ansys学习笔记.docx

1、ansys学习笔记Linear线性Nolinera非线性Density密度Thermal Expansion热膨胀Damping阻尼Friction Coefficient摩擦系数Linear Elastic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Main MenuPreprocessor/prepsolution加载、求解Main MenuSolution/solupo

2、st1查看某个时刻的计算结果Main MenuGeneral Postproc/post1post26查看时间历程上的计算结果Main MenuTimeHist Postpro/post26opt优化设计Main MenuDesign Opt/optpds概率设计Main MenuProb Design/pdsaux2把二进制文件变为可读文件Utility MenuFilelistNinary Files/aux2aux12在热分析中计算辐射因子和矩阵Main MenuRadiation Opt/aux12aux15从CAD或FEM程序中传递文件Main MenuFileImport/aux1

3、5runstat估计计算时间、运行状态Main MenuRun-Time States/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PIPE16,17,18,20,59,602D实体

4、元PLANE2,25,42,82,83,145,146,182,1833D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

5、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,SOLID168EElasticity 弹性BBirth and dead 单元生死PPlasticity 塑性SSwelling 膨胀CCreep 蠕变DL

6、arge deflection 大变形或大挠度FLarge strain/Finite strain 大应变GStress stiffness/Geometric stiffening 应力刚化或几何刚度AAdaptive descent 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LINK12D杆2Ux,UyEPCSDGB常用杆元LINK83D杆Ux,Uy,UzEPCSDGBLINK103D仅受拉或仅受压杆EDGB模拟缆索的松弛及间隙LINK113D线性调节器EGB模拟液压缸和大转动LINK1803D有限应变杆EPCDFGB另可考虑粘弹塑性备注杆单元均为均质直杆，面积和长度不能为零

7、（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。LINK10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。LINK180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。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

8、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。LINK1、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BEAM32D弹性梁2Ux,Uy,RotZEDGB常用平面梁单元BEAM232D塑性梁2EPCSDFGB具有塑性等功能BEAM542D渐变不对称梁2EDGB不对称截面，可偏移中心轴BEAM43D弹性梁2Ux,Uy,UzRotXRotYRotZEDGB拉压弯扭，常用3D粱元BEAM243D薄壁梁2+

9、1EPCSDGB拉压弯及圣文南扭转；开口或闭口截面BEAM443D渐变不对称梁2+1EDGB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BEAM1883D线性有线应变梁2+1Ux,Uy,UzRotX,RotYRotZ,或增加warpEPCDFGB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BEAM1893D二次有限应变梁3+1同BEAM188，但属二次梁单元备注梁单元面积和长度不能为零，且2D梁元必须位于XY平面内。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Kirc

10、hhoff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。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/

11、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。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。BEAM23/24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。荷载特性：梁单元

12、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。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PIPE163D弹性直管元2EDGB可考虑两种温度梯度及内部和外部压力PIPE173D弹性T型管元24EDGB可考虑绝热、内部流体、腐蚀及应力强化PIPE183D弹性弯管元2+1EDBPIPE203D弹性直管元2EPCSD

13、GB同PIPE16PIPE593D弹性沉管元2EDGB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PIPE603D弹性弯管元2+1EPCSDB同PIPE182D实体单元单元名称简称节点自由度特性备注PLANE26节点三角形单元Ux,UyEPCSDFGBA适用于不规则的网格PLANE424节点四边形单元具有协调和非协调单元选项PLANE828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PLANE1458节点四边形单元E支持28阶多项式PLANE1466节点三角形P单元支持28阶多项式PLANE1824节点四边形单元EPCSDFGBA具

14、有更多的非线性材料模型PLANE1838节点四边形单元是PLANE182的高阶单元PLANE254节点谐结构单元Ux,Uy,UzEGB模拟非对称载荷的对称结构PLANE838节点谐结构单元是PLANE25的高阶单元备注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

15、数可为28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。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。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8EPCSDFGBAY/YY正

16、交各向异性材料SOLID46分层实体元8EDGY/NN层数达250或更多SOLID64各向异性实体元8EDGBAY/NN各向异性材料SOLID65钢筋混凝土实体元8EPCDFGBAY/NN开裂，压碎，应力释放SOLID92四面体实体元10EPCSDFGBAY/NY正交各向异性材料SOLID95实体单元20EPCSDFGBAY/YY是SOLID45的高阶元SOLID147砖形实体P元20EY/NNP可设置28阶SOLID148四面体实体P元10EY/NNP可设置28阶SOLID185实体单元8EPCDFGBAY/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20EPC

17、DFGBAY/YYSOLID187四面体实体元10EPCDFGBAY/NYSOLID191分层实体元20EGAY/NN层数=100备注关于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。其它特点：除8节点单

18、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。SOLID185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4Ux,Uy,Uz或Rx,Ry,RzEG纯剪，无面载荷SHELL41膜壳4Ux,Uy,Uz

19、EDGBA有仅拉选项SHELL43塑性大应变壳4Ux,Uy,UzRx,Ry,RzEPCDFGBA计入剪切变形SHELL51轴对称结构壳2Ux,Uy,Uz,RotzEPCSDG有单元相交角度限制SHELL61轴对称谐波壳2EG载荷可不对称SHELL63弹性壳4Ux,Uy,UzRx,Ry,RzEDGB刚度选项，未计剪切变形SHELL91非线性层壳8EPSDFGA计入剪切变形影响；节点可偏置设置(93除外)SHELL93结构壳8EPSDFGBASHELL99线性层壳8EDGSHELL143塑性小应变壳4EOCDGBA计入剪切变形SHELL150结构壳P元8ESHELL181有限应变壳4EPCDFGB

20、A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2SHELL2093Ux,Uy,Rotz备注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”（zero energy mode），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。其它特点：除8节点壳元外均具有非协调

21、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COMBIN73D铰接连结单元2+3Ux,Uy,UzRx,Ry,RzEDNA具有转动控制功能COMBIN14弹簧阻尼器单元21D:URPT之一2D:Ux,Uy3D:Uxyz或Rx

22、yzEDGBN无控制功能COMBIN37控制单元24URPT之一ENA具有滑动控制功能COMBIN39非线性弹簧单元21D:URPT之一2D:Uxy3D:Uxyz或RxyzEDGN无控制功能COMBIN40组合单元2URPT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

23、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

24、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

25、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.RM

26、G,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:Utility Menue | PlotCtrls | Style | Corlors | Reverse Video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:Utility Menue | MenuCtrls | Color Se

27、lection 对颜色做设置 (2) 分解图形窗口：GUI:Utility Menue | PlotCtrls | Multi-Window Layout 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:Utility Menue | PlotCtrls | Device Options ,在默认情况下是以云图的形式显示计算结果，若将/DEVIVector mode(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:Utility Menue | PlotCtrls | Capture Image ,抓去当前图形

28、窗口的图。默认为BMP格式的文件。GUI:Utility Menue | PlotCtrls | Hard Copy | To File, 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:Utility Menue | PlotCtrls | Redirect Plots | 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Save to文本框中改写文件名。(5) 动画生成：GUI:Utility Menue | 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,1,1,2,3GUI:Utility Menue | PlotCtrls | View Settings | Viewing Direction/*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