ansys教程PDF.pdf

1、ANSYS ANSYS ANSYS是世界上著名的大型通用有限元计算软件它包括热、电、磁、流体和结构等诸多模块具有强大的求解器和前、后处理功能为我们解决复杂、庞大的工程项目和致力于高水平的科研攻关提供了一个优良的工作环境更使我们从繁琐、单调的常规有限元编程中解脱出来。ANSYS本身不仅具有较为完善的分析功能同时也为用户自己进行二次开发提供了友好的开发环境。ANSYS程序自身有着较为强大三维建模能力仅靠ANSYS的GUI(图形界面)就可建立各种复杂的几何模型此外ANSYS还提供较为灵活的图形接口及数据接口。因而利用这些功能可以实现不同分析软件之间的模型转换。1.结构分析 1 静力分析-用于静态载荷

2、.可以考虑结构的线性及非线性行为。线性结构静力分析 非线性结构静力分析 几何非线性大变形、大应变、应力强化、旋转软化 材料非线性塑性、粘弹性、粘塑性、超弹性、多线性弹性、蠕变、肿胀等 接触非线性面面/点面/点点接触、柔体/柔体刚体接触、热接触 单元非线性死/活单元、钢筋混凝土单元、非线性阻尼/弹簧元、预紧力单元等 2模态分析-计算线性结构的自振频率及振形.谱分析 是模态分析的扩展用于计算由于随机振动引起的结构应力和应变(也叫作 响应谱或 PSD).3谐响应分析-确定线性结构对随时间按正弦曲线变化的载荷的响应.4瞬态动力学分析-确定结构对随时间任意变化的载荷的响应.可以考虑与静力分析相同的结构非

3、线性行为.5谱分析 6随机振动分析等 7特征屈曲分析-用于计算线性屈曲载荷并确定屈曲模态形状.(结合瞬态动力学分析可以实现非线性屈曲分析.)8专项分析:断裂分析,复合材料分析疲劳分析 2.高度非线性瞬态动力分析ANSYS/LS-DYNA 全自动接触分析四十多种接触类型 任意拉格郎日欧拉ALE分析 多物质欧拉、单物质欧拉 适应网格、网格重划分、重启动 100多种非线性材料模式 多物理场耦合分析结构、热、流体、声学 爆炸模拟起爆效果及应力波的传播分析 侵彻穿甲仿真鸟撞及叶片包容性分析跌落分析 失效分析裂纹扩展分析 刚体运动、刚体柔体运动分析 实时声场分析 BEM边界元方法边界元、有限元耦合分析 光

4、顺质点流体动力SPH算法 3.热分析 稳态、瞬态温度场分析 热传导、热对流、热辐射分析 相变分析 材料性质、边界条件随温度变化 4.电磁分析 静磁场分析计算直流电DC)或永磁体产生的磁场 交变磁场分析 计算由于交流电(AC)产生的磁场 瞬态磁场分析计算随时间随机变化的电流或外界引起的磁场 电场分析用于计算电阻或电容系统的电场.典型的物理量有电流密度、电荷密度、电场及电阻热等。高频电磁场分析用于微波及RF无源组件波导、雷达系统、同轴连接器等分析。5.流体动力学分析 定常/非定常分析 层流/湍流分析 自由对流/强迫对流/混合对流分析 可压缩流/不可压缩流分析 亚音速/跨音速/超音速流动分析 任意拉

5、格郎日欧拉分析ALE 多组份流动分析多达6组份 牛顿流与非牛顿流体分析 内流和外流分析 共轭传热及热辐射边界 分布阻尼和风扇模型 移动壁面及自由界面分析 6.声学分析 定常分析 模态分析 动力响应分析 7.压电分析 稳态、瞬态分析 模态分析 谐响应分析 8.多场耦合分析 热结构 磁热 磁结构 流体热 流体结构 热电 电磁热流体结构 9.优化设计及设计灵敏度分析 单一物理场优化 耦合场优化 10.二次开发功能 参数设计语言 用户可编程特性 用户自定义界面语言 外部命令 11.ANSYS土木工程专用包 ANSYS的土木工程专用包ANSYS/CivilFEM用来研究钢结构、钢筋混凝土及岩土结构的特性

6、如房屋建筑、桥梁、大坝、硐室与隧道、地下建筑物等的受力、变形、稳定性及地震响应等情况从力学计算、组合分析及规范验算与设计提出了全面的解决方案为建筑及岩土工程师提供了功能强大且方便易用的分析手段。ANSYS 1.前处理创建有限元模型 1单元属性定义单元类型、实常数、材料属性 2创建或读入几何实体模型 3有限元网格划分 4施加约束条件、载荷条件 2.施加载荷进行求解 1定义分析选项和求解控制 2定义载荷及载荷步选项 2求解 solve 3.后处理 1查看分析结果 2检验结果 ANSYS()1.建立有限元模型 3.查看结果 2.施加载荷求解 主菜单 分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现.Obj

7、ective 2-2.ANSYS分析步骤在GUI中的体现.ANSYS()ANSYS GUI中的功能排列按照一种动宾结构以动词开始如Create),随后是一个名词(如Circle).菜单的排列按照由前到后、由简单到复杂的顺序与典型分析的顺序相同.ANSYS 一些特殊的文件 数据库文件 jobname.db 二进制 Log 文件 jobname.log 文本 结果文件 jobname.rxx 二进制 图形文件 jobname.grph 二进制 ANSYS的数据库是指在前处理、求解及后处理过程中ANSYS保存在内存中的数据。数据库既存储输入的数据也存储结果数据:输入数据-必须输入的信息(模型尺寸、材

8、料属性、载荷等).结果数据-ANSYS计算的数值(位移、应力、应变、温度等).ANSYS Objective 1-1.启动ANSYS软件.要启动ANSYS:开始 程序 ANSYS 12.1 Mechnical APDL Product Launcher ANSYS()当显示出这六个窗口后就可以使用ANSYS了.ANSYS Objective 1-2.ANSYS GUI中六个窗口的总体功能 输入 显示提示信息输入ANSYS命令所有输入的命令将在此窗口显示。主菜单 包含ANSYS的主要功能分为前处理、求解、后处理等。输出 显示软件的文本输出。通常在其他窗口后面需要查看时可提到前面。应用菜单 包含例

9、如文件管理、选择、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调用.图形 显示由ANSYS创建或传递到ANSYS的图形.实体建模 参数化建模 体素库及布尔运算 拖拉、旋转、拷贝、蒙皮、倒角等 多种自动网格划分工具自动进行单元形态、求解精度检查及修正 自由/映射网格划分、智能网格划分、自适应网格划分 复杂几何体Sweep映射网格生成 六面体向四面体自动过渡网格金字塔形 边界层网格划分 在几何模型或FE模型上加载点载荷、分布载荷、体载荷、函数载荷 可扩展的标准梁截面形状库 1.实体模型及有限元模型 现今几乎所有的有限元分析模型都用实体模型建模.类似于CADANSYS以数学的方式表达

10、结构的几何形状用于在里面填充节点和单元还可以在几何模型边界上方便地施加载荷.但是 几何实体模型并不参与有限元分析.所有施加在几何实体边界上的载荷或约束必须最终传递到有限元模型上节点或单元上进行求解.由几何模型创建有限元模型的过程叫作网格划分 Meshing 几何实体模型 有限元模型 ANSYS(即使想从CAD模型中传输实体模型也应该知道如何使用ANSYS建模工具修改传入的模型.)下图示意四类图元.体(3D模型)由面围成代表三维实体.面(表面)由线围成.代表实体表面、平面形状或壳可以是三维曲面.线(可以是空间曲线)以关键点为端点代表物体的边.关键点(位于3D空间)代表物体的角点.Areas Vo

11、lume Keypoints Lines Area Objective 3-3.四类实体模型图元,以及它们之间的层次关系.ANSYS()层次关系 从最低阶到最高阶模型图元的层次关系为 关键点Keypoints 线Lines 面Areas 体Volumes 提示:如果低阶的图元连在高阶图元上则低阶图元不能删除.Keypoints Lines Areas Volumes Ill just change this line Lines Keypoints Areas OOPs!2.布尔操作 选择图形类型.将弹出 选取菜单(见下页)提示选择图形进行布尔操作.要使用布尔操作:Main Menu:Prep

12、rocessor -Modeling-Operate Procedure 1.2.3.选择一种布尔操作 (例如 Add)Objective 4-1.列表和分类载荷 ANSYS中的载荷可分为:自由度DOF-定义节点的自由度 DOF 值(结构分析_位移、热分析_ 温度、电磁分析_磁势等)集中载荷-点载荷(结构分析_力、热分析_ 热导率、电磁分析_ magnetic current segments)面载荷-作用在表面的分布载荷(结构分析_压力、热分析_热对流、电磁分析_magnetic Maxwell surfaces等)体积载荷-作用在体积或场域内(热分析_ 体积膨胀、内生成热、电磁分析_ ma

13、gnetic current density等)惯性载荷-结构质量或惯性引起的载荷(重力、角速度等)Objective 4-2a.加载.可在实体模型或 FEA 模型(节点和单元)上加载.在关键点处约束 实体模型 沿线均布的压力 在关键点加集中力 在节点处约束 FEA 模型 沿单元边界均布的压力 在节点加集中力 ()+几何模型加载独立于有限元网格.重新划分网格或局部网格修改不影响载荷.+加载的操作更加容易,尤其是在图形中直接拾取时.直接在实体模型加载的优点:Guidelines ()无论采取何种加载方式,ANSYS求解前都将载荷转化到有限元模型.因此,加载到实体的载荷将自动转化到 其所属的节点或

14、单元上。实体模型 加载到实体的载荷自动转化到其所属的节点或单元上 FEA 模型 沿线均布的压力 均布压力转化到以线为边界的各单元上 ()输入一个 压力值即为 均布载荷,两个数值 定义 坡度压力 说明压力数值为正表示其方向指向表面 Main Menu:Solution -Loads-Apply Pressure On Lines 加载面力载荷 拾取 Line ()VALI=500 VALI=500 VALJ=1000 VALI=1000 VALJ=500 500 L3 500 L3 1000 500 L3 1000 500 坡度压力载荷沿起始关键点(I)线性变化到第二个关键点(J)。如果加载后坡

15、度的方向相反,将两个压力数值颠倒即可。加载面力载荷续 ()轴对称载荷可加载到具有对称轴的3-D 结构上。3-D 轴对称结构可用一2-D 轴对称模型描述。加载轴对称载荷 10”直径 5”半径 轴对称模型 3-D 结构 对称轴 ()加载 轴对称载荷,注意以下方面:载荷数值(包括输出的反力)基于360度转角的3-D结构。在右图中轴对称模型中的载荷是3-D结构均布面力载荷的总量。Total Force=2pr=47,124 lb.准则 3-D 结构 2-D 有限元模型 Axis of symmetry ()在关键点加载位移约束:加载约束载荷 Main Menu:Solution -Loads-Appl

16、y-Structural-Displacement On Keypoints+procedure 1.2.3.Expansion option 可使相同的载荷加在位于两关键点连线的所有节点上 拾取keypoints 例 要固定一边只要拾取关键点6、7,并设置 all DOFs=0 和 KEXPND=yes.K6 K7 ()加载约束载荷续 在线和面上加载位移约束:Main Menu:Solution -Loads-Apply-Structural-Displacement On Lines+OR On Areas+步骤 1.2.3.4-1.求解 结果文件 结果数据 数据库 求解器 结果 输入数据?在求解初始化前应进行分析数据检查包括下面内容:统一的单位 单元类型和选项 材料性质参数 考虑惯性时应输入材料密度 热应力分析时应输入材料的热膨胀系数 实常数(单元特性)单元实常数和材料类型的设置 实体模型的质量特性(Preprocessor Operate Calc Geom Items)模型中不应存在的缝隙 壳单元的法向 节点坐标系 集中、体积载荷 面力方向 温度场的分布和范围 热膨胀分析的参