ansys学习笔记.docx
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ansys学习笔记
Linear
线性
Nolinera
非线性
Density
密度
ThermalExpansion
热膨胀
Damping
阻尼
FrictionCoefficient
摩擦系数
LinearElastic
线弹性
Isotropic
各向同性
Orthotropic
正交各向异性
Anisotropic
各向异性
Beam
梁
Link
杆
Pipe
管
Shell
壳
帮助的使用：
”help,command”
处理器列表：
名称
功能
路径
命令
prep7
建立几何模型，赋予材料属性，分网与施加边界条件等
MainMenu>Preprocessor
/prep
solution
加载、求解
MainMenu>Solution
/solu
post1
查看某个时刻的计算结果
MainMenu>GeneralPostproc
/post1
post26
查看时间历程上的计算结果
MainMenu>TimeHistPostpro
/post26
opt
优化设计
MainMenu>DesignOpt
/opt
pds
概率设计
MainMenu>ProbDesign
/pds
aux2
把二进制文件变为可读文件
UtilityMenu>File>list>NinaryFiles
/aux2
aux12
在热分析中计算辐射因子和矩阵
MainMenu>RadiationOpt
/aux12
aux15
从CAD或FEM程序中传递文件
MainMenu>File>Import
/aux15
runstat
估计计算时间、运行状态
MainMenu>Run-TimeStates
/runst
文件格式：
文件类型
文件扩展名
文件格式
日志文件
.log
文本
错误文件
.err
文本
输出文件
.out
文本
数据库文件
.db
二进制
结果文件：
结构与耦合场分析
热分析
.rst
.rth
二进制
图形文件
.grph
文本
三角化刚度矩阵文件
.tri
二进制
单元刚度矩阵
.emat
二进制
组集的整体刚度矩阵和质量矩阵
.full
二进制
载荷步文件
.snn
文本
单元类型：
类别
单元名称
杆单元
LINK1,8,10,11,180
梁单元
BEAM3,4,23,24,44,54,188,189
管单元
PIPE16,17,18,20,59,60
2D实体元
PLANE2,25,42,82,83,145,146,182,183
3D实体元
SOLID45,46,64,65,72,73,92,95,147,148,185,186,187,191
壳单元
SHELL28,41,43,51,61,63,91,93,99,143,150,181,208,209
弹簧单元
COMBIN7,14,37,39,40
质量单元
MASS21
接触单元
CONTAC12,52,TARGE169,170,CONTA171,172,173,174,175,178
矩阵单元
MATRIX27,50
表面效应元
SURF153,154
粘弹实体元
VISCO88,89,106,107,108
超弹实体元
HYPER56,58,74,84,86,158
耦合场单元
SOLID5,PLANE13,FLUID29,30,38,SOLID62,FLUID79,80,81,SOLID98,FLUID129,INFIN110,111,FLUID116,130
界面单元
INTER192,193,194,195
显式动力分析单元
LINK160,BEAM161,PLANE162,SHELL163,SOLID164,COMBI165,MASS166,LINK167,SOLID168
E
Elasticity弹性
B
Birthanddead单元生死
P
Plasticity塑性
S
Swelling膨胀
C
Creep蠕变
D
Largedeflection大变形或大挠度
F
Largestrain/Finitestrain大应变
G
Stressstiffness/Geometricstiffening应力刚化或几何刚度
A
Adaptivedescent自适应下降
杆单元：
单元名称
简称
节点数
节点自由度
特性
备注
LINK1
2D杆
2
Ux,Uy
EPCSDGB
常用杆元
LINK8
3D杆
Ux,Uy,Uz
EPCSDGB
LINK10
3D仅受拉或仅受压杆
EDGB
模拟缆索的松弛及间隙
LINK11
3D线性调节器
EGB
模拟液压缸和大转动
LINK180
3D有限应变杆
EPCDFGB
另可考虑粘弹塑性
备注
⑴杆单元均为均质直杆，面积和长度不能为零（LINK11无面积参数）。
仅承受杆端荷载，温度沿杆元长线性变化。
杆元中的应力相同，可考虑初应变。
⑵LINK10属非线性单元，需迭代求解。
LINK11可作用线荷载；仅有集中质量方式。
⑶LINK180无实常数型初应变，但可输入初应力文件，可考虑附加质量；大变形分析时，横截面面积可以是变化的，即可为轴向伸长的函数或刚性的。
⑷通常用LINK1和LINK8模拟桁架结构，如屋架、网架、网壳、桁架桥、桅杆、塔架等结构，以及吊桥的吊杆、拱桥的系杆等构件，必须注意线性静力分析时，结构不能是几何可变的，否则造成位移超限的提示错误。
LINK10可模拟绳索、地基弹簧、支座等，如斜拉桥的斜拉索、悬索、索网结构、缆风索、弹性地基、橡胶支座等。
LINK180除不具备双线性特性（LINK10）外，它均可应用于上述结构中，并且其可应用的非线性性质更加广泛，增加了粘弹塑性材料。
⑸LINK1、LINK8和LINK180单元还可用于普通钢筋和预应力钢筋的模拟，其初应变可作为施加预应力的方式之一。
梁单元
单元名称
简称
节点
节点自由度
特性
备注
BEAM3
2D弹性梁
2
Ux,Uy,RotZ
EDGB
常用平面梁单元
BEAM23
2D塑性梁
2
EPCSDFGB
具有塑性等功能
BEAM54
2D渐变不对称梁
2
EDGB
不对称截面，可偏移中心轴
BEAM4
3D弹性梁
2
Ux,Uy,Uz
RotX
RotY
RotZ
EDGB
拉压弯扭，常用3D粱元
BEAM24
3D薄壁梁
2+1
EPCSDGB
拉压弯及圣文南扭转；开口或闭口截面
BEAM44
3D渐变不对称梁
2+1
EDGB
拉压弯扭，不对称截面，可偏移中心轴，可释放节点自由度，可采用梁截面
BEAM188
3D线性有线应变梁
2+1
Ux,Uy,Uz
RotX,RotY
RotZ,或增加warp
EPCDFGB粘弹塑性
Timoshenko梁，计入剪切变形影响；可增加翘曲自由度；可采用梁截面
BEAM189
3D二次有限应变梁
3+1
同BEAM188，但属二次梁单元
备注
⑴梁单元面积和长度不能为零，且2D梁元必须位于XY平面内。
⑵剪切变形的影响：
当梁的高度远小于跨度时可忽略剪切变形的影响。
经典梁元基于变形前后垂直于中面的截面变形后仍保持垂直的Kirchhoff假定，例如当剪切变形系数为零时的BEAM3或BEAM4。
但考虑剪切变形的梁弯曲理论中，仍假定原来垂直于中面的截面变形后仍保持平面，（但不一定垂直），ANSYS考虑剪切变形影响采用两种方法，即在经典梁元的基础上引入剪切变形系数（BEAM3/4/23/24/44/54）和Timoshenko梁元（BEAM188/189），前者的截面转角由挠度的一次导数导出，而后者则采用了挠度和截面转角各自独立插值，这是两者的根本区别。
⑶自由度释放：
梁元中能够利用自由度释放的单元有BEAM44单元，通过keyopt（7）和keyopt（8）设定释放I节点和J节点的各个自由度。
而高版本中的BEAM188/189也可通过ENDRELEASE命令对自由度进行释放，如将刚性节点设为球铰等。
⑷梁截面特性：
能够采用梁截面特性的有BEAM44和BEAM188/189三个单元。
BEAM44截面不变时才能采用梁截面，在不使用梁截面而输入实常数时可以采用变截面。
BEAM188/189在V8.0以上版本中可使用变截面的梁截面，且可以采用不同材料组成的梁截面，而BEAM44则不可。
同时BEAM188/189支持约束扭转，通过激活第七个自由度使用。
⑸BEAM23/24实常数的输入比较复杂。
BEAM23可输入矩形截面、薄壁圆管、圆杆和一般截面的几何尺寸来定义截面。
BEAM24则通过一系列的矩形段来定义截面。
⑹荷载特性：
梁单元大多支持单元跨间分布荷载、集中荷载和节点荷载。
但BEAM188/189不支持跨间集中荷载和跨间部分分布荷载。
特别注意的是梁单元的分布荷载是施加在单元上，而不是施加在几何线上。
⑺应力计算：
对于输入实常数的梁元，其截面高度仅用于计算弯曲应力和热应力，并且假定其最外层纤维到中性轴的距离为梁高的一半。
因此关于水平轴不对称的截面，其应力计算是没有意义的。
管单元：
单元名称
简称
节点数
特性
备注
PIPE16
3D弹性直管元
2
EDGB
可考虑两种温度梯度及内部和外部压力
PIPE17
3D弹性T型管元
2~4
EDGB
可考虑绝热、内部流体、腐蚀及应力强化
PIPE18
3D弹性弯管元
2+1
EDB
PIPE20
3D弹性直管元
2
EPCSDGB
同PIPE16
PIPE59
3D弹性沉管元
2
EDGB
可模拟海洋波，可考虑水动力和浮力等，其余同PIPE16，且可模拟电缆
PIPE60
3D弹性弯管元
2+1
EPCSDB
同PIPE18
2D实体单元
单元名称
简称
节点自由度
特性
备注
PLANE2
6节点三角形单元
Ux,Uy
EPCSDFGBA
适用于不规则的网格
PLANE42
4节点四边形单元
具有协调和非协调单元选项
PLANE82
8节点四边形单元
是PLANE42的高阶单元；混合分网的结果精度高；适用于模拟曲线边界
PLANE145
8节点四边形单元
E
支持2~8阶多项式
PLANE146
6节点三角形P单元
支持2~8阶多项式
PLANE182
4节点四边形单元
EPCSDFGBA
具有更多的非线性材料模型
PLANE183
8节点四边形单元
是PLANE182的高阶单元
PLANE25
4节点谐结构单元
Ux,Uy,Uz
EGB
模拟非对称载荷的对称结构
PLANE83
8节点谐结构单元
是PLANE25的高阶单元
备注
⑴单元插值函数及说明:
PLANE2是协调元。
PLANE42可为协调元或为非协调元，当退化时为常应变三角形单元。
PLANE82是PLANE42的高阶单元，采用3次插值函数。
PLANE182与PLANE42具有相同的插值函数，但无附加位移函数项；也可退化为3节点三角形。
PLANE183是PLANE182的高阶单元，与PLANE82的插值函数相同，也可退化为6节点三角形。
P单元的插值函数可为2～8次，其中PLANE145是8节点四边形单元，而PLANE146是6节点的三角形单元。
⑵荷载特性：
大多支持单元边界的分布荷载及节点荷载，可考虑温度荷载，支持初应力文件等。
特别地对平面应力输入单元厚度时，施加的分布荷载不是线荷载（力/长度），而是面荷载（力/面积）；如果不输入单元厚度，则为单位厚度。
⑶其它特点：
四边形单元均可退化为三角形单元。
除P单元和谐结构单元不支持读入初应力外，其余均支持。
除4节点单元支持非协调选项外，其余都不支持。
除4节点单元外，其余单元都适合曲边模型或不规则模型。
3D实体单元
单元名称
简称
节点
特性
完全/减缩积分
初应力
备注
SOLID45
实体元
8
EPCSDFGBA
Y/Y
Y
正交各向异性材料
SOLID46
分层实体元
8
EDG
Y/N
N
层数达250或更多
SOLID64
各向异性实体元
8
EDGBA
Y/N
N
各向异性材料
SOLID65
钢筋混凝土实体元
8
EPCDFGBA
Y/N
N
开裂，压碎，应力释放
SOLID92
四面体实体元
10
EPCSDFGBA
Y/N
Y
正交各向异性材料
SOLID95
实体单元
20
EPCSDFGBA
Y/Y
Y
是SOLID45的高阶元
SOLID147
砖形实体P元
20
E
Y/N
N
P可设置2~8阶
SOLID148
四面体实体P元
10
E
Y/N
N
P可设置2~8阶
SOLID185
实体单元
8
EPCDFGBA
Y/Y等
Y
可模拟几乎不可压缩的弹塑和完全不可压缩的超弹
SOLID186
实体单元
20
EPCDFGBA
Y/Y
Y
SOLID187
四面体实体元
10
EPCDFGBA
Y/N
Y
SOLID191
分层实体元
20
EGA
Y/N
N
层数<=100
备注
⑴关于SOLID72/73单元：
SOLID72是4节点四面体实体元，SOLID73是8节点六面体实体元，这两个单元每个节点均具有6个自由度，即Ux,Uy,Uz,Rotx,Roty,Rotz。
在较高版本中ANSYS已不再推荐使用，帮助文件中也不再介绍，但用命令流仍然可用。
原因之一是新的求解器PCG和SOLID92/95可以较好的解决原有的求解问题；之二是防止不同单元使用中“误用”转动自由度，例如与BEAM或SHELL混合建模时误用转动自由度。
⑵其它特点：
除8节点单元具有非协调单元选项外，其余均不支持除8节点单元外，其余均适合曲边模型或不规则模型除10节点单元不能退化外，其余单元皆可退化为棱柱体和四面体单元，且SOLID95/186又可退化为金字塔（也称宝塔）单元。
⑶SOLID185积分方式可选择：
完全积分的方法、减
缩积分、增强应变模式和简化的增强应变模式。
且SOLID185/186/187单元均具有位移插值模式和混合插值模式（u-P插值），以模拟几乎不可压缩的弹塑材料和完全不可压缩的超弹材料。
壳单元：
单元名称
简称/3D
节点
节点自由度
特性
备注
SHELL28
剪切/扭转板
4
Ux,Uy,Uz或
Rx,Ry,Rz
EG
纯剪，无面载荷
SHELL41
膜壳
4
Ux,Uy,Uz
EDGBA
有仅拉选项
SHELL43
塑性大应变壳
4
Ux,Uy,Uz
Rx,Ry,Rz
EPCDFGBA
计入剪切变形
SHELL51
轴对称结构壳
2
Ux,Uy,Uz,
Rotz
EPCSDG
有单元相交角度限制
SHELL61
轴对称谐波壳
2
EG
载荷可不对称
SHELL63
弹性壳
4
Ux,Uy,Uz
Rx,Ry,Rz
EDGB
刚度选项，未计剪切变形
SHELL91
非线性层壳
8
EPSDFGA
计入剪切变形影响；节点可偏置设置（93除外）
SHELL93
结构壳
8
EPSDFGBA
SHELL99
线性层壳
8
EDG
SHELL143
塑性小应变壳
4
EOCDGBA
计入剪切变形
SHELL150
结构壳P元
8
E
SHELL181
有限应变壳
4
EPCDFGBA
超弹，粘弹，粘塑
计入剪切变形，可为分层结构壳
SHELL208
有限应变轴对称结构壳
2
SHELL209
3
Ux,Uy,Rotz
备注
⑴通常不计剪切变形的壳元用于薄板壳结构，而计入剪切变形的壳元用于中厚度板壳结构。
当计入剪切变形的壳元用于很薄的板壳结构时，会发生“剪切闭锁”为防止出现剪切闭锁，一般采用减缩积分或假设剪应变等方法，这两种方法对于Timoshenko梁效果是一样的，但对于板壳元是不同的。
减缩积分比较常用，虽然有可能导致“零能模式”（zeroenergymode），但一般是在板壳较厚且单元很少时发生，这在实际情况中出现的较少，且板壳较厚时可选择完全积分。
⑵其它特点：
除8节点壳元外均具有非协调元选项。
除SHELL28/51/61外均可退化为三角形形状的单元。
仅SHELL181支持读入初应力。
仅SHELL93/181支持减缩积分。
仅SHELL43/63/143具有面内Allman刚度选项，SHELL181具有Drill刚度选项。
大多数平板壳单元适合不规则模型和直曲壳模型，但一般限制单元间的交角不大于15°。
除SHELL28外，均支持变厚度、面荷载及温度荷载。
弹簧单元：
单元名称
简称
节点数
节点自由度
特性
备注
COMBIN7
3D铰接连结单元
2+3
Ux,Uy,Uz
Rx,Ry,Rz
EDNA
具有转动控制功能
COMBIN14
弹簧阻尼器单元
2
1D:
URPT之一
2D:
Ux,Uy
3D:
Uxyz或Rxyz
EDGBN
无控制功能
COMBIN37
控制单元
2~4
URPT之一
ENA
具有滑动控制功能
COMBIN39
非线性弹簧单元
2
1D:
URPT之一
2D:
Uxy
3D:
Uxyz或Rxyz
EDGN
无控制功能
COMBIN40
组合单元
2
URPT之一
ENA
具有滑动控制功能
/*Chapter1_结构分析过程*/
两种ANSYS操作方式：
命令流+GUI方式。
用命令的话要快且文件保存起来要小不过要记；GUI的话要用鼠标挨个点。
强烈建议用命令流的方式来搞……
♫前处理：
创建几何模型或有限元模型定义单元定义材料属性定义单元划分。
施加载荷和边界条件也可在该过程完成。
♫求解过程：
施加载荷和边界条件定义求解类型定义求解器及求解方式
♫后处理：
查看分析结构结果计算与分析
1、建立有限元模型
（1）指定工作名（/FILNAM）和工作标题（/TITLE）
（2）定义单元类型（ET）和单元关键字（KEYOPT）：
有200多种不同的单元类型那个，每种单元类型都有自己特定的编号和单元类型名，比如PLANE182等；单元关键字定义了单元的不同特性，如轴对称、平面应力等，用户需要根据需要选择相应的单元类型，并设置其关键字
（3）定义实常数（R）：
实常数指某一单元的补充几何特性，如单元的厚度、梁的截面积和惯性矩等，指定了单元类型后，应根据单元类型指定相应的实常数。
、
（4）定义材料属性（MP、TB）：
在所有的分析中都要输入材料属性，材料属性根据分析问题的物理环境不同而不同。
例如，在结构分析中必须输入材料的弹性模量、泊松比，在热结构耦合分析中必须输入材料的导热系数、热膨胀系数，如果在分析过程中需要考虑重力、惯性力，则必须要输入材料的密度
（5）创建几何模型：
一种是用ANSYS直接创建实体模型；一种是导入其他三维设计软件设计好的图形。
这步也可以作为第一步来做……
（6）进行有限元网格划分：
有限元模型是将几何模型划分为有限个单元，单元之间通过节点相连接，在每个单元和节点上求解物理问题的近似解。
2、加载求解
在有限元模型建立之后，可以运用SOLUTION处理器定义分析类型和分析选项，施加载荷，指定载荷步长，进行求解。
具体步骤如下：
（1）定义分析类型和分析选项：
ANSYS的分析类型包括静态、瞬态、调谐、模态、谱分析、挠度和子结构分析等，用户可以根据需要解决的工程问题进行选择。
（2）加载：
载荷分为6大类：
位移载荷、力或力矩、面载荷、体积载荷、惯性载荷、耦合场载荷。
这些载荷大部分可以施加到几何模型上，包括关键点、线和面，也可以施加在有限元模型上，包括单元和节点。
（3）指定载荷步选项：
载荷步选项的功能是对载荷步进行修改和控制，包括对子步数、步长和输出控制等。
（4）求解初始化：
其主要功能是在ANSYS软件数据库中获得模型和载荷信息，进行计算求解，并将结果数据写入到结果文件（Jobname.RST,Jobname.RTH,Jobname.RMG,或Jobname.RFL）和数据库中。
3、查看求解结果
程序计算完成后，可以通过通用后处理器POST1和时间历程后处理器POST26查看求解结果。
POST1用于查看整个模型或部分模型在某一时间步的计算结果；POST26用于查看模型的特定点在所有时间步内的计算结果。
/*Chapter2_图形显示设置技巧*/
（1）改变图形窗口的显示颜色：
GUI:
UtilityMenue|PlotCtrls|Style|Corlors|ReverseVideo将黑色变为白色的窗口或者将白色窗口变为黑色窗口。
或者
GUI:
UtilityMenue|MenuCtrls|ColorSelection对颜色做设置
（2）分解图形窗口：
GUI:
UtilityMenue|PlotCtrls|Multi-WindowLayout图形窗口被分为几个小窗口，可以看到各个视图。
（3）计算结果图形显示方式
GUI:
UtilityMenue|PlotCtrls|DeviceOptions,在默认情况下是以云图的形式显示计算结果，若将[/DEVI]Vectormode（wireframe）选项设置为On,则ANSYS将以向量形式显示计算结果。
（4）抓图保存：
GUI:
UtilityMenue|PlotCtrls|CaptureImage,抓去当前图形窗口的图。
默认为BMP格式的文件。
GUI:
UtilityMenue|PlotCtrls|HardCopy|ToFile,可以设置图形文件的保存格式、是否压缩及图形颜色等。
你也可以：
GUI:
UtilityMenue|PlotCtrls|RedirectPlots|To……直接将图形窗口的图形保存为相应的图像文件。
ANSYS默认的存储文件名为file000.bmp，用户可以在Saveto文本框中改写文件名。
（5）动画生成：
GUI:
UtilityMenue|PlotCtrls|Aninmate|……这些个命令可将模拟结果生成为AVI格式的动画文件。
用户不仅可以将模型的变形过程进行动画模拟，也可以将模型变形过程中的应力、应变、温度等参量信息进行动画模拟。
（6）设置视图显示方向：
/VIEW,1,1,2,3
GUI:
UtilityMenue|PlotCtrls|ViewSettings|ViewingDirection
/*Chapter3_ANSYS坐标系与工作平面*/
ANSYS有6种坐标系：
总体坐标系、局部坐标系、节点坐标系、单元坐标系、显示坐标系和结果坐标系。
总
升级会员 