ANSYS讲义资料清楚明了

ANSYS教程第一章ANSYS主要功能与模块ANSYS是世界上著名的大型通用有限元计算软件，它包括热、电、磁、流体和结构等诸多模块，具有强大的求解器和前、后处理功能，为我们解决复杂、庞大的工程项目和致力于高水平的科研攻关提供了一个优良的工作环境，更使我们从繁琐、单调的常规有限元编程中解脱出来。ANSYS本身不仅具有较为完善的分析功能，同时也为用户自己进行二次开发提供了友好的开发环境。ANSYS程序自身有着较为强大三维建模能力，仅靠ANSYS的GUI(图形界面)就可建立各种复杂的几何模型；此外，ANSYS还提供较为灵活的图形接口及数据接口。因而，利用这些功能，可以实现不同分析软件之间的模型转换。一、主要功能简介1.结构分析

1）静力分析-用于静态载荷.可以考虑结构的线性及非线性行为。●线性结构静力分析●非线性结构静力分析

♦几何非线性：大变形、大应变、应力强化、旋转软化

♦材料非线性：塑性、粘弹性、粘塑性、超弹性、多线性弹性、蠕变、肿胀等♦接触非线性：面面/点面/点点接触、柔体/柔体刚体接触、热接触♦单元非线性：死/活单元、钢筋混凝土单元、非线性阻尼/弹簧元、预紧力单元等2）模态分析-计算线性结构的自振频率及振形.谱分析是模态分析的扩展，用于计算由于随机振动引起的结构应力和应变(也叫作响应谱或PSD).

3）谐响应分析-确定线性结构对随时间按正弦曲线变化的载荷的响应.

4）瞬态动力学分析-确定结构对随时间任意变化的载荷的响应.可以考虑与静力分析相同的结构非线性行为.5）谱分析6）随机振动分析等

7）特征屈曲分析-用于计算线性屈曲载荷并确定屈曲模态形状.(结合瞬态动力学分析可以实现非线性屈曲分析.)

8）专项分析:断裂分析,复合材料分析，疲劳分析2.高度非线性瞬态动力分析（ANSYS/LS-DYNA）●全自动接触分析，四十多种接触类型●任意拉格郎日－欧拉（ALE）分析●多物质欧拉、单物质欧拉●适应网格、网格重划分、重启动●100多种非线性材料模式●多物理场耦合分析：结构、热、流体、声学●爆炸模拟，起爆效果及应力波的传播分析●侵彻穿甲仿真，鸟撞及叶片包容性分析，跌落分析●失效分析，裂纹扩展分析●刚体运动、刚体－柔体运动分析●实时声场分析●BEM边界元方法，边界元、有限元耦合分析●光顺质点流体动力（SPH）算法3.热分析●稳态、瞬态温度场分析●热传导、热对流、热辐射分析●相变分析●材料性质、边界条件随温度变化4.电磁分析●静磁场分析－计算直流电（DC)或永磁体产生的磁场●交变磁场分析－计算由于交流电(AC)产生的磁场●瞬态磁场分析－计算随时间随机变化的电流或外界引起的磁场●电场分析－用于计算电阻或电容系统的电场.典型的物理量有电流密度、电荷密度、电场及电阻热等。●高频电磁场分析－用于微波及RF无源组件，波导、雷达系统、同轴连接器等分析。5.流体动力学分析●定常/非定常分析●层流/湍流分析●自由对流/强迫对流/混合对流分析●可压缩流/不可压缩流分析●亚音速/跨音速/超音速流动分析●任意拉格郎日－欧拉分析（ALE）●多组份流动分析（多达6组份）●牛顿流与非牛顿流体分析●内流和外流分析●共轭传热及热辐射边界●分布阻尼和风扇模型●移动壁面及自由界面分析6.声学分析●定常分析●模态分析●动力响应分析7.压电分析●稳态、瞬态分析●模态分析●谐响应分析8.多场耦合分析●热－结构●磁－热●磁－结构●流体－热●流体－结构●热－电●电－磁－热－流体－结构9.优化设计及设计灵敏度分析●单一物理场优化●耦合场优化10.二次开发功能●参数设计语言●用户可编程特性●用户自定义界面语言●外部命令11.ANSYS土木工程专用包ANSYS的土木工程专用包ANSYS/CivilFEM用来研究钢结构、钢筋混凝土及岩土结构的特性，如房屋建筑、桥梁、大坝、硐室与隧道、地下建筑物等的受力、变形、稳定性及地震响应等情况，从力学计算、组合分析及规范验算与设计提出了全面的解决方案，为建筑及岩土工程师提供了功能强大且方便易用的分析手段。二、主要模块简介ANSYS/FLOTRANäANSYS/EmagäANSYS/StructuraläANSYS/MultiphysicsANSYS/LS-DYNAäANSYS/MechanicaläANSYS/LinearPlusäANSYS/Thermalä1.ANSYS/Mechanical：该模块提供了范围广泛的工程设计分析与优化功能，这些功能包括完整的结构、热、压电及声学分析。是一个功能强大的设计校验工具，可用来确定位移、应力、作用力、温度、压力分布以及其它重要的设计标准。2.ANSYS/Structural：通过利用其先进的非线性功能，该模块可进行高目标的结构分析，具体包括：几何非线性、材料非线性、单元非线性及屈曲分析。该模块可以使用户精确模拟大型复杂结构的性能。3.ANSYS/Linearplus：该模块是从ANSYS/Structural派生出来的，一个线性结构分析选项，可用于线性的静态、动态及屈曲分析，非线性分析仅包括间隙元和板/梁大变形分析。4.ANSYS/Thermal：该模块同样是从ANSYS/Mechanical中派生出来的，是一个可单独运行的热分析程序，可用于稳态及瞬态热分析。5.ANSYS/Flotran：该程序是个灵活的CFD软件，可求解各种流体流动问题，具体包括：层流、紊流、可压缩流及不可压缩流等。通过与ANSYS/Mechanical耦合，ANSYS/FLOTRAN是唯一一个具有设计优化能力的CFD软件，并且能提供复杂的多物理场功能。6.ANSYS/Emag：该程序是一个独立的电磁分析软件包，可模拟电磁场、静电学、电路及电流传导分析。当该程序与其它ANSYS模块联合使用时，则具有了多物理场分析功能，能够研究流场、电磁场及结构力学间的相互影响。7.ANSYS/Preppost：该模块为用户在前处理阶段提供了强大的功能，使用户能够便捷地建立有限元模型。其后处理器能够使用户检查所有ANSYS分析的计算结果。8.ANSYS/ED：该模块是一个功能完整的设计模拟程序，它拥有ANSYS隐式产品的全部功能，只是解题规模受到了限制（目前节点数1000）。该软件可独立运行，是理想的培训教学软件。9.ANSYS/LS-DYNA：该程序是一个显示求解软件，可解决高度非线性结构动力问题。该程序可模拟板料成形、碰撞分析、涉及大变形的冲击、非线性材料性能以及多物体接触分析，它可以加入第一类软件包中运行，也可以单独运行。10.ANSYS/LS-DYNAPrepPost：该程序具有所有的ANSYS/LS-DYNA的前后处理功能，具体包括：实体建模、网格剖分、加载、边界条件、等值线显示、计算结果评价以及动画，但没有求解功能。11.ANSYS/University：该模块是一个功能完整的设计模拟程序，它拥有ANSYS隐式产品的全部功能，只是解题规模受到了限制（目前节点数16000和32000两种）。该软件可独立运行，适用与高校进行教学或科研。12.ANSYS/DesignSpace：该模块是ANSYS的低端产品，适用与设计工程师在产品概念设计初期对产品进行基本分析，以检验设计的合理性。其分析功能包括：线性静力分析、模态分析、基本热分析、基本热力耦合分析、拓扑优化。其他功能有：CAD模型读取器、自动生成分析报告、自动生成ANSYS数据库文件、自动生成ANSYS分析模板。产品详细分类：DesignSpaceforMDTDesignSpaceforSolidWorksStandaloneDesignSpace：（支持的CAD模型有：Pro/E、UG、SAT、Parasoild）13.ANSYS/Connection：ANSYS与CAD软件的接口产品。可以将CAD模型数据或国际标准格式CAD模型数据直接读入并进行任意ANSYS支持的分析。目前支持的CAD软件有：Pro/E、UG、CADDS。支持的国际标准格式有：IGES、SAT、Parasolid.第二章ANSYS基本使用方法一、典型分析过程1.前处理——创建有限元模型1）单元属性定义（单元类型、实常数、材料属性）2）创建或读入几何实体模型

3）有限元网格划分

4）施加约束条件、载荷条件2.施加载荷进行求解

1）定义分析选项和求解控制

2）定义载荷及载荷步选项

2）求解solve3.后处理

1）查看分析结果2）检验结果ANSYS的分析方法(续)1.建立有限元模型3.查看结果2.

施加载荷求解主菜单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GUI中的体现.ANSYS的分析方法(续)ANSYSGUI中的功能排列按照一种动宾结构，以动词开始（如Create),随后是一个名词(如Circle).菜单的排列，按照由前到后、由简单到复杂的顺序，与典型分析的顺序相同.二、ANSYS文件及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 jobname.rxx 二进制图形文件 jobname.grph 二进制ANSYS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，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).启动ANSYSObjective1-1.启动ANSYS软件.注意:以下过程默认为在

WindowsNT环境下.要启动ANSYS:WindowsNT屏幕:Start>Programs>ANSYS5.5>1.选择Interactive.Procedure1......2......3......

启动远AN片SY异S(最续)3.挤选择ANS蝴YS的工臂作目条录，AN效SY祖S所有生去成的文趋件都将拼写在此皱目录下降。缺省孝为上次案运行定么义的目触录。4.如果墙配置哨了3D显卡则降选择3D.5.泥设定锋初始思工作卖文件镜名，瓦缺省起为上熔次运沾行定植义的炒工作上文件赏名，魄第一其次运匀行缺亮省为fi专le踪蝶.7.跃选择Ru控n客to运行AN刊SY别S.No兄te:还可狸以设巾定其颤他的横交互条选项恰，但战通常乳以上肺几项乌通常悼要设五置好.如果刻在第茅1步肉中选志择Ru辱n鹊In告te押ra兵ct败iv匙e俯No余w，将读渗取上课一次杆的设废置，寇跳过肝此窗币口，乓直接愿运行ANS肢YS,2.戴选冻择AN确SY朵S产品糖.6.旗设定ANS既YS工作空污间及数顾据库大尿小(爆参考AN姑SY风S安装健及配困置手漆册).启动A粒NSY昆S(续铸)当显示血出这六兴个窗口廉后，就瞎可以使沸用ANS味YS了.ANS侧YS窗珠口Ob敢je歇ct味iv钟e1-2辆.AN嚷SY浪S穿GU秃I中六片个窗踪蝶口的勾总体士功能输入显示轿提示即信息偏，输缓入AN睁SY叶S命令，备所有输派入的命模令将在督此窗口并显示。主菜单包含AN泼SY斧S的主陶要功奏能，勒分为会前处黎理、茄求解监、后酸处理奸等。输出显示软章件的文臂本输出盘。通常灾在其他炎窗口后毯面，需摸要查看香时可提庸到前面冶。应用监菜单包含浓例如李文件迫管理妄、选荣择、筒显示矮控制袖、参买数设惭置等扶功能.工具充条将常欺用的范命令续制成习工具改条，满方便较调用.图形显示由AN编SY晃S创建或恨传递到ANS怪YS的图形.三、高前处越理实体建早模参数供化建峰模体素库弟及布尔快运算拖拉、硬旋转、翻拷贝、严蒙皮、脆倒角等多种自虑动网格悔划分工尊具，自丈动进行巴单元形先态、求氏解精度狮检查及朴修正自由/映射麦网格励划分到、智规能网今格划财分、拢自适押应网举格划怜分··复杂分几何招体Swe塑ep映射网坏格生成··六面汽体向蛙四面如体自玩动过箱渡网长格：数金字叔塔形边界耳层网伶格划盆分在几租何模城型或FE模型夹上加支载：启点载颗荷、支分布道载荷萝、体纽奉载荷夸、函日数载垃荷可扩湾展的陕标准绑梁截受面形社状库1.实体阻模型观及有浆限元森模型现今几丙乎所有发的有限解元分析斯模型都宰用实体膝模型建贱模.类似迈于CAD，ANS墨YS以数学抚的方式俭表达结晓构的几慎何形状嗽，用于密在里面丢填充节刷点和单帜元，还浪可以在碍几何模斜型边界聚上方便倡地施加肝载荷.但是哥，几何实剩体模型雾并不参胆与有限弹元分析.所有施群加在几丑何实体翠边界上星的载荷泼或约束杰必须最小终传递按到有限行元模型摊上（节我点或单棋元上）怠进行求槽解.由几佛何模读型创马建有锦限元粗模型需的过锯程叫搅作网忍格划此分Mes乖hin哲g几何实皇体模型有限元昏模型AN咳SY使S中作的图译元(即劳使想折从CA六D模型摊中传浙输实津体模练型，帅也应接该知叛道如义何使绸用ANS验YS建模工节具修改跑传入的乖模型.)下图芹示意月四类羡图元.体(3D模型些)由面围客成，代宏表三维转实体.面(表面殊)由线尺围成岩.代表怖实体徒表面侧、平潜面形适状或深壳（稼可以云是三两维曲防面）.线(可以协是空朱间曲鲁线)以关键榨点为端逆点，代允表物体影的边.关键点(位于览3D空间)代表锄物体脸的角陈点.Ar查ea秤sVo效lu篇meKey系poi厚ntsLin苹esAr贯eaObj浆ect惜ive3-摸3.兽四蓝类实纯体模帖型图勉元,以及颗它们道之间法的层熊次关组系.AN购SY似S中扮图元内(续点)层次关鸭系从最低硬阶到最眯高阶，量模型图精元的层彩次关系缓为：关键点悠（Key亚poi理nts）线（Li坟ne才s）面（Ar肾ea弱s）体（Vo咬lu虏me剑s）提示:午如锋果低矛阶的惰图元化连在缩慧高阶昏图元市上，槽则低搭阶图插元不议能删桑除.Ke暂yp毁oi宏nt倾sLin龄esAre吐asVo你lu捡me削sI’l握lj辰ustcha使ngeth槽is赛l尾in森eLin紫esKe堤yp傍oi药nt星sAre液asVol挣ume剃sOOP抢s!2.布尔个操作选择推图形迎类型.将弹妈出选取菜哥单(见下舅页)提示抗选择哑图形问进行寒布尔柴操作.要使搁用布豆尔操贵作:Mai际nM踪蝶enu阔:邪Pre递pro君ces急sor仿>令-Mo砌del材ing添-O巩per因ate颂>Procedure1......2......3......

选择喉一种览布尔骄操作(例如：Ad伐d)四、加载封、求哑解Ob盆je约ct边iv抄e4-念1.露列绑表和喂分类各载荷AN钢SY仙S中的载椅荷可分焰为:自由蚁度DO肿F-定义节润点的自玻由度（DO诸F）恶值犯(结构分饥析_位收移、热础分析_温度乞、电治磁分午析_之磁势咏等)集中载彻荷-点载扁荷(结构拘分析溪_力阔、热未分析弄_热导汪率、倦电磁烦分析刺_ma荒gn底et狭ic坛c瓣ur锡re鼻nt向s寒eg统me单nt斤s)面载荷-嚷作用畅在表填面的溪分布土载荷(结构分尤析_压菌力、热粒分析_受热对流奇、电磁绵分析_mag乎net呀ic切Max元wel抗ls木urf更ace筒s等)体积载选荷-作用在播体积或搂场域内(热分析屈_体积膨歪胀、内笛生成热肌、电磁塑分析_ma聪gn甘et君ic轮c妖ur鼠re乔nt住d遮en切si崭ty等)惯性载眼荷-结递构质量话或惯性杜引起的占载荷距(重力体、角速幻玉度等)加载Ob亏je蓄ct元iv评e4-极2a.加载.可在实羞体模型欲或FE哗A模型猾(据节点果和单摊元)李上涛加载梁.在关吐键点子处约宏束实体凳模型沿线均青布的压沉力在关键点加集中力在节希点处灶约束FEA模型沿单元边界均布的压力在节点敞加集中根力加载主(生续)几何模工型加载独立购于有书限元锻网格.重新划物分网格际或局部雅网格修盗改不影超响载荷纳.加载的项操作更加容园易,尤其是午在图形软中直接愉拾取时块.直接在予实体模头型加载译的优点:Guidelines加载颈(续)无论王采取壳何种桂加载权方式捕,AN血SY恐S求解叔前都没将载捞荷转机化到畏有限需元模诸型.研因此牙,宁加板载到治实体络的载榜荷将自动训转化进到其所球属的耗节点砍或单统元上忠。实体模型加载盐到实果体的释载荷她自动末转化猪到其阿所属蹄的节纸点或衣单元老上FEA模型沿线勤均布引的压蜂力均布接压力杨转化粪到以灵线为栽边界敬的各尘单元仙上加载门(畅续)输入一润个压力值权即为均布锹载荷,两个数绘值定义坡度压串力说明颂：压黎力数蓝值为包正表队示其午方向拒指向洋表面Ma蓄in浴M单en渡u:催So存lu骨ti牙on志>-L悄oa筐ds搞-醒Ap绒pl无y扰>锻Pr费es充su玩re块>银O喉n劲Li她ne掏s加载面字力载荷拾取Li生ne加载颈(意续)VAL熔I=恩50建0VAL幼I=炸50沈0VA情LJ袍=愤1右00液0VA倦LI训=踏1右00戚0VAL翠J=美50码0500L3500L3100央0500L3100050到0坡度压泥力载荷橡沿起始垦关键点项(I)线性佳变化听到第裤二个泥关键剖点峰(J)混。如果加劣载后坡熄度的方窑向相反口,将饿两个压良力数值级颠倒即楚可。加载迈面力肤载荷哪（续孙）加载脆(续)轴对称靠载荷可摘加载到弹具有对南称轴的3-D结构上蝴。3-D轴对称尊结构可养用一2-D轴对纽奉称模扯型描暗述。加载以轴对砖称载哲荷10灰”够直径5”勒半伸径轴对加称模铃型3-D结构对称胡轴加载递(西续)加载轴对拆称载省荷,注意抹以下贼方面棋:载荷怨数值(包括附输出瞎的反名力)基于买36株0度织转角所的3-D结构。在右图沾中，轴职对称模胞型中的降载荷是3-D结构悦均布瘦面力敢载荷坦的总威量。To春ta粒l包Fo左rc扩e雨=萍2pr=变47旧,12谜4l什b.准则3-D结构2-D有限吐元模钟型Axi颈so计fs战ymm伙etr钓y加载蛮(续)在关弃键点贴加载烛位移舰约束继:加载约垒束载荷Mai耳nM估enu予:温Sol施uti罩on束>-骑Loa速ds-滤Ap蛾ply尼-S僚tru裙ctu棍ral唉-Dis揪pla碧cem版ent醉>途On劣Key逐poi贪nts荣+procedure1......2......3......

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