ANSYS14.0培训PPT【经典】.ppt

1、ANSYS 入门,培训手册,January 30, 2006,ANSYS 入门 目录,1.概述1-1 2.有限元分析(FEA) 与 ANSYS2-1 A.什么是 FEA?2-3 B.关于 ANSYS2-6 C.关于ANSYS公司2-20 3.ANSYS 基础3-1 A.进入 ANSYS程序3-3 B.图形用户界面( GUI)3-8 C.图形与拾取3-17 D.在线帮助3-27 E.数据库和文件3-33 F.退出 ANSYS程序3-42 G.专题3-43 4.应力分析4-1 A.分析步骤4-4 B.实体建模4-7 C.网格划分4-15 D.加载4-35 E.求解4-47 F.查看结果4-52 G

2、.检查结果的正确性4-60 H.专题4-64,5.初步决定5-1 A.何种分析类型?5-3 B.为谁建模?5-9 C.何种单元类型?5-20 6.热分析6-1 A.概述6-3 B.过程6-5 C.专题6-16 7.热-应力分析7-1 A.概述7-3 B.序列法7-5 C.直接法7-9 D.专题7-11 8.几何模型的输入8-1 A.IGES 输入8-3 B.相关产品8-9 C.有限元模型输入8-14 D.专题8-15 9.实体建模9-1 A.定义9-4 B.自上而下建模9-7 C.专题9-29 D.自下而上建模9-30 E.专题9-50,January 30, 2006,ANSYS 入门 目录

3、,10.网格划分10-1 A.多种单元属性10-3 B.控制网格密度10-10 C.改变网格10-20 D.影射网格10-23 E.六面体到四面体网格10-40 F.网格的拉伸10-48 G.延伸网格10-53 H.专题10-59 11.选择逻辑11-1 A.如何使用选择逻辑 11-4 B.部件与集合11-10 C.专题11-15 12.APDL基础12-1 A.定义参数12-4 B.使用参数12-8 C.获取数据库信息 12-11 D.专题12-16 13.加载和求解13-1 A.力荷载13-4 B.结点坐标系13-9 C.求解器13-14 D.多荷载步求解13-22 E.专题13-30,1

4、4.后处理14-1 A.查询拾取14-3 B.结果坐标系14-6 C.路径操作14-9 D.误差估计14-16 E.荷载工况组合14-25 F.结果查阅器14-31 G.数据报告生成器14-39 H.专题14-47 15.专题15-1 A.工具条与缩写15-3 B.开始文件15-9 C.输入文件15-10 D.批处理模式15-16 E.专题15-18,入 门,第 1 章,January 30, 2006,入门目录,2. 有限元分析和 ANSYS 3. ANSYS 基础 4. 应力分析 5. 预先的考虑 6. 热分析 7.热应力分析 8. 输入模型 9.实体建模,10. 网格划分 11. 选择逻

5、辑 12. APDL 基础 13. 加载和求解 14. 后处理 15. 专题,有限元分析与 ANSYS,第 2 章,January 30, 2006,有限元分析与 ANSYS概述,在这一节，我们将在介绍有限单元分析同时给出 ANSYS 功能的概述。 标题: A. 什么是有限元分析？ B. 关于 ANSYS,January 30, 2006,有限元分析与 ANSYS A.什么是有限元分析?,有限元分析是一种模拟设计荷载条件，并且确定在荷载条件下的设计响应的方法。 它是用被称之为“单元”的离散的块体来模拟设计。,每一个单元都有确定的方程来描述在一定荷载下的响应。 模型中所有单元响应的“和”给出了设

6、计的总体响应。 单元中未知量的个数是有限的，因此称为“有限单元”。,Historical Note 结果分析有限元方法是上个世纪 5060 年代 有高等院校和工业研究部门创建的。 有限元依据的基本理论已经有 100 年以上的历史，它也是手工计算桥梁和蒸汽锅炉的强度的基础。,January 30, 2006,有限元分析与 ANSYS . 什么是有限元分析?,这种包含有限个未知量的有限单元模型，只能近似具有无限未知量的实际系统的响应。 所以问题是：怎样才能达到最好的“近似”？,实际系统,有限元模型,然而，对该问题还没有一个容易的解决方案。这完全依赖于你所模拟的对象和模拟所采用的方式。但是，我们将尽

7、力通过这次培训为你提供指南。,January 30, 2006,有限元分析与 ANSYS . 什么是有限元分析?,为什么需要有限元分析？ 减少模型试验的数量 计算机模拟容许对大量的假设情况进行快速有效的试验。 模拟不适合在原型上试验的设计。 例如：器官移植，比如人造膝盖。 概要: 节省费用 节省时间 缩短产品开发时间! 创造出更可靠、高品质的设计,January 30, 2006,有限元分析与 ANSYS B. 关于 ANSYS,ANSYS 是一个完整的 FEA 软件包，它适合世界范围各个工程领域的工程师们使用: 结构分析 热分析 流体分析，包括 CFD（计算流体动力学） 电 / 静电场分析

8、电磁场分析 ANSYS 在部分工业领域中的应用如下： 航空航天 汽车工业 生物医学 桥梁、建筑,电子产品 重型机械 微机电系统 运动器械,January 30, 2006,有限元分析与 ANSYS 关于 ANSYS,ANSYS/Multiphysics 是 ANSYS 产品的“旗舰”，它包括所有工程学科的所有性能 ANSYS/Multiphysics 有三个主要的组成产品 ANSYS/Mechanical ANSYS 机械-结构及热 ANSYS/Emag ANSYS 电磁学 ANSYS/FLOTRAN ANSYS 计算流体动力学 其它产品: ANSYS/LS-DYNA -高度非线性结构问题 D

9、esignSpace CAD 环境下，适合快速分析容易使用的设计和分析工具 ANSYS/ProFEA Pro/E 的 ANSYS 分析接口。,January 30, 2006,DesignSpace,有限元分析与 ANSYS 关于 ANSYS,January 30, 2006,超弹密封,有限元分析与 ANSYS - 关于 ANSYS 结构分析,结构分析用于确定变形、应变、应力及反力。 静力分析 用于静态荷载. 可以考虑结构的线性及非线性行为，例如：大变形、大应变、应力刚化、接触、塑性、超弹及蠕变等.,January 30, 2006,有限元分析与 ANSYS - 关于 ANSYS 结构分析,动

10、力分析 包括质量和阻尼效应。 模态分析，用于计算固有频率和振型。 谐响应分析，用于确定结构对正弦变化的已知幅值和频率载荷的响应。 瞬态动力学分析，用于确定结构对随时间任意变化载荷的响应，可以考虑与静力分析相同的结构非线性行为。 其它结构功能 谱分析 随机振动 特征值屈曲 子模型,January 30, 2006,有限元分析与 ANSYS - 关于 ANSYS 结构分析,用 ANSYS/LS-DYNA 进行显示动力分析 模拟以惯性力为主的大变形分析。 用于模拟冲击、碰撞、快速成形等。,January 30, 2006,有限元分析与 ANSYS - 关于 ANSYS 热分析,热分析用于确定物体中的

11、温度分布。热分析考虑的物理量是：热量的获取和损失、热梯度、热通量。 可模拟三种热传递方式：热传导、热对流、热辐射。 稳态分析 忽略时间效应 瞬态分析 确定以时间为函数的温度值等。 可模拟相变（熔化及凝固）,January 30, 2006,有限元分析与 ANSYS - 关于 ANSYS 电磁分析,电磁分析用于计算电磁装置中的磁场 静态磁场及低频电磁场分析 模拟由直流电源，低频交流电 或低频瞬时信号引起的磁场。 例如：螺线管制动器、电动 机、变压器 磁场分析中考虑的物理量是： 磁通量密度、磁场密度、磁 力和磁力矩、阻抗、电感、 涡流、能耗及磁通量泄漏等。,January 30, 2006,有限元

12、分析与 ANSYS - 关于 ANSYS 电磁分析,高频电磁场分析 模拟电磁波的传播装置 例如：微波及RF无源组件、波导、同轴连接器。 电磁场分析中考虑的物理量是：S-参数、Q-因子、反射波损耗、电介质及传导损耗。,同轴电缆中的电场 (EFSUM),January 30, 2006,有限元分析与 ANSYS - 关于 ANSYS 电磁分析,静电学 计算由电压或电荷激发引起的电场。 例如：高压装置，微机电系统（MEMS），传输线。 典型的物理量是：电场强度和电容。 电流传导 计算在一定电压下的导体的电流 电路耦合 电磁装置与电路的耦合,January 30, 2006,有限元分析与 ANSYS

13、- 关于 ANSYS 电磁分析,电磁分析类型: 静态磁场分析用于计算由直流电 (DC) 或永磁体产生的磁场。 交变磁场分析用于计算由交流电 (AC) 产生的磁场 瞬态磁场分析用于计算随时间变化的磁场。,January 30, 2006,有限元分析与 ANSYS - 关于 ANSYS 流体分析,计算流体动力学 (CFD) 用于确定流体中的流动状态和温度。 ANSYS/FLOTRAN 能模拟层流和湍流，可压缩和不可压缩流体，以及多组份流。 应用：航空航天，电子元件封装，汽车设计。 典型的物理量是：速度，压力，温度，对流换热系数。,January 30, 2006,有限元分析与 ANSYS - 关于

14、 ANSYS 流体分析,声学分析 用于模拟流体介质和周围固体的相互作用。 例如：扬声器，汽车内部，声纳 典型的物理量是：压力分布、位移和自振频率。 容器内流体分析 模拟容器内的非流动流体的影响，确定由于晃动引起的静水压力。 例如：油罐，其它液体容器 热和质量的传输 在两点之间质量传输（如在一个管子中）产生的热量计算由一个一维单元完成,January 30, 2006,双金属片受热变形,有限元分析与 ANSYS - 关于 ANSYS 耦合场分析,耦合场分析考虑两个或多个物理场之间的相互作用。因为两个物理场之间相互影响，所以单独求解一个物理场是不可能的。因此你需要一个能够将两个物理场组合到一起求解

15、的分析软件。,例如： 热-应力分析 压电分析（电场和结构） 声学分析（流体和结构） 热-电分析 感应加热（磁场和热） 静电-结构分析,January 30, 2006,有限元分析与 ANSYS C. 关于 ANSYS 公司,ANSYS 公司. ANSYS 产品家族的开发者 总部位于 Canonsburg, PA - USA （匹兹堡南部）,January 30, 2006,有限元分析与ANSYS 关于ANSYS公司,ANSYS支持销售商(ASDs) ANSYS销售及支持网络 全世界超过75家办事处 地区级专家咨询及培训,January 30, 2006,有限元分析与ANSYS 关于ANSYS公

16、司,ANSYS 支持管理 (ASC) 在您公司站点与ANSYS联系 ANSYS通信的焦点；软件更新、错误提示、时事通讯和其它邮件形式。 如果您需要更多有关ANSYS及其公司的信息，请查看： 在线文档资料 其它ANSYS培训手册,ANSYS 入门,第 3 章,January 30, 2006,ANSYS 入门,在本章中,我们将讨论怎样进入和退出 ANSYS,怎样运用 GUI方式和在线帮助,如何用 ANSYS生成数据库和文件。 主题: A. 启动 ANSYS B. GUI方式 C. 显示图形拾取功能 D. 在线帮助 E. 数据库和文件 F. 退出 ANSYS G. 练习,January 30, 2

17、006,ANSYS 入门A. 启动 ANSYS,有两种方式启动 ANSYS: 通过交互方式 通过命令 在本学习过程中，我们将主要讲解交互式操作。 交互方式 通过菜单上的相应按钮启动 ANSYS 在Windows 系统中, 按 Start Programs ANSYS 。,January 30, 2006,ANSYS 入门A. 启动 ANSYS,以交互方式启动ANSYS后，自动显示用户图形界面(GUI)：,January 30, 2006,ANSYS入门启动 ANSYS,启动 (续),交互方式与批处理模式的比较: 交互方式允许您与ANSYS面对面的“交流”，检查您的每一步操作 批处理方式 以输入

18、命令文件的方式工作，允许您在后台运行 ANSYS 。 如果不采用交互方式，输入文件的错误将导致批处理终止。 例如求解，最好的操作方式是不需要用户干预的。,January 30, 2006,ANSYS 入门启动 ANSYS,或者，在Windows 系统中, 按 Start Programs ANSYS Product Launcher，可以进行启动设置：,January 30, 2006,ANSYS 入门启动 ANSYS,可以设置的内容有： 选择ANSYS产品 工作目录 所有文件将要存贮的目录。 图形设置 如果您配置了 3-D显示卡请您选择 3-D。否则, 在Unix系统上请您选择 X11 ,

19、在Windows系统上请您选择win32. Jobname 作业名, 不超过 32 个字符, 该作业名将作为所有生成文件的前缀。缺省为 file或为上一次的作业名。 内存空间 缺省值将满足大多数情况,January 30, 2006,ANSYS 入门启动 ANSYS,启动 (续) 选择您喜欢的启动方式之后，请按键运行 ANSYS. 命令方式 在当前系统下键入一个命令，ANSYS将被启动 。例如: ansysxx ansysxx -g ansysxx -g -j plate ansysxx -g -p ANE3FL -d 3d -j proj1 -m 128 其中： xx 为版本号。,Janua

20、ry 30, 2006,ANSYS 入门启动 ANSYS,命令行 (续) 典型的开始选项中，通常命令选择项有: -g(开始后将自动显示 GUI) -p产品代码 -d图形设备 -j工作名称 -m内存 工作目录是命令运行的目录。 参考您的 ANSYS安装和配置手册获取命令行的详细信息。,January 30, 2006,进入 ANSYS 后显示如下的 GUI 窗口:,输入 输入 ANSYS 命令。能够方便的获取以前输入的所有命令。,主菜单 包含主要的 ANSYS 功能，分为前处理、求解、后处理等。,输出 显示软件的文本输出，通常在其它窗口后面，需要查看时可提到前面。,功能菜单 包含例如文件管理、选

21、择、显示控制、参数设置等功能。,工具条 将常用的命令制成工具条，方便使用。,图形 显示由 ANSYS 创建或传入ANSYS的图形。,ANSYS 入门B. 图形用户界面,January 30, 2006,主菜单 包括分析所需的主要功能。,ANSYS入门. GUI 方式,January 30, 2006,主菜单 点击菜单项前面的 + 号，可以展开该菜单项。 点击前面没有 + 号的菜单项，可以执行该菜单项代表的命令 (组) 约定: “” 表示产生一个对话框 “ +” 表示图形拾取 “ ” 表示将产生下一个子菜单 “ ” (空缺)表示运行一个 ANSYS 命令,ANSYS入门. GUI 方式,Janu

22、ary 30, 2006,ANSYS 入门. GUI 方式,应用菜单 包含 ANSYS 运行过程中通常使用的功能，如:图形,在线帮助,选择, 文件管理等. 与主菜单的约定类似: - “” 表示产生一个对话框 - “ +” 表示图形拾取 -“ ” 表示将产生下一个子菜单 -“ ” (空缺)表示进行一个操作,January 30, 2006,ANSYS 入门. GUI方式,输入窗口 允许您输入命令。 (大多数 GUI 功能都能通过输入命令来实现. 如果您知道这些命令,可以通过输入窗口键入。) 输入命令时，ANSYS 会对该命令的格式进行提示。 在拾取图形时您也可以通过键入命令的方式实现。,命令格式

23、,January 30, 2006,ANSYS 入门. GUI方式,工具条 包含常用命令的缩写形式。 可使用一些预先设置好的命令，也可以添加自己的命令，但需要熟悉 ANSYS 命令。 可以构造自己的“按钮菜单”：,January 30, 2006,ANSYS 入门. GUI方式,版面布置 用户可以调整 GUI 界面中各区域的大小、一些有用菜单的大小、位置等，然后在系统注册中保存菜单布局： Utility Menu MenuCtrls Save Menu Layout.,January 30, 2006,ANSYS 入门GUI方式,优选框 优选框 (Main Menu Preferences)

24、允许过滤掉当前分析中不用的菜单选项。 例如,如果做一个热分析,您可以过滤掉除 Thermal 外的其它选项，后续操作时从 GUI 中可以缩减掉无关的菜单项： 只有热单元类型将在单元类型选择对话框中出现。 只显示热荷载。等。,January 30, 2006,ANSYS 入门GUI方式,优选框,January 30, 2006,ANSYS 入门. GUI方式,其它 GUI 注意事项 一些对话框中有 Apply 和 OK 两种按钮。 Apply 完成对话框的设置,不退出对话框 (不关闭) 。 OK 完成对话框的设置, 退出对话框。 ANSYS 输出窗口 Output Window 是独立的. 注意

25、: 在关闭输出窗口时将关闭 ANSYS 操作！ 不要局限于用 GUI 方式，如果您熟悉命令，在输入窗口键入命令会更方便！,January 30, 2006,ANSYS 入门. GUI方式,演示: 启动 ANSYS 显示 GUI 界面 弹出在 “激活的坐标系下建立关键点” 对话框，演示 OK 和 Apply 的区别 显示优选对话框 显示输出窗口的内容,January 30, 2006,ANSYS 入门C. 图形拾取,在 GUI 方式中大量使用图形拾取。 图形用于建模，加载，显示结果及输入、输出数据。 拾取对建模，划分网格，加载等是很有用的 在应用菜单中可用 Plot 来显示图形及执行命令后的显示

26、。,January 30, 2006,ANSYS 入门图形拾取,PlotCtrls 菜单是用来控制图形显示的： 绘图方位 缩放 颜色 符号 注释 动画 显示窗口设置 显示内容和方式 实体编号、符号显示设置 等 改变观察方位、图形缩放是最常用的功能 Pan,Zoom,Rotate,January 30, 2006,ANSYS 入门图形拾取,缺省的视图方位是主视图方向：是从 +Z 轴观察模型。 用动态模式（拖动模式）拖动模式是一种用 Control 和鼠标键调整观察方向的途径 Ctrl + Left (鼠标左键) 平移模型。 Ctrl + Middle (鼠标中键) 或滚轮中键: 缩放模型 Ctr

27、l + Right (鼠标右键) 旋转模型 :,Ctrl,January 30, 2006,ANSYS 入门图形拾取,如果您不想按住 Control 键,可以用 Pan-Zoom-Rotat 对话框中提供的热键。 您同样可以用鼠标键来操作。 在 3-D 图形设置中,您同样可以自动控制光源 。产生不同角度的光照效果。,January 30, 2006,ANSYS 入门图形收取,Pan-Zoom-Rotate 对话框的其它功能: 预先设置的观察方向 选定区域对模型进行缩放 对模型进行增量式的平移拖动，缩放以及旋转 (根据滚动条上设定的比例) 分别绕屏幕的 X, Y, Z 轴旋转。 缩放模型至适合窗

28、口大小 返回模型到默认的取向,Front+Z view, from (0,0,1) Back-Z view (0,0,-1) Top+Y view (0,1,0) Bot-Y view (0,-1,0) Right+X view (1,0,0) Left-X view (-1,0,0) IsoIsometric (1,1,1) ObliqOblique (1,2,3) WPWorking plane view,ZoomBy picking center of a square Box ZoomBy picking two corners of a box Win ZoomSame as Box

29、 Zoom, but box is proportional to window. Back Up“Unzoom” to previous zoom.,January 30, 2006,ANSYS 入门图形拾取,拾取 通过点击图形窗口允许您选择整体或局部模型。 一典型的拾取操作可用鼠标或拾取菜单来完成。在菜单中它的标志是一个“ +”号. 例如, 您可以在图形窗口中关键点的位置处拾取，然后按 OK键。,January 30, 2006,ANSYS 入门图形拾取,两种拾取方式: 恢复拾取 拾取已经存在的模型元素。 允许您在输入窗口键人元素的号码 可以用 Pick All 热键来拾取所有元素 位置拾

30、取 查找一点的坐标如关键点或节点。 允许在输入窗口输入坐标。,恢复拾取的例子,位置拾取的例子,January 30, 2006,ANSYS 入门图形拾取,鼠标键拾取功能的分配: 左键 拾取 (或取消) 距离鼠标光点最近的图元或坐标。按住左键进行拖拉，可以使可能被拾取（或取消）的图元或坐标显示为高亮度。 中键 相当于拾取图形菜单中的 Apply。 用中键可以节省时间。对于两键鼠标可以用 Shift 加鼠标右键代替。 右键 在拾取和取消之间切换。,拾取,应用,拾取和取消的切换,January 30, 2006,ANSYS 入门图形拾取,热点的拾取位置: 面和体 有一个热点在图形的中心附近。 线 有

31、三个热点 一个在中间另两个在两端。 为什麽这个很重要: 当您需要拾取图元时，您必须拾取热点。,January 30, 2006,ANSYS入门图形拾取,演示: 用已经建立的关键点显示位置拾取。显示鼠标中键和右键的功能 。 建立一些线来演示恢复拾取 演示用闭合的线来生成面 通过只删除面来演示 “Pick All” 键入一些带和不带编号的 KPLOT, LPLOT等命令。 如何使用平移、缩放、旋转。,January 30, 2006,ANSYS 入门D. 在线帮助,ANSYS 提供了基于HTML格式的帮助系统，作为现有帮助系统的补充。 您可以获得如下的帮助: ANSYS命令 单元类型 分析过程 特

32、别的 GUI 工具诸如 Pan-Zoom-Rotate 您也可以进入: 指南 验证手册 ANSYS 的网站,January 30, 2006,ANSYS入门在线帮助,下列几种方式可以进入帮助系统: Launcher Help System Utility Menu Help Help Topics Any dialog box Help 在输入窗口键入 HELP,name。 Name 是一个命令或一个单元的名称,January 30, 2006,ANSYS 入门在线帮助,按 Help System 按钮弹出帮助浏览器： 导航窗口包括目录,索引, 搜索引擎和标签 一个文件窗口列出了帮助信息。,J

33、anuary 30, 2006,ANSYS 入门在线帮助,点击 目录 可以展开帮助文件的目录，浏览感兴趣的内容。 点击 索引 可以输入和快速查找具体的命令,术语,概念等。 点击 搜索 可以从帮助系统中查找指定的单词或短语。 点击 书签 可以添加经常需要查看的帮助内容。,January 30, 2006,ANSYS 入门在线帮助,ANSYS 也提供基于 HTML 的在线指导。 这种指导包括在 ANSYS 中求解一系列问题的详细说明。 如果想进入指导部分请单击 Utility Menu Help ANSYS Tutorials.,January 30, 2006,ANSYS 入门在线帮助,演示:

34、启动帮助系统 调出分析向导 在输入窗口中键入 “help,kplot” 查找字符串 “harmonic response”,January 30, 2006,ANSYS 入门E. 数据库和文件,ANSYS 数据库包括了建模，求解，后处理所产生的保存在内存中的数据。 数据库存贮了您输入的数据以及 ANSYS的结果数据: 输入数据 您必须输入的信息,诸如模型尺寸,材料特性以及荷载情况。 结果数据 - ANSYS 的计算结果, 诸如位移,应力,应变以及反力等。,January 30, 2006,ANSYS 入门数据库和文件,保存和恢复 既然数据库保存在计算机的内存中，您应经常存盘，以防在计算机死机或

35、断电时能够保存您的信息。 保存操作是将内存中的数据拷贝到称为数据库的文件中。 ( db 为缩写). 最简单的保存方式是单击 Toolbar SAVE_DB 或使用: Utility Menu File Save as Jobname.db Utility Menu File Save as SAVE 命令,January 30, 2006,从 db文件中恢复数据库,用 RESUME操作。 Toolbar RESUME_DB 或使用: Utility Menu File Resume Jobname.db Utility Menu File Resume from RESUME 命令 保存和恢复

36、缺省文件，然后起名为 jobname.db, 但您可以通过“Save as”选择一个不同的名字，然后用 “Resume from”恢复。,ANSYS 入门数据库和文件,January 30, 2006,ANSYS 入门数据库和文件,保存和恢复的注意事项: 选择 “Save as” 或 “Resume from” 时并不改变当前的工作名。 如果您缺省保存在此之前已存在一个重名的文件, ANSYS 将首先将旧的文件拷贝到 jobname.dbb 作为一个备份。 db 文件仅仅是文件被保存时在内存中的“快照”,January 30, 2006,ANSYS 入门数据库和文件,保存和恢复技巧: 在做一个

37、分析的过程中，应该定期的保存数据库。 ANSYS不能自动保存。 在尝试一个不熟悉的操作时（如布尔操作或剖分网格）或一个操作将导致模型较大改变时（如删除操作），应先保存数据库。 如果不满意此次做出的结果，可以用恢复来重做。 在求解之前也应保存数据库。,January 30, 2006,ANSYS 入门数据库和文件,清除数据库 清除数据库的操作允许您对数据库清零并重新开始。它相当于退出并重新启动 ANSYS。 Utility Menu File Clear 不须将复杂形状的体分解为规则形状的体. 体单元仅包含四面体网格, 致使单元数量较多. 仅高阶 (10-节点) 四面体单元较满意, 因此 DOF

38、 (自由度) 数目可能很多.,映射网格 通常包含较少的单元数量。 低阶单元也可能得到满意的结果，因此DOF (自由度) 数目较少。 面和体形状必须 “规则”， 划分的网格必须满足一定的准则。 难于实现，尤其是对形状复杂的体。,January 30, 2006,网格划分.映射网格划分,生成自由网格 自由网格是面和体网格划分时的缺省设置。 生成自由网格比较容易： 导出 MeshTool 工具, 划分方式设为自由划分。 推荐使用智能网格划分进行自由网格划分，激活它并指定一个尺寸级别， 存储数据库。 按 Mesh 按钮开始划分网格： 按拾取器中 Pick All 选择所有实体 (推荐)。 或使用命令

39、VMESH,ALL 或 AMESH,ALL.,January 30, 2006,网格划分.映射网格划分,生成映射网格 由于面和体必须满足一定的要求，生成映射网格不如生成自由网格容易： 面必须包含 3 或 4 条线 (三角形或四边形)； 体必须包含4, 5, 或 6 个面 (四面体, 三棱柱, 或六面体)； 对边的单元分割必须匹配。 对三角形面或四面体，单元分割数必须为偶数.,January 30, 2006,网格划分.映射网格划分,对四边形面或六面体，允许采用不等的分割，如下面的例子所示，但分割数必须满足一个关系式 (见下页)。,January 30, 2006,网格划分.映射网格划分,规则

40、1： 两对边单元数之差相等,规则 2： 一对边单元数相等，另一对边单元数之差为偶数,January 30, 2006,网格划分.映射网格划分,因此 ,映射网格划分包含以下三个步骤: 保证面和体具有 “规则的” 形状, 即, 面有 3 或 4 条边；体有 4、5 或 6 个面. 指定尺寸和形状控制 生成网格,January 30, 2006,网格划分.映射网格划分,保证规则的形状 在许多情况下，模型几何中有多于 4 条边的面，有多于 6个面的体。为了将它们转换成规则的形状，您可能进行如下的一项或两项操作： 把面 (或体) 切割成小的，简单的形状。 连接两条或多条线 (或面) 以减少总的边 (或面

41、) 数。,January 30, 2006,网格划分.映射网格划分,切割 可以通过布尔减运算实现： 可以使用工作平面，一个面， 或一条线作为切割工具。 有时，生成新的线或面会比移动或定向工作平面到正确的方向容易得多。,January 30, 2006,网格划分.映射网格划分,连接 操作是生成一条新线 (为网格划分) ，它通过连接两条或多条线以减少构成面的线数。 使用 LCCAT 命令或 Preprocessor Meshing Concatenate Lines, 然后拾取需要连接的线。 对面进行连接, 使用 ACCAT 命令或 Preprocessor Meshing Concatenate

42、 Areas,January 30, 2006,网格划分.映射网格划分,也可以简单地通过一个面上的 3 个或 4 个角点 暗示 一个连接。此时，ANSYS 内在地 生成一个连接。 在 MeshTool中选择 Quad shape 和 Map 网格. 将 3/4 sided 变为 Pick corners. 按 Mesh 键, 拾取面, 然后拾取 3 或 4 角点形成一规则的形状.,January 30, 2006,网格划分.映射网格划分,使用连接时注意: 它仅仅是一个网格划分操作,因而应为网格划分前的最后一步，在所有的实体建模之后。这是因为，经连接操作得到的实体不能在后续的实体建模操作中使用。

43、 可以通过删除产生的线或面 “undo(取消)” 一个连接。 连接面 (为在体上映射网格) 通常比较复杂，因为也应该连接一些线。只有在对相邻的两个 4 边形面作连接时其中的线会自动连接。 若两条线或两个面 相切交会可考虑用加 (布尔) 运算。,January 30, 2006,网格划分.映射网格划分,指定尺寸和形状控制 这是映射网格划分3个步骤中的第2步。 选择单元形状非常简单。在 MeshTool中，对面的网格划分选择 Quad，对体的网格划分选择 Hex，点击 Map。 其中通常采用的尺寸控制和级别如下： 线尺寸 LESIZE 级别较高。 若指定了总体单元尺寸，它将用于 “未给定尺寸的”

44、线。 缺省的单元尺寸 DESIZE 仅在未指定ESIZE 时用于 “未给定尺寸的” 线上。 (智能网格划分 无效)。,January 30, 2006,网格划分.映射网格划分,若指定了线的分割数, 切记： 对边的分割数必须匹配,，但您只须指定一边的分割数。 映射网格划分器 将把分割数自动传送到它的对边。 如果模型中有连接线，只能在原始 (输入) 线上指定分割数，而不能在合成线上指定分割数。,每条初始线上指定6份分割. 此线上将自动使用12 份分割 (合成线的对边). 其它两条线上会采用几 份分割 呢? (后面的演示将会回答这一问题.),January 30, 2006,网格划分.映射网格划分,

45、生成映射网格 只要保证了规则的形状 并指定了合适的份数，生成网格将非常简单。只须按 MeshTool 中的 Mesh 键，然后按拾取器中的 Pick All 或选择需要的实体即可。,January 30, 2006,网格划分.映射网格划分,问题: 为划分映射网格您将如何切割这个模型? 答案: 不值得费力!,January 30, 2006,网格划分.映射网格划分,演示: 恢复 ribfull.db 导出 MeshTool ,将顶部和右侧的线划分6份 利用 “Pick corners” 对面划分映射网格. 注意左侧和底部的仅各划为2份 (由 DESIZE决定). 现在指定 ESIZE,4 (每线

46、4等分) ,重新划分网格 最后, 清除线分割, 指定 ESIZE,0.1 (尺寸),重新划分网格,January 30, 2006,网格划分E. 过渡网格划分,对体划分网格, 至今我们已见了两种选择: 自由网格划分, 生成一个 全四面体 的网格。这很容易实现但在某些情况下并不令人满意。 映射网格划分，生成一个 全六面体 的网格。这一方法令人满意但通常很难实现。 Hex-to-tet meshing 提供了第三种选择，它 “集两家之长” ，将四面体和六面体网格很好地结合起来 而不破坏网格的整体性。,January 30, 2006,网格划分.过渡网格划分,这一选择是在六面体单元和四面体单元间的过

47、渡区生成金字塔形单元，要求： 必须有六面体网格 (至少在交界面上有四边形网格)。 网格划分器首先生成四面体单元, 然后通过组合或重新组织过渡区的四面体单元形成金字塔形单元。 仅适用于既支持金字塔形又支持四面体形状的单元类型, 例如： 结构单元 SOLID95, 186, VISCO89 热单元 SOLID90 多物理场单元 SOLID62, 117, 122,SOLID95,即使在过渡区结果也会很好。即使是从线性六面体单元向二次四面体单元过渡，单元表面都是协调的。,January 30, 2006,网格划分.过渡网格划分,过渡网格对 二次-到-二次 和 线性-到-二次的过渡都是有效的。后者的单

48、元类型必须支持 9-节点金字塔单元.,六面体网格,过渡网格,四面体网格,二次 到 二次,线性 到 二次,January 30, 2006,网格划分.过渡网格划分,过程包括四个步骤 : 1.生成六面体单元. 由对规则形状体划分映射网格开始. (或对交界面划分四边形网格) 。 对于应力分析，既可采用 8-节点块体单元 (SOLID45 或 SOLID185) 也可用 20-节点块体单元 (SOLID95 或 SOLID186)。,January 30, 2006,网格划分.过渡网格划分,2.激活既支持金字塔单元又支持四面体单元的单元类型. 这些单元类型的块体单元通常可退化为金字塔单元或四面体单元。

49、检查在线帮助的 单元手册，查看哪些单元类型有效。 例如: 结构单元 SOLID95, 186, VISCO89 热单元 SOLID90 多物理场单元 SOLID62, 117, 122,January 30, 2006,网格划分.过渡网格划分,3.生成四面体单元. 首先激活自由网格划分. 然后划分那些要生成四面体单元的体. 在分界面上会自动生成金字塔单元.,January 30, 2006,网格划分.过渡网格划分,4.将退化的四面体单元转换成真实的10-节点四面体单元： 由转换网格生成器生成的四面体网格由 退化 单元组成 如从 20 节点块体单元导出的10 节点四面体单元。 这些单元不如真实的

50、10 节点四面体单元 (如 SOLID92)有效，它求解过程中使用较少的内存，写较小的文件。 为了将退化的四面体单元转换成真实的四面体单元，采用： Preprocessor Meshing Modify Mesh Change Tets. 或使用 TCHG 命令.,January 30, 2006,网格划分.过渡网格划分,演示: 恢复 hextet.db 利用 Element Type Add/Edit/Delete显示单元列表. 有两种单元类型: SOLID45 否则，仅拖拉面，不拖拉网格。,January 30, 2006,网格划分.网格拖拉,4.拖拉面. 若有连接线，先删除它。如果存在连

51、接，ANSYS 将不允许进行拖拉操作。 Preprocessor Meshing Concatenate Del Concats Lines 然后利用任一种拖拉方法拖拉面.,January 30, 2006,网格划分.网格拖拉,演示: 恢复 ribgeom.db 进入 Element Types 对话框, 删除 PLANE82 单元, 用 replace it with 4-节点MESH200 四边形单元代替它 添加第2种单元类型 SOLID45 进入 MeshTool 设置 ESIZE,0.1 选择 四边形自由网格划分,对面进行网格化 设置拖拉选项: TYPE=2, 单元份数 = 4 旋转视

52、角到 ISO 沿法向拖拉面,移动量 = 0.4 存储数据库为 ribvol.db,January 30, 2006,网格划分G. 扫掠划分,扫掠划分 是另一种为体划分网格的选择。它是一个通过扫掠面上的网格从而为一个已有的体划分网格的过程。 与网格拖拉相似, 只是在这一情况下体必须是存在的 (如通过几何体的输入)。,January 30, 2006,网格划分.扫掠划分,优点: 易于生成带有块体单元 (六面体) 或块体单元和棱柱体单元组合的体网格； 对体进行四面体网格划分时,选项设置是 “不可扫掠的” ，自动生成过渡金字塔网格。 必要条件: 体在扫掠方向的拓扑结构必须一致，例如: 穿孔的块体 (即

53、使孔洞是锥体)。 源 面和目标 面 必须是 单个 面，而不允许是连接面。,不能做扫掠划分,January 30, 2006,网格划分.扫掠划分,步骤 定义并激活一个 3-D 六面体 单元类型，如结构单元 SOLID45 或 SOLID95。 进入 MeshTool 选择 Hex/Wedge 和 Sweep。 选择如何识别 源面和目标面 : “Auto Source/Target” 选项 意味着 ANSYS 会根据体的拓扑结构自动选择它们。 “Pick Source/Target” 选项意味着由用户选择它们。 按 SWEEP 键，遵照拾取器后续的提示指令完成划分 (或使用 VSWEEP 命令)。

54、,January 30, 2006,网格划分.扫掠划分,四面体网格划分选项 在不可采用扫掠划分的体中生成四面体网格是一个十分有用的扫掠选项。 为使用此选项： 确信单元类型 支持退化的金字塔和四面体形单元，如： 结构单元 SOLID95, 186, VISCO89 热单元 SOLID90 多物理场单元 SOLID62, 117, 122 选择 Preprocessor Meshing Mesh Volume Sweep Sweep Opts 并激活四面体网格划分 (或使用 EXTOPT,VSWE 命令)。,January 30, 2006,网格划分.扫掠划分,注意 对一个复杂形体进行 映射网格划

55、分, 您需要对它做多次切割，做一些连接面或连接线。若采用 扫掠划分，您只需做几次切割操作，而不需 连接操作! 您可以利用标准的网格控制来确定源面的网格。 一般不提倡使用智能网格划分，因为它是用于自由网格划分。,January 30, 2006,网格划分.扫掠划分,演示: 恢复 ribvol.db 清除所有体和面上的网格, 画体 进入 MeshTool 激活 扫掠划分 扫掠划分网格,January 30, 2006,网格划分H. 实践,本实践包括 4 个练习: W8A. 轴承座 W8B. 连杆 W8C. 开口销 W8D. 轮,选择逻辑,第 11 章,January 30, 2006,选择概述,如

56、果你想进行以下操作: 画出所有第二象限内的面 删除所有半径在 0.2 与 0.3 之间的弧段 在所有外部线上施加对流载荷 把所有 Z=3.5 的节点写入一个文件 只观察材料是钢的单元的计算结果 上述作业都是对模型中的一部分进行操作。 选择 允许您选择实体的子集合并只在子集合上进行操作。,January 30, 2006,选择概述,本章的主要目的是介绍如何使用选择及一些有用的选项，在学习完这一章后，您应该能够： 选择模型的子集 只在这些子集上进行操作 定义部件集合 小结: A. 如何使用选择 B. 部件与集合 C. 练习,January 30, 2006,选择A. 如何使用选择,分三个步骤: 选

57、择一个子集 在这些子集上进行操作 重新激活整个集合,激活整个模型,选择子集,在子集上操作,January 30, 2006,选择.如何使用选择,选择子集 在实体选择对话框中所有的选择工具都是可用的: Utility Menu Select Entities. 或者使用 xSEL 系列命令: KSEL, LSEL, ASEL, VSEL, NSEL, ESEL,选择实体,选择准则,选择类型,January 30, 2006,选择.如何使用选择,选择的准则: By Num/Pick: 通过实体号或通过拾取操作进行选择 Attached to: 通过实体的隶属关系进行选择。例如, 通过子集选择与当前

58、子集连接的线。 By Location: 根据 X,Y,Z 坐标位置选择。 例如, 选择所有X=2.5 的节点。X,Y,Z 是当前激活坐标系的坐标。 By Attributes: 根据材料号，实常数号等进行选择。对不同的实体所用的属性不相同。 Exterior: 选择模型外边界的实体 By Results: 根据结果数据选择，例如根据节点位移选择,January 30, 2006,Select None,选择方式 From Full: 从整个实体集中选择一个子集 Reselect: 从当前子集中再选择一个子集 Also Select: 在当前子集中再添加另外一个子集 Unselect: 从当前

59、子集中去掉一部分 Invert: 选择当前子集的补集 Select None: 选择空集 Select All: 选择所有实体,选择.如何使用选择,Reselect,Also Select,Unselect,Invert,From Full,Select All,January 30, 2006,选择.如何使用选择,在子集上进行操作 典型的操作包括施加荷载，列出子集结果，或者仅仅是绘制所选实体等。 选择一个子集以后，当拾取对话框提示您可以拾取全部实体时，可以方便的使用 Pick All 按钮，或者可以使用 ALL 标号。 注意：大部分的 ANSYS 操作, 包括 SOLVE 命令，都只在当前选择的子集上进行。 另外一些操作是给选定的子集一个名称用来生成一个部件 (将在下一节讨论)。,January 30, 2006,选择.如何使用选择,重新激活整个集合 所有需要的操作在所选子集上完成以后，您要重新激活整个实体集 如果在求解前所有的节点和单元不全起作