ANSYS簡介ppt課件

1、1;.2;. 隨著有限元技術的發(fā)展，有限元軟件也取得了長足的進步。目前在國際上比較知名的大型通用有限元軟件有ANSYS, NASTRAN, ABAQUS, SAP, ALOGR, MARC, ADINA等。其中ANSYS是最早我國最早引入的有限元軟件之一。ANSYS自1971年推出至今，已經(jīng)發(fā)展成為功能強大、前后處理和圖形功能完備的有限元軟件，并廣泛地應用于工程領域，其版本也由原來的2.0發(fā)展到現(xiàn)在的12.0。起初它僅提供結(jié)構(gòu)線性分析和熱分析，現(xiàn)在可用來可以用來進行分析結(jié)構(gòu)、動力學、傳熱、熱力耦合、電磁耦合、流體分析（CFD）、耦合場分析-多物理場等領域的問題的解答。ANSYS包含了前置處理、

2、求解程序以及后置處理等三部分，將有限元分析、計算機圖形學和優(yōu)化技術相結(jié)合，已成為現(xiàn)代工程學問題必不可少的有力工具。其銷售、支持網(wǎng)絡遍布世界，在中國北京、上海、成都、西安等城市設有辦事處，而且ANSYS公司開展了定期培訓和咨詢服務，其強大的計算功能和良好的售后服務體系深受廣大用戶歡迎。3;. 在應用上ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲學于一體的大型通用有限元軟件，可廣泛的用于核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機械制造、能源、汽車交通、國防軍工、電子、土木工程、生物醫(yī)學、水利、日用家電等一般工業(yè)及科學研究。該軟件提供了不斷改進的功能清單，包括結(jié)構(gòu)高度非線性分析、電磁分析、計算流體力學分析、

3、設計優(yōu)化、接觸分析、自適應網(wǎng)格劃分及利用ANSYS參數(shù)設計語言擴展宏命令功能。 ANSYS的運行有兩種模式：交互模式（Interactive Mode）和非交互模式（Batch Mode）。初學者和大多數(shù)使用者可采用交互模式，包括模型的建立、文件的保存與處理、圖形的打印及結(jié)果分析與輸出等。一般基本的設置和分析都可以通過交互模式完成，常見的命令流都有相關的交互式菜單操作對應，但部分高級設置只能通過非交互式命令驅(qū)動。4;.5;.6;.ANSYS中典型分析過程可以歸納為以下3個部分：前處理、求解計算和后處理。1. 前處理定義工作文件名；設置分析模塊；創(chuàng)建或讀入幾何模型；定義單元類型和選項；定義實常數(shù)

4、，注意不是每種單元都必須的；定義材料屬性；劃分網(wǎng)格，形成單元。2. 求解計算施加載荷及設定約束條件。定義分析類型，進行求解參數(shù)設置。求解。3. 后處理將計算結(jié)果讀入當前數(shù)據(jù)庫。以列表或圖形形式查看分析結(jié)果。檢查結(jié)果是否正確。進行各種后續(xù)分析。1.保存數(shù)據(jù)，退出程序。 7;.類別形狀和特性單元類型桿普通雙線性LINK1,LINK8LINK10梁普通截面漸變塑性考慮剪切變形BEAM3,BEAM4BEAM54,BEAM44BEAM23,BEAM24BEAM188,BEAM1891 建立單元的數(shù)據(jù)2 設定網(wǎng)格劃分的參數(shù)3 執(zhí)行網(wǎng)格劃分8;. 問題描述：如圖6.4所示平面桁架，材料的彈性模量E=200G

5、Pa。各桿的長度均為3.6m，截面面積均為3250mm2。作用在桁架節(jié)點上的載荷如圖所示。用ANSYS計算桁架中各桿件的內(nèi)力及約束反力。圖6.4 桁架示意圖相應的菜單操作如下：9;. 1進入前處理模塊 1）啟動程序。啟動ANSYS，并設定工作目錄，如圖6.5所示，點擊圖6.5（b）圖中RUN按鈕，啟動ANSYS。 （a） （b）圖6.5 ANSYS 11.0啟動與設置10;. 2）定義或修改工作文件名稱。如果工作名稱在上一步已定義，或使用默認的名稱（file）時，本步可省去。圖6.6 定義工作文件名稱菜單與對話框11;. 3）定義或修改分析標題。 通過GUI（圖形用戶界面）輸入，執(zhí)行“Util

6、ity menu File Change Title”菜單命令，在彈出的對話框中輸入分析標題“Bridge Truss Tutorial”，如圖6.7所示。圖6.7 定義分析標題菜單與對話框12;. 4）創(chuàng)建關鍵點。GUI：Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS圖6.8 定義關鍵點菜單與對話框13;. 在如圖6.8所示對話框中輸入關鍵點1的坐標（0,0,0），點擊Apply，接著輸入關鍵點2的坐標（1.8,3.118,0）；類似地輸入關鍵點3的坐標（3.6,0,0）；關鍵點4的坐標（5.4,3.118,0）；關鍵點5的坐標（7.2

7、,0,0）；關鍵點6的坐標（9.0,3.118,0）；關鍵點7的坐標（10.8,0,0）。需要說明的是坐標為“0”的數(shù)值可以不輸入，當不輸入數(shù)值時ANSYS默認為“0”值。輸入后窗口顯示為14;. 5）創(chuàng)建線。GUI：Preprocessor Modeling Create Lines Lines In Active Coord 依次點擊關鍵點1和關鍵點2，完成線段1的定義；依次選擇其它關鍵點左擊鼠標，建立所有線，并點擊彈出菜單中OK，完成線段的定義，如圖6.10。15;. 6）顯示關鍵點號和線號。GUI：Utility menu Plotctrls Numbering 在彈出對話框中選中KP

8、，LINE項后面的空框，使之顯示為On，表示顯示關鍵點和線的編號；并選擇/NUM中“Colors & numbers”項，表示按不同的顏色和數(shù)字同時顯示，點擊OK，如圖6.11，關閉彈出對話框。16;. 7）顯示實體。GUI：Utility menu Plot Multi-plots，如圖6.12。圖6.12 實體顯示17;. 8）定義單元類型。在每一次ANSYS分析中必須先定義單元類型，本例題定義的單元類型為LINK1單元，該單元為2節(jié)點單元，每個節(jié)點具有兩個自由度UX和UY，可以模擬桁架，連桿和彈簧。相應菜單操作為：GUI：Preprocessor Element Type Add

9、/Edit/Delete，執(zhí)行以上命令后，打開如下圖6.13所示對話框。 圖6.13 增加單元對話框 圖6.14 單元類型選擇對話框18;. 在圖6.13中單擊Add按鈕，打開如圖6.14所示對話框，然后在左側(cè)的窗口中選取“Link”單元，然后在右側(cè)窗口中選取“2D spar 1”單元，也就是Link1單元。單擊圖6.14中OK按鈕，返回到圖6.13所示對話框。單擊圖Close按鈕，完成單元類型的定義。圖6.13 增加單元對話框 圖6.14 單元類型選擇對話框19;. 9）定義單元實常數(shù)。GUI：Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete 執(zhí)行以上命

10、令后，將打開圖6.15所示對話框。單擊Add按鈕，彈出如圖6.16所示對話框。選中圖6.16中“Type 1 Link1”并單擊OK按鈕，打開圖6.17所示對話框。在AREA中輸入橫截面積0.00325m2，并單擊圖6.17中OK按鈕，關閉實常數(shù)對話框。20;. 10）定義材料屬性。GUI：Preprocessor Material Props Material Models 21;. 11）定義單元網(wǎng)格劃分參數(shù)。GUI：Preprocessor Meshing MeshTool 執(zhí)行以上命令后，將打開圖6.20所示對話框。在SET中選擇Lines，彈出圖6.21所示對話框，點擊Pick Al

11、l按鈕，選擇全部已定義線，彈出圖6.22所示對話框，點擊OK按鈕。 再打開圖6.20所示對話框，點擊Lines右側(cè)SET按鈕，彈出圖6.23對話框，點擊Pick All按鈕。彈出圖6.24對話框，在NDIV中輸入1，表示選中的每條線劃分為1個單元。此外在圖6.24對話框，也可在LESIZE中設置劃分單元最長邊長尺寸，當兩者同時設置時，LESIZE尺寸設置優(yōu)先。設置好NDIV后，圖形窗口顯示為圖6.25。22;. 圖6.20 網(wǎng)格劃分工具欄 圖6.21 線的選擇對話框 圖6.22 線的屬性設置對話框 23;. 圖6.23 單元尺寸大小設置菜單 圖6.24 單元尺寸大小設置對話框圖6.25 完成屬

12、性設置的線24;. 12）劃分單元。GUI：Preprocessor Meshing Mesh Lines 執(zhí)行以上命令后，將打開圖6.26所示對話框，點擊Pick All按鈕，完成網(wǎng)格劃分，劃分后形成的單元，如圖6.27所示。 圖6.26 網(wǎng)格劃分線選擇對話框 圖6.27 形成的單元25;. 13）顯式節(jié)點和單元編號。GUI：Utility menu Plotctrls Numbering。 在彈出圖6.28所示窗口中選中NODE項后面的對話框，使之顯示為ON，表示顯示節(jié)點的編號；并選擇Elem/Attrib mumbers 項后面的Element number，表示同時顯示單元編號。在/N

13、UM中“Colors & numbers”項，按不同的顏色和數(shù)字同時顯示節(jié)點和單元，并顯示編號，點擊OK，關閉彈出對話框，窗口顯示為圖6.29。26;. 圖6.28 圖形編號控制對話框 圖6.29 分顏色和編號顯示的單元與節(jié)點27;. 14）保存數(shù)據(jù)。GUI：Utility Menu File Save as. 輸入要保存的文件名稱file1，默認文件名為file，并指定文件保存位置。圖6.30 文件保存對話框28;. 2進入求解模塊 1）定義分析類型。GUI：Solution Analysis Type New Analysis29;. 2）定義約束條件。GUI：Solution D

14、efine Loads Apply Structural Displacement On Nodes 30;.3）施加載荷。GUI：Solution Define Loads Apply Structural Force/Moment on Nodes 31;. 4）求解。GUI：Solution Solve Current LS32;. 3進入后處理模塊 1）列出約束反力。GUI：General Postproc List Results Reaction Solu33;. 2）顯示變形。GUI：Utility Menu Plot Results Deformed Shape34;. 3）列

15、表顯示各節(jié)點位移值。GUI：General Postproc List Results Nodal Solution35;. 4）顯示桁架軸力圖。 要得到梁、桿等單元的軸力或應力等結(jié)果必須通過先定義單元列表來實現(xiàn)，不同單元的單元列表標識符是不同的，可以通過查詢幫助文件中單元庫的來了解該單元各標識符的相關信息。定義單元列表的菜單操作為：GUI：General Postprocessor Element Table Define Table，彈出圖6.48窗口，點擊Add按鈕，彈出圖6.49所示窗口，在Item,Comp項右側(cè)下拉菜單中選擇By sequence num，再在最右側(cè)下拉菜單中選擇S

16、MISC，并在空框中輸入數(shù)字1，表示輸出單元軸力，點擊Apply，在彈出的圖6.50所示窗口中最右側(cè)下拉菜單中選擇LS，并在空框中輸入數(shù)字1，表示輸出應力，點擊OK，完成單元列表定義。36;.37;.38;.4保存和退出程序39;.圖6.59 簡支梁示意圖 問題描述：如圖6.59所示，為一跨徑6m的簡支梁。橫截面尺寸bh=0.10.3m，材料彈性模量E=2.06E11Pa，泊松比 =0.3，質(zhì)量密度 =7850kg/m3。試對其進行模態(tài)分析。40;.相應的菜單操作如下： 1.啟動程序 2.定義分析標題 GUI: Utility Menu File Change Title . 在彈出的窗口輸入

17、工作文件名“Modal Analysis of a beam”，也可在命令窗口中輸入命令：/TITLE, Modal Analysis of a beam 3.進入前處理模塊 命令：/PREP7 1）選擇單元類型。GUI: Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Add select 2）定義實常數(shù)。GUI: Main Menu Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete 3）定義材料屬性。GUI: Main Menu Preprocessor Material Props Materi

18、al Models Structural Linear Elastic Isotropic41;.4）定義關鍵點。GUI: Main Menu Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS .5）定義線。GUI: Main Menu Preprocessor Modeling Create Lines Lines In Active Coord6）設置網(wǎng)格劃分參數(shù)。GUI: Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls ManualSize Lines All Lines.7）網(wǎng)格劃分。GUI:

19、Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Lines 8）分顏色顯示單元。GUI: Utility Menu PlotCtrls Numbering9）進入求解模塊，施加約束條件。GUI: Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Nodes 42;.10）定義分析類型。GUI: Main Menu Solution Analysis Type New Analysis在彈出圖6.81圖形窗口中選擇Modal，點擊OK。11）定義求解選項。GUI: Main Menu Solu

20、tion Analysis Type Analysis Options.12）保存數(shù)據(jù)庫文件。GUI: ANSYS Utility Menu File Save as Jobname.db13）求模態(tài)解。GUI: Main Menu Solution Solve Current LS43;. 4.進入后前處理模塊 命令：/POST1 1）列表顯示前10階頻率。GUI: Main Menu General Postproc Results Summary. 2）讀入第1階模態(tài)數(shù)據(jù)。GUI: Main Menu General Postproc Read Results First Set 3）圖

21、形顯示第1階模態(tài)變形。GUI: Main Menu General Postproc Plot Results Deformed shape 4）讀入第2階模態(tài)數(shù)據(jù)。GUI: Main Menu General Postproc Read Results Next Set 5）圖形顯示第2階模態(tài)變形。重復上面第3）步操作，在圖形窗口區(qū)即可出現(xiàn)第2階模態(tài)變形,如圖6.89所示。重復上面第3）、4）步操作，即可依次觀察到前10階振型。 5.退出ANSYS44;.45;. 問題描述：如下圖6.91所示有一底端固定的受壓柱。設截面尺寸為BH=0.010.01m，柱長L=0.1m，彈性模量E=210GP

22、a，密度=7800kg/m3。假定柱頂端中心軸向受壓，試求其屈曲特征值。圖6.91 受壓柱示意圖46;. 下面給出本問題在ANSYS中的基本分析過程的菜單操作： 1）啟動程序后，設置計算類型。GUI: Main Menu Preferences 2）定義分析標題。GUI: Utility Menu File Change Title . 3）進入前處理模塊。命令：/PREP7 4）定義關鍵點。GUI: Main Menu Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS . 5）定義線。GUI: Main Menu Preprocessor

23、 Modeling Create Lines Lines In Active Coord 6）選擇單元類型。GUI: Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Add select 7）定義實常數(shù)。GUI: Main Menu Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete47;. 8）定義材料屬性。GUI: Main Menu Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic 9）設

24、置網(wǎng)格劃分參數(shù)。GUI: Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls ManualSize Lines All Lines. 10）網(wǎng)格劃分。GUI: Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Lines 11）分顏色顯示單元。GUI: Utility Menu PlotCtrls Numbering 12）進入求解模塊，施加約束條件。GUI: Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Nodes 13）施加載荷。GUI: Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Force/Moment On Nodes48;. 14）準備靜力求解，進行求解類型設置。G