《有限元分析技术》课件-第七章 模型求解与后处理

7.1模型求解 7.1.1求解环境与菜单 7.1.2求解器类型 7.2后处理操作 7.2.1查看结果 7.2.2变形显示7.2.3应力和应变 7.2.4接触结果 7.2.5自定义结果显示7.1模型求解7.1.1求解环境与菜单在AnalysisWorkbenchMechanical中启动求解命令的方法有如下两种：(1)如图7-1所示，单击标准工具箱里的Solve按钮，开始求解模型。图7-1工具栏中的求解命令(2)在Outline中的分支上右击，在弹出的快捷菜单中选择Solve命令，开始模型求解，如图7-2所示。图7-2快捷键中的求解命令系统默认采用两个处理器进行求解。当采用其他数量的求解器时，可以通过下面的操作步骤进行设置：(1)选择菜单栏中的Tools→SolveProcessingSettings命令，此时会弹出SolveProcessingSettings对话框。(2)在对话框中单击“Advanced”按钮，会弹出AdvancedProperties对话框。(3)在对话框中的Maxnumberofutilizedcores后文本框输入求解器的个数，由此来对求解器个数进行设置，如图7-3所示。图7-3求解器个数的设置1.施加载荷(1)在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS17.0→WorkBench17.0命令，启动ANSYSWorkbench17.0，进入主界面(2)双击主界面Toolbox中AnalysisSystems→StaticStructural选项，即可在ProjectSchematic创建分析项目A，如图6-1所示。(3)双击项目中Model即A4栏目即可进入Mechanical操作环境，选择Mechanical界面左侧Outline中的StaticStructural选项，此时会出现图6-2所示的Environment工具栏。图6-1创建分析项目A

图6-2Environment工具栏7.1.2求解器类型所有的设置完成之后即可对模型进行求解，在Mechanical中有两种求解器：直接求解器与迭代求解器，通常情况下，求解器是自动选取的，当然也可以预先设定求解器。(1)执行菜单栏中的Tools→Options命令，如图7-4所示，会弹出Options对话框。(2)在对话框中选择AnalysisSettingsandSolution选项，然后在对话框右侧的SolverType选项下选择相应的求解方法即可，如图7-5所示。图7-4选项命令执行过程图7-5设置求解方法7.2后 处 理 操 作Workbench平台的后处理包括查看结果、显示结果、输出结果、坐标系和方向解、结果组合、应力奇异、误差估计、收敛状况等结果。7.2.1查看结果当选择一个结果选项时，文本工具框就会显示该结果所要表达的结果，如图7-6所示。(1)

(缩放比例)：对于结构分析，模型的变形情况将发生变化，默认状态下，为了更清楚地看到结构的变化，缩放比例系数自动被放大，同时用户可以根据结构实际情况确定其变形属性，如图7-7所示。此外，也可以自己输入比例系数。图7-6结果选项卡图7-7默认比例因子(2)：用于制云图显示方式，共有以下4个选项：① Exterior：默认的显示方式并且是最常见的使用方式，如图7-8所示。② IsoSurface：用于显示相同的值域，如图7-9所示。图7-8Exterior方式图7-9IsoSurface方式图7-10CappedIsoSurface方式③CappedIsoSurface：删除了模型的一部分之后的显示结果，删除的部分是可变的，高于或低于某个指定值的部分被删除，如图7-10所示。图7-10CappedIsoSurface方式③CappedIsoSurface：删除了模型的一部分之后的显示结果，删除的部分是可变的，高于或低于某个指定值的部分被删除，如图7-10所示。图7-12SmoothContour方式图7-13ContourBands方式(3)

：用于控制模型的显示云图方式，共有以下4个选项：① SmoothContour：光滑显示云图，颜色变化过度变焦光滑，如图7-12所示。② ContourBands：云图显示有明显的色带区域，如图7-13所示。图7-14Isolines方式图7-15SolidFill方式③ Isolines：以模型等值线的方式显示，如图7-14所示。④SolidFill：不在模型上显示云图，如图7-15所示。图7-16NoWireFrame方式图7-17ShowUnderformedWireFrame方式(4)

：允许用户显示未变形的模型或者划分网格的模型，共有以下4个选项：① NoWireFrame：不显示几何轮廓线，如图7-16所示。② ShowUnderformedWireFrame：显示未变形轮廓，如图7-17所示。图7-18ShowUnderformedModel方式图7-19ShowElement方式③ ShowUnderformedModel：显示未变形的模型，如图7-18所示。④ShowElement：显示单元，如图7-19所示。(5)

：单击相应按钮，此时图形中将显示最大值、最小值和刺探位置的数值。图7-18ShowUnderformedModel方式

7.2.2变形显示在WorkbenchMechanical的计算结果中，可以显示模型的变形量，主要包括

及

，如图7-20所示。(1)

：整体变形是一个标量，它由下式决定：(2)

：包括x、y和z方向上的变形，它们是在Directional中指定的，并显示在整体模型或局部坐标系中。(3)变形矢量图：Workbench中可以给出变形的矢量图，表明变形的方向，如图7-21所示。图6-5约束菜单图7-22应力分析选项

图7-23应变分析选项7.2.3应力和应变WorkbenchMechanical有限元分析中提供了应力分析选项

和应变分析选项

，如图7-22和图7-23所示，这里Strain实际上指的是弹性应变。在分析结果中，应力和应变有6个分量(x，y，z，xy，yz，xz)，热应力有3个分量(x，y，z)。对应力和应变而言，其分量可以在Normal(x，y，z)和Shear(xy，yz，xz)中指定，而热应变是在Thermal中指定的。应力工具(StressTool)可以利用Mechanical的计算结果，操作时在StressTool下选择合适的强度理论即可，如图7-24所示。图7-24应力分析工具最大等效应力理论及最大剪切应力理论适用于塑性材料(Ductile)，Mohr-Coulomb应力理论及最大拉应力理论适用于脆性材料(Brittle)。其中最大等效应力  

为材料力学中的第四强度理论，定义为最大剪应力  

定义为，对于塑性材料，与屈服强度相比可以用来预测屈服极限。图7-25接触分析工具图7-26接触分析工具7.2.4接触结果在WorkbenchMechanical中选择Solution工具栏Tools下的ContactTool，如图7-25所示，可以得到接触分析结果。接触工具下的接触分析可以求解相应的接触分析结果，包括FrictionalStress、Pressure、SlidingDistance等计算结果，如图7-26所示。选择ContactTool接触域时可采用以下两种方法：(1) WorksheetView：从表单中选择接触域，包括接触面、目标面或同时选择两者。(2) Geometry：在图形窗口中选择接触域。7.2.5自定义结果显示在WorkbenchMechanical中，除了可以查看标准结果外，还可以根据需要插入自定义结果，包括数学表达式和多个结果的组合等。自定义结果显示有以下两种方式：(1)选择Solution