《ANSYS初级教程》课件

ANSYS初级教程ANSYS软件简介ANSYS是一款功能强大的有限元分析软件，广泛应用于工程设计、仿真和分析领域。ANSYS提供了一套完整的解决方案，涵盖结构分析、流体动力学、热分析、电磁场分析、声学分析等多个领域。ANSYS软件以其高度的准确性、可靠性和易用性而闻名，并已成为全球工程设计和分析领域的行业标准。ANSYS建模基础ANSYS软件的核心功能之一是创建虚拟模型，这些模型可以用来模拟真实的物理世界。几何形状定义物体的外形轮廓，例如形状、尺寸和位置。材料属性定义物体的物理属性，例如密度、弹性模量和泊松比。建模单元类型实体单元实体单元代表三维空间中的实体，用于模拟固体结构。壳单元壳单元代表二维空间中的薄板结构，用于模拟薄壁结构。梁单元梁单元代表一维空间中的杆状结构，用于模拟细长结构。建模流程1几何建模使用ANSYSWorkbench中的DesignModeler模块，创建零件或组件的几何模型，可以是实体、曲面或线框。2网格划分将几何模型离散成有限元网格，以便进行数值计算。使用Meshing模块划分网格，可以选择不同的网格类型和密度。3材料属性定义定义模型中各部分材料的属性，包括弹性模量、泊松比、密度等。可以使用EngineeringData模块定义材料属性。4边界条件设置定义模型的边界条件，包括力载荷、位移约束、温度条件等。可以使用StaticStructural模块设置边界条件。5求解分析运行ANSYS求解器，进行有限元分析，得到应力、位移等结果。6结果后处理使用Postprocessing模块查看分析结果，包括应力云图、位移云图等，并进行结果分析和评估。实体模型创建1几何建模创建零件或部件的几何形状2特征建模使用特征命令添加细节和修改几何3实体模型完整的几何模型，包含所有细节有限元网格划分将复杂模型划分为大量简单单元，将连续的物理问题离散化，以方便计算机处理。网格划分基础1单元类型常见的单元类型包括四面体单元、六面体单元、三角形单元和四边形单元。不同的单元类型在精度和计算效率上各有优劣。2网格密度网格密度越高，计算精度越高，但也意味着计算量越大。需要根据分析需求选择合适的网格密度。3网格质量网格质量直接影响计算结果的准确性。应确保网格质量良好，避免出现畸变、扭曲或过度细化等问题。自动网格划分1简化操作无需手动定义网格节点和单元2提高效率快速生成高质量网格3灵活控制可通过参数调整网格密度手动网格划分网格尺寸手动划分网格时，需要根据分析需求和模型复杂度，设置网格尺寸。网格节点手动划分网格，需要根据分析需求，设置网格节点的分布和数量。网格质量手动划分网格时，需要保证网格质量，例如网格形状和大小，以提高分析精度。材料属性定义在ANSYS中，材料属性定义是进行结构分析的关键步骤。弹性模量材料抵抗形变的能力。泊松比材料在受力方向上伸长时，垂直方向上收缩的比例。密度材料单位体积的质量。线性弹性材料应力-应变关系线性弹性材料的应力与应变之间呈线性关系，可以用胡克定律描述。弹性模量弹性模量是衡量材料抵抗形变能力的指标，越大则材料越硬。泊松比泊松比反映材料在单轴拉伸或压缩时，横向尺寸变化与纵向尺寸变化的比例。非线性材料塑性材料塑性材料在超过屈服强度后会发生永久变形。橡胶材料橡胶材料具有非线性应力-应变关系，表现出弹性和可压缩性。混凝土材料混凝土材料表现出非线性行为，包括裂缝和塑性变形。边界条件设置力载荷定义模拟外部施加的力，例如压力、重力、扭矩等。位移约束定义定义物体固定或运动受限的区域，例如固定支座、滑动面等。力载荷定义集中力将力集中作用于一点，例如施加在物体上的单点压力。分布力力作用在物体表面上的一个区域，例如压力或重力。力矩力作用在物体上产生的旋转力，例如拧紧螺钉或扭矩。位移约束定义固定约束将节点的位移限制为零，即不允许节点移动。位移约束将节点的位移限制在指定的范围内。旋转约束将节点的旋转限制为零，即不允许节点旋转。求解控制参数求解控制参数是ANSYS软件中非常重要的设置，它决定了有限元分析的精度和效率。例如，对于线性静力学分析，需要设置收敛准则、迭代次数等参数，以便软件能够找到问题的最佳解。线性静力学求解求解过程线性静力学求解是指在静力学条件下，材料和结构处于线性弹性范围内的求解过程。线性静力学假设材料的应力应变关系是线性的，并且没有明显的几何非线性。求解器选择ANSYS提供多种求解器，选择合适的求解器对求解效率和精度至关重要。例如，对于大型模型，可以选择迭代求解器。精度控制在求解过程中，需要控制求解精度，例如设置收敛准则，以确保结果的可靠性。非线性静力学求解材料非线性考虑材料的非线性特性，例如塑性、蠕变和屈服。几何非线性考虑大变形和位移对结构的影响。边界条件非线性考虑边界条件的变化，例如接触、摩擦和冲击。后处理结果分析ANSYS模拟完成后，需要对计算结果进行可视化分析，以了解结构的受力状态和变形情况。应力云图显示结构中各点的应力大小和分布情况。位移云图显示结构中各点的位移大小和方向。应力云图应力云图是ANSYS后处理中常用的结果可视化方式之一。通过应力云图，可以直观地观察结构在不同位置的应力分布情况，帮助用户分析结构的受力状态。位移云图位移云图显示结构在载荷作用下各节点的位移大小和方向。通过颜色梯度表示位移量，蓝色代表位移量小，红色代表位移量大。通过云图，可以直观地观察结构的变形情况，帮助判断结构的强度和稳定性。其他结果可视化位移云图显示结构在载荷作用下的位移分布。温度云图显示热传导分析中物体的温度分布。压力云图显示流体流动分析中流体的压力分布。热传导分析热传导基础热传导是通过物质本身的分子运动来传递热能的过程。在固体中，热传导是主要的热传递方式。ANSYS热传导分析ANSYS提供强大的热传导分析功能，可以模拟各种热传递过程，如热传导、热对流和热辐射。热边界条件恒温边界指定边界上的温度值，模拟热源或散热器。热流边界指定边界上的热流密度，模拟热量流入或流出。对流边界模拟边界与周围流体之间的热交换，例如空气对流。辐射边界模拟边界与周围环境之间的热辐射，例如太阳辐射。温度场分析1温度分布通过计算，ANSYS可以生成详细的温度分布图。2温度梯度分析温度变化率，了解热量传递方向和强度。3热流密度计算热能流动的速率，评估热损失或增益。流体流动分析流体边界条件定义流体域的边界条件，如入口速度、出口压力等流场分析求解流体流动方程，获得速度、压力等流场参数流体边界条件入口条件速度、压力或流量出口条件压力或速度壁面条件无滑移、对称流场分析速度场流场分析可以帮助我们了解流体在特定区域内的流动速度和方向。压力场通过分析压力场，我们可以了解流体在不同位置的压力分布。模态分析模态分析是研究结构或系统在不同频率下的振动特性，确定其固有频率和振型。模态提取提取频率ANSYS可以提取结构的固有频率和振型，并进行分析。振型可视化软件可以将提取的振型以图形方式显示出来，方便用户理解结构的振动特性。振型可视化ANSYS提供了丰富的后处理工具，帮助用户直观地可视化提取的振型。用户可以通过绘制振型云图，观察结构在不同频率下的变形趋势。通过动画播放，用户可以更清晰地了解振型变化规律，这对于理解结构的动力特性至关重要。范例演示通过具体的案例演示，学习如何运用ANSYS软件进行不同类型的分析。零件静力分析施加载荷定义作用于零件的力或压力，例如重量或外力。设定边界条件指定零件的固定区域或移动限制，例如固定点或滑轨。求解分析运行ANSYS进行计算，得到零件在载荷作用下的应力、位移等结果。热传导分析稳态热传导在给定边界条件下，系统温度不再随时间变化。瞬态热传导系统温度随时间变化，需要进行时间步长分析。材料热属性热传导率、比热容等参数影响热传递速率。流体流动分析模拟流体的流动行为，如速度、压力和温度分布优化流体设备的设计，提高效率和