最新ANSYS常见问题及应用技巧汇总.docx
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最新ANSYS常见问题及应用技巧汇总
ANSYS常见问题及应用技巧
ANSYS常见问题及应用技巧
（一）
（二）
发表时间：
2010-3-6 作者:
刘军涛 来源:
e-works关键字:
ANSYS 使用技巧 问题解
本篇开始讲述ANSYS在使用过程中常见的问题和在使用时一些常用的使用技巧，对与初学者来说，理解和弄清楚这些问题的根源和掌握这些使用技巧，能够更好的理解ANSYS这个软件本身。
1.ANSYS中的等效应力是什么物理含义？
1）ANSYS中等效应力最大应力s1有什么区别，平常讨论应力分布，应该用等效应力还是最大应力s1呢？
2）计算等效应力时是否需要输入等效泊松比呢？
3）在实际的应用中，例如在讨论平板上的圆孔应力集中的应力分布问题时，应该用等效应力来描述应力集中的现象，还是采用主应力s1来反应集中的程度呢？
还是采用一个单方向的sx来说明问题呢？
答：
1）这个等效应力应该就是弹塑性力学里的VonMises应力，他主要考察的是材料在各个方向上的应力差值，因为在实验室里获得材料强度都是单向载荷作用下的强度（当然现在也有三轴应力实验仪），所以有时候材料所受的单向载荷可能很大，但并没有造成破坏，这是就是看他的等效应力，具体计算公式是:
σ等效=sqrt{0.5[（σ1-σ2）^2+（σ2-σ3）^2+（σ3-σ1）^2]}
2）等效应力是三项主应力的组合
如s，int即为max（si-sj）,si,sj为三项主向应力。
i，j=1，2，3i≠j即tresca型
s,eqv为sqrt（0.5*∑（si-sj）**2），i，j=1，2，3i≠j 即mises型
3）个人认为应该采用等小应力来描述应力集中的现象，因为在实际中很难找到真正的单轴拉压的情况，一般结构的受力都没有这么简单，所以在分析的时候需要用等效应力来将各 主应力进行转化，因此应该用等效应力来描述应力集中的现象。
4）等效泊松比就是泊松比，等效应力计算时不会用到泊松比，不过在计算mises等效应变时会用到。
对于泊松比的取值原则应遵循以下两条：
a:
对于elastic&thermalstrains泊松比取为材料的泊松比；
b:
对于plastic creep hyperelasticstrains泊松比取为0.5。
2．ANSYS后处理中负值的应力是压应力还是拉应力？
答：
在力学范畴内对描述应力的准则是拉为正，压为负。
外载荷（压力/拉力），压为正，拉为负。
3.解决非线性分析不收敛的技巧
在进行非线性问题的分析时，影响非线性收敛稳定性及其速度的因素很多，在实际应用时，主要应注意几个以下方面：
1）模型——主要是结构刚度的大小。
对于某些结构，从概念的角度看，可以认为它是几何不变的稳定体系。
但如果结构相近的几个主要构件刚度相差悬殊，在数值计算中就可能导致数值计算的较大误差，严重的可能会导致结构的几何可变性——忽略小刚度构件的刚度贡献。
如出现上述的结构，要分析它，就得降低刚度很大的构件单元的刚度，可以加细网格划分，或着改用高阶单元（BEAM->SHELL,SHELL->SOLID）。
构件的连接形式（刚接或铰接）等也可能影响到结构的刚度。
2）线性算法（求解器选择）。
ANSYS中的非线性算法主要有：
稀疏矩阵法（SPARSEDIRECTSOLVER）、预共轭梯度法（PCGSOLVER）和波前法（FRONTDIRECTSLOVER）。
稀疏矩阵法是性能很强大的算法，一般默认即为稀疏矩阵法（除了子结构计算默认波前法外）。
预共轭梯度法对于3-D实体结构而言是最优的算法，但当结构刚度呈现病态时，迭代不易收敛。
为此推荐以下算法选择准则：
a:
BEAM单元结构，SHELL单元结构，或以此为主的含3-DSOLID的结构，用稀疏矩阵法；
b:
3-DSOLID的结构，用预共轭梯度法；
c:
当你的结构可能出现病态时，用稀疏矩阵法；
d:
当你不知道该用什么算法时，可用稀疏矩阵法。
3）非线性逼近技术。
在ANSYS里还是牛顿－拉普森法和弧长法。
牛顿－拉普森法是常用的方法，收敛速度较快，但也和结构特点和步长有关。
弧长法常被某些人推崇备至，它能算出力加载和位移加载下的响应峰值和下降响应曲线。
但也发现：
在峰值点，弧长法仍可能失效，甚至在非线性计算的线性阶段，它也可能会无法收敛。
为此，尽量不要从开始即激活弧长法，还是让程序自己激活为好（否则出现莫名其妙的问题）。
子步（时间步）的步长还是应适当，自动时间步长也是很有必要的。
4）加快计算速度
在大规模结构计算中，计算速度是一个非常重要的问题。
下面就如何提高计算速度作一些建议：
a：
充分利用ANSYSMAP分网和SWEEP分网技术，尽可能获得六面体网格，这一方面减小解题规模，另一方面提高计算精度。
b：
在生成四面体网格时，用四面体单元而不要用退化的四面体单元。
比如95号单元有20节点，可以退化为10节点四面体单元，而92号单元为10节点单元，在此情况下用92号单元将优于95号单元。
c：
选择正确的求解器。
对大规模问题，建议采用PCG法。
此法比波前法计算速度要快10倍以上（前提是您的计算机内存较大）。
对于工程问题，可将ANSYS缺省的求解精度从默认设置1E-8改为1E-4或1E-5即可。
5）荷载步的设置直接影响到收敛。
应该注意以下几点：
a:
设置足够大的荷载步（将MAXMIUMSUBSTEP=1000000），可以更容易收敛，避免发散的出现（nsub,nsbstp,nsbmx,nsbmn）；
b:
设置足够大的平衡迭代步数，默认为25，可以放大到很大（100）（eqit,eqit）；
c:
将收敛准则调整，以位移控制时调整为0.05，以力控制为0.01（CNVTOL,lab,value,toler,norm,minref）。
d:
对于线性单元和无中间节点的单元（SOLID65和SOLID45），关闭EXTRADISPLACEMENTSOPTIONS（在OPTIONS中）。
e:
对于CONCRETE材料，可以关闭压碎功能，将CONCRETE中的单轴抗压强度设置为-1（tadata,mat,shrcf-op,shrcf-cl,UntensSt,UnCompSt（-1））。
4.非线性计算完的收敛图线，如何看他的收敛性呢，每条颜色的线代表什么意思呢？
答：
F:
力；M：
力矩；crit/L2:
按照两种收敛准则计算出来的误差量。
如果计算出来的误差量落在收敛准则之下，则表示该子步计算收敛。
5．如何读出ANSYS的刚度矩阵?
答：
整体刚度和质量矩阵的提取需要进行二次开发，由ansys形成的二进制文件.full提取整体刚度和质量矩阵。
程序的具体实现方式可参照如下程序代码：
*************************单元刚度和质量矩阵的提取*************************
/DEBUG
finish
/clear
PI=3.1415926
w1=3
w2=10
w3=6
w4=1.2
r=.8
t=0.08
/PREP7
!
*
ET,1,SHELL63
R,1,t
ET,2,MASS21
R,2,500,500,500,2000,2000,2000,
!
*
UIMP,1,EX,,,2e11
UIMP,1,NUXY,,,0.3,
UIMP,1,DAMP,,,0.2,
UIMP,1,DENS,,,7800,
BLC4,0,0,w2,w1
ESIZE,1.5,0,
AMESH,all
NSEL,S,LOC,X,0.0
D,all,,,,,,ALL,,,,,
allsel,all
SFA,all,1,PRES,12
FINISH
/OUTPUT,cp,out,,!
将输出信息送到cp.out文件
/debug,-1,,,1!
指定输出单元矩阵
/SOLU
SOLVE
finish
/OUTPUT,TERM!
将输出信息送到outputwindows中
6．TB命令怎么用？
TB命令是用在非线性材料里吗？
那么mp和TB有什么区别啊？
什么情况下可以用TB命令？
答：
TB可用来定义材料的非线性，比如说
TB,BISO,1
TBDATA,,235e6,0.02*235e6
说明：
前面一句就是说材料为双线性随动强化，后面的是弹性模量为235e6,按双线性其后来的切线模量为0.02*235e6。
命令MP只能定义时弹性，不能定义弹塑性，在定义材料数据时，MP命令是必须用的，用来定义材料性能的线性部分；TB命令则需要根据不同情况决定是否使用和如何使用。
7.在混凝土的计算中，如何选择裂缝模型？
答：
ansys中定义混凝土的裂缝为分布型的裂缝的处理方式有离散裂缝模型、分布裂缝模型和断裂力学模型。
8、如何将ANSYS计算结果输出到Tecplot？
下面为六面体八节点单元输出到Tecplot的命令流，其他类型单元参照如下命令流修改相关设置即可。
********************************输出结果命令流********************************
/post1
file,Jobname,rst !
指明从哪一个结果文件中读取数据
*get,NodeNum,NODE,0,COUNT !
得到模型的所有节点数
*get,nd,NODE,0,NUM,MIN !
得到模型的最小节点编号
*dim,nodes,array,NodeNum !
定义一个存储节点的数组
*dim,xyz,array,NodeNum,3 !
定义一个存储节点坐标的数组
*dim,NodeTemp,array,NodeNum !
定义一个存储节点的数组
set,4,1 !
读入第四载荷步、第一个子步的结果
*do,i,1,NodeNum,1
nodes（i）=nd !
将节点编号存储在nodes数组中
xyz（i,1）=NX（nd） !
在xyz（i,1）中存储节点的X坐标
xyz（i,2）=NY（nd） !
在xyz（i,1）中存储节点的Y坐标
xyz（i,3）=NZ（nd） !
在xyz（i,1）中存储节点的Z坐标
*Get,NodeTemp（i）,NODE,nodes（i）,TEMP
nd=NDNEXT（nd） !
取得下一个节点编号
*enddo
*get,ElementNum,ELEM,0,COUNT !
得到模型的所有单元数
*get,el,ELEM,0,NUM,MIN !
得到模型的最小单元编号
*dim,elems,array,ElementNum !
定义一个存储单元的数组
*dim,ndlst,array,ElementNum,8 !
定义一个存储节点坐标的数组
*do,i,1,ElementNum,1
elems（i）=el !
将单元编号存储在elems数组中
*do,j,1,8,1
ndlst（i,j）=NELEM（el,j） !
将单元对应的节点编号存储在ndlst数组中
*enddo
el=ELNEXT（el） !
取得下一个单元编号
*enddo
*cfopen,mesh,dat !
输出的文件名为：
mesh.dat
!
写TecPlot文件的文件头
*vwrite
（"TITLE=AnsysTemperatureAnalysis"）
!
写变量名
*vwrite
（"VARIABLES="X","Y","Z","Temp""）
!
写节点数和单元数
*vwrite,NodeNum,ElementNum
（"ZONEn="f6.1," e="f6.1," f=fepoint"," et=brick"）
!
写节点的坐标和温度值
*vwrite,xyz（1,1）,xyz（1,2）,xyz（1,3）,NodeTemp
（1）
（4f12.6）
!
写一个空行
*vwrite
（""）
!
写各单元对应的节点号
*vwrite,ndlst（1,1）,ndlst（1,2）,ndlst（1,3）,ndlst（1,4）,ndlst（1,5）,ndlst（1,6）,ndlst（1,7）,ndlst（1,8）
（8f6.0）
!
关闭文件
*CFCLOSE
finish
********************************输出结果命令流 ********************************
9、如何将数组中数据导入表中命令流并用曲线画出？
问题描述：
将路径数据导出为数组后，直接将parameter->arrayparameter->define/edit中的数组用plot->arrayparameter画出的是柱状图，如图1所示，但是现在想降柱状图转化为曲线图。
图1柱状图
解决思路：
1）将路径数据导出后，数组的弟四列是路径长度S，第五列是ux，我们想用S做横坐标，ux做纵坐标画出曲线。
数组是ARUX02（21，30，1），如图2。
定义一个表E_TABLE（21，1，1），将数组的弟四列路径长度符给表的弟0列，将数组弟五列ux符给表的第1列。
图2E_TABLE表
2）导出表中的数据，弹出窗口如图3所示。
图3导出数据对话框
3）执行绘制曲线命令。
parameter->arrayparameter->define/edit中的PARX=E_TABLE（1,0,1）,PARY=E_TABLE（1,0,1），
结果如图4所示。
图4结果曲线图
10、温度载荷问题
问题描述：
在桥梁施工过程中箱粱内和外部有一定的温差，底板内的温度为5℃，底板外侧的温度为0℃，其间是线性变化的，如何施加这个温度荷载？
答：
ANSYS的tunif命令是给所有节点指定一个均布温度，体荷载温度用“BF”、“BFE”、“BFK”。
定义一个一维表来处理也可以，温度可以施加到线、面、体、KP点、节点、单元上。
先对已知温度的表面施加温度边界条件，做一次稳态热分析，就可以得到所有节点的温度了。
11、节点（线、面或模型其他对象类似）编号问题
问题描述：
怎样把指定位置的节点的节点号提取出来？
用什么命令？
例如想把坐标为（5，6，7）的节点的节点号提取出来,该如何实现？
答：
1）、先选择节点，再获得编号，比如取得坐标为（5，6，7）处的节点号码：
nsel,s,loc,x,5
nsel,r,loc,y,6
nsel,r,loc,z,7
*get,kcon,kp,,num,min
解释：
kcon--该节点编号对应的变量名；
kp--所要定义编号的组员属性为关键点；
nm--操作对象属性为该组员的编号；
min--与所操作对象编号离得最近的组员编号。
12、ANSYS的合并于粘结命令？
问题描述：
1）merge节点与glue-mesh的区别？
做一模型，在建模时，两者生成面时共用同一线，计算时对此两面做不做glue是否有区别？
如果是不glue的情况，如果是一实际相邻但并未联着的模型，是用不glue的模型还是用在那条线上再重合一条线以示未联？
两者是否相同？
2）模型边界glue与不glue的区别？
答：
1）Glue相当于刚性连接，即连接面上有相同的单元和节点划分；当两个实体的接触部分所划分的单元和节点完全相同时，merge才能相当于刚性连接；如果两边的网格不完全一样，merge只对部分节点起作用，不是完全的刚性连接，如果网格相差很大，merge后的误差也会很大。
不能glue也不适合merge的地方，可以考虑使用节点耦合。
2）如果两者生成面时共用同一线”，用不用GLUE，模型都是共KEYPOINT的。
如果“做一实际相邻但并未联着的模型”，不仅要重新生成一条线，还要修改一个面，使之由这条新生成的线构成。
如果“相邻，而且相连”，用MERGE更合适。
实际相邻、但并未连着的模型可以这样做：
单独做两个面，分别检查构成两个面的线、KEYPOINT，PLOTKEYPOINT，如果相同位置有两个点，相同位置的线也为两条，则对两个面划分网格后，单元、节点是互不相连的。
如果想让模型相连，MERGEKEYPOINT或MERGENODE或AGLUE都可以。
13、如何在结果后处理中，画等应力线？
答：
求解完毕后，可以参照以下的步骤进行等应力线的绘制与显示：
1）plotcrtls－>deviceoptions－>vectormodewireframe:
on，在每条等应力线边上产生好多字母，可以在第2步修改；
2）plotcrtls－>style－>contours－>contourlabeling－>Keyvectormodecountourlabels:
oneveryNthels填入一个数字看效果，直到觉得在每条等应力线边上的字母数差不多为止；
3）plotcrtls－>style－>contours－>uniformcontours:
NCONTNumberofcontours填入等应力线的数量；
4）plotcrtls－>style－>colors－>bandedcontourscolors:
bandcolor选择选定等应力线的颜色，选定等应力线由下面的N1,N2,INC决定；
5）plotcrtls－>windows contours－>windowsoptions里面的选项都很有用，自己可以一个个试试看看效果；
6）file－>reportgenerator可以作出白底黑字的图片，如果决得图片合适得话可以用plotcrts－>captureimage把图片抓下来；
7）去掉背景颜色：
UtilityMenu>PlotCtrls>Style>Background>DisplayPictureBackground（单击，去除其前的√号，背景变为黑色）；
8）显示网格时，去除网格颜色，只显示线条：
Utility；Menu>PlotCtrls>Style>Colors>PickedEntityClors，单击OK。
再重新显示UtilityMenu>Plot>Replot即为线条；
9）硬拷贝为.bmp文件，以便插入到word文档中：
UtilityMenu>PlotCtrls>HardCopy>Tofiles,给出文件名。
所存文件即在进入Ansys时设的工作目录下。
在Ansys图形输出窗口中，显示各种有用图形，需要储存并输出时，均可以该方式存为.bmp文件，以备用。
14、怎样划分不平行于全球坐标系xy的面？
问题描述：
怎样划分不平行于全球坐标系xy的面？
我直接amesh，结果提示不与全球xy面平行，不能划分，该如何解决？
答：
"施加对称对称边界条件，可以直接在area上施加，不必使用面单元过渡的。
"意思是对称边界条件可以直接施加在面上，而不必施加在单元上，但是该面还是需要划分网格的，否则它不会参与计算的。
15、在ANSYS中用表面效应单元加任意方向的荷载
答：
参照以下命令段来进行任意方向载荷的施加。
通过以上命令流得到的荷载图如图1所示。
示例命令流
*********************************************************************
finish
/PREP7
et,1,45 !
定义实体单元solid45
et,2,154 !
定义三维表面效应单元
KEYOPT,2,2,0 !
指定表面效应单元的K2=0，所加荷载与单元坐标系方向相同
KEYOPT,2,4,1 !
指定表面效应单元的K4=0，去掉边中点，成为四结点表面单元
block,-5,5,-5,5,0,5 !
建实体模型
mp,dens,1,2000
mp,ex,1,10e9
mp,prxy,1,0.2
asel,s,loc,z,5.0,5.0!
选中实体上表面
AATT,1,,2,0, !
指定实体上表面用154号单元
MSHAPE,0,2D
MSHKEY,1
esize,,5
amesh,all !
对上表面划分网格
allsel,all
VATT,1,,1，0 !
指定实体用45号单元
MSHAPE,0,3D
MSHKEY,1
vmesh,all
/PSYMB,ESYS,1 !
显示单元坐标系
esel,s,type,,2 !
选中实体上表面的表面效应单元以方便加荷载
sfe,all,1,pres,,50 !
在面内加Z向荷载，大小为50，荷载方向可通过值的正负控制
sfe,all,2,pres,,100 !
在面内加X向荷载，大小为100
sfe,all,3,pres,,150 !
在面内加Y向荷载，大小为150
/psf,pres,,2,0,1 !
以箭头方式显示所加荷载
!
如果已经知道荷载在整体坐标系内的方向失量为（0,1,1），可以用如语句加该方向的荷载
sfe,all,5,pres,,100,0,1,1!
荷载值100后的三个数为方向失量
allsel,all
eplot
*********************************************************************
图1模型示意图
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