILNAME命令前打开的文件，如记录文件、错误信息文件等仍然是原来的作业名（如果想使用新指定的作业名重新建立这些文件，可以将Newloganderrorfiles选项选上即可，单击图2.2中的复选框即可，在选中此选项后，复选框后的提示文字将由“No”变成“Yes”）。2.2.2定义分析标题/TIITLE命令（UtilityMenu|File|ChangeTitle）可用来定义分析标题（如图2.3所示）。ANSYS将在所有的图形显示、所有的求解输出中包含该标题。Clear&StartPJew.ChangeJobridme.Chan已Dire匚toryChangeTitleRes

7、umelLibridme.dbResumefrom.SaveasJobridme.db.SaveasWriteDE：logfile.ReadInputfrom.SwitchOutputtoListFileOp已ration生ANSY5FileOptions.图2.3设置分析标题ImportExport.23定义图形界面过滤参数ReportGenerator.Exit.为了得到一个相对简洁的分析菜单，可以通过下面的方式过滤掉与当前所要进行的分析类型无关的选项和菜单项。Command：KEYWGUI：MainMenu|Preference,如图2.4所示。AAAAN5Y5MainMenuAAAl:

8、PreferencesforGUIFiltering園a田PreprocessorElSolution田GeneralPostproc田田田田田田referencesTimeHistPostproTopologicalOptDesignOptProbDesignRadiationOptRun-TimeStats圉SessionEditor旨FinishKEYWiPMETHPreferencesforGUIFilteringIndividualdiscipline(s)toshowintheGUINote:Ifnoindividualdisciplinesaresele匚馆dtheywillal

9、lshowDis匚iplin已optionsp*StructuralThermal厂AN5Y5Fluid(h-MethodCi1p-MethodStruct.设置图形界面过滤选项界面中过滤掉与选定分析选项无关模块的内容，本书图2.4选取某个选项使以后出现的图形主要讲述结构分析，因此选取Structural（结构）选项。本书中，没有特别说明时均选取Structural选项。Cancel2.4ANSYS的单位制ANSYS软件并没有为分析指定系统单位，在结构分析中，可以使用任何一套自封闭的单位制（所谓自封闭是指这些单位量纲之间可以互相推导得出），只要保证输入的所有数据的单位都是正在使用的同一套单位制

10、里的单位即可。所有的单位基本上都与长度和力有关，因此可由长度、力和时间（秒）的量纲推出其它的量纲，下面列出常用输入数据的量纲关系：面积=长度2体积二长度3惯性矩二长度4应力=力/长度2弹性模量（剪切模量）=力/长度2集中力=力线分布力=力/长度面分布力=力/长度2弯矩=力乂长度重量=力容重=力/长度3质量=重量/重力加速度=力乂秒2/长度重力加速度=长度/秒2密度=容重/重力加速度=力乂秒2/长度4例如长度单位为mm,力单位为N时，得出的一套单位如下：质量=重量/重力加速度=力乂秒2/长度=NX秒2/mm=（NX秒2/m）X103=kgX103=Ton（吨）应力=力/长度2=N/mm2=（N/

11、m2）X106=MPa读者可以根据自己的需要由上面的量纲关系自行修改单位系统，只要保证自封闭即可。ANSYS提供的/UNITS命令可以设定系统的单位制系统，但这项设定只有当ANSYS与其它系统比如CAD系统交换数据时才可能用到（表示数据交换的比例关系），对于ANSYS本身的结果数据和模型数据没有任何影响。2.5定义单元类型ANSYS6.1的单元库中提供有超过150种的不同单元类型，每种单元类型有一个特定的编号和一个标识单元类型的前缀，如BEAM4，PLANE82，SOLID95，其中的数字部分表示其编号，前面的字母表示其类型的分别为梁单元、板单元和实体元。单元类型决定了单元的：z自由度数z单元

12、位于二维空间还是三维空间必须在通用处理器PREP7（前处理器）中定义单元类型，使用ET族命令或基于GUI的等效命令来实现。Command：ETGUI：MainMenu|Preprocessor|ElementType|Add/Edit/Delete定义了单元类型后，ANSYS会自动生成一个与此单元类型对应的单元类型参考号，如果模型中定义了多种单元类型，则与这些单元类型相对应的类型参考号组成的表称为单元类型表。在创建实际单元时（直接创建单元或者划分网格）需要从单元类型表中为其分配一个类型参考号以选择合适的单元类型生成有限元模型。许多单元有一些另外的选项（KEYOPTs）,称之为KEYOPT（1）

13、,KEYOPT（2）等。这些选项用于控制单元刚度矩阵生成、单元的输出和单元坐标系的选择等等。例如对于BEAM4的KEYOPT（9）允许选择在每个单元的中间位置处计算结果。KEYOPTs可以在定义单元类型时指定。下面给出添加单元类型具体的GUI操作路径，对于单元的选项，由于和具体的单元类型有关，因此，在这里不作具体的介绍，在后面的实例中涉及到的地方再另行介绍，至于其它的单元类型，可以在需要时查阅ANSYS帮助系统的单元库参考文档。此处假定已经添加了BEAM4单元，将要继续添加PLANE42单元。具体操作步骤：（1）单击MainMenu|Preprocessor|ElementType|Add/E

14、dit/Delete，ElementType（弹出单元类型）对话框，如图2.5所示。aaa|AAAAN5Y5MainMenu蹩疆已经定义的I園PreferencesPreprocessor日ElementType国俪临赢胡1園SwitchElemTypeHAddDOF園RemoveDOFsReal匸onstantsSAdd/Edit/Delete園ThicknessFunc田MaterialProps0Sections田Modeling田Meshing0CheckingCtrls田Numbering匸tri吕田ArchiveModel0Coupling/Ceqn田FSISetUp田Loads田

15、Physics田Solution田GeneralPostpro（图2.5添加ro右Libraryof图2.6所示。在图中左边列上表中选择欲添加的单元类别（有梁、管，壳，实体等），此处选择Solid（实（2）单击Add,按idd/Edit/DeleteType1BEAM44DefinedElem已ntTypes:Options.IDelete单元类型对话扌壷竺二ElementTypes（单元类型库）的选择对话框，如）类别，然后在右边的列田Run-TimeStats旨SessionEditor圍Finish表中选择具体的单dos9,此处选择四节点单元编号名形单元，其编号为42(即Quad4node

16、42)。图中Elementtypereferencenumber(单元类型参考号)一般不用指定，使用默认值即可。单元类别:LibraryofElementTypesLibraryof1已1已止TypesStructuralMassLinkBeamPip已Soliduad4node424node182Snode183Snode82TriangleSnode2Axi-har4node25单元类型参考寻ShellHyperelasti匚Mooney-Rivlin|Quad4node42El已I已ittypereF已已I匚已iiib已r图2.6单元类型库(3)选择完毕单击OK按钮，如果确定了当前选择后

17、还想继续添加单元类型,Cancel选足的单元类Apply按钮。将返回到EmentTypes对话框。.如图.2-7所示。DefinedElementTyp已生：Type1BEAM44Type2PLANE42刚才新添加的单元类型图2.7添加单元类型对话框(4)如果想改变单元的其它输入选项(即上文提及的KEYOPTs)单击单元类型D对话框出现如图2.8所示的elementtype:PLANE42elementtypeoptionsHelpDeleteElementbehaviorExtrastressoutputK5OptionsforPLANE42ElementTypeRef.No.2Elemen

18、tcoordsystemdefinedKIExtradisplacementshapesK2图2.86单元类型选项确定后单击OK按钮，需要帮助时可以单击HELP输入选项(KEYOPT(n)相应于不同的单元有不同的意义，因此这里就不轟解释，具体的意义根据具体的单元类型可以查看ANSYS在线帮助文档（单击图2.8中的Help按钮，可以得到关于单元类型的在线帮助）。（6）返回到图2.7所示的对话框后单击Close按钮，结束单元类型的添加。2.6定义单元实常数可通过R族命令或相应的等效菜单路径来定义实常数。Command：RGUI：MainMenu|Preprocessor|RealConstants

19、|Add/Edit/Delete2.6.1实常数简介单元实常数是依赖单元类型的单元特性，如梁单元的横截面特性。例如2D梁单元BEAM3的实常数：面积（AREA）、惯性矩（IZZ）、高度（HEIGHT）、剪切变形常数（SHERZ）、初始应变（ISTRN）和单位长度质量（ADDMAS）等。并不是所有的单元类型都需要实常数，同一类型的不同单元可以有不同的实常数值，即模型中，采用同一单元类型的不同部分中可以应用不同的实常数。对应于特定单元类型，每组实常数有一个参考号，与每组实常数相对应的参考号组成的表称为实常数表。在创建单元（直接创建单元或者划分网格）时，可以为将要创建的单分配实常数号。在分配实常数号

20、时，要注意实常数参考号和要创建单元的单元类型参考号的对应性（因为实常数是和单元类型有关系的，选用不同的单元类型划分网格时，需要采用为这种单元类型所定义的一组实常数），这种对应性是由使用者自己保证的，否则在划分网格时将会报错或出现不可预知的错误。在定义实常数时，有以下规则：（1）当使用R族命令时，必须按照ANSYS单元参考手册（ANSYSElementsReference）中相应于具体的单元所描述的实常数输入顺序输入相应的实常数（GUI方式只需在相应的实常数项输入框中输入合乎要求的数值即可）。（2）当用多种单元类型建模时，每种单元类型应使用独自的实常数组（即不同的实常数参考号）。如果多个单元类型

21、使用相同的实常数号，ANSYS会发出警告信息，然而每个单元类型可以拥有多个实常数组。需要注意的是此处所述的是关于单元类型而不是单元，多个单元可以使用相同的单元类型，当然也可以使用相同的实常数。（3）使用List功能命令或者对应的菜单路径可以校验输入的实常数。Command：ELISTGUI：UtilityMenu|List|Elements|Attributes+RealConstUtilityMenu|List|Elements|AttributesOnlyUtilityMenu|List|Elements|Nodes+AttributesUtilityMenu|List|Elements|

22、Nodes+Attr+RealConstCommand：RLISTGUI：UtilityMenu|List|Properties|AllRealConstantsUtilityMenu|List|Properties|SpecifiedRealConst（4）一维单元和面单元需要几何数据（截面积、厚度等），这些数据也都被作为实常数。可以通过以下命令查看输入值。Command：/ESHAPE和EPLOTGUI：UtilityMenu|PlotCtrls|Style|SizeandShapeUtilityMenu|Plot|ElementsANSYS可以以实体形式显示这些带有实常数的一维单元和面单

23、元，对于LINK（连接）单元和SHELL（壳）单元默认使用矩形截面。PIPE（管）单元使用圆形界面。截面部分取决于实常数值。在使用梁单元系列的BEAM44、BEAM188和BEAM199创建模型时，可以在建模时使用截面命令来定义或使用梁横截面。2.6.2定义实常数的GUI操作步骤本节以SHELL63壳单元为例说明实常数添加的步骤。（1）Constants2)单击Add.AAAAN5Y5MainMenu.dd/Edit/Delete单击MainMenu|Preprocessor|RealConstants|Add/Edit/Delete，弹出Real定义实常数)对话框，如图2.9所示。田Desi

24、gnOpt田ProbDesign田RadiationOpt田Run-TimeStats圍SessionEditorSFinish旨PreferencesPreprocessor田ElementType日RealConstants園2旨ThicknessFunc田MaterialProps田Sections田Modeling田Meshing田CheckingCtrls田Numbering匸田ArchiveModel田Coupling/Ceqn田FSISetUp田Loads田Physics田Solution图2.9定乂头常按钮aG添加新的头常数组。弹U1择要定义实常数的单元类型Add.2Edit.

25、Deletei/ElementTypeforRealCon.MUIBChoose已I已merittype:|Type15HELL63图2.10选择单元类型（3）从已定义单元类型列表中选择欲定义实常数的单元类型后单击OK确定。将会弹出定义实常数组的对话框。图2.11是对应于实常数对话框。（选择SHELL63）,SHELL63单元类型的!RealConstantSetNumber1,forSHELL63ElEiTiETitType尺已feren匚已川匚1RealConstantSetNo.渎常数组参考号FShellthicknessatnodeITK(I)atnodeJTK(J)atnodeKTK

26、(K)atnodeLTK(L)ElasticfoundationstiffnessEF5ElementX-axisrotationTHETABendingmomofinertiaratioRMI（4）在图2.11中,V型SYSDietFrommidsurftotopCTOF1图2.11单元实常数实常数参考号使用ANSys的默认值即可，其余内容随具体单元类型不同而不同，因此在这里也不打打算详细介绍每一项的具体含义，实际中可以参考AN单元参考手册（本例中，对于SHELL63单元类型，当其为等厚壳时，只需在图示文本框中输入厚度值“5”即可）。输入完毕确认无误后单击OK按钮。结束实常数的定义。2.6.

27、3梁单元截面对于梁和壳单元类型，ANSYS可以通过给定的截面直接计算出所需的实常数，而不需手工一一计算和指定。ANSYS截面定义既可以使用常见的通用截面形状（ANSYS已经提供截面形状类型，只需指定截面参数尺寸定义出具体的截面即可使用），也可以使用自定义的复杂截面形状，下面分别给出两种情况下定义截面并为要创建的单元分配截面属性GUI操作路径（以BEAM44单元为例）。2.6.3.1定义通用梁截面本小节以圆管梁截面为例说明定义通用连接面的GUI操作步骤（1）单击MainMenu|Preprocessor|CommonSectns，弹出BeamTool（梁截面工具）对话框，如图2.12所示。AAA

28、AN5Y5MainMenuaaa|園Preferences曰Preprocessor田ElementType田Real匸onstants田MaterialProps日Sections田SectionLibrary日Beam；BeamToolNameSub-Type|CTUBEIOd1田匸ustomSectns旨PlotSection園SectControl田Shell田Pretension園ListSections園DeleteSection田Modeling田Meshing田CheckingCtrls田Numbering匸田ArchiveModel田Coupling/匸eqn田FSISetU

29、p勺号）文本框中输入截面（Se（此处为。1）。臨）文本框中输入截面的Common5已匚tn刮OffsetToOffset-YOffset-ZRo|Centroid8.99179e-019.52655e-012.950（2）在ID（参提供的默认值即可（3）在Name符组成的字符串，名字中不能包含特殊字符、标中输入“CTUBE”（4）在Sub-Ty截面、工字梁、T型图2.12梁工具对话框ction）的参考号，通常情况下使用OK9名字，可以是意点符号和空格。此项也可以为Apply符合要求白的8位Meshviewgl田DesignOpt田ProbDesign/曲嘟面形状类型）下拉列表选择一种截面类型。

30、ANSYS提供了矩形型梁等多种通用截面类型。如图2.13所示。Help图2.13ANSYS提供的通用梁截面形状本例中选择空心圆管梁截面类型“”。（5）在OfsetTo（截面偏移方式）下拉列表中选择梁单元节点和梁截面的偏移形式,对于梁来说有四种方式：zCentroid梁单元节点和截面中心对齐（缺省的偏移方式）zShearCen梁单元节点与剪切中心对齐zOrigin梁单元节点与截面的原点对齐zLocation用户自定义梁单元节点相对于截面原点的位置本例中采用缺省设定，即选择“Centroid”。（6）定义截面形状控制参数。在图2.12标识为6的区域以图形方式列出了确定截面形状尺寸所需的控制参数。此

31、处出现的尺寸控制参数个数与意义与在第4步中的选择的截面形状类型有关。本例中的尺寸控制参数为圆管内径Ri和外径Ro。可以在对应的文本框中输入截面形状尺寸参数的具体值和截面网格控制参数值。本例中，在Ri（内径）文本框中输入“2.9”，在Ro（外径）文本框中输入“6”，在N（网格份数）文本框中输入“50”。（7）截面定义完毕后，可以预览截面形状。单击按钮，则在图形窗口显示截具。2.6.3.29）确认本小节中要注意的是，SECTIONPREVI：DATASUMMARYAreaiyyIyzIzz呂6676962325一.199E-：L3962325WarpingConst；=0TorsioiiConst

32、；1925CentroidY899E-15CentroidZ953E-16ShearCenter寸退出截面定义工a;164E-15匸Center366E-14ShearCorr.Y.597766。需-.475E-14ShearCorr.Z（1）用Ansys的建模丄具创建梁的截面（本书没有专门讲述创建模型的各种命令的具体用法，可以参见各章模型建立的有关内容或者查阅在线帮助）。本例中需要建立一个边长为10的正六边形，单击MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Polygon|BySideLength，弹出如图2.16所示PolygonbySideLength（根

33、据边长创建正多边形）对话框。；PolygonbySideLengthRPOLYCreatePolygonbySideLengthN5IDE5NumberofsidesL5IDELengthofeachside(2)在Numberofsides(边数Cancelhof图2.iq创建正多边形对话框本框中输入6；（边长）文本框中输入“10”,单击OK按钮，创建出指定的正六边形，并显示在图形窗口中,图2.17所示。1AREAS(3)单击MainMenu|PreprocessorMeshing|MeshTool弹出MeshTool(网格工具)对话框，如图2.18所示。通过网格工具对正六边形的边线设定单元

34、分划数。MeshToolAnm.提示：也可通过MainMPickedLines设置线的单元分-（4）在SizeControls框。如图2.19所示。要求选;AAAANSYSMainMenuAAAl園Preferences日Preprocessor田ElementType田田田Real匸onstantsMaterialPropsSectionsModeling日Meshing田MeshAttributes田SizeCntrls園MesherOpts匸oncatenateMeshModifyMesh匸heckMeshClear0田田田田匸Kecking匸1吕Numbering匸tri至Archiv

35、eModel匸oupling/CeqnFSISetUpLoadsPhysicsElementAttributes:|GlobalSetSizeControls:GlobalAreasLinesSetSet4Setear|ear|Clear田田田田田田田一田呂olutio图2.18网格工具eBUq*PreprOceSsor=|MeshibEkTjmeHistPostpro划数。pologicalOptCopy|FlipLayerKeyptsMesh:SetSet匚lear|ear|Areasng1SihCfttrl时Manual审巍由ines口十（*护已电MappedSweep（尺寸控制介0选项

36、区域中单击Lines4Se按钮弹出线选择对话_数的线。设置择0Run-TimeStats匚L、LL、L、L、匚J；卜r”Refineat:|Elements三|ElementSizeonPickedLines金PickUnpick十呻取方式，选取或者反为厂金SingleEok飞PolygonQjCirclei.:Loop选定项目数量sunt=0可以选择项目的最大律一Maximum.=7HiniiLLi.iiLL=1LineNo.=完成操作所需项目最”小值:MinMax,Inc潴定选择边界的形式：单个点取框选多边形框圆形框自动选取首尾衔接的曲對当前选定项目编号图2.19典型白本例中，用鼠标在图形

37、窗口中点取正六边形的六条边后单击线选择对话框（图2.19）上的OK按钮，弹出如图2.20所示的ElementS寸）对话框。置选定线上的-Pi凡AII直接单击EBLE5IZEElem已ntsizesonpickedlineselemeritedgelength(SIZE)areblankorzero)5ElementSizesonPickedLinesClearattachedare图2.也0口单元尺寸设置对话框No（6）在No.ofelementsdivisions（单元分划数）文本框中填入线的分段数，这里填入“6”（注意：Elementedgelength文本框应保持空白）。（7）单击OK按

38、钮，结束设定。（8）本步骤将截面数据写入文件中。单匚已仃匚创Helpenu|Preprocessor|Sections|BbamCustomSectns|WriteFromAreas，出现一个面选择对话框（类似于图2.19所示的选择对话Help框，这里就不再赘述），要求选择欲作为梁截面写出的面。同时还会出现一个警告消息对话框（如图2.21所示），不必理会警告消息，单击警告对话框上的|二屉按钮关闭警告对话框。NoteLineelementsizesmayneedtobespecifiedfordesired(meshPleaserefertotheLESIZEcommandAAAAN5Y5Mai

39、nMenuaaa|園Prefersn匚西日Preprocessor田ElementType田RealConstants田MaterialProps日Sections田SectionLibrary日Beam園CommonSectns匸ustomSectns8旨明国ReadSectMesh圉Edit/Built-up旨PlotSection園SectControl田Shell田Pretension圍ListSections園DeleteSection田Modeling田MeshingriteFromAreasCloseSelectareas(*PickQjUnpick(*SingleCEokPol

40、ygonQjCircleLoopoCoi.uitMaxiiLLi-iiLL1IliniiLLUiLLAreaNo.图2-21选择截面ListofIt_所创建的截面，然后单击选择对话框上的皿按钮，元(PLANE系列单元要求甲面必须位于总体笛卡儿坐平面:内)并用此单元类型对所选截面划分网格，(写截面数据文件)对话框询问截面数据文件保存的位置及文件名如图2.22所示ANSYS标系XY(9)用鼠标在图形窗口中选取丿将会爛添加PLANE82单一然后弹出WriteSectionLibraryFileSWriteSectionLibraryFileSECWRITEWriteafilecontdiningUs

41、erDeHnedMeshAHEX|BrowstFILESectionlibraryfileHelp图训保存截面数据文件5词(10)选择好存储位置和文件名后单击OK按钮，ANSYS写入截面数据，结束截面的定义。以后在任何时候都可以使用此梁截面。本例中直接在文本框中输入文件名“AHEX”，然后单击OK按钮，截面数据文件将会被以AHEX.SECT作为文件名保存于当前工作目录下。2.6.3.3读入自定义梁截面使用通用梁截面和自定义梁截面的过程有些许不同，使用通用梁截面时，在截面定义完成之后划分网格时可以直接将其分配给某些单元；而使用自定义梁截面时，首先需要将其读入数据库中，并为其分配参考号和指定名称才

42、能在划分网格时对其引用。读入自定义梁截面数据的GUI操作步骤如下：单击MainMenu|Preprocessor|Sections|Beam|CustomSectns|ReadSectMesh，会弹出用户UserDefinedMesh(自定义截面网格)对话框，如图2.23所示。图中大部分的选项的意义和通用梁截面部分中所叙述的相同。AAAAN5Y5MainMenuaaa|圍PreFere门匚笳Preprocessor田ElementType田Real匸onstants田MaterialProps日Sections田SectionLibrary曰Beam旨CommonSectnsCustomSec

43、tns旨WriteFromAreas1硏eadSectMesh国Edit/Built-up旨PlotSection旨SectControl田Shell田Pretension旨ListSections園DeleteSection田Modeling；UserDefinedMesh5ECTYPESectionIDnumber5已匚tionr-Jame5ECOFF5ETOffsetnodetoCoordinates(ChosenLocation)5ECREADReadafile匚ontainingUserDefinedMesh5已匚tionCentroid文本框（截面文行定位（2）在CtWhIDnum

44、ber（参中输入截面名称伽y”。23读入定、考号）文本框中输入参考号在Section3AHEX.SECT（名称）ame3）在Sectionlibraryfile（截面文件）文本框中指定截面文件，这里选择上节生成的也可以通过单击Browse.按钮J在弹出的打开文件对话框中进指定的件fSECT”,。0Loads（4）单击OK按钮，ANSYS将指定的截面数据文件读入到数据库中，并为截面分配参考号和名称C田TimeHistPostpro6.3.4-为单元分Cancel2.性通用梁截面在定义后（自定义的梁截面在梁截面数据被读入后）已经存在于数据库中,在生成有限元模型时可以通过在梁截面的参考号和名称对其进

45、行引用。下文所述假定读者已经按照要求定义了BEAM44梁单元类型和梁截面（这里采用2.6.3.1节定义的通用梁截面)。单击MainMenu|Preprocessor|Meshing|MeshAttributes|DefaultAttribs弹出如图2.24所示网格属性(MeshAttributes)对话框，设定单元属性。DeFaultAttributesforMeshingTYPEElernenttypenumber1BEAM44二|MATMaterialnumber1FREALReal匚onstantsetnumberNonedefined二|E5V5Element匚oordinatesys

46、0F；MeshingAttributes5ECNUMSectionnumber1CtubeCtube2AHEXNoSectionCancelOK选择截面）图2.24网格属性对话框在Sectionnumber（截面参考号）下拉列表中可以选择已经定义并存在于数据库中的梁截面，本例中存在通用梁截面Ctube和自定义的梁截面AHEX选择Ctube然后，单击OK按钮接受设定。在划分时，生成的单元将采用本操作中分配的截面。1需要指出的是，如果模型中包含变截面梁，则需要定义多个梁截面或者实常数组，在创建单元前，首先指定实常数参考号引用正确的实常数组或者通过指定梁截面参考号引用正确的梁截面，在对模型其他部分划

47、分网格时，需要重新指定这些参考号为相应的正确数值。2.6.3.5用实体形式显示梁单元使用通用梁截面或者自定义的梁截面创建梁单元网格后，可以查看用实体显示的梁单元的效果图（其包含了梁截面的形状）。操作如下：（1）单击UtilityMenu|PlotCtrls|Style|SizeandShape出现如图2.25所示SizeandShape（形状和尺寸显示控制）对话框，将DisplayofElement（显示单元）选项选上即可。（2）确定后，单击UtilityMenu|Plots|Replot就可以得到用实体显示的梁的效果图。如图2.26所示。iOCTE-L-K-N者非线性性勺正交异性或非弹性2.

48、7定义绝大多线性或各向同不随温度变化或者随温度变化像单元类型和单元实常数一样，每一组材料属性也有一个材料属性参考号。与材料属性组对应的材料属性参考号表称为材料属性表。在一个分析中，可能有多个材料属性组（对应模型中有多种材料）。在创建单元时可以使用相关命令通过材料属性参考号来为单元分配其采用的材料属性组。定义材料属性时应当注意以下几点：一般情况下杨氏模量（EX）必须定义；若加惯性载荷,必须定义能求出质量的参数，如密度;若模型中存在热载荷，需定义膨胀系数（ALPX）。可以通过以下方式定义材料属性：Command：MPGUI：MainMenu|Preprocessor|MaterialProps|M

49、aterialModels下面给出定义材料属性的详细GUI操作步骤：（1）单击菜单路径MainMenu|Preprocessor|MaterialProps|MaterialModels，弹出DefineMaterialModelBehavior（定义材料模型）对话框，如图2.27所示。材料模型定义对话框中，右边的列表框通过树形结构列出了可用的材料模型类别，可以通过双击的方式展开一个材料模型类别而得到其所包含的子类，例如双击Structural（结构）类，将展开适用于结构分析的可用的材料模型类别，如线性材料，非线性材料等等。对于一般的线性结构分析，只需用到线弹性，各向同性的材料本构关系，本节即

50、以此为例进行讲述。AAAAN5Y5MainMenuAAAl旨Prefersn匚西日Preprocessor田ElementType田RealConstantsElMaterialProps田MaterialLibrary旨TemperatureUnits1-laterialModels圍ConvertALPx田Mooney-Rivlin旨ChangeMatNum圍WritetoFile旨ReadfromFile田Sections田Modeling田Meshing田CheckingCtrls田NumberingCtrls田ArchiveModel田Coupling/Ceqn田FSISetUp（2

51、）在右边列表框中依次各向同性材料模型属性定谐弹性模量般松比后单田TopologicalOpt田DesignOpt0ProbDesign田RadiationOpt田Run-TimeStats旨SessionEditor園Finish列出已经定义的材料属性模型DefineMaterialModelBehaviorMaterialEditHelpMaterialModelsDefinedaterialModelNumber1图2.27定义材料模型双击Structural|Linear|Elastic|Isotropic将会对话框。如图2.28所示。在对应的文本框中击OK按上ILinEBFI务otro

52、pi匸PropprtiE务ForM日1:亡|1日1Number1Lii已可Isotropi匚MaterialPropertiesforMaterialNumber1TemperaturesT11.15E+005弹性模量10.30782泊松比图2.28定义材料属性列出可MaterialModelsAvailableStructural卷Linear渗Elasticj$Orth0AniseNonlinear$Density3ThermalExpansio弹出分一个线输入所DampingFrittionCoeFfi匚iE(3)在涉及到惯性载荷的分析比如动力分析以及竊要施加离心载荷的分析的定义材料的密

53、度。在定义材料模型对话框中右边的列表框中依次双击|S，如图2.29所示在DENS(密度)文本框中W令Density，弹出定义材料密度对话框的密度值，确认后单击OK按钮。J时候，还tructural|输入材料DensityForM日氓和日1Number1DensityforMaterialNumber17.8e-9密度T1TemperaturesDEN5图2.29定义材料密度|KCancelHelpit,退出材2.8关于建立模型的基本概念（4）定义完毕后,单击定义材料模型对话框呷如图2.27所示）Materia制料模型定义对话框。一旦定义了材料特性，在分析中下一步的工作是生成能够恰当地描述模型几

54、何性质的有限元模型。通常情况下需要首先建立几何模型（直接生成法建模时可能不需要建立几何模型）,然后根据几何模型生成有限元模型。建立几何模型时,原则上应尽量准确地按照实际物体的几何结构来建立,但对于结构形式非常复杂,而对于要分析的问题来讲又不是很关键的局部位置,在建立几何模型时可以根据情况对其进行简化,以便降低建模的难度,节约工作时间。建模概述ANSYS中有两种建立有限元模型的方法：实体建模和直接生成。使用实体建模，首先生成能描述模型的几何形状的几何模型,然后指示ANSYS程序按照指定的单元大小和形状对几何体进行网格划分产生节点和单元。对于直接生成法，需要手工定义每个节点的位置和单元的连接关系。

55、一般来说对于规模较小的问题才适于采用直接生成法，常见的问题都需要先通过实体建模生成几何模型，然后再对其划分网格生成有限元模型。在实体建模建立模型时，建立几何模型和生成有限元模型这两个步骤通常是交织进行的。建立几何模型的目的是生成有限元模型，在建立几何模型时要考虑到有限元模型的生成，生成有限元模型时如果出现问题或者单元形状不能满足要求还需要对几何模型进行修改或者简化，因此这两步通常要放在一起进行考虑。本书不打算专门讨论如何通过具体的实体建模操作建立几何模型，而侧重讲述实体建模中的一些基本概念和注意事项。至于如何利用ANSYS的实体建模工具（MainMenu|Preprocessor|Modeli

56、ng）建立几何模型，可以参考后面有关章节的实例的几何模型的建立过程和ANSYS在线帮助（单击相应对话框上的HELP按钮）。建立模型的方法ANSYS程序为用户提供了下列生成几何模型以及有限元模型的方法：z在ANSYS中创建几何模型z导入在其它CAD系统创建的模型z直接生成2.8.2.1实体建模和直接生成法对于实体建模，需要描述模型的几何边界，以便生成有限元模型前建立对单元大小和形状的控制，然后让ANSYS自动生成所有的节点和单元。与之对比，直接生成方法必须直接确定每个节点的位置，以及每个单元的大小、形状和连接关系。采用用命令流方式往往更便于实现有限元模型的直接生成。实体建模和直接生成方法都有各自

57、的优缺点，具体采用那种方法需要在具体工作中根据具体的情况进行选择。表2.1列出实体建模和直接生成的优缺点。表2.1模型生成方法的优缺点比较建模的方法优点实体建模1.对于庞大而复杂的模型，特别是对三维实体模型，一般要采用实体建模的方法。相对而言需要处理的数据少一些。可以使用ANSYS建模工具建立模型。便于几何上的改进。便于改变单元类型。直接生成1.对于小型模型的生成比较方便。2.使用户对几何形状及每个节点和单元的编号有完全的控制。缺点1.需要大量的计算机时。2.对小型、简单的模型有时很繁琐，比直接生成需要更多的数据。3在某些条件下可能ANSYS可能不能生成有限元网格。1往往比较耗时，大量需要处理

58、的数据让人无法忍受。2改变网格和模型十分困难。3易出错。实体建模一般比直接生成方法更加有效和通用，是一般建模的首选方法，本书中的模型均是通过实体建模建立的。如果模型过于复杂，可以考虑在专用的CAD中建立几何模型，然后通过ANSYS提供的接口导入模型，然后再进行网格的划分，生成ANSYS分析所需的有限元模型。无论采用那种方法，在建模过程中都要遵循如下要点：（1）分析前确定分析方案。在开始进入ANSYS之前，首先确定分析目标，决定模型采取什么样的基本形式，选择合适的单元类型，并考虑控制适当的网格密度。（2）注意分析问题的类型，尽量采用理论上的简化模型。比如，能简化为平面问题的分析就不要用三维实体单

59、元进行分析等。（3）注意模型的对称性，采用模型上的简化。比如采用周期对称模型，可以减少建立模型的时间和计算所消耗的机时。（4）建模时注意对模型作一些必要的简化，去掉一些不必要的细节。如倒角等。过多的考虑细节有可能使问题过于复杂而导致分析无法进行。（5）采用适当的单元类型和网格密度，结构分析中尽量采用带有中节点的单元类型（二次单元），非线性分析中优先使用线性单元（没有中节点的直边单元），尽量不要采用退化单元类型。2.8.2.2导入CAD生成的模型通常情况下，对于非常复杂的不规则线、面或体，在ANSYS中建立其几何模型将会非常复杂。这时可以采用在熟悉的专用的CAD系统中建立几何模型，然后通过ANS

60、YS提供的接口导入到ANSYS中，进行一些处理后得到适用的模型。ANSYS支持的接口通常包括：IGESCATIAPro/EUGSATPARAIDEAS可以在专用的CAD系统建立模型后通过适当的接口（UtilityMenu|File|Import）将模型导入到ANSYS当中。坐标系在不同的分析阶段，ANSYS使用到了多种坐标系。z总体和局部坐标系。用来定位几何形状参数（节点、关键点等）的空间位置。z显示坐标系。用于几何形状参数的列表和显示。z节点坐标系。定义每个节点的自由度方向和节点结果数据的方向。z单元坐标系。确定材料特性主轴和单元结果数据的方向。z结果坐标系。用来列表、显示节点或单元结果。总