關(guān)于ANSYS資料整理(1)

1、ANSYS資料整理第一部分幾何模型1. 幾何模型基本要求1）某些小的細(xì)節(jié)對(duì)分析來(lái)講是不重要的，就不必包含在分析模型中，如果模型是用其它CAD軟件建的模型，那么在傳到ANSYS之前把這些特征去掉2）對(duì)某些結(jié)構(gòu)，一些如倒角、圓孔之類的“小”細(xì)節(jié)，它們可能就是發(fā)生最大應(yīng)力的部位，此時(shí)不能忽略，這些取決于分析目的2. ANSYS接口產(chǎn)品IGES輸入固然好，但由于雙向翻譯問(wèn)題，可能會(huì)存在模型讀入不完整的情況。ANSYS聯(lián)接產(chǎn)品克服了這個(gè)問(wèn)題，它可以直接讀入CAD軟件“本土”文件。ANSYS目前提供的聯(lián)接產(chǎn)品有:1）Pro/E；2） UG；3）CADDS；4）SAT；5）Parasolid3. UG輸入選

2、項(xiàng)Allow defeaturing激活（推薦）：可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的建模操作和布爾操作Allow Defeaturing非激活：模型簡(jiǎn)化工具激活，但僅提供有限的建模操作和布爾操作Use selected layers only激活：輸入指定的一部分層，然后再輸入層號(hào)或號(hào)的范圍，缺省為全部層geometry Type：一般默認(rèn)為Solid Only 4. IGES輸入選項(xiàng)No defeaturing 缺省方法,以特殊數(shù)據(jù)格式讀入和保存幾何模型，以便可以修補(bǔ)和降低幾何模型特征只能獲得有限的建模功能一般需要較多的內(nèi)存，而且速度較慢盡管它是缺省的方法，但一般不建議使用Defeature model 可選方

3、法，以標(biāo)準(zhǔn)的ANSYS數(shù)據(jù)庫(kù)格式讀入和保存模型，沒(méi)有降低特征工具允許使用完全的實(shí)體建模操作比缺省方法更快、更可靠；5. IGES輸入檢修技術(shù)1）如果輸入不成功，關(guān)閉MERGE和Solid選項(xiàng)，重新輸入完成輸入后，如果發(fā)現(xiàn)一些小面丟失，則關(guān)掉small選項(xiàng)，重新輸入模型（可能需要花費(fèi)更多的時(shí)間和占用更多的內(nèi)存）2）輸入完成后，仔細(xì)檢查模型，從中刪掉不想要的圖元3）使用No defeature缺省選項(xiàng)，并關(guān)掉merge, Solid和small，輸入文件iges文件將有助于了解ANSYS發(fā)現(xiàn)縫隙、小面和環(huán)等的能力，然后merge它們以形成實(shí)體模型6. IGES的三種工具Defeature mode

4、l選項(xiàng)允許使用下面三種工具：拓?fù)湫迯?fù)工具顯示并列示分開(kāi)的邊界，對(duì)邊界和間隙進(jìn)行marge操作，刪除多余的線和面幾何修復(fù)工具創(chuàng)建丟失的線和面，修復(fù)模型幾何簡(jiǎn)化工具檢查并顯示短小的線或環(huán)，將分開(kāi)的線或面連接，填充面或孔.，去掉突起No defeature選項(xiàng)允許進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的布爾操作和建模操作，但沒(méi)有修復(fù)工具7. 布爾操作Add原來(lái)圖元（線、面、體）及其序號(hào)消失，產(chǎn)生一個(gè)新的圖元與序號(hào)，A1 + A2 = A3Overlap原來(lái)圖元及其序號(hào)消失，重疊部分生成一個(gè)新的圖元，其他部分也以一個(gè)新的圖元與序號(hào)代替，A1 + A2 = A3+ A4+ A5（A3是A1和A2的重疊部分）Glue原來(lái)圖元不共用任何

5、元素，Glue后兩者共同擁有點(diǎn)、線、面中的或一種，或兩種，或三種，只有公共區(qū)域的維數(shù)低于粘接圖元的維數(shù)，粘接操作才有效Glue的對(duì)象必須連在一起，否則無(wú)法Glue兩個(gè)連在一起的圖元不采用Glue則無(wú)法進(jìn)行面倒圓兩個(gè)不共用任何量元素的圖元必須采用Glue,然后在他們之間才能傳輸網(wǎng)格8. 相切線Tangent to line: 過(guò)已知線的端點(diǎn)和該線外一點(diǎn)做該線的切線9. 樣條線的生成一般樣條曲線：端點(diǎn)不考慮相切，為零彎曲斜率：Main Menu: Modeling Creat Lines Splines Spline thru KPS選擇性樣條曲線：兩端點(diǎn)為當(dāng)前坐標(biāo)系下的矢量（一般取柱坐標(biāo)系方便）

6、Main Menu: Modeling Creat Lines Splines With Options Spline thru KPS10. ANSYS選擇From Full從整個(gè)模型中選擇；Reselect從當(dāng)前集中再選擇Also Select從整個(gè)模型中選擇并添加到當(dāng)前集中Unselect從當(dāng)前集中刪除選中的圖元第二部分單元1. 形函數(shù)與單元階次因?yàn)橛邢拊蠼馄髦唤獬龉?jié)點(diǎn)的自由度值，需要形函數(shù)將節(jié)點(diǎn)自由度值映射到單元內(nèi)的點(diǎn)上，形函數(shù)代表給定單元的假定表現(xiàn)，每個(gè)假定的單元形函數(shù)與真實(shí)情況的匹配程度直接影響求解精度。當(dāng)選擇了某種單元類型時(shí)，也就十分確定地選擇并接受該種單元類型所假定的單元形函

7、數(shù)單元階次指單元形函數(shù)多項(xiàng)式的階次，對(duì)于一個(gè)自由度值的二次分布，線性近似較差，多個(gè)單元的線性近似較好，而二階近似最好2. 單元選擇原則選擇維數(shù)最低的單元去獲得預(yù)期的結(jié)果，盡量做到能選擇點(diǎn)而不選擇線，能選擇線而不選擇平面，能選擇平面而不選擇殼，能選擇殼而不選擇三維實(shí)體3. 單元選擇過(guò)程中的維數(shù)問(wèn)題如果一個(gè)模型建立在二維平面上，則單元應(yīng)該選擇二維的；如果一個(gè)模型建立在三維空間內(nèi)，則單元也應(yīng)該選三維的4. 單元選擇策略對(duì)線性結(jié)構(gòu)分析，建議采用高階單元，此時(shí)，較粗糙的網(wǎng)格即滿足精度要求對(duì)非線性應(yīng)力分析，用低階單元采用較密網(wǎng)格對(duì)場(chǎng)分析，低階單元通常與高階單元一樣可以取得好的結(jié)果對(duì)應(yīng)力分析，四邊形比三角形

8、結(jié)果要好，六面體比四面體要好5. 單元庫(kù)點(diǎn)單元：質(zhì)量單元MASS21線單元：梁?jiǎn)卧S和三維單元，彈性和塑性；可定義各種截面。主要包括：BEAM3，BEAM4，BEAM23，BEAM24，BEAM44，BEAM188，BEAM189管單元分為彈性和塑性管單元，直管、彎管、T 形管。主要包括：PIPE系列，PIPE16， PIPE17， PIPE18， PIPE20， PIPE59， PIPE60桿單元二維桿和三維桿單元，主要包括：LINK1，LINK8，LINK10，LINK11，LINK180等彈簧阻尼單元 COMBIN系列：COMBIN7,COMBIN14,COMBIN37,COMBIN4

9、0等面單元：殼單元用于模擬薄板或曲面，一般來(lái)講，主要方向的尺寸至少為其厚度的10倍。分為薄殼、中厚殼，彈性殼元，塑性殼單元，膜單元。主要包括：SHELL系列。HELL63， SHELL181二維實(shí)體單元用于模擬實(shí)體的橫截面，必須在總體笛卡爾坐標(biāo)系的XY平面內(nèi)建模，所有載荷都在XY平面上，響應(yīng)（位移）也在XY平面三維實(shí)體單元：用于幾何模型、材料、載荷或要求的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)不能用簡(jiǎn)化形式的單元模擬的情況。還用于幾何模型由三維CAD系統(tǒng)輸入的情況，如果轉(zhuǎn)化為二維或殼單元形式需要大量時(shí)間和精力。主要包括SOLID45， SOLID92， SOLID95 ，SOLID185二維/三維預(yù)拉單元：可以處理預(yù)緊螺栓

10、，PRET179流體單元：FLUID系列超彈單元：HYPER系列粘彈性單：VISCO系列二維、三維表面效應(yīng)單元：熱表面效應(yīng)單元：SURF151，SURF152；結(jié)構(gòu)表面效應(yīng)單元：SURF153，SURF154接觸單元：分為二維和三維點(diǎn)-點(diǎn)接觸、點(diǎn)-面接觸、面-面接觸。接觸單元和目標(biāo)單元在某些情況下成對(duì)使用。主要包括：接觸單元：CONTA系列；目標(biāo)單元：TRAGE系列。網(wǎng)格劃分輔助單元： MESH200，與求解無(wú)關(guān)，不影響計(jì)算結(jié)果。在用低級(jí)單元?jiǎng)?chuàng)建高級(jí)單元等狀態(tài)時(shí)使用，例如拖拉。超單元：MATRIX50，主要用于子結(jié)構(gòu)分析等方面剛度、阻尼、質(zhì)量單元：MATRIX27，可用于彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)響應(yīng)分析等方

11、面LS-DYNA單元：LINK160；BEAM161；SHELL163；SOLID164；COMBIN165；MASS166；LINK1676. 二維實(shí)體單元平面應(yīng)力假定Z方向的應(yīng)力為零當(dāng)Z方向上的幾何尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于X和Y方向上的尺寸才有效所有的載荷均作用在XY平面內(nèi)在Z方向上存在應(yīng)變運(yùn)動(dòng)只在XY平面內(nèi)發(fā)生平面應(yīng)變假定Z方向?yàn)榱銘?yīng)變當(dāng)Z方向上的幾何尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于X和Y方向上的尺寸才有效所有的載荷均作用在XY平面內(nèi)在Z方向上存在應(yīng)力運(yùn)動(dòng)只在XY平面內(nèi)發(fā)生軸對(duì)稱假定三維實(shí)體模型是由XY面內(nèi)的橫截面繞Y軸旋轉(zhuǎn)360o形成的對(duì)稱軸必須和整體坐標(biāo)系的 Y 軸重合不允許有負(fù) X 坐標(biāo)Y 方向是軸向，X方向是徑

12、向， Z方向是周向 (hoop) 如果沿對(duì)稱軸包含有孔，需要在Y軸和二維對(duì)稱模型間留適當(dāng)?shù)木嚯x周向位移是零周向應(yīng)變和應(yīng)力十分明顯只能承受軸向載荷（所有載荷）7. Mesh200單元在ANSYS中利用Mesh 200定義面網(wǎng)格時(shí)，必須要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)該單元的Keyopt給予確認(rèn)或重新定義，因?yàn)樵搯卧J(rèn)的Option為2-D Line 2-Node8. 表面效應(yīng)單元對(duì)于與表面相切的載荷、沿表面空間變化的載荷以及與表面成一定角度的載荷，表面效應(yīng)單元提供了一種有效的處理途徑，它象一層“皮膚”，覆蓋在劃分了網(wǎng)格的模型表面，作用如同表面載荷的導(dǎo)軌創(chuàng)建表面效應(yīng)單元時(shí)只需選擇感興趣部分的節(jié)點(diǎn)，然后進(jìn)行如下操

13、作：Main Menu：Preprocessor Create Elements Surf Effect .表面效應(yīng)單元對(duì)二維和三維模型都可用SURF151及153 是線單元(熱和結(jié)構(gòu)) ，用于二維模型的邊界SURF152及154 是面單元(熱和結(jié)構(gòu)) ，用于三維模型的表面使用不同的單元面號(hào)來(lái)接受不同類型的載荷。Main Menu：Solution Loads Apply Pressures On Elements表面效應(yīng)單元為施加面載荷提供了更多的方式，特別是同一區(qū)域同時(shí)施加對(duì)流和熱流兩種載荷時(shí)，此時(shí)就要使用平面效果單元，否則只有最后施加的載荷被采用當(dāng)對(duì)流換熱系數(shù)隨溫度變化時(shí)，用表面效應(yīng)單元

14、來(lái)處理會(huì)很方便一個(gè)模型中附加的，離開(kāi)模型表面一定距離的結(jié)點(diǎn)，可以用來(lái)代表周圍流體的介質(zhì)溫度。該“附加”結(jié)點(diǎn)同樣對(duì)結(jié)果評(píng)估帶來(lái)方便包含表面效應(yīng)單元的分析對(duì)象，在后處理時(shí)隱匿表面效應(yīng)單元可以更好地看到溫度常分布9. BEAM188和BEAM189梁?jiǎn)卧簡(jiǎn)卧侨S結(jié)構(gòu)理想化后的一種線單元，其計(jì)算效率通常要比實(shí)體單元和殼單元的計(jì)算效率高ANSYS有許多梁?jiǎn)卧?，但推薦使用BEAM188 （3D, linear，2node)和189（3D, quadratic，3node)，這是因?yàn)椋核鼈冞m用各種梁?jiǎn)卧С志€性和非線性特性，包括：塑性、大變形以及非線性塌陷具有用戶定義截面幾何尺寸的能力不論是前處理和后處

15、理都更容易使用方向關(guān)鍵點(diǎn)（Pick Orientation Keypoints）是BEAM188和189附加屬性，它表明，相對(duì)于梁軸線，橫截面如何放置。單個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)可以分配給多條線，即不需要為每條線指定獨(dú)立關(guān)鍵點(diǎn)：Main Menu: Meshing Mesh Attributes Picked Lines只有BEAM188和BEAM189單元才需要定義單元的橫截面類型第三部分網(wǎng)格劃分1. 分網(wǎng)策略建立幾何模型時(shí)盡量考慮分網(wǎng)方便，在對(duì)體分網(wǎng)前最好先對(duì)體所附著的線進(jìn)行分割，控制該邊的網(wǎng)格密度。必要時(shí)還可以對(duì)面進(jìn)行網(wǎng)格劃分，以更好控制網(wǎng)格形態(tài)。分網(wǎng)很少一遍成功，分網(wǎng)前最好保存存檔，條件允許的情況下盡

16、量多試一些分網(wǎng)方案，以求得精度和計(jì)算代價(jià)的均衡2. 控制網(wǎng)格密度總體控制智能網(wǎng)格劃分總體單元尺寸缺省尺寸局部控制關(guān)鍵點(diǎn)尺寸線尺寸面尺寸3. 控制網(wǎng)格密度智能網(wǎng)格劃分：智能網(wǎng)格劃分的缺省設(shè)置是關(guān)閉, 在自由網(wǎng)格劃分時(shí)建議采用智能網(wǎng)格劃分它對(duì)映射網(wǎng)格劃分沒(méi)有影響對(duì)所有體 (或所面)一次劃分自由網(wǎng)格, 優(yōu)越于逐個(gè)劃分總體單元尺寸： ESIZE為整個(gè)模型指定最大單元邊長(zhǎng) (或每條線的份數(shù))可單獨(dú)使用，也可與智能網(wǎng)格劃分聯(lián)合使用單獨(dú)使用時(shí)，ESIZE將采用相同的單元尺寸對(duì)體 (或面) 劃分網(wǎng)格聯(lián)合使用時(shí), ESIZE充當(dāng)向?qū)?。但為適應(yīng)線的曲率或幾何近似，指定的尺寸可能無(wú)效缺省尺寸：DESIZE將根據(jù)單元

17、階次指定線的最小和最大份數(shù)及表面高寬比等，如果不指定任何控制, ANSYS 將使用缺省尺寸?？捎糜谟成渚W(wǎng)格劃分或自由網(wǎng)格劃分（智能網(wǎng)格關(guān)閉）關(guān)鍵點(diǎn)尺寸：KESIZE對(duì)應(yīng)力集中區(qū)域非常有用。智能網(wǎng)格劃分打開(kāi)時(shí)，為了適應(yīng)線的曲率或幾何近似，指定的尺寸可能無(wú)效線尺寸： LESIZE指定尺寸可以是“硬的”或“軟的”“硬的”尺寸即使在智能網(wǎng)格劃分打開(kāi)時(shí)也被采用，在所有其它尺寸控制最優(yōu)先“軟的”尺寸在智能網(wǎng)格劃分打開(kāi)時(shí)可能無(wú)效可以指定一個(gè)邊長(zhǎng)比例，使網(wǎng)格偏向線的一端或中間面尺寸：在智能網(wǎng)格劃分打開(kāi)時(shí),為適應(yīng)線的曲率或幾何近似，AESIZE指定的尺寸可能無(wú)效。4. 重劃網(wǎng)格如果劃分的網(wǎng)格不滿意, 可以通過(guò)以

18、下三種方式重新劃分網(wǎng)格:清除網(wǎng)格，指定新的網(wǎng)格控制，再次劃分網(wǎng)格不清除網(wǎng)格，指定新的網(wǎng)格控制，再次劃分網(wǎng)格在指定區(qū)域細(xì)化（refine）網(wǎng)格5. 網(wǎng)格劃分方法(1)自由網(wǎng)格易于生成，不須將復(fù)雜形狀的體分解為規(guī)則形狀的體體單元僅包含四面體網(wǎng)格, 致使單元數(shù)量較多僅高階 (10節(jié)點(diǎn)) 四面體單元較滿意，致使自由度（DOF）數(shù)目很多整體生成自由網(wǎng)格時(shí)質(zhì)量會(huì)更好些(2)映射網(wǎng)格面和體必須滿足一定的“規(guī)則”要求，難以生成，須將復(fù)雜形狀的體分解為規(guī)則形狀的體通常包含較少的單元數(shù)量，低階單元也可能得到滿意的結(jié)果,因此自由度(DOF)數(shù)目較少生成面映射網(wǎng)格劃分必須滿足三個(gè)要求:面必須包含 3 或 4 條線 (

19、三角形或四邊形)如果此面由3條線圍成，則三條邊上的單元?jiǎng)澐謹(jǐn)?shù)必須相等且為偶數(shù)如果此面由4條線圍成，則對(duì)邊上必須有相等的單元?jiǎng)澐謹(jǐn)?shù)Add與concatenated：如果一個(gè)面由多于4條的線圍成，則它不能直接采用映射網(wǎng)格進(jìn)行劃分，但可以通過(guò)將其中的某些線相加（add）或鏈接（concatenated）使其減少一般來(lái)說(shuō)，相加優(yōu)于鏈接，但當(dāng)線不相切時(shí)，采用相加時(shí)在線的彎折處不一定有節(jié)點(diǎn)生成。鏈接僅僅是一個(gè)網(wǎng)格劃分操作,兩條線被鏈接后，原始線仍然存在，創(chuàng)建的新線僅僅是為了劃網(wǎng)格；鏈接后生成的線對(duì)任何實(shí)體建模操作都是無(wú)效的；劃分網(wǎng)格時(shí)只能在原始線上指定劃分?jǐn)?shù)，不能在通過(guò)鏈接操作生成的新線上指定劃分?jǐn)?shù)Mai

20、n Menu：Preprocessor Meshing Concatenate Lines暗示鏈接另外還可以采用簡(jiǎn)易的面映射網(wǎng)格劃分方法，通過(guò)簡(jiǎn)單地拾取一個(gè)面的3個(gè)或4個(gè)角點(diǎn)（在MeshTool中，將3/4 sided變?yōu)镻ick corners）暗示一個(gè)鏈接，此時(shí), ANSYS 內(nèi)在地生成一個(gè)鏈接，從而進(jìn)行面映射網(wǎng)格劃分生成體映射網(wǎng)格劃分必須滿足的四個(gè)要求:它必須是磚形（六面體），楔形體（五面體）或四面體形相對(duì)棱邊上劃分的單元數(shù)必須相等對(duì)于棱柱或四面體，在三角形面上的單元?jiǎng)澐謹(jǐn)?shù)必須是偶數(shù)可以通過(guò)鏈接面來(lái)減少圍成體的邊界面的數(shù)目，從而進(jìn)行映射網(wǎng)格劃分，即使鏈接了面，仍要求鏈接線。當(dāng)兩個(gè)相鄰的四

21、邊形面鏈接時(shí)，程序會(huì)自動(dòng)進(jìn)行線鏈接，其它情況則必須人為鏈接線Main Menu：Preprocessor Meshing Concatenate Areas刪除鏈接所生成的圖元Main Menu: Preprocessor Meshing Concatenate Del ConcatsA Areas (or Lines)選擇鏈接所生成的圖元Utility Menu: Select Entities面的相加或鏈接操作時(shí)的注意事項(xiàng):應(yīng)該在所有的建模操作完成后再進(jìn)行鏈接操作.用戶可以通過(guò)刪除鏈接產(chǎn)生的線或面來(lái)取消鏈接操作如果覺(jué)得鏈接操作有太多限制，可以采用其它的方法獲得映射網(wǎng)格（如網(wǎng)格拖拉）有些情況

22、下考慮用工作平面將面或體分成一系列適用于映射網(wǎng)格劃分的圖元當(dāng)面是平的并且共面時(shí)，使用加的操作比使用鏈接操作更好影射網(wǎng)格的尺寸控制：線尺寸 LESIZE 級(jí)別較高若指定了總體單元尺寸ESIZE, 它將用于“未給定尺寸的”線缺省的單元尺寸DESIZE僅在未指定ESIZE時(shí)用于“未給定尺寸的”線上智能網(wǎng)格劃分無(wú)效指定線的分割數(shù)時(shí)切記:對(duì)邊的分割數(shù)必須匹配, 僅須指定一邊分割數(shù)，網(wǎng)格劃分器將把分割數(shù)自動(dòng)傳送到它的對(duì)邊如果模型中有鏈接線, 只能在原始線上指定分割數(shù),而不能在合成線上指定分割數(shù)對(duì)于3邊圍成的面，每邊單元數(shù)必須為偶數(shù)；若定義為奇數(shù)，劃分網(wǎng)格時(shí)自動(dòng)改為偶數(shù)(3)網(wǎng)格拖拉當(dāng)把一個(gè)面拖拉成一個(gè)體時(shí)

23、, 可以將面上的網(wǎng)格隨同它一起拖拉, 得到一個(gè)網(wǎng)格化了的體優(yōu)點(diǎn):易于生成塊體單元必要條件: 體的形狀必須允許它拖拉.定義兩種單元類型：面單元和體單元面單元:選擇 MESH200 四邊形單元。它是一種僅劃分網(wǎng)格、不求解的單元，沒(méi)有與之相關(guān)的自由度或材料特性；也可以選擇其他面網(wǎng)格，如Plane42，但計(jì)算時(shí)必須刪除體單元:應(yīng)與 MESH200 單元類型匹配，例如, 若MESH200單元有中間節(jié)點(diǎn), 那么3D 實(shí)體單元也應(yīng)有中間節(jié)點(diǎn)鏈接線問(wèn)題：若有鏈接線， ANSYS 不允許進(jìn)行拖拉操作，需先刪除它設(shè)定單元拖拉選項(xiàng)：Main Menu: Preprocessor Operate Extrude El

24、em Ext Opts拖拉方向單元的份數(shù)必須大于零，否則僅拖拉面，而不拖拉網(wǎng)格(4)掃掠網(wǎng)格與網(wǎng)格拖拉相似，只是該情況下的體必須是存在的易于生成帶有塊體單元體在掃掠方向的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)必須一致，如穿孔的塊體 (即使孔洞是錐體)源面和目標(biāo)面必須是單個(gè)面，不允許是鏈接面Sweep選項(xiàng)：Auto Src/Trg ANSYS 會(huì)根據(jù)體的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)自動(dòng)選擇它們Pick Src/Trg 根據(jù)手動(dòng)選擇在不可采用掃掠劃分的體中生成四面體網(wǎng)格是一個(gè)十分有用的掃掠選項(xiàng)Msin Mrnu: Preprocessor Meshing Mesh Volume Sweep Sweep Opts對(duì)一個(gè)復(fù)雜形體進(jìn)行映射網(wǎng)格劃分時(shí)，需

25、要對(duì)它做多次切割，甚至要做一些鏈接面或鏈接線，若采用掃掠劃分, 只需做幾次切割操作即可, 且不需鏈接操作(5)過(guò)渡網(wǎng)格劃分自由網(wǎng)格劃分生成一個(gè)全四面體網(wǎng)格,很容易實(shí)現(xiàn)，但在某些情況下并不令人滿意映射網(wǎng)格劃分, 生成一個(gè)全六面體網(wǎng)格,令人滿意，但通常很難實(shí)現(xiàn)Hextotet meshing提供了第三種選擇，它集兩家之長(zhǎng)，將四面體和六面體網(wǎng)格很好地結(jié)合起來(lái)而 不破壞網(wǎng)格的整體性，即在六面體單元和四面體單元間的過(guò)渡區(qū)生成金字塔形單元，適用于既支持金字塔形又支持四面體形狀的單元類型, 例如：結(jié)構(gòu)單元 SOLID95, 186, VISCO89熱單元 SOLID90多物理場(chǎng)單元 SOLID62, 117

26、, 122過(guò)程或步驟：首先給規(guī)則實(shí)體部分用Brick單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格然后給不規(guī)則體劃分四面體網(wǎng)格，則在邊界上自動(dòng)生成金字塔單元二次到二次）線性到二次通過(guò)上述方式生成的退化的20結(jié)點(diǎn)四面體單元可能比不上10結(jié)點(diǎn)的四面體單元，10節(jié)點(diǎn)的四面體單元所用的內(nèi)存較小，在求解期間形成的文件也小得多。對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：可以很容易地將退化單元轉(zhuǎn)化為非退化的對(duì)應(yīng)單元Main Menu：Preprocessor Meshing Modify Mesh Change Tets6. 層網(wǎng)格劃分在壁面附近劃分較密的的網(wǎng)格，適于模擬流體分析中的邊界層及電磁分析中的 skin effects7. 線劃分中的KYNDIV選項(xiàng)線劃分中

27、的KYNDIV選項(xiàng)：SIZE，NDIV can be changed No如果選擇YES，用戶所設(shè)定的線劃分將不起作用，網(wǎng)格劃分器采用默認(rèn)方式。反之為人工控制網(wǎng)格劃分第四部分坐標(biāo)系與坐標(biāo)平面1. 結(jié)果坐標(biāo)系當(dāng)在通用后處理器(POST1)中觀看結(jié)果時(shí)，所有結(jié)果（應(yīng)力、反力）都位于結(jié)果坐標(biāo)系（ results coordinate system ）中。缺省時(shí)， POST1將所有結(jié)果轉(zhuǎn)化到全局直角坐標(biāo)系，包括經(jīng)過(guò)“旋轉(zhuǎn)”的節(jié)點(diǎn)上的結(jié)果。改變結(jié)果坐標(biāo)系時(shí)，應(yīng)該先建立適當(dāng)?shù)恼w或者局部坐標(biāo)系：Main Menu: General PostprocOptions for outp2. 節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系全部力載荷

28、、位移、邊界條件都定義于節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系,即節(jié)點(diǎn)量是在節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系下表達(dá)的，缺省時(shí)，節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系與全局直角坐標(biāo)系平行。改變節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系時(shí)，應(yīng)該先建立適當(dāng)?shù)恼w或者局部坐標(biāo)系：Main Menu: PreprocessorMove/ModifyRotate Node CS觀看節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系（與總體坐標(biāo)系一致時(shí)不顯示）：Utility Menu: PlotCtrls Symbols (選擇ON 在Nodal CS)3. 單元坐標(biāo)系單元坐標(biāo)系決定正交各向異性材料的特性方向及求解中應(yīng)力和應(yīng)變的計(jì)算。缺省單元坐標(biāo)系方向取決于單元類型，如線單元從節(jié)點(diǎn)I到J是單元的X軸殼通從節(jié)點(diǎn)I到J是單元的X軸，單元平面上Y垂直于X，單

29、元的Z軸通過(guò)I點(diǎn)，其正方向由單元的I、J和K節(jié)點(diǎn)按右手定則確定，二維和三維實(shí)體單元缺省為總體笛卡爾改變單元坐標(biāo)系時(shí)應(yīng)該先建立適當(dāng)?shù)恼w或者局部坐標(biāo)系：Main Menu: Preprocessor Move/Modify Elements Modify Attrib觀看單元坐標(biāo)系（與總體坐標(biāo)系一致與否均顯示）：Utility Menu: PlotCtrls Symbols (選擇ON 在Element CS)4. 顯示坐標(biāo)系顯示坐標(biāo)系用于模型的坐標(biāo)值列表，節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)都是用顯示坐標(biāo)系表示，缺省時(shí)，顯示坐標(biāo)系被設(shè)置為全局直角坐標(biāo)系，因此，無(wú)論模型在何種坐標(biāo)系中創(chuàng)建，列出的坐標(biāo)值都位于全局直角坐標(biāo)系中

30、。改變顯示坐標(biāo)系時(shí)，應(yīng)該先建立適當(dāng)?shù)恼w或者局部坐標(biāo)系：Utility Menu: WorkPlane Change Display CS to6. WP Settings設(shè)定說(shuō)明Grid and Triad：即用柵格也用三元坐標(biāo)軸表示工作平面Grid Only:用柵格表示工作平面Triad Only:在工作平面的中心用三元坐標(biāo)軸表示工作平面Enable Snap：對(duì)于上述三種情況均適用，用于定格拾取，Snap Incr值為定格大小。Spacing、Minimum、aximum僅為Grid Only下參數(shù)，規(guī)定了柵格間距與柵格范圍。7. 工作平面的旋轉(zhuǎn)對(duì)于XY，YZ，ZX，分別繞Z，X，Y旋轉(zhuǎn)

31、以XY為例，由X向Y轉(zhuǎn)，為正角，反之為負(fù)角，其他雷同8. Offset WP to與Align WP with區(qū)別兩者后面均可以跟 Keypoints/Nodes/XYZ Locations，不同的是前者僅是簡(jiǎn)單平移，而后者則在平移的同時(shí)將工作平面調(diào)整為與當(dāng)前坐標(biāo)系一致9. 圖元融合在使用拖動(dòng)等方式生成網(wǎng)格后，最好對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行融合操作，如果有重合節(jié)點(diǎn)存在將可能導(dǎo)致計(jì)算失敗Main ManuPreprocessorNumbering CtrlsMerge Items第五部分載荷1. 載荷的含義（6大類）：自由度約束定義自由度值, 如應(yīng)力分析中的位移、熱分析中的溫度、對(duì)稱邊界條件，在大多數(shù)情況 下，

32、ANSYS將自動(dòng)確定約束的方集中載荷結(jié)構(gòu)分析中的力和彎矩、熱分析中的熱流率。集中載荷可以添加到節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)上，在結(jié)構(gòu)分析中，集中載荷通常是向由梁(beam)、桿(spars)和彈簧(springs)構(gòu)成的非連續(xù)性的模型添加載荷的一種途徑；對(duì)于殼單元(shells)、平面單元(planes)或者三維實(shí)體單元(3D solids)等組成連續(xù)性模型，集中載荷意味存在應(yīng)力奇異點(diǎn)。但是，只要你不關(guān)心集中載荷作用區(qū)域的應(yīng)力，模擬分析時(shí)完全可以用等效集中載荷代替靜力分布載荷。實(shí)際上，集中載荷是不存在面載荷作用在單元表面上的分布載荷, 如壓力、對(duì)流、熱流。面載荷可以添加到實(shí)體模型的線或面上、或者添加在節(jié)點(diǎn)或單

33、元上，作用在線或面上的面載荷最終會(huì)傳到面內(nèi)各個(gè)單元上， 某些類型的面載荷只能作用在面效應(yīng)單元上，這些單元的作用是將載荷傳遞到模型的其它單元，如結(jié)構(gòu)實(shí)體單元中的切向壓力體載荷結(jié)構(gòu)分析中溫度，熱分析中熱生成率，電磁場(chǎng)分析中電流密度。體載荷可以添加到關(guān)鍵點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)上。體載荷分布一般都很復(fù)雜，必須通過(guò)其它分析才能得到，例如通過(guò)熱應(yīng)力分析獲得溫度分布。在某些情況下，體載荷是由當(dāng)前分析結(jié)果決定，這就需要進(jìn)行耦合場(chǎng)分析慣性載荷由物體的慣性（質(zhì)量矩陣）引起的載荷，例如重力加速度，加速度，以及角加速度。慣性載荷只有結(jié)構(gòu)分析中有；慣性載荷獨(dú)立于實(shí)體模型和有限元模型，是對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)定義的；考慮慣性載荷就必須定義材料密度

34、2. 載荷施加原則(1)盡可能使施加載荷與實(shí)際承載保持吻合，如果沒(méi)法做得更好，只要其它位置結(jié)果正確也是可以認(rèn)為使正確的，但是你必須忽略“不合理”邊界的附近一定區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力(2)除了對(duì)稱邊界外，實(shí)際上不存在真正的剛性邊界(3)實(shí)際上，集中載荷是不存在的(4)軸對(duì)稱模型具有一些獨(dú)一無(wú)二的邊界特性3. 實(shí)體模型載荷與有限元模型載荷實(shí)體模型載荷易于施加與有限元模型獨(dú)立坐標(biāo)系與節(jié)點(diǎn)、單元坐標(biāo)系可能不同不能顯示所有實(shí)體模型載荷限元模型載荷：不便施加跟隨有限元模型載荷顯示比較直觀4. 載荷轉(zhuǎn)換只有在求解初始化時(shí)，加載到實(shí)體的載荷才自動(dòng)轉(zhuǎn)化到其所屬的節(jié)點(diǎn)或單元上。不進(jìn)行求解而將載荷轉(zhuǎn)化到節(jié)點(diǎn)和單元上可通過(guò)：M

35、ain Menu: Solution Define LoadsOperateTransfer to FE5. 載荷顯示實(shí)體模型載荷顯示在幾何模型上有限元模型載荷顯示在有限元模型上，即節(jié)點(diǎn)或單元上6. 關(guān)鍵點(diǎn)位移約束Expansion option選項(xiàng)Main Menus： Loads Define Loads Apply Structure Displacement On Keypoints將相同的載荷加載于兩關(guān)鍵點(diǎn)連線的所有節(jié)點(diǎn)上，但刪除約束時(shí)只刪除了兩關(guān)鍵點(diǎn)約束，而加載時(shí)擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn)約束必須手工刪除7. 齒輪嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)問(wèn)題對(duì)于若干個(gè)齒輪嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)問(wèn)題，如果齒輪A帶動(dòng)齒輪B轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪B又帶動(dòng)齒輪C

36、轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，盡管齒輪A和C均有力作用在B上，如果對(duì)B進(jìn)行模擬分析，B與C的嚙合點(diǎn)設(shè)為周向約束，A和B的嚙合點(diǎn)給于力約束，注意邊緣兩節(jié)點(diǎn)上的力為內(nèi)部力的一半8. 求解多載荷步:多重求解方法:在不離開(kāi)求解器的情況下順序求解1.指定第一個(gè)載荷步的載荷和選項(xiàng)2.求解并后處理3.改變或增加載荷和選項(xiàng)4.求解并后處理5.重復(fù)步驟 3, 4直到所有載荷步完成注意：如果每步求解后離開(kāi)離開(kāi)求解器，比如進(jìn)入Preprocessor進(jìn)行加載，或者進(jìn)入General Postproc進(jìn)行Read Results等，則將依次覆蓋前面結(jié)果；如果在進(jìn)行新的計(jì)算之前點(diǎn)擊RESTART，可以避免結(jié)果文件的覆蓋載荷步文件方法:將

37、載荷步信息寫(xiě)到載荷文件中1. 指定第一載荷步的載荷和選項(xiàng)2.寫(xiě)載荷步文件3.改變或增加載荷和選項(xiàng)4.寫(xiě)新的載荷步文件5.對(duì)于剩余的載荷步重復(fù)步驟 3和4 6. 求解載荷步文件7. 后處理Mainmenu： Solution Load Step Opts Write LS File（載荷文件名jobname.s01等）在所有載荷寫(xiě)出后，可順序讀入每一個(gè)文件并求解：Mainmenu： Solution Solve From LS Files9. 耦合約束強(qiáng)迫一個(gè)節(jié)點(diǎn)集具有相同的自由度耦合與約束類似，所不同的是，耦合的自由度值通常是由求解器計(jì)算出來(lái)，而不是由用戶去指定。如果將節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2的UX自由

38、度耦合起來(lái)，求解器將自己計(jì)算節(jié)點(diǎn)1的UX，并將相同的UX值分配給節(jié)點(diǎn)2。在一個(gè)模型中可以定義任意數(shù)目的耦合集，但不要在多于一個(gè)耦合集中包括相同的自由度10. 耦合集應(yīng)用強(qiáng)制對(duì)稱包括循環(huán)對(duì)稱和平移對(duì)稱無(wú)摩擦界面保持接觸、幾何線性(小變形)、摩擦可以忽略、兩個(gè)表面的節(jié)點(diǎn)形式相同鉸聯(lián)接11. 對(duì)稱約束在結(jié)構(gòu)分析中，對(duì)稱約束即是對(duì)稱面性質(zhì)，同時(shí)也是位移約束，通過(guò)下面的轉(zhuǎn)換可以看出：Main Menu： Loads Define Loads Operate Transfer to FE12. 表格化邊界條件施加在幾何模型或有限元模型上的載荷通常都是常數(shù)或隨溫度變化的數(shù)值，如果要施加復(fù)雜的隨時(shí)間和空間變化

39、的載荷時(shí)，表格化的熱邊界條件會(huì)更加方便。在ANSYS中, 定義APDL表格或數(shù)組Utility MenuParametersArray ParametersDefine/Edit Add可以使用外部制表軟件EXCEL定義APDL表格，但是必須用tab-delimited文本格式寫(xiě)出FileSave Aschange Save As Type to text (tab delimited)讀入EXCEL數(shù)據(jù)Utility MenuParametersArray ParametersRead from FileTable array 表格化邊界條件可以使用于所有實(shí)體模型或有限元模型熱邊界條件:溫度

40、： D，DK，DL，DA 熱流率：F，F(xiàn)K對(duì)流：SF，SFE, SFL, SFA熱流密度：SF, SFE, SFL, SFA熱生成：BF，BFE，BFL，BFA，BFV 表格定義方式如下13. ANSYS數(shù)組參數(shù)ANSYS 有兩種數(shù)組參數(shù):數(shù)組定義離散的函數(shù)表格使用線性插值方法定義連續(xù)的函數(shù)第六部分求解1. 求解之前的模型確認(rèn)如果求解之前的模型處于部分Select狀態(tài)，無(wú)論是實(shí)體模型還是有限元模型，求解器都將會(huì)發(fā)出警告信息，或無(wú)法進(jìn)行性計(jì)算，且計(jì)算結(jié)果無(wú)效2. ANSYS三個(gè)常用求解器Sparse direct 稀疏矩陣求解器，主要用于非線性問(wèn)題Pre-Condition CG 預(yù)條件共扼梯度

41、求解器，簡(jiǎn)寫(xiě)為PCG求解器，又稱為Power求解器。PCG求解器不檢驗(yàn)求解的奇異問(wèn)題，存在奇異的情況下仍可以計(jì)算。即使結(jié)果不收斂，但仍進(jìn)行所有的PCG迭代計(jì)算，并輸出錯(cuò)誤信息Frontal direct 波前求解器，F(xiàn)rontal direct經(jīng)常發(fā)出“主對(duì)角值”或“主元”較小或負(fù)的警告/錯(cuò)誤信息，顯示求解發(fā)生奇異。任何一條信息都將指出某個(gè)特定的自由度從你的約束中忽略掉求解器何時(shí)采用模型大小 (自由度數(shù))內(nèi)存使用情況硬盤(pán)使用情況Sparse要求好的適應(yīng)性及快的求解速度 (非線性分析) 時(shí)；對(duì)線性分析收斂慢(尤其對(duì)病態(tài)矩陣，如形狀不好的單元)10k - 500k（對(duì)殼及梁?jiǎn)卧啵┲械雀逷CG當(dāng)

42、求解速度至關(guān)重要時(shí) (大模型的線性分析，尤其是實(shí)體單元)50k - 1000k+ 高低波前要求好的適應(yīng)性(非線性分析)或內(nèi)存有限時(shí) PerCent Error（SEPC）(2)單元應(yīng)力偏差某一個(gè)單元的應(yīng)力偏差是此單元上全部節(jié)點(diǎn)的六個(gè)應(yīng)力分量值與此節(jié)點(diǎn)的平均應(yīng)力值之差的最大值.應(yīng)力偏差可在通用后處理器菜單中得到：Main Menu List Results Element Solution Error Estimation Absolut Maximum Stress Variation (SDSG)（或用contour plot顯示）(3)單元能量誤差與單元上節(jié)點(diǎn)應(yīng)力差值有關(guān), 用于計(jì)算單元能

43、量百分比誤差能量誤差在通用后處理器菜單中列出：Main Menu：List Results Element Solu Error Estimation Structural Error Engergy (SERR)（或用contour plot顯示）(4)應(yīng)力上下限應(yīng)力上下限可以幫助確定由于網(wǎng)格離散誤差對(duì)模型應(yīng)力最大值的影響，分別用SMXB和SMNB表示。它并不是實(shí)際的最高或最小應(yīng)力，對(duì)于有些情況，SMXB 過(guò)于保守；而有些情況比實(shí)際的要小。應(yīng)力上下限定義了一個(gè)”確信范圍”，如果沒(méi)有其他的確鑿的驗(yàn)證，就不能認(rèn)為實(shí)際的最大應(yīng)力低于 SMXB7. 拾取查詢運(yùn)用拾取查詢可在模型上“探測(cè)”任意拾取位置

44、的結(jié)果量，還可以迅速查詢結(jié)果量的最大、最小值及其位置，僅能通過(guò) GUI方式操作 (無(wú)命令):Main Menu：General Postproc Query Results Nodal/ Element /Subgrid Solu.注意：PowerGraphics 為OFF狀態(tài)時(shí)可查Nodal值，為ON狀態(tài)時(shí)可查Element值8. Multi plots功能使用 Multi-Plots 時(shí), ANSYS 可在圖形窗口中同時(shí)顯示所有數(shù)據(jù)，包括體、面、線、關(guān)鍵點(diǎn)，以及節(jié)點(diǎn)、單元：Utility Menu: Plot Multi Plots9. Output文件的輸出如果希望ANSYS輸出求解過(guò)程

45、的Output文件則Utility Menu: File Switch Output to File如果希望ANSYS在交互截面中輸出求解過(guò)程的Output文件則Utility Menu: File Switch Output to Output Windows10. 應(yīng)力奇異應(yīng)力奇異是指有限元模型中應(yīng)力值無(wú)限大的現(xiàn)象，當(dāng)網(wǎng)格密度在應(yīng)力奇異點(diǎn)加密時(shí)，應(yīng)力值急劇加大并且永遠(yuǎn)不收斂，。實(shí)際結(jié)構(gòu)不存在應(yīng)力奇異性，這是模型簡(jiǎn)化的產(chǎn)物產(chǎn)生原因：點(diǎn)載荷, 如集中力或集中力矩一個(gè)孤立的約束點(diǎn)，此處的約束反力呈點(diǎn)載荷一個(gè)很尖的凹角(倒角半徑為零)處理辦法：如果奇異點(diǎn)離我們關(guān)心的區(qū)域比較遠(yuǎn)，在顯示結(jié)果時(shí)把這個(gè)區(qū)

46、域排除在外即可，此時(shí)，SMAX就會(huì)移到其他位置處Utility Menu: Select Entities. 如果它們?cè)谒P(guān)心的區(qū)域內(nèi)，這時(shí)就必須采用正確的方法，比如在尖角處加一個(gè)倒角(實(shí)際情況也如此)；用等效的分布?jí)毫μ娲c(diǎn)力；將點(diǎn)約束“擴(kuò)大”到一組節(jié)點(diǎn)的約束11. Element Table對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)執(zhí)行數(shù)學(xué)操作獲得不能直接得到的結(jié)果數(shù)據(jù) (諸如有些線單元的結(jié)果)12. 等效應(yīng)力通常將節(jié)點(diǎn)的等效應(yīng)力 (von Mises )與材料屈服極限進(jìn)行比較以確定研究對(duì)象是否達(dá)到塑性變形第八部分模態(tài)分析1. 模態(tài)分析(1)用于確定結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性固有頻率和振型，固有頻率和振型是承受動(dòng)態(tài)載荷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重

47、要參數(shù)，它可以作為其他更詳細(xì)的動(dòng)力學(xué)分析，如瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析、諧響應(yīng)分析、譜分析的起點(diǎn)(2)模態(tài)分析可以對(duì)有預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)（如旋轉(zhuǎn)渦輪葉片）進(jìn)行模態(tài)分析，還可以就循環(huán)對(duì)稱結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析，該功能允許只對(duì)循環(huán)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的一部分進(jìn)行建模分析，從而得出整個(gè)結(jié)構(gòu)的振型(3)ANSYS產(chǎn)品家族中的模態(tài)分析是線性分析，任何非線性特性，如塑性和接觸單元，即使定義了也將被忽略(4)模態(tài)分析的基本步驟與靜態(tài)基本相似：前處理（幾何模型，網(wǎng)格劃分），求解（分析類型及選項(xiàng)，加載，求解），后處理（查看結(jié)果）2. 模態(tài)分析基本要求應(yīng)包括代表幾何模型特征的足夠細(xì)節(jié)對(duì)復(fù)模態(tài)網(wǎng)格應(yīng)足夠細(xì)需要給定楊氏模量、泊松比與密度，如果不給定泊松

48、比，結(jié)果會(huì)有出入，與Workbench也有差距只允許線性單元及材料屬性3. 模態(tài)加載及求解選項(xiàng)載荷模態(tài)分析的有效載荷是位移約束，不定義約束，ANSYS將計(jì)算剛體模態(tài) (零頻率)求解選項(xiàng)模態(tài)提取方法建議采用Block Lanczos，如果節(jié)點(diǎn)數(shù)較大，建議采用PCG Lanczos提取模態(tài)數(shù)指定你所需要提取的模態(tài)數(shù)目模態(tài)擴(kuò)展選項(xiàng)擴(kuò)展的模態(tài)允許你在后處理直接觀看，一般與提取模態(tài)數(shù)相同計(jì)算單元結(jié)果該選項(xiàng)一般選中，以便后處理時(shí)輸出模態(tài)應(yīng)力圖像預(yù)應(yīng)力分析可用于計(jì)算預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的模態(tài)形狀，諸如旋轉(zhuǎn)渦輪葉片循環(huán)對(duì)稱模態(tài)分析需要處理約束方程選項(xiàng)，能夠模擬結(jié)構(gòu)的一個(gè)扇區(qū)4. 查看結(jié)果列出各階固有頻率:Main Me

49、nu: General Postproc Results Summary顯示應(yīng)力、應(yīng)變圖：此時(shí)位移和應(yīng)力值只是相對(duì)數(shù)值,并無(wú)實(shí)際意義，計(jì)算時(shí)需啟動(dòng)單元計(jì)算選項(xiàng)Main Menu:General Postproc Solution Analysis Type Analysis OptionsMain Menu: General Postproc Plot Results Contour Plot Nodal Solution顯示模態(tài)動(dòng)畫(huà)：Utility Menu PlotCtrls Animate Mode Shape5. 固有頻率關(guān)系式固有頻率與彈性模量、材料質(zhì)量間的關(guān)系如下：為材料剛度，正比

50、于彈性模量，為材料質(zhì)量，正比于材料密度，因此第九部分熱與熱應(yīng)力1. 熱載荷條件均勻溫度約束，但不是溫度約束，可以施加到?jīng)]有溫度約束的所有節(jié)點(diǎn)上。均勻溫度缺省等于熱應(yīng)變參考溫度 (TREF)，參考溫度缺省為 0。均勻溫度在熱分析中作用：作為瞬態(tài)分析第一個(gè)載荷步的起始溫度在非線性分析中估計(jì)隨溫度變化的材料特性的初始值Main Menu：Loads Define Loads Settings Uniform Temp 溫度DOF 約束，施加在關(guān)鍵點(diǎn)、線、面、節(jié)點(diǎn)上，自由度約束，將確定的溫度施加到模型的特定區(qū)域。如果模型某一區(qū)域的溫度已知，就可以固定為該數(shù)值Main Menu：Loads Define

51、 Loads Apply Thermal Temperature熱流率集中載荷，施加在關(guān)鍵點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)上。正的熱流率表示能量流入模型。這種載荷通常用于對(duì)流和熱流不能施加的情況下，主要用于線單元 (傳導(dǎo)桿件，對(duì)流單元等)。Main Menu：Loads Define Loads Apply Thermal Heat Flow對(duì)流面載荷，施加在線、面、節(jié)點(diǎn)和單元上。用于平面和周圍流體間的熱量交換。Main Menu：Loads Define Loads Apply Thermal Convection熱流面載荷，施加在、線、面、節(jié)點(diǎn)和單元上。適用于通過(guò)面的熱流率已知的情況下。正的熱流值表示熱流輸入模型

52、。Main Menu：Loads Define Loads Apply Thermal Heat Flux熱生成率體載荷，施加在線、面、體及節(jié)點(diǎn)和單元上。代表體內(nèi)生成的熱，單位為單位體積熱流率Main Menu：Loads Define Loads Apply Thermal Heat Generat絕熱表面“完全隔絕”表面，沒(méi)有熱傳遞發(fā)生在 ANSYS中, 沒(méi)有施加載荷的邊界作為完全絕熱處理通過(guò)施加絕熱邊界條件（缺省）得到對(duì)稱邊界條件2. 常用熱單元2D Solid3D Solid3D ShellLine ElementsLinearPLANE55 SOLID70 SHELL57 LINK3

53、1,32,33,34QuadraticPLANE77 PLANE35 SOLID90 SOLID87 3. 熱分析熱單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有一個(gè)自由度，TEMP至少需要輸入熱傳導(dǎo)率, KXX如果考慮內(nèi)部熱生成時(shí)需要輸入比熱，C任何沒(méi)有邊界條件的面都自動(dòng)指定為絕熱平面，這是缺省狀態(tài)4. 熱應(yīng)力產(chǎn)生當(dāng)結(jié)構(gòu)加熱或冷卻時(shí)，膨脹或收縮變形受到限制（位移約束或反向壓力）瞬態(tài)時(shí)各個(gè)部位的受熱不均勻（薄厚不均，形狀怪異）材料不同(熱膨脹系數(shù)不同)5. 結(jié)構(gòu)分析中的溫度問(wèn)題Uniform Temp 分析對(duì)象所有節(jié)點(diǎn)賦予均勻溫度，如果最初未定義該項(xiàng)，則其值為Reference Temp；如果為空白，則該值為零，其作用等同

54、于Main Menu：Loads Define Loads Apply Structural Temperature On Nodes/On Keypoints/On Volumes(選取Pick All)Reference Temp 膨脹參考溫度。分析對(duì)象以此溫度作為計(jì)算膨脹或收縮的起始參考點(diǎn)，默認(rèn)值為0Temperature 分析對(duì)象目前所處溫度，在定義了Uniform Temp后仍可以定義該溫度，如果兩者有沖突，以該處定義為準(zhǔn)6. 熱應(yīng)力分析方法溫度已知法：適用于節(jié)點(diǎn)溫度已知的情況，在結(jié)構(gòu)分析中將節(jié)點(diǎn)溫度作為體載荷，通過(guò)下述方式加入：Main Menu: Loads Define Loa

55、ds Apply Structural Temperature 間接耦合法：適用于節(jié)點(diǎn)溫度未知的情況，首先進(jìn)行熱分析，然后將求得的節(jié)點(diǎn)溫度作為體載荷施加到結(jié)構(gòu)分析的節(jié)點(diǎn)上直接耦合法：考慮熱-結(jié)構(gòu)的耦合作用，適用具有溫度和位移自由度的耦合單元，同時(shí)的導(dǎo)熱分析和結(jié)構(gòu)分析結(jié)果對(duì)于大多數(shù)問(wèn)題推薦使用間接法進(jìn)行熱應(yīng)力分析7. 間接法熱應(yīng)力分析（網(wǎng)格不變）* 首先是穩(wěn)態(tài)(或瞬態(tài))熱分析* 更改文件名，設(shè)置 GUI過(guò)濾，由Thremal改為Structural* 刪除所有熱載荷，否則影響最終結(jié)果；刪除表面效應(yīng)單元及其節(jié)點(diǎn)，否則無(wú)法完成單元轉(zhuǎn)換* 將熱單元轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)單元，注意單元選項(xiàng)的必要更改，比如對(duì)稱問(wèn)題M

56、ain Menu: Preprocessor Element Type Switch Elem Type* 定義結(jié)構(gòu)分析的材料屬性* 讀入熱分析的節(jié)點(diǎn)溫度，并可以通過(guò)顯示體載荷檢查溫度載荷Main Menu: Loads Define Loads Apply Temperature From Therm AnalyUtility Menu ：PlotCtrls Symbols(Body Load Symbols項(xiàng)選擇Structural Temps)* 定義參考溫度，不同的參考溫度影響最終結(jié)果Main Menu: Slution Define Loads Settings Reference

57、Temp* 定義結(jié)構(gòu)分析載荷，進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析8. 間接法熱應(yīng)力分析（網(wǎng)格變化）* 首先是穩(wěn)態(tài)(或瞬態(tài))熱分析* 更改文件名，設(shè)置 GUI過(guò)濾，由Thremal改為Structural* 刪除所有熱載荷與熱單元* 創(chuàng)建結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，注意單元選項(xiàng)的必要更改，比如對(duì)稱問(wèn)題* 定義結(jié)構(gòu)分析的材料屬性* 選擇（溫度體載荷）所有節(jié)點(diǎn)并寫(xiě)入節(jié)點(diǎn)文件Main Menu：Modeling Creat Nodes Write Node File* 保存結(jié)構(gòu)模型后，更改文件名為熱文件名，讀入熱數(shù)據(jù)庫(kù)* 進(jìn)行體載荷插值，其中，F(xiàn)name1為6步的節(jié)點(diǎn)文件（缺省為結(jié)構(gòu)jobname.node），F(xiàn)name2為即將輸出的體載荷

58、文件（缺省為熱jobname.bfin）Main Menu：General Postproc Submodeling Interp Body Forc* 更改工作文件名為結(jié)構(gòu)工作文件名，讀入8步生成的溫度載荷文件,并可以通過(guò)顯示體載荷檢查溫度載荷Utility Menu ：File Read Input from.Utility Menu ：PlotCtrls Symbols(Body Load Symbols項(xiàng)選擇Structural Temps)* 定義結(jié)構(gòu)分析載荷，進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析9. 間接法熱應(yīng)力分析（網(wǎng)格與結(jié)構(gòu)均變化，不常用）某些情況下熱模型和結(jié)構(gòu)模型的結(jié)構(gòu)與網(wǎng)格均不完全一致，ANSYS

59、能夠?qū)Τ^(guò)熱模型的結(jié)構(gòu)模型的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行體載荷插值。切記，缺省的判斷準(zhǔn)則是看插值的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)到熱單元邊界的距離是否小于單元邊長(zhǎng)的0.5 倍，如果超過(guò)了，多余的部分將不予賦值。其步驟等同于上面7所述。10. 熱分析基本理論熱傳導(dǎo)引起的熱通量由傳導(dǎo)的傅立葉定律決定：對(duì)流引起的熱通量由牛頓冷卻定律決定：從面到面的輻射熱通量由斯蒂芬-波斯曼定律得出：熱力學(xué)第一定律：11. 有限元熱分析的基本特點(diǎn)溫度在一個(gè)單元內(nèi)和單元邊界上是連續(xù)的，即單值的溫度梯度和熱通量在一個(gè)單元內(nèi)是連續(xù)的，在單元邊界上是不連續(xù)的12. 熱分析誤差信息任何產(chǎn)生不連續(xù)熱通量區(qū)域的有限元模型都是有誤差的，在單元邊界上熱通量不連續(xù)的大小作為AN

60、SYS誤差估計(jì)的大小。誤差估計(jì)一般用于實(shí)體和殼單元，而且單元所在區(qū)域的單元類型是相同的能量范數(shù)百分比誤差（TEPC）：類似于結(jié)構(gòu)分析中的SEPC。表示由于特定的網(wǎng)格劃分而引起的相對(duì)誤差單元中最大熱通量偏差（TDSG）：類似于結(jié)構(gòu)分析中的SDSG。計(jì)算單元中每個(gè)節(jié)點(diǎn)在任意方向上平均熱通量和非平均熱通量之間最大差值熱耗散能誤差（TERR）：類似于結(jié)構(gòu)分析中的SERR。單位為能量，要想知道應(yīng)該在什么地方細(xì)化網(wǎng)格，可繪制TERR誤差限：類似于結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)力上下限。分為SMXB和SMNB13. 熱分析有關(guān)后處理路徑繪制Main Menu: Path Operations Define Path By