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文档简介
ANSYSWorkbench12.0
基础培训讲义(内部共享)2023/5/101主要内容一、有限元基本概念
基本操作二、AnsysWorkbench有限元分析流程的操作软件介绍静力学分析与模态分析
FEA模型的建立
(本次培训不涉及非线性问题,所讲内容主要针对三维实体单元。)
2023/5/102有限元基本概念
概念
把一个原来是连续的物体划分为有限个单元,这些单元通过有限个节点相互连接,承受与实际载荷等效的节点载荷,并根据力的平衡条件进行分析,然后根据变形协调条件把这些单元重新组合成能够进行综合求解的整体。有限元法的基本思想—离散化。
节点单元载荷约束分析类型
2023/5/103有限元模型真实系统有限元模型
有限元模型是真实系统理想化的数学抽象。定义节点和单元节点:空间中的坐标位置,具有一定自由度和存在相互物理作用。单元:一组节点自由度间相互作用的数值、矩阵描述(称为刚度或系数矩阵)。单元有线、面或实体以及二维或三维的单元等种类。有限元模型由一些简单形状的单元组成,单元之间通过节点连接,并承受一定载荷。载荷约束有限元法的分类位移法:以节点位移为基本未知量;力法:以节点力为基本未知量;混合法:一部分以节点位移为基本未知量,一部分以节点力为基本未知量。有限元法的基本思想对弹性区域离散化将单元内任一节点位移通过函数表达(位移函数)建立单元方程进行单元集成,在节点上加外载荷力引入位移边界条件进行求解求解得到节点位移根据弹性力学公式得到单元应变、应力有限元法的基本步骤1.结构离散;2.单元分析
a.建立位移函数
b.建立单元刚度方程
c.计算等效节点力3.进行单元集成;4.得到节点位移;5.根据弹性力学公式计算单元应变、应力。ANSYSWorkbench软件介绍
运行软件
操作界面简介基本操作分析流程的各项操作2023/5/109运行软件方法一:从CAD软件中进入
方法二:单击开始菜单,选择程序命令;从Ansys程序组中选择
AnsysWorkbench程序。启动该软件后,出现一模块选择对话框。2023/5/1010操作界面介绍2023/5/1011菜单常用的几个菜单项为:
—“File>Save”
用来保存数据库文件:.dsdb
—“File>Clean”
用来删除数据库中的网格或结果
—“Edit>SelectAll”
用来选取窗口中当前的所有实体
—“Units”
用来改变单位
—“Tools>options”
用来定制或设置选项2023/5/1012
工具条
常用工具条
图形工具条2023/5/1013结构树
结构树包含几何模型的信息和整个分析的相关过程。一般由Geometry、Connections、Mesh、分析类型和结果输出项组成,分析类型里包括载荷和约束的设置。说明分支全部被定义说明输入的数据不完整说明需要求解说明被抑制,不能被求解说明体或零件被隐藏2023/5/1014属性窗口
属性窗口提供了输入数据的列表,会根据选取分支的不同自动改变。白色区域:显示当前输入的数据。灰色区域:显示信息数据,不能被编辑。黄色区域:未完成的信息输入。
2023/5/1015图形窗口
模型和结果都将显示在这个区域中,包括:
GeometryWorksheetPrintPreviewReportPreview几个可以互相切换的窗口。2023/5/1016向导
作用:帮助用户设置分析过程中的基本步骤,如选择分析类型、定义材料属性等基本分析步骤。显示:可以通过菜单View中的Windows选项或常用工具条中的图标控制其显示。2023/5/1017基本操作
创建、打开、保存文档复制、剪切、粘贴
图形窗口的显示视图显示结构树的显示操作界面的显示工具条的显示选择目标显示/隐藏旋转、平移、缩放2023/5/1018创建、打开、保存文档File菜单或者工具条的1、创建一个新文档。选择File—New命令。2、打开文档。选择File—Open命令。3、保存文档。选择File—Save或SaveAs命令,一般保存为.dsdb格式的文档。编辑目标用户可以对给定的目标进行复制、粘贴、剪切等常规操作。使用Edit菜单中的各项命令。2023/5/1019视图显示视图的显示主要在View菜单中进行控制。1、图形窗口
ShadeExteriorandEdges:轮廓线显示
Wireframe:线框显示
Ruler:显示标尺
Legend:显示图例
Triad:显示坐标图示2023/5/1020视图显据示2、结凝构树Exp原and灾Al抚l:展开爬结构树Col缠lap仇se受Env摊iro制nme女nts:折叠恼结构巴树Co歉ll待ap蔑se湿M己od探el绝s:折叠集结构树堪中的Mo厉de再ls项3、工具局条Nam斧ed罚Sel饰ect腥ion龙s:命惯名工糖具条Uni为tC东onv肢ers呈ion:单免位转畜换工畅具4、操刚作界束面Mes疼sag育es:Mes建sag塘es信息衰窗口Si朵mu亮la于ti糠on贫W声iz因ar耕d:向导Gra固phi肯cs腔Ann侄ota洋tio僚ns:注释Sec奥tio荐nP渡lan柿es:截面信妥息窗口Res卧et强Lay惩out另:重新情安排气界面202爹3/5床/121选择哑目标在Wor落kbe韵nch中,目哨标是指们点岭、连线许、面扣、体昆。1、单选确定目末标为点乓、线、聚面、体社的一种捞,点哲击对庄应的采图标讯,单窝击按钮遮,选环中Sin落gle吗Se磁lec钢t,进柏入选箱择模禾式,利用鼠斥标左键验在模型饼上点击进后行目傻标的杀选取粱。2、框选与单选如的方法丈类似,饱只需选崇择Bo板x鸡Se靠le笋ct,再在梁图形窗呜口中按魄住左键、虫画矩形导框进行欣选取。3、在结饼构树中岂的Ge唉om尝et辱ry分支播中进浩行选秧择。屏幕泽下方归的状邀态条由中将政显示仅被选摆择的远目标徐的信内息。20双23队/5贸/122显示/隐藏歌目标1、隐御藏目形标在图形旅窗口的此模型上砖选择一随个目标笋,单击致鼠标右帅键,在泽弹出的醒选项里挺选择融,该锦目标廊即被遍隐藏罩。用鸽户还巷可以砍在结怠构树傍中选坑取一个目标蒙,单击更鼠标右洁键,选串择忧来躺隐藏目巴标。笋当一个诵目标被漏隐藏时,符该目标哨在结构势树的显怀示亮度颠会变暗游。2、显俘示目蜂标在图背形窗佛口中沸单击麻鼠标洽右键蓝,在佳弹出口的选涂项里融选择Go武To—Hi脉dd吃en化B厚od赌ie弟s穷in坑T里re总e,系统袍自动在级结构树Geo镜met帜ry项中痒弹出单被隐藏的蜜目标暂,以素蓝色蓄加亮勺方式村显示恩,在序结构孩树中络选中荐该项去,单苗击右期键,选择句显株示该目惹标。202亭3/5朝/123旋转挪、平豆移、讽缩放通过工都具条的漆实现怎上述操数作,也斯可以利砍用鼠标遍和键盘相结穴合的方冠式进行剩操作平移:Ct菜rl絮+鼠标中节键旋转钳:鼠死标中是键缩放虫:Shi联ft+鼠标级中键20竭23苹/5饰/124有限元蔬分析(FE停A)工作丹的定痛位:开发流航程的什柴么阶段贡进行?FEA分析伪的目再标:映刚度/强度押,位饥移/应力气,模胜态…材料全屈服禾?网种格细吊化?秘网格换较为回均匀烈。分析制领域刺:结偶构、惰热分析绳类型令:静支力分惜析、运模态吹分析材料荒特性略、载伶荷、使约束网格赢密度前处替理:征模型趣简化乐、建鞠模技惭巧(对称性曾的利用)…制定像分析孔方案20樱23分/5海/125初步破确定分析差流程爱操作分析歪类型恭:静粗力分它析、晌模态挺分析单元环类型幻玉:壳甚单元扯、实坏体单床元模型猜类型寺:零松件、值组件前处命理建立、扇导入几贯何模型定义材部料属性划分脾网格求解施加载搜荷和约灰束求解后处树理查看赔结果虹得悠出结狐论检验匆结果撑的正摄确性1导入模犁型2定义臣材料图属性3设定境网格桐划分崖参数泻并划拾分网非格4选择分荒析类型钞(St竟at讲ic设A旁na块ly市si画s、Mo蚊da线l…)5施加立载荷岁与约叙束(赵设置再边界炊条件层)6设定许求解岔参数条并求跳解7后处滤理分析流信程操作202睛3/5所/1271导入模难型方法一品:直接喝从所支咸持的CA思D软件系蝴统进入厌。方法哄二:纽奉右击Ge限om阳et雕ry昂--水--惧--诱re念pl该ac毅e跳Ge谣om肢et供ry20谋23知/5远/128模型处锻理两个匠概念:CA咐D模型&FEA模型CAD模型的鉴处理:可直接经删除的蜜特征——螺纹醒孔、虚小孔孕、小月边、温狭小率面、公小凸惩台、腊小槽将等;CA俊D几何灶建模滩的参数殃化考虑对薯称性的己建模:捞(几何结础构对称乌、载荷丙和约束岗也对称)20器23仔/5潮/1292定义京材料毯属性1、双影击Com前pon捷ent类Sy察ste币ms中的Eng惭ine物eri答ng缘瑞Dat职a。2、右击En芬gi绸ne动er拾in助g稻Da发ta麻--俭--闻ed蜻it3、选虹择vie捎w中out盲lin网e、pro尼per践tie邻s,把Gen旗era偷l爆Mat矮eri乏als等中贵的材激料添北加到Eng购ine灿eri汁ng摄Dat著a中,修灯改De卧ns朋it念y密度、Yo哥un谣g’脱s叶m亲od侍ul滨us杨氏机模量再、Poi柳sso因n’s影R脱ati栋o泊松比光、热膨侨胀系数丽等参数赚。4、点击Ret么urn璃to戒Pr储oje宿ct5、右渡击Mod之el-大---僚Upd煌ate6、右击Mo忽de斤l-谊--及--蕉ed多it7、在锤模型孟的Mat纷eri隐al-染---挎Ass钩ign钓men欠t右面的倒箭头可右选择材伤料注:软腰件默认其的材料步是Str府uct盘ura答lS靠tee努l。202练3/5用/130定义元材料扩属性4、在线性受静力结微构分析倡当中,乘材料属秘性只需玻要定义杨氏模田量以及泊松谁比。–假如有感任何惯贝性载荷覆,密度是必须途要定义问的;模嫩态分析抬中同样反需要定仁义材料密度。20笋23吐/5略/1313网格控帆制目的涂:实宾现几凑何模汉型夺有限韵元模仿型的换转化原则迫:整祝体网票格控肚制匹局贫部网莫格细给化20湿23它/5狱/132网格控赢制整体网让格:Re竹le篮va橡nc用e(-10腊0~1恳00)县、Re原le案va匆nc谦e男Ce扣nt君er(coa铃rse扔~f绳ine)局部锦细化刮:支撑处侮、载荷绞施加位昏置、应疲力变化勇较大的悼地方。20慨23阀/5旦/133网格俩控制具体操苍作:选容中结构耍树的Me碰sh项,点品击鼠标至右键,戏选择Ins晨ert,弹块出对网格挽进行控胜制的各够分项,踢一般只掌需设置眼网格的银形式(Me阅th衔od)和单教元的大小(Siz燥ing)。其余臭一些帐网格剑控制柄项的来意义剃:Re偿fi糟ne纵me画nt—细化峡网格Map拖ped叉Fa手ce此Mes串hin滚g—映射赚网格器;20仗23暑/5斜/134网格划午分三维实径体的四土面体(Tet膨rah库edr晶on)单注元划赚分三维实肯体的六粘面体(He练xa京he及dr挂on)单元芳划分4选择分薯析类型静力射学分傲析(Sta仗tic公An矛aly贵sis):计算在下固定不天变的载挥荷作用万下结构凶的响应膀,不考秆虑惯性绩和阻尼旗的影响应,如结像构受随训时间变颂化载荷则的影响墓。载荷——外部施消加的作奥用力与虑压力;稳态的差惯性力具(重力服、离心乌力);强迫位徒移;温度载轿荷。202车3/5糖/1364选择悦分析贫类型模态分棉析(Mod爸al):用于确贺定结构交或部件待的振动芝特性,容即结构固的固有尝频率和到振型线性的垂、忽略鲁系统阻耻尼对其宿自身振慈动特性嫂的影响黎、任何礼所施加车的力载脂荷在模伪态分析页中都不陷考虑。*有预棍应力仪结构蜜的模绵态分圈析:先进愉行结属构静吴力学坑分析恰,之帜后在削模态赠分析治初始裹条件(Ini艰tia否lC穿ond雾iti炎on)设置全中指尼明结墓构预僵应力额值来委自前而期静沸力分艰析结曾果。202川3/5调/1375设置匆边界愚条件边界条威件的设模置包括仪载荷和伸约束的谦施加,齐都作用察在几何第实体上,餐通过嫌节点询和单繁元进啄行传箱递。载荷和茶约束是续在所选迈择的分翅析类型械的分支储(如模岂态分析缺、热分吉析等),础以下以喘静力分卸析为例痕进行说练明。20江23就/5加/138设置栋边界甲条件1、类型选中结布构树中才的Sta活tic府St漫ruc渡tur搭al,单击鼠潜标右键仍选取Ins裹ert,弹骡出各镜种载荷们和约细束。20仁23碗/5竿/139设置辛边界青条件2、载荷操作活:(1)添傻加载控荷项黑。选街中结葵构树险中的Sta拾tic梯St剃ruc并tur史al,单击右键辩选取In庄se叨rt,在弹投出的选圆择框中榆选取载须荷类型轰。(2)设置费载荷值修和方向骆。选中过上一步劝添加的椅载荷,野在属性窗犯口中渴进行施设置尚。20醒23妹/5勺/140设置捐边界秆条件载荷降在属扫性窗泡口中贸的设贷置:Ge摇om串et箭ry:选兼择载绣荷施守加位犁置De厚fi桥ne芳B握y:载荷驰施加的茅方式分量疮方式蓄(Com喝pon腰ent脆s)矢量方率式(Ve巴ct狭or)。Com它pon龟ent摩s方式Coo援rdi前nat凭eS级yst犯em:选钞取坐侄标系X、Y、Z公Co雨mp贫on五en刘t:X、Y、Z方向载察荷大小20音23故/5哈/141设置边栋界条件Vec两tor方式Mag屿nit踏ude:载荷晚大小Di居re挎ct鬼io钳n:载荷膨方向。可以盟采用事三种滩方式避:a、垂直摘于平面响,或沿蒙柱面的受轴线方孝向b、沿近着直扶边,妹或垂隶直于老柱面庙边缘c、两刑点定乞义矢浴量如果矢景量指向搂了相反舟的方向选,用图沉形窗口墙中的箭瞒头来调孔换,调整好股以后锅,点匆击Ap宏pl赖y。3、约纠束约束的俭施加方迁式与载粗荷基本王相同,伟选取几他何模型德上的具台体部位柔,施以哀适当昆的约凯束即浪可。202永3/5撒/142载荷和读约束–惯性边载荷•这些载殃荷作用乖在整个胆系统中•需要用桨到质量引的时候搅密度是睬必须的–结构哀载荷•这种载躬荷是作估用在系泉统部分翻结构上稳的力或组者力矩–结构支借撑•这些是羊利用约崖束来防搅止部分购范围内孤的移动–热载荷202堵3/5沿/143载荷(Loa瞧ds)和约束压力详载荷:(Pr鲜es炸su乖re)–压力宽只能吩施加泉在表炉面并搜且通础常与启表面镰的法乌向一萌致–正值代符表进入趟表面(似例如压秒缩),牛负值代风表从表库面出来征(例如仅抽气等芬)–压力的启单位为豪每个单激位面积覆上力的壁大小力载莫荷:(F栏or度ce歼)–力可以抗施加在东结构的皱最外面宣,边缘看或者表搞面。–力将岸分布肢到整街个结艺构当携中去皇。这靠就意顾味着拴假如蚊一个辽力施愉加到窄两个斯同样颗的表卵面上嫌,每们个表微面将坚承受考这个征力的逢一半窄。–力可以愚通过定膨义矢量晃,大小巡寿以及分单量来施注加。202欣3/5贵/144载荷(Lo原ad热s)和约束力矩杠载荷:(Mo舍men医t)–对于实沃体,力垃矩可以溉施加在申任意表务面–假如选犬择了多吹个表面顷,那么沿力矩将栽分摊在姿这些表伶面上。–力矩可苦以用矢拴量及其财大小或见者分量篮来定义线。当用狠矢量表耽示时,海其遵守圾右手法踪蝶则。远端场载荷:(R据em途ot兵e讯Fo棚rc石e)–允许用好户在面吗或者边源上施加城偏置的盼力–用户奴设定座力的畏初始迅位置列(利拣用顶限点,讯圆或远者x,y俱,z的坐标体)–力可源以通功过向泳量和廊幅值遇或者碗分量部来定栋义–这个在渴面上将亦得到一抚个等效付的力加钳上由于粘偏置的宵力所引姑起的力涨矩–这个邮力分包布在饥表面泛上,狭但是矮包括饿了由脉于偏其置力遮而引讯起的巨力矩202吵3/5覆/145载荷(Lo蓄ad恭s)和约必束轴承裙载荷:(B剖ea考ri否ng崇L腹oa经d)–轴承膨载荷算仅适手用于巧圆柱冤形表炕面。杀其径败向分捕量将励根据过投影行面积京来分碧布压同力载绕荷。–一个胳圆柱蕉表面韵只能杆施加损一个痕轴承替载荷衣。假渴如一葵个圆够柱表拔面切梁分为外两个伶部分塘,那著么在剪施加哄轴承绕载荷讯的时穿候一袄定要封保证裳这两荐个柱埋面都殃要选割中。20乘23岸/5漠/146载荷和熄约束(Sup责por瓣ts)固定荒约束:(F遍ix鞠ed险S僵up援po飞rt丽)–在顶点绪、边缘鼻或面上壁约束所袍有的自悠由度–对于置实体坊,限递制x、y和z的平移给定位犯移:(Di宴spl素ace州men锹t)–在顶良点、疲边缘轿或面站上给笛定已兄知的脾位移–允许残在x、y和z方向乘给予瓶强制昌位移–输入“0”代表挑此方仆向上位即被梳约束–不设定隔某个方猎向的值敲则意味债着实体贺在这个捏方向上称自由运际动202怎3/5耗/147载荷砌和约丹束(Sup导por但ts)无摩骆擦约傻束:(Fr玩ict进ion芳les瓶sS墓upp庸ort稍)–在面上块施加法室向约束–切向址自由圆柱颜面约居束:(Cy杜lin领dri珍cal拖Su个ppo糕rt)–施加沉在圆核柱表黑面–用户可桨以指定伞是轴向赏,径向葱或者切侦向约束–仅仅适鸟用于小锤变形(毅线性)购分析202睁3/5塑/1486求解求解醉在结照构树棚的Sol饰uti嗽on分支烈下进阶行。(1)在So份lu鉴ti校on分支狮中添到加结衡果输仔出项齐。在静力向学分析鸟中,一仙般选取Von咽-Mi愧ses(等效兴应力)择、Tot葡al克Def邀orm难ed(总巧体变叛形)为结果麻对象。(2)点属击工他具条皇中的So辟lv砍e按钮或指选中Sol沉uti蛙on点击倍右键扒选择So兴lv财e便可促进行挪求解旦。20君23摘/5咱/149多种守模型沉分析恳比较如St掏at数ic赔S糕tr店uc捐tu妥ra蜂l静力族分析柜:右击St焰at叼ic病S越tr汤uc爬tu嚷ra丽l-棋--尤du捏pl凭ic谋at蛇e,在新劈燕出现吗的分岭析中杆右击Ge冷om杆et被ry骡--号--变up踪蝶da裂te染,只有桃这个切模型搭更新横,其屿他的重不变插,可依以比型较不槐同结搏构的萄优劣朋。20茧23纵/5女/1507后处理后处精理主敬要进招行结业果的毙查看钳和统芳计,景是整猴个有喉限元症分析牢至关万重要的一转步。1、显继示方狱式求解离完成宋后,致选中茂结果档输出次项,孕在工抽具条村中出青现各魔种后坏处理店工具坛。云图显勺示动画显雾示20爆23扬/5范/151后处托理(1)云柴图显满示Ge异om搅et亲ry按钮、Co牵nt今ou宗rs按钮、Ed五ge累s按钮Ge腊om到et课ry按钮有拖四种可是供选择蛮的形式:202翠3/5舅/152后处娃理在“Sli授ce麦Pla讨ne”显示模片式下,切片腥的面边可以斥被添裙加或窗者编义辑。添加一缝个切片形面:选择唐图标紫,在症属性吼窗口中出喉现定设义切暖片面句的窗姨口,竞然后点击鼠虚标左键屋选择一何起始点鞭,然后按窝住鼠娇标左惭键拖还动选泽择另咏一点夹,创建薯的路康径将洪定义盛切片正面。编辑究一个兆切片险面:拖拽图剑形窗口热中切线彻的中点图标,丘可以动咐态显示涌云图。麻切片面定义晕窗口中桥,单击忍切片面长名称然后单迟击烘移下走平面尚。202群3/5肯/153后处理Con会tou狐rs按钮该控制乱云图显炼示方法便,共有伙四种可缎供选择乔的方法漏:20饰23笛/5这/154后处输理Ed启ge堆s按钮20夏23过/5野/155后处陶理最大疼最小样值探宏测通过辫选择很“Ma军xi汇mu塌m/文Mi彼ni涛mu扔m”按钮乖,在窃模型宽上显蜡示最窃大/最小值发生的常位置;质取消选把择“Ma李xi岭mu浇m/零Mi庭ni遵mu恨m”按钮,愧“max洒/mi组n”标签将被伙移走还。通过立选择Pr腐ob挪e工具糊按钮能,在收模型别上移所动鼠贱标,棵可以北查询鞠模型立上任意位融置的结舅果。在认模型上俱所需位补置点击增鼠标左红键可以家添加一身个注释,选暂择Lab黄el工具按垦钮可删杰除不想苍要的注割释。动画控爆制动画铺控制拆工具惜栏允虏许用顾户去携播放职、暂孔停和辨停止敏播放砌动画威。可溜以改变动泻画的忍帧数够和速绝度,Exp趣ort拐Vi惊deo额Fi石le能将滩动画驻保存火为AV节I格式。202宗3/5农/156后处理多窗口否显示当显呜示多缎窗口堂时,框单击味每个缴窗口锤,然理后在So介lu岔ti状on
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