ANSYS命令流教學手冊

目錄

1ANSYS結構分析單元功能與特性0

桿單元:LINK1、8、10、11、1800

梁單元:BEAM3、4、23、24,44,54,188,1890

管單元:P1PE16,17,18,20,59,601

2D實體單元:PLANE2,25,42,82,83,145,146,182,1832

3D實體元:SOLID45,46,64,65,72,73,92,95,147,148,185,186,

187,1913

殼單元:SHELL28,41,43,51,61,63,91,93,99,143,150,181,

208,2094

彈簧單元:COMBIN7,14,37,39,404

質量單元:MASS214

接觸單元:CONTAC12,52,TARGE169,17(),CONTA171,172,173,

174,175,1785

矩陣單元:MATRIX27,505

外表效應元:SURF153,1545

粘彈實體元:VISCO88,89,106,107,108,6

超彈實體元:HYPER56,58,74,84,86,1586

耦合場單元:SOLID5,PLANE13,FLUID29,30,38,SOLID62,FLUID79,

FLUID80,81,SOLID98,FLUID129,INFIN110,111,FLUID116,1306

界面單元:INTER192,193,194,1956

顯式動力分析單元:LINK160,BEAM161,PLANE162,SHELL163,

SOLID164,COMBI166

預緊、多點約束、網(wǎng)分單元6

2ANSYS的根本使用7

ANSYS環(huán)境簡介7

有限元法的根本構架8

ANSYS架構及命令9

典型的分析過程11

ANSYS文件及工作文件名12

圖形控制13

3第三章有限元模型的建立14

建模方法14

坐標系統(tǒng)及工作平面14

局部坐標系15

激活總體和局部坐標系〔聲明坐標系統(tǒng)〕15

根據(jù)總體坐標系定義局部坐標系15

根據(jù)已有的三個市點定義局部坐標系16

根據(jù)已有的三個關鍵點定義局部坐標系16

根據(jù)當前工作平面定義局部坐標系16

根據(jù)激活的坐標系定義局部坐標系16

刪除局部坐標系16

查看激活坐標系和局部坐標系16

節(jié)點坐標系的旋轉與修改17

將某些節(jié)點的坐標系旋轉到與當前激活坐標系〔簡稱“當前坐標系〃）方向一致17

將既有節(jié)點的節(jié)點坐標系旋轉某個角度17

在創(chuàng)立節(jié)點時直接定義其坐標系的旋轉角度17

按方向余弦旋轉節(jié)點坐標系17

節(jié)點坐標系列表17

單元坐標系的定義與修改18

設置單元坐標系18

修改單元坐標系方向18

激活品.4:坐標系18

激活結果坐標系18

工作平面18

定義工作平面19

通過3個坐標點定義工作平面19

通過3個節(jié)點定義工作平面19

通過3個關鍵點定義工作平面19

通過垂直于線上的某個位置定義工作平面19

查看工作平面的當前狀態(tài)19

詼復到ANSYS默認狀態(tài)）9

移開工作平面19

聲明單位系統(tǒng)20

節(jié)點定義20

創(chuàng)立節(jié)點21

刪除節(jié)點21

節(jié)點顯示21

節(jié)點列式22

節(jié)點的填充22

節(jié)點復制22

單元的定義22

定義單元類型23

定義材料的屬性23

定義實常數(shù)24

定義單元的連接方式24

單元復制24

單元顯示25

單元列示25

聲明使用已定義單元類型25

聲明使用已定義的實常數(shù)25

聲明使用已定義的單元屬性，25

負載定義25

進入解題處理器26

聲明分析類型27

定義節(jié)點的集中力27

定義節(jié)點自由度27

定義在梁單元上的分布力28

定義分布力作用于單元上的方式和大小28

定義節(jié)點間分布力29

對象選擇29

求解30

用POST1進行結果后處理31

進入POST131

讀取結果31

繪變形圖31

變形動畫31

列表支反力31

應力等值線與應力等值線動畫31

應力等值線動畫32

4實體模型的建立35

實體模型簡介35

實體模型的建立方法35

群組命令介紹36

點定義36

創(chuàng)立關鍵點36

在給定坐標點創(chuàng)立關鍵點36

在兩關鍵點之間創(chuàng)立一個關鍵點37

在兩關轉點之間填充多個點37

復制創(chuàng)立關鍵點38

鏡像創(chuàng)立關鍵點38

列表顯示關鍵點信息39

屏?幕上顯示關鍵點39

刪除關鍵點39

選擇關鍵點39

選擇與所選線相關的關鍵點41

修改關鍵點坐標41

定義點〔NPT〕于節(jié)點上41

創(chuàng)立線41

通過兩關鍵點創(chuàng)立線41

通過兩關鍵點創(chuàng)立直線42

通過關鍵點創(chuàng)立圓弧線42

創(chuàng)立圓或圓弧線43

兩條相交線倒角創(chuàng)立圓弧線44

復制創(chuàng)立線45

合并兩條或多條線45

將一條線分為多條線46

延長一條線46

通過多個關鍵點按樣條創(chuàng)立一條曲線47

關鍵點繞軸線釗立旋轉線47

通過坐標軸段像創(chuàng)立線48

顯示線和刪除線48

列表輸出線信息48

選擇一組線49

選擇與面相關的線49

選擇與關鍵點相關的線50

練習點和線段的生成50

創(chuàng)立面52

通過關鍵點創(chuàng)立面52

通過線創(chuàng)立面53

沿路徑拖拉創(chuàng)立面53

線繞軸旋轉生成弧面54

既有面偏移創(chuàng)立新面54

蒙皮創(chuàng)立光滑曲面54

復制創(chuàng)立面55

通過坐標軸對稱創(chuàng)立面55

列表輸出面信息55

顯示面56

刪除面56

選擇一組面56

選擇與所選線相關的面57

選擇與所選體相關的面57

通過兩角點坐標創(chuàng)立翅形面57

通過一南點坐標和尺寸創(chuàng)立矩形面58

通過中心坐標和尺寸創(chuàng)立矩形面58

在工作平面原點創(chuàng)立圓面或環(huán)面58

通過圓心坐標和半徑等創(chuàng)立圓或環(huán)面59

通過圓上直徑端點坐標創(chuàng)立圓面59

在工作平面原點創(chuàng)立正多邊形面59

在工作平面任意位置創(chuàng)立正多邊形面59

創(chuàng)立體60

通過關鍵點創(chuàng)立體60

通過面創(chuàng)立體61

沿路徑拖拉面創(chuàng)立體62

面繞軸旋轉創(chuàng)立柱體62

面偏移創(chuàng)立體63

通過面延伸創(chuàng)立體63

復制創(chuàng)立體64

通過坐標軸鏡像創(chuàng)立體64

列表輸出體信息64

顯示體65

刪除體65

創(chuàng)立長方體65

通過一角點坐標和尺寸創(chuàng)立長方體65

通過面中心坐標和尺寸創(chuàng)立長方體65

在工作平面原點創(chuàng)立圓柱體或局部圓柱體65

通過圓心坐標和半徑等創(chuàng)立圓柱體66

通過圓上直徑兩端點坐標創(chuàng)立圓柱體66

在工作平面原點創(chuàng)立正枝柱體66

在工作平面任意住置創(chuàng)立正棱柱體66

在工作平面原點創(chuàng)立球體66

在工作平面任意位置創(chuàng)立球體67

通過直徑端點生成球體67

以工作平面原點為圓心創(chuàng)立圓錐體67

在工作平面任意位置創(chuàng)立圓錐體67

以工作平面原點為環(huán)心創(chuàng)立環(huán)體68

布爾操作69

布爾運算的一般設置69

布爾運笄的容差設置70

交運算Intersection70

加運笄Addition72

減運算Subtract73

用工作平面切分圖素Sublract74

分割運算Partition75

分類運算Classify75

搭接運算Overkip76

拈接Glue（或Merge）76

幾何建模的其它常用命令78

圖形平移、縮放和旋轉78

設置坐標軸方向78

設置視圖方向78

設起視圖旋轉角度78

編號顯示控制79

顏色顯示控制80

顯示邊界條件和荷載的符號及數(shù)值80

顯示邊界條件及數(shù)值80

顯示風格設置81

單元尺寸和形狀82

圖素收縮顯示控制82

顯示單元形狀82

等值線顯示控制82

均勻等值線設置82

設置等值線的文字標注83

顏色設置83

設置圖形中浮點數(shù)顯示方式85

設置變形放大系數(shù)85

設直矢量顯式長度86

設置窗口布局86

圖素顯示控制86

顯示所有圖素87

圖形擦除87

5網(wǎng)格劃分88

區(qū)分實體模型和有限元模型88

網(wǎng)格化的步驟88

定義單元類型90

單元類型的KEYOPT90

自由度集90

改變單元類型90

單元類型的刪除與列表91

實常數(shù)91

定義實常數(shù)91

變厚度殼實常數(shù)定義91

實常數(shù)組的刪除與列表91

材料屬性92

定義線性材料屬性92

定義線性材料屬性的溫度表92

定義與溫度對應的線性材料特性92

復制線性材料屬性組92

改變指定單元的材料參考號93

線性材料屬性列表和刪除93

修改與線脹系數(shù)相關的溫度93

計算生成線性材料溫度表93

繪制線性材料特性曲線93

設置材料庫讀寫的缺省路徑93

讀入材料庫文件93

將材料屬性寫入文件93

激活非線性材料屬性的數(shù)據(jù)表93

定義TB溫度值93

定義TB數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)94

定義非線性數(shù)據(jù)曲線上的一個點94

非線性材料數(shù)據(jù)表的刪除和列表94

非線性材料數(shù)據(jù)表的繪圖94

定義截面類型和截面ID94

定義梁截面幾何教據(jù)〔Type=BEAM〕95

定義變極面梁幾何數(shù)據(jù)〔Type=TAPER〕97

定義截面偏移97

梁截面特性列表98

刪除所定義的截,而98

繪制所定義截面98

自定義截面的存盤和讀入98

定義層殼單元的教據(jù)〔Type=SHELL〕99

定義預緊截面的教據(jù)〔Type=PRETENSION〕99

修改預緊截面數(shù)據(jù)99

定義連接數(shù)據(jù)〔Type二JOINT〕99

設置幾何模型的單元屬性99

設置關鍵點單元屬性99

設直線的單元屬性100

設置面的單元屬性100

設置體的單元屬性100

單元形狀控制101

網(wǎng)格類型選擇101

中間節(jié)點的位置控制102

單元尺寸控制102

映射網(wǎng)格單元尺寸控制的DESIZE命令102

自由網(wǎng)格單元尺寸控制的SMRTSIZE命令103

線的單元尺寸定義103

關鍵點最近處單元邊長定義104

面內部的單元尺寸定義105

網(wǎng)格劃分工具105

在關鍵點處生成點單元106

在幾何線上生成線單元106

在幾何面上生成面單元1()6

在幾何體上生成體單元106

單元有效性檢查-單元形狀參數(shù)限值設置107

網(wǎng)格修改109

關鍵點網(wǎng)格去除109

線網(wǎng)格去除109

面網(wǎng)格去除109

體網(wǎng)格去除109

細化局部網(wǎng)格109

節(jié)點附近細化109

單元附近細化109

關鍵點附近細化109

線附近細化109

面附近細化109

6第六章實體模型的外力110

對節(jié)點施加自由度約束110

關鍵點自由度約束及相關命令111

列表和刪除關鍵點自由度約束的命令112

對線施加自由度約束112

而列表和刪除線上自由度約束112

對面施加自由度約束113

列表和刪除面上自由度約束113

約束轉換命令113

僅轉換約束自由度113

邊界條件和荷載轉換113

施加集中荷載113

施加節(jié)點集中荷載113

節(jié)點集中荷載列表：FUST114

刪除節(jié)點集中荷莪：FDELE114

施加關鍵點集中荷載114

施加面荷載114

對節(jié)點群施加面荷載114

定義節(jié)點號與面有載的函數(shù)關系114

定義面荷載梯度114

在單元上施力。面荷載115

在梁單元施加面荷載115

在線上施加面荷載116

在面上施加面荷載116

施加體荷載117

施加慣性荷載117

施加耦合場荷載117

初應力荷載及施加117

施加初始常應力荷栽117

從文件施加初應力荷載118

7輸出選項120

控制寫入數(shù)據(jù)庫和結果文件的結果數(shù)據(jù)120

結果輸出控制121

圖形求解追蹤器121

8分析類型與求解控制選項121

9通用與時間歷程后處理技術122

定義矢量和主軸的計算方法122

定義結果數(shù)據(jù)平均處理122

控制殼或層殼單元數(shù)據(jù)的位置123

定義數(shù)據(jù)輸出格式123

每頁的標題輸出控制123

顯示結構變形圖124

顯示節(jié)點結果124

顯示單元結果125

以矢量方式顯示結果圖125

顯示裂縫或壓碎圖126

列出節(jié)點結果126

列出單元結果126

生成單元表126

云圖顯示單元表結果127

列表顯示單元表結果127

單元表絕對值操作127

計算并輸出單元表數(shù)據(jù)之和127

映射結果到路徑上128

圖形顯示路徑項數(shù)據(jù)128

沿路徑幾何形狀顯示路徑項數(shù)據(jù)129

列表顯式路徑項數(shù)據(jù)129

對路徑項數(shù)據(jù)運算129

加運算129

乘運算129

除運算130

寐運算130

求導運算13()

積分運算130

10文件管理130

1ANSYS結構分析單元功能與特性

1.1桿單元：LINK1、8、10、11、180

單元名稱簡稱節(jié)點數(shù)節(jié)點自由度特性備注

LINK12D桿Ux,UyEPCSDGB常用桿元

LINKS3D桿EPCSDGB

3D僅受拉模擬纜索的松弛

LINK10EDGB

或僅受壓桿及間隙

2

Ux,Uy,Uz模擬液壓虹和大

LINK113D線性調節(jié)器EGB

轉動

另可考慮粘彈塑

LINK1803D有限應變桿EPCDFGB

性

注：E?彈性(Elasticity),P?塑性(Plasticity),C-端變(Creep),S-膨脹(Swelling),

D-大變形或大撓度(Largedeflection),F?大應變(Largestrain)或有限應變(Finite

strain),B-單元生死(Birthanddead),G-應力剛化(Stressstiffness)或幾何剛度

(Geometricstiffening),A-自適應下降(Adaptivedescent)等。

通常用LINK1和LINK8模擬桁架結構，如屋架、網(wǎng)架、網(wǎng)殼、桁架

橋、桅桿、塔架等結構，以及吊橋的吊桿、拱橋的系桿等構件，必須

注意線性靜力分析時，結構不能是幾何可變的，否那么造成位移超限

的提示錯誤。LINK10可模擬繩索、地基彈簧、支座等，如斜拉橋的斜

拉索、懸索、索網(wǎng)結構、纜風索、彈性地基、橡膠支座等。LINK180

除不具備雙線性特性(LINK10)外，它均可應用于上述結構中，并且其

可應用的非線性性質更加廣泛，增加了粘彈塑性材料。

LINK1、LINK8和LINK180單元還可用于普通鋼筋和預應力鋼筋的

模擬，其初應變可作為施加預應力的方式。

1.2梁單元:BEAM3、4、23、24,44,54,188,189

梁單元分為多種單元，分別具有不同的特性，是一類軸向拉壓、

彎曲、扭轉(3D)單元。

節(jié)點

單元名稱簡稱節(jié)點特性備注

自由度

Ux,Uy,

BEAM32D彈性梁2EDGB常用平面梁元

Rotz

EPCSDF

BEAM232D塑性梁2具有塑性等功能

GB

不對稱截面，可偏移

BEAM542D漸變不對稱梁2EDGB

中心軸

拉壓彎扭，常用3D

BEAM43D彈性梁2EDGB

梁元

EPCSD拉壓彎及圣文南扭

BEAM243D簿壁梁2+1

Ux,Uy,UzGB轉：開口或閉口截面

Rotx,Roty,Rotz拉壓彎扭，不對稱截

面.可偏移中心軸，

BEAM443D漸變不對稱梁2+1EDGB

可釋放節(jié)點自由度，

可采用梁截面

粘彈型Timoshenko

梁，計入剪切變彩影

BEAM1883D線性有限應變梁2+1Ux,Uy,Uz

EPCDF響：可增加翹曲自

Rotx.Ro(y,Rotz

GB由度；可采梁極面

或增加warp

BEAM188,但屬二

BEAM1893D二次有限應變梁3+1

次梁單元。

注：E?彈性(Elasticity),P?塑性(Plasticity),C蠕變(Creep),S-膨脹(Swelling),

D-大變形或大撓度(Largedeflection),F?大應變(Largestrain)或有限應變(Finite

strain)yB-單元生死(Birthanddead),G-應力剛化(Stressstiffness)或幾何剛度

(Geometricstiffening),A-自適應下降(Adaptivedescent)等。

單元使用另外應注意的問題：

(1)梁單元面積和長度不能為零，且2D梁元必須位于XY平面內；(2)

剪切變形的影響：(3)自由度釋放：(4)梁截面特性：(5)BEAM23/24實常

數(shù)的輸入比擬復雜；⑹荷載特性；⑺應力計算。

1.3管單元:PIPE16,17,18,20,59,60

管單元是一類軸向拉壓、彎曲和扭轉的3D單元，單元的每個節(jié)點

均具有6個自由度，即三個平動自由度Ux、Uy、Uz和三個轉動自由度

RotXsRoty^Rotz,此類單元以3D梁元為根底，包含了對稱性和標準

管幾何尺寸的簡化特性。

單元使用應注意的其他問題：

(1)管元長度、直徑及壁厚均不能為零；

⑵可計算薄壁管和厚壁管，但某些應力的計算是基

于薄壁管理論的；

⑶管單元計入了剪切變形的影響，并可考慮應力增強系數(shù)和撓曲

系數(shù)。

該類單元有直管、T型管、彎管和沉管四種單元類型

單元

簡稱節(jié)點數(shù)特性備注

名稱

可考慮兩種溫度梯度及內部和外部

PIPE163D彈性直管元2EDGB

壓力

PIPE173D彈性T型管元2?4EDGB可考慮絕熱、內部流體、腐蝕及應力

PIPE183D彈性彎管元2+1EDB強化

PIPE203D塑性直管元2EPCSDGB同P1PE16

可模擬海洋波，可考慮水動力和浮力

PIPE593D彈性沉管元2EDGB

等，其余同PIPE16,且可模擬電纜

PIPE603D塑性彎管元2+1EPCSDB同PIPE18

注：E-彈性(Elasticity),P-塑性(Plasticity),C蠕變(Creep),S-膨脹

(Swelling),D-大變形或大撓度(Largedeflection),F-大應變(Largestrain)

或有限應變(Finitestrain),B-單元生死(Birthanddead),G-應力剛化

(Stressstiffness)或幾何剛度(Geometricstiffening),A-自適應下降

(Adaptivedescent)等。

1.42D實體單元:PLANE2,25,42,82,83,145,146,182,183

2D實體單元是一類平面單元，可用于平面應力、平面應變和軸對

稱問題的分析，此類單元均位于XY平面內，且軸對稱分析時Y軸為對

稱軸。

節(jié)點

單元名稱簡稱特性備注

自由度

PLANE26節(jié)點三角形單元適用于不規(guī)那么的網(wǎng)格

PLANE424節(jié)點四邊形單元EPCSD其有協(xié)調和非協(xié)調元選項

FGBA是PLANE42的高階單元；混合分網(wǎng)的結

PLANE828節(jié)點四邊形單元

果精度高；；適用于模擬曲線邊界

Ux,Uy

PLANE1458節(jié)點四邊形P單元支持2?8階多項式

E

PLANE1466節(jié)點三角形P單元支持2?8階多項式

PLANE1824節(jié)點四邊形單元EPCSD具有更多的非線性材料模型

PLANE1838節(jié)點四邊形單元FGBA是PLANE182的高階單元

PLANE254節(jié)點諧結構單元Ux,Uy模擬非對稱荷載的軸對毒結構

EGB

PLANE838節(jié)點諧結構單元Uz是PLANE25的高階單元

注：E?彈性(Elasticity),P-塑性(Plasticity),C?蠕變(Creep),S-膨脹(Swelling),

D-大變形或大撓度(Largedeflection),F-大應變(Largestrain)或有限應變(Finite

strain),B-單元生死(Birthanddead),G?應力剛化(Stressstiffness)或幾何剛度

(Geometricstiffening),A-自適應下降(Adaptivedescent)等。

單元使用應注意的其他問題：

(1)單元插值函數(shù)及說明；

⑵荷載特性；

⑶其它特點。

1.53D實體元:SOLID45,46,64,65,72,73,92,95,147,148,

185,186,187,191

3D實體單元用于模擬三維實體結構，此類單元每個節(jié)點均具有三

個自由度，即Ux、Uy、Uz三個平動自由度。

線完全/減縮

單元名稱簡稱/3D特性初應力備注

點積分

EPCSDFG

SOLID45實體元8Y/YY正交各向異性材料

BA

SOLID46分層實體元8EDGY/NN層數(shù)達250或更多

各向異性實

SOLID648EDGBAY/NN各向異性材料

體元

SOLID65鋼筋混凝土EPCDFGB

8Y/NN開裂，壓碎，應力釋放

實體元A

四面體實體EPCSDFG

SOLID9210Y/NY正交各向異性材料

元BA

EPCSDFG

SOLID95實體單元20Y/YY是SOLID45的高階元

BA

SOLID147磚形實體P元20EY/NNP可設置_2?8階

四面體實體P

SOLID14810EY/NNP可設置2?8階

元

EPCDFGB可模擬幾乎不可壓維

SOLID185實體單元8Y/Y等Y

A的彈塑和完全不可壓

EPCDFGB

SOLID186實體單元20Y/YY縮的超彈

A

四面體實體EPCDFGB

SOLID18710Y/NY

元A

SOLID19I分層實體元20EGAY/NN層數(shù)WI00

注：E?彈性(Elasticity),P?塑性(Plasticity),C蠕變(Creep),S?膨脹(Swelling),

D-大變形或大撓度(Largedeflection),F?大應變(Largestrain)或有限應變(Finite

strain),B■單元生死(Birthanddead),G-應力剛化(Stressstiffness)或幾何剛度

(Geometricstiffening),A-自適應下降(Adaptivedescent)等。

單元使用應注意的問題：

⑴關于SOLID72/73單元；〔2〕SOLID185積分方式可選擇。

1.6殼單元:SHELL28,41,43,51,61,63,91,93,99,143,

150,181,208,209

殼單元可以模擬平板和曲殼一類結構。殼元比梁元和實體元要復

雜的多，因此殼類單元中各種單元的選項很多。

桿、梁單元一板殼單元一實體單元

單元使用應注意的問題：

⑴通常不計剪切變形的殼元用于薄板殼結構，而計入剪切變形的

殼元用于中厚度板殼結構。

1.7彈簧單元:COMBIN7,14,37,39,40

彈簧單元是一類專門模擬“彈簧"行為的單元，不同于用結構單元

〔如LINK等〕的模擬。

1.8質量單元:MASS21

MASS21為具有6個自由度的點單元，即只有一個節(jié)點，節(jié)點自自

由度可為Ux、Uy、Uz、Rotx、Roty.Rotz,通過不同設置可僅考慮2D

或3D內的平動自由度及其組合，它每個坐標方向可以具有不同的質量

和轉動慣量口該單元無面荷載和體荷載，支持彈性、大變形和生死單

o

1.9接觸單元:CONTAC12,52,TARGE169,170,CONTA171,

172,173,174,175,178

ANSYS支持三種接觸方式，即點對點、點對面和面對面的接觸，

接觸單元是覆蓋在模型單元的接觸面之上的一層單元。點點單元用于

模擬點對點的接觸行為，且預先知道接觸位置；點面單元用于模擬點

對面的接觸行為，預先不要確定接觸位置，接觸面之間的網(wǎng)格不要求

一致；面面單元用于模擬面對面的接觸行為，支持低階和高階單元，

支持大變形行為等。

1.10矩陣單元:MATRIX27,50

MATRIX27為剛度、阻尼、質量矩陣單元，可表示一種任意的單

元。本單元具有兩個節(jié)點，此兩個節(jié)點可重合或不重合，每個節(jié)點有6

個自由度，即Ux、Uy、Uz、Rotx>Roty、Rotzo該單元無面荷載和體

荷載，但支持單元生死功能。其矩陣可為對稱或不對稱形式，通過

Kcyopt(3)設置為剛度矩陣、或阻尼矩陣、或質量矩陣。本單元可模擬

任意類型的單元，如可模擬特殊彈簧和節(jié)點柔性連接等。

MATRIX50為超單元，它是預先裝配好的可獨立使用的一組單元。

該單元無節(jié)點和實常數(shù)，其自由度數(shù)目由所包含的單元決定，其面荷

載和體荷載可通過總的載荷向量和比例系數(shù)施加，該單元支持大變形

功能。該單元不能包含基于拉格朗日乘子的單元〔如MPC184等〕，不

支持非線性〔忽略所包含的單元非線性〕。超單元可包含其它超單元，

2D超單元只能用于二維分析，而3D超單元那么只能用于三維分析。

1.11外表效應元:SURF153,154

51；1^^53天^1}1^^54分另1］為2口#43口名古構夕卜表效應單元，可用于各

種荷載〔法向、切向、法向漸變、輸入矢量方向等〕及外表效應〔根

底剛度、外表張力及附加質量等〕情況，可覆蓋于任何二維〔軸對稱

諧結構單元PLANE25/83除外〕和三維結構實體單元外表。

1.12粘彈實體元:VISCO88,89,106,107,108,

1.13超彈實體元:HYPER56,58,74,84,86,158

1.14耦合場單元:SOLID5,PLANE13,FLUID29,30,38,

SOLID62,FLUID79,FLUID80,81,SOLID98,FLUID129,

INFIN110,111,FLUID116,13()

1.15界面單元:INTER192,193,194,195

1.16顯式動力分析單元:LINK160,BEAM161,PLANE162,

SHELL163,SOLID164,COMBI16

1.17預緊、多點約束、網(wǎng)分單元

〔1〕PRETS179為2D/3D預緊單元，用于定義網(wǎng)分后的二維或三維

結構預緊區(qū)，可由任意結構單元〔桿、梁、管、殼、2D實體和3D實體〕

建立。該單元具有3個節(jié)點，每個節(jié)點具有一個自由度Ux,該Ux為預

緊方向的位移，ANSYS通過幾何條件將預緊力施加到指定的預緊荷載

方向上，而不必考慮模型是如何定義的。該單元不支持面荷載和體荷

載，僅支持非線性特性；不能使用約束方程和自由度耦合，NROTAT

命令不能用于節(jié)點K,且K節(jié)點必須位于整體直角坐標系。

〔2〕MPC184為多點約束單元，有剛性桿、剛性梁、滑移、球形、

銷釘、萬向接頭的約束，適用于使用拉格朗日乘子的具有運動約束時

情況，該單元可用于機構運動學，如起重機、挖掘機、汽車、機床和

機器人等。該單元有2個或3個節(jié)點，每個節(jié)點具有Ux、Uy(2D)或Ux、

Uy、Uz(3D)或Ux、Uy、Uz^Rotx>Roty>Rolz(3D)自由度。無實常

數(shù)和面荷載，支持溫度荷載及轉動或轉動力矩，支持大變形和單元生

死。

(3)MESH200是僅用來劃分網(wǎng)格的單元，對計算結果毫無影響。它

是為實現(xiàn)多步網(wǎng)格劃分的操作而設計的。該單元可用于劃分兩維或三

維空間的線，三維空間中的三角形、四邊形、四面體或六面體單元組

成的面或體，且均包括有或沒有中間節(jié)點的情況。MESH200單元可與

任意其它單元一起使用，當不再需要它時，可以將其刪除或保存

2ANSYS的根本使用

2.1ANSYS環(huán)境簡介

ANSYS有兩種模式：一種是交互模式〔InteractiveMode〕,另一

個是非交互模式〔BalchMode〕o交互模式是初學者和大多數(shù)使用者

所采用，包括建模、保存文件、打印圖形及結果分析等，一般無特別

原因皆用交互模式。但假設分析的問題要很長時間，如一、兩天等，

可把分析問題的命令做成文件，利用它的非交互模式進行分析。

運行該程序一般采用Interactive進入，這樣可以定義工作名稱，

并且存放到指定的工作目錄中。假設使用RunInteractiveNow進入還

需使用命令定義工作文件名或使用默認的文件名，使用該方式進入一

般是為恢復上一次中斷的分析。所以在開始分析一個問題時，建議使

用Interactive進入交互模式。

進入系統(tǒng)后會有6個窗口，提供使用者與軟件之間的交流，憑借這

6個窗口可以非常容易的輸入命令、檢查模型的的建立、觀察分析結果

及圖形輸出與打印。整個窗口系統(tǒng)稱為GUl(GraphicalUserInterface).

如圖2-1所示。

各窗口的功能如下：

應用命令菜單〔UtilityMenu〕:包含各種應用命令，如文件控制

〔File〕、對象選擇〔Select〕、資料列式[List)、圖形顯示〔plot〕、

圖形控制〔PlotCtrls〕、工作界面設定〔WorkPlane〕、參數(shù)化設計

[ParameersJ、宏命令〔Macro〕、窗口控制〔McnuCtrls〕及輔助說

明CHelp)等。

主菜單〔MainMenu〕:包含分析過程的主要命令，如建立模塊、

外力負載、邊界條件、分析類型的選擇、求解過程等。

工具欄〔Toolbar〕:執(zhí)行命令的快捷方式，可依照各人愛好自行

設定。

輸入窗口〔InputWindow〕:該窗口是輸入命令的地方，同時可

監(jiān)視命令的歷程。

圖形窗口〔GraphicWindow]:顯示使用者所建立的模塊及查看

結果分

1析。

1輸出窗口(OutputWindow)：該窗口表達了輸入命令執(zhí)行的結

果。

圖2-1ANSYS6個學口示意?

2.2有限元法的根本構架

目前在工程領域內常用的數(shù)值模擬方法有：有限元法、邊界元法、

離散單元法和有限差分法，就其廣泛性而言，主要還是有限單元法。

它的根本思想是將問題的求解域劃分為一系列的單元，單元之間僅靠

節(jié)點相連。單元內部的待求量可由單元節(jié)點量通過選定的函數(shù)關系插

值得到。由于單元形狀簡單，易于平衡關系和能量關系建立節(jié)點量的

方程式，然后將各單元方程集組成總體代數(shù)方程組，計入邊界條件后

可對方程求解。

有限元的根本構成：

節(jié)點〔Node〕:就是考慮工程