Lesson11 ANSYS简介、基本操作、基本步骤B(一个算例入门)

ANSYS基本介绍有限元法与CAECAE（ComputerAided-Engineering)即计算机辅助工程，指工程设计中的分析计算和仿真。CAE软件可分为专用和通用两类：CAE专用软件，如美国ETA公司的汽车专用软件LS/DYNA－3D及ETA/FEMB等。CAE通用软件，如ASKA（德）、PAFECT（英）、SYSTUS（法）、ABAQAS、ADINA、ANSYS、ALGOR、MODULEF、FASTRAN、PATRAN、NASTRAN、MARC（美）等。目前在工程领域内常用的数值模拟方法有：有限元法（亦称有限单元法）（FiniteElementMethod,FEM)边界元法(BoundaryElementMethod,BEM)有限差分法（FiniteDifferenceMethod,FDM)目前，就实用性和应用的广泛性而言，主要是有限单元法（FEM）。ANSYS软件家族产品★

AI*Environment★BladeModeler★DesignModeler★MeshMorpher★Meshing★Tgrid★ICEMCFD★ICEMCFDCart3D模型处理产品特色产品★Workbench★Multiphysics★DesignSpace★DesignXplorer★FSI★HPC结构分析产品★Mechanical★ExplicitSTR★RigidDynamics★FatigueModule★LS-DYNA模型处理产品流体分析产品★FLUENT★

CFX★

FLUENTV5

电磁分析产品★EMAG★

ANSOFT

行业专用★AAutoReaGas★AUTODYN★POLYFLOW★Icepak★Airpak★DTMANSYS公司研制开发的大型通用有限元分析程序。是融结构、热、流体、电磁、声场和耦合场于一体，以有限元为基础的大型通用CAE软件。视图控制图形窗口主菜单输入窗口应用菜单常用工具工具条运行信息输出窗口ANSYS界面及基本操作ANSYS界面及基本操作左键：选择右键：选择与反选之间切换；空白处右键，则激活视图控制命令中键：点击中键相对于确认，相当于对话框中的applyCtrl+鼠标左键：平移Ctrl+鼠标右键：旋转滑动滑轮：缩放视图鼠标操作Ansys一个算例入门6/43教学要求熟悉Ansys分析流程和步骤初步了解Ansys结构分析的一些模型和参数把握Ansys学习方法-思路清晰，循序渐进7/43问题分析ANSYS程序例题例：

这是一个简单的单一载荷步的直角支架结构静力分析例题，上面左方的孔是被沿圆周完全固定的，一个成锥形的压力施加在下面右端孔的下半圆处大小为由50psi到150psi。已知：如图，支架两端都是直径为2in的半圆，支架厚度th=0.5in，小孔半径为1in，支架拐角是半径为0.4in的小圆弧，支架是由A36型的钢制成，杨氏模量E=3E7，泊松比为0.27。6in4in2in2in2×0.8in0.4inANSYS的单位制ANSYS软件没有为分析指定系统单位，在分析中可以使用任何一套自封闭（单位量纲之间可以互相推导得出）的单位制；所有的单位基本由长度、力和时间的量纲推导得出。面积＝长度2、体积=长度3、惯性矩=长度4；应力=力/长度2、弹性模量=力/长度2；集中力=力、线分布力=力/长度、面分布力=力/长度2

；例一：国际单位m,kg,N,s,C°（最简单也是最保险的单位制）例二：长度单位为mm,力单位为N,时间单位为S，得出一套单位如下：质量＝重量/重力加速度=力×时间2/长度＝N×s2/mm=(N×s2/m)×103=Ton(吨）应力＝力/长度2＝N/mm2=(N/m2)×106=Mpa（兆帕）9/43问题分析近似和假设：因为支架在z方向的厚度远小于在x、y方向的尺寸（只有1/2inch厚），而且压力只作用在x-y平面上，所以我们可以有效的把它假设为平面应力来分析。我们近似地运用固体模型来产生一个二维模型，并利用自适应划分网格方法来确定节点和划分网格。下面是根据已知条件进行的完整的计算分析过程，也可以通过观看一步一步的详细计算分析过程，并可以亲自动手跟随我们完成对本题的分析。10/43Ansys分析步骤11/43Ansys程序实例具体步骤：1准备工作修改工作目录定义Jobname和Title配置preference选项2建立几何模型建立实体模型可以通过两个途径:由上而下由下而上12/43Ansys程序实例由上而下建模：首先定义体（或面），然后对这些体或面按一定规则组合得到最终需要的形状。加由下而上建模；首先建立关键点，用这些点建立线、面等。13/43Ansys程序实例具体步骤：2建立几何模型生成矩形改变绘图控制重绘矩形将工作面转化成极坐标形式来生成第一个圆端移动工作面来生成第二个圆端面域合并生成圆角线生成圆角面面域合并生成第一个小孔移动工作面来生成第二个小孔减出支架上的小孔保存数据在model.db.里14/43Ansys程序实例1.生成矩形1）执行：MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Create

-Areas-Rectangle

ByDimensions3）按Apply生成第一个矩形-»52342）输入X1=0（注意：按Tab键来选择填充栏目），X2=6，Y1=-1，Y2=1

-»4）输入X1=4,X2=6,Y1=-1,Y2=-3

-»5）按OK生成第二个矩形，并关闭对话框

-»15/43Ansys程序实例2.改变绘图控制重绘矩形1）执行：UtilityMenu:

PlotCtrls

Numbering3）按OK来改变控制参数，关闭对话框，用replot重绘-»

2）打开面域颜色区分功能-»234）按Toolbar中SAVE_DB保存输入数据16/43Ansys程序实例3.将工作面转化成极坐标形式来生成第一个圆端1）UtilityMenu:

PlotCtrls

Pan,Zoom,Rotate3）关闭对话框-»

2）点击小圆点一次来放大-»

2367894）UtilityMenu:

WorkPlaneDisplayWorkingPlane(toggleon)5）UtilityMenu:

WorkPlane

WPSettings6）点击Polar

-»7）点击GridandTriad

-»8）输入.1作为跳格尺寸-»9）点OK来使设置生效并关闭对话框-»17/43Ansys程序实例3.将工作面转化成极坐标形式来生成第一个圆端10）MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Create

-Areas-Circle

SolidCircle12）移动鼠标来控制半径为1，按鼠标左键来生成圆11）选取中心点在WPX=0,WPY=0（如图）11121313）按OK关闭对话框-»14）存盘Toolbar:

SAVE_DB18/43Ansys程序实例4.移动工作面来生成第二个圆端1）Menu:

WorkPlane

OffsetWPto

Keypoints3）拾取矩形右下角点2）拾取矩形左下角点23674）按OK关闭拾取采单5）MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Create

-Areas-Circle

SolidCircle6）拾取中心点（X=0，Y=0）7）移动鼠标使半径为1按左键生成圆8）按OK关闭拾取采单9）存盘Toolbar:

SAVE_DB19/43Ansys程序实例5.面域合并1）MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Operate

-Booleans-Add

Areas

2）选取所有的面域相加

-»

23）按OK关闭拾取采单4）存盘Toolbar:

SAVE_DB20/43Ansys程序实例6.生成圆角线1）UtilityMenu:

PlotCtrls

Numbering2）打开直线颜色区分功能-»

233）按Ok来保存修改并关闭对话框，自动重绘

-»4）用UtilityMenu:

WorkPlane

DisplayWorkingPlane(toggleoff)

来关闭坐标显示21/43Ansys程序实例6.生成圆角线5）MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Create

-Lines-LineFillet

6）拾取直线17和86L17L8897）按OK结束拾取8）输入.4作为半径大小-»9）按OK生成一端圆弧关闭对话框-»10）重绘曲线UtilityMenu:PlotLines22/43Ansys程序实例7.生成圆角面1）利用UtilityMenu:

PlotCtrls

Pan,Zoom,Rotate

来调整图象大小、位置和角度2）点一下Zoom钮

-»

233）移动鼠标到圆弧处，点左，把鼠标移走，再点一下23/43Ansys程序实例7.生成圆角面4）MainMenu:

Preprocessor

Create

-Areas-Arbitrary

ByLines

5）选中直线4，5和1785L1L4L56）按OK生成面域关闭拾取对话框7）点击Fit按钮

-»10）存盘Toolbar:

SAVE_DB8）关闭thePan,Zoom,Rotate

图象调节对话框

-»9）重绘面域

UtilityMenu:

Plot

Areas24/43Ansys程序实例8.面域合并1）Mainmenu:

Preprocessor

-Modeling-Operate

-Booleans-Add

Areas2）选取全部面域相加-»

23）存盘Toolbar:

SAVE_DB25/43Ansys程序实例9.生成第一个小孔1）用UtilityMenu:

WorkPlane

DisplayWorkingPlane(toggleon)打开坐标显示2）MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Create

-Areas-Circle

SolidCircle3）选取中心点（X=0，Y=0）4）移动鼠标使半径为.4，点左边生成小圆5）按OK关闭拾取对话框26/43Ansys程序实例10.移动工作面来生成第二个小孔1）用UtilityMenu:

WorkPlane

OffsetWPto

GlobalOrigin

由极坐标转换成标准坐标2）MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Create

-Areas-Circle

SolidCircle3）选取中心点（X=0，Y=0）4）生成半径为.4的小圆5）UtilityMenu:

WorkPlane

DisplayWorkingPlane(toggleoff)

关闭坐标显示6）重绘线Plot

Lines27/43Ansys程序实例11.减出支架上的小孔1）MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Operate

-Booleans-Subtract

Areas

布尔操作面域相减2）选取支架作为被减面域2443）点拾取采单中Apply钮4）拾取两个小孔作为减去面域5）按OK来减孔并关闭对话框6）存盘Toolbar:

SAVE_DB28/43Ansys程序实例12.保存数据在model.db里这时我们要把数据保存到文件里，为了表示还没有划分网格，我们叫它model.db。1）UtilityMenu:

File

SaveAs

232）输入model.db

作为数据文件名-»3）按OK保存数据并关闭对话框-»29/43Ansys程序简介具体步骤：3定义材料属性4定义单元类型5定义实常数如何理解ANSYS中单元类型和实常数的概念30/43Ansys程序实例13.定义材料属性这里我们根据已知输入材料属性：E和泊松比。1）利用MainMenu:

Preprocessor

MaterialProps

-MaterialModels-Structural/Linear/Blastic/Isotropic

2）当我们定义一种材料之后按OK

-»3）输入30e6为E

-»4）输入.27在PRXY栏中-»5）按OK使修改生效并关闭对话框

-»3431/43Ansys程序实例14.菜单优化1）MainMenu:

Preferences

232）点击structural选项-»3）按OK使修改生效并关闭对话框-»32/43Ansys程序实例15.定义单元类型和选项1）MainMenu:

Preprocessor

ElementType

Add/Edit/Delete

23332）添加一种单元类型-»3）选择8-nodedquad(PLANE82)

单元按OK-»33/43Ansys程序实例15.定义单元类型和选项4564）在PLANE82单元的Options选项中定义参数

-»5）选择薄板平面应力作为单元特征，按OK-»6）关闭单元对话框

-»34/43Ansys程序实例16.定义实常数24561）MainMenu:

Preprocessor

RealConstants2）添加一类实常数-»3）选PLANE82按OK4）在厚度项上填入.5

-»5）按OK使修改生效并关闭对话框-»6）关闭实常数对话框

-»7）详细数据填写要请参照帮助35/43Ansys程序简介具体步骤：6进行网格划分1.设置网格属性2.划分网格3.保存数据在mesh.db里

36/43Ansys程序实例17.平面网格划分122341）MainMenu:

Preprocessor

Meshing-MeshTool开网格划分对话框2）设置网格尺寸键入0.5按OK-»3）选择Area网格选项-»4）点Mesh按钮

-»5）选取整个进行网格划分6）关闭网格划分对话框-»37/43Ansys程序实例18.保存数据在mesh.db里2这时我们要把数据保存到文件里，为了表示已经划分网格，我们叫它mesh.db。1）UtilityMenu:

File

SaveAs2）输入mesh.db

作为数据文件名-»3）按OK保存数据并关闭对话框-»38/43Ansys程序简介具体步骤：7施加载荷和边界约束条件施加固定铰支施加压力载荷

8计算求解计算39/43Ansys程序实例19.施加固定铰支24561）MainMenu:

Solution

-DefineLoads-Apply

-Structural-Displacement

OnLines2）选取4条左边孔上的弧线(L分别是线10,9,11,12)3）按OK4）点AllDOF选项

-»5）输入0作为完全固定铰支-»6）按OK施加固定铰支-»7）重绘线UtilityMenu:

Plot

Lines8）存盘Toolbar:

SAVE_DB40/43Ansys程序实例20.施加压力载荷234561）MainMenu:

Solution-DefineLoads-Apply

Pressure

OnLines2）选取线63）按Apply

-»4）value中输入50-»5）optionalvalue中输入500-»6）按Apply

-»7）选线78）按Apply

-»9）Value中输入500

-»10）Optionalvalue中输入50-»11）按OK

-»12）存盘Toolbar:

SAVE_DB41/43Ansys程序实例20.施加压力载荷79101142/43Ansys程序实例21.计算解题2451）MainMenu:

Solution

-Solve-CurrentLS2）查看状态窗，选择3）FileClose

来关闭状态窗-»4）按OK开始计算求解-»5）计算结束，关闭数据窗-»43/43Ansys程序简介具体步骤：6计算结果后处理利用常用后处理器来查看结果

绘制变形图

绘制vonMises等效应力图列出结果数据

退出ANSYS程序

带着问题有目的性地去进行后处理操作1、最大应力的位置？2、变形后的形状？3、是否存在断裂可能？44/43Ansys程序实例22.利用常用后处理器来查看结果

23.绘制变形图231）MainMenu:

GeneralPostproc

-ReadResults-FirstSet

1）MainMenu:

GeneralPostproc

PlotResults

DeformedShape2）选择Def+undeformed项

-»3）按OK

-»4）也可以产生变形动画图：45/43Ansys程序实例23.绘制变形图6）选择Def+undeformed选项

-»5）UtilityMenu:

PlotCtrls

Animate

DeformedShape7）按OK

-»6746/43Ansys