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1、ANSYS交流 挑战仿真 在开始ANSYS分析之前 需要作一些决定 诸如分析类型及所要创建模型的类型 模型建立之前的工作 1 确定分析类型2 分析模型的形状 尺寸 公况条件3 考虑模型的材料类型 计算内容4 估计应力 应变大致类型5 明确分析精度 单元类型 ANSYS分析前的准备 分析类型 当您选择了结构分析 接下来的问题是 静力还是动力分析 线性还是非线性分析 要回答这些问题 先要知道物体承受什么样的激励 载荷 因为下述三种类型的力决定了它的响应静力 刚度 惯性力 质量 阻尼力 分析类型 静力与动力分析的区别静力分析假定只有刚度力是重要的 动力分析考虑所有三种类型的力 如果施加的荷载随时间快
2、速变化 则惯性力和阻尼力通常是重要的因此可以通过载荷是否是时间相关来选择是静力还是动力分析如果在相对较长的时间内载荷是一个常数 请选择静态分析 否则 选择动态分析总之 如果激励频率小于结构最低阶固有频率的1 3 则可以进行静力分析 分析类型 线性与非线性分析的区别线性分析假设忽略荷载对结构刚度变化的影响 典型的特征是 小变形弹性范围内的应变和应力没有诸如两物体接触或分离时的刚度突变 分析类型 如果加载引起结构刚度的显著变化 必须进行非线性分析 引起结构刚度显著变化的典型因素有 应变超过弹性范围 塑性 大变形 例如承载的鱼竿两体之间的接触 模型精度的保证 误差的来源 1 模型误差2 计算误差模型
3、误差1 离散误差2 边界误差3 单元形状误差计算误差1 舍入误差2 截断误差截断误差除与计算方式有关外 还与模型的大小有关 误差的解决 提高单元的阶次增加单元数量划分规则的单元形状建立与实际工况相符的边界条件减小模型的大小注意 当单元数和节点数增高时计算的累计误差也会增加 所以并不是单元数多 单元阶次高就好 结构处理方法 1 降维处理 将实体单元转化为二维平面单元或转化为杆或者梁单元2 细节简化 将不必要的细节忽略 对整体分析影响不大或离关键部位较远 3 形式变换 将某些形状多样 难于进行网格划分的实体单元进行转换为容易操作的实体类型 如将加强筋转换为平面单元进行分析4 局部结构 将工程中的较
4、大零件的某个集中受力的局部划分出来进行分析5 对称性的利用 结构类型所对应的几何模型形式 对称性利用的注意事项 1 如果对称面上有作用的载荷 则对称分析时取载荷的1 22 若对称面上存在板或者梁 则离散板和梁的单元所有结点均位于对称面上 这时板或梁单元的刚度应取整个单元刚度的1 2 而不是取1 2的单元的全部强度3 用对称法分析时应当使对称面不在最大应力处 材料类型 主要包括 1 各向同性材料 材料在任意一点沿任何方向的性能 力学 热学 均相同 包括所以金属材料 2 各向异性材料 包括木材 合成纤维复合材料 3 复合材料 两种或者两种以上的材料混合的到的新的材料 一般包括单层和多层 模型的建立
5、 注意 不能使用镜面对称技术 ARSYSM LSYMM 来映射圆 圆柱 圆锥或球面到对称平面的另一边 因为每个实常数的设置不能同时赋给多个基本原型段 单元 注意 1 实体单元不能施加棱边载荷2 轴对称单元不能施加面载荷3 杆单元上不能施加结点力矩和扭矩4 梁单元建模时应当注意截面方位节点偏移自由度的释放5 板单元 不同厚度的板单元连接时注意网格的结点是否重合定义单元属性在实体模型上直接指定属性将不考虑缺省属性模型中有多种单元类型 实常数和材料 就必须确保给每一种单元指定了合适的属性划分网格前对每一个类型的实体分配正确的单元属性部分常用单元部分单元简介 单元 1 不同单元相连接时应但注意单元之间
6、的力和力矩的传递 有时自由度相同也不一定能够很好的传递 如包含三个平移自由度和拥有两个平移自由度一个绕Z轴的旋转自由度2 带有中间节点的单元划分是应当注意使中间节点对齐3 相邻单元应当具有相同的单元边节点数4 二次单元的积分点不比线形单元的积分点多 所以在非线性分析中优先选用二次单元三维壳单元和三维实体单元之间的自由度并不完全相同 这是因为壳单元的ROTZ自由度与平面旋转刚度有关 而此刚度是虚拟的刚度 所以壳单元ROTZ自由度不是真实的 SHELL43HE和SHELL63单元 两者的KEYOPT 3 2 AllMan的旋转自由度被激活是是例外 因此三维梁单元和三维壳单元相连时引起对应的自由度不
7、协调 单元属性 您可以激活属性编号校核单元属性 UtilityMenu PlotCtrls Numbering 网格划分 网格划分包含以下3个步骤 定义单元属性 MainMenu Preprocessor Meshing MeshAttributes 指定网格的控制参数 MainMenu Preprocessor Meshing sizecontrol 生成网格 网格划分原则 网格划分的一般原则 静力分析时 如果仅仅是计算变形 可以划分教少的网格 如果要计算应力或者应变 若要保持相对的精度 划分较多的网格 在分析固有属性时 如果仅仅计算少数低阶模态 可以选择较少的网格 如果需要计算高阶模态 应
8、当选择较多的网格 在结构的响应分析时 如果仅仅是计算某些部位的位移响应 则可以选择较少的网格 如果需要计算应力响应 则需要较多的网格 单元形状和网格划分 定义属性 在实体模型上直接指定属性将不考虑缺省属性 在实体模型上指定属性 您可以避免在网格划分操作中重新设置属性 由于ANSYS的网格划分算法在一次对所有实体进行网格划分时更为有效 因而这种方法更为优越 清除实体模型上的网格将不会删除指定的单元属性 定义属性 只要您的模型中有多种单元类型 TYPEs 实常数 REALs 和材料 MATs 就必须确保给每一种单元指定了合适的属性 有以下3种途径 在网格划分前为实体模型指定属性在网格划分前对MAT
9、 TYPE 和REAL进行 总体的 设置在网格划分后修改单元属性如果没有为单元指定属性 ANSYS将MAT 1 TYPE 1 和REAL 1作为模型中所有单元的缺省设置 注意 采用当前激活的TYPE REAL 和MAT进行网格操作 定义属性 为实体模型指定属性1 定义所有需要的单元类型 材料 和实常数 2 然后使用网格工具的 单元属性 菜单条 Preprocessor MeshTool 选择实体类型后按SET键 拾取您想要指定属性的实体 在后续的对话框设置适当的属性 或选择需要的实体 使用VATT AATT LATT 或KATT命令 3 当您为实体划分网格时 它的属性将自动转换到单元上 单元属
10、性 修改单元属性1 定义所有需要的单元类型 材料 和实常数 2 激活需要的TYPE REAL 和MAT设置的组合 Preprocessor Meshing MeshAttributes 或使用TYPE REAL 和MAT命令3 仅修改使用上述设置属性的单元的属性 使用EMODIF PICK命令或选择Preprocessor Modeling Move Modify Elements ModifyAttrib拾取需要的单元4 在后续的对话框 将属性设置为 Alltocurrent 单元控制 指定尺寸和形状控制这是映射网格划分3个步骤中的第2步 选择单元形状非常简单 在MeshTool中 对面的网
11、格划分选择Quad 对体的网格划分选择Hex 点击Map 其中通常采用的尺寸控制和级别如下 线尺寸 LESIZE 级别较高 若指定了总体单元尺寸 它将用于 未给定尺寸的 线 缺省的单元尺寸 DESIZE 仅在未指定ESIZE时用于 未给定尺寸的 线上 智能网格划分无效 网格控制 总体单元尺寸您可以为整个模型指定最大的单元边长 或每条线的份数 ESIZE SIZE或Preprocessor MeshTool SizeControls Global Set 或Preprocessor Meshing SizeCntrls Global Size可单独使用或与智能网格划分联合使用 单独使用ESIZE
12、 智能网格划分关闭 将采用相同的单元尺寸对体 或面 划分网格 在智能网格划分打开时 ESIZE充当 向导 但为了适应线的曲率或几何近似指定的尺寸可能无效 网格控制 缺省尺寸如果您不指定任何控制 ANSYS将使用缺省尺寸 它将根据单元阶次指定线的最小和最大份数 表面高宽比等 用于映射网格划分 但在智能网格划分关闭时 自由网格划分也可使用 您可以采用DESIZE命令或Preprocessor Meshing SizeCntrls Global Other调节缺省的尺寸规格 网格控制 如图所示为采用不同的SmartSize尺寸级别进行四面体网格划分的例子 高级的SmartSize控制 如网格扩张和过
13、渡系数在SMRT命令 或Preprocessor Meshing SizeCntrls SmartSize AdvOpts 中提供 您可以使用MeshTool菜单条或采用smrt off命令关闭智能网格划分 智能网格划分 使用智能网格划分 导出MeshTool菜单条 Preprocessor MeshTool 打开智能网格划分 设置需要的尺寸级别 或使用SMRT level命令尺寸级别的范围从1 精细 到10 粗糙 缺省级别为6 对所有体 或所有面 一次划分网格 将优越于一个一个地划分网格 通过指定所有线上的份数决定单元的尺寸 它可以考虑线的曲率 孔洞的接近程度和其它特征 以及单元阶次 智能网
14、格划分的缺省设置是关闭 在自由网格划分时建议采用智能网格划分 它对映射网格划分没有影响 网格划分 线尺寸控制线上单元尺寸 Preprocessor MeshTool SizeControls Lines Set 或LESIZE命令或Preprocessor Meshing SizeCntrls Lines 不同的线可以有不同的LESIZE 指定尺寸可以是 硬的 或 软的 硬的 尺寸即使在智能网格划分打开时也将被网格划分器采用 在所有其它尺寸控制最优先 软的 尺寸在智能网格划分打开时可能无效 您也可以指定一个边长比例 最后一个分割与第一个分割的比率 使网格偏向线的一端或中间 对 软的 选是对 硬
15、的 选否 自由网格 易于生成 不须将复杂形状的体分解为规则形状的体 体单元仅包含四面体 三角形网格 致使单元数量较多 仅高阶 10 节点 四面体单元较满意 因此DOF 自由度 数目可能很多 映射网格 通常包含较少的单元数量 低阶单元也可能得到满意的结果 因此DOF 自由度 数目较少 面和体必须形状 规则 划分的网格必须满足一定的准则 难于实现 尤其是对形状复杂的体 映射网格划分 在许多情况下 模型的几何形状上有多于4条边的面 有多于6个面的体 为了将它们转换成规则的形状 您可能进行如下的一项或两项操作 把面 或体 切割成小的 简单的形状 连接两条或多条线 或面 以减少总的边数 连接操作 连接操
16、作是生成一条新线 为网格划分 它通过连接两条或多条线以减少构成面的线数 使用LCCAT命令或Preprocessor Meshing Concatenate Lines 然后拾取须连接的线 对面进行连接 使用ACCAT命令或Preprocessor Meshing Concatenate Areas 映射网格划分 使用连接时注意 它仅仅是一个网格划分操作 因而应为网格划分前的最后一步 在所有的实体建模之后 这是因为 经连接操作得到的实体不能在后续的实体建模操作中使用 若两条线或两个面相切交汇可考虑用加 布尔 运算 映射网格划分 若指定线的分割数 注意 对边的分割数必须匹配 但您只须指定一边的分割数 映射网格划分器将把分割数自动传送到它的对边如果模型中有连接线 只能在原始 输入 线上指定分割数 而不能在合成线上指定分割数 每条初始线上指定6份分割 此线上将自动使用12份分割 合成线的对边 其它两条线上会采用几份分割呢 后面的演示将会回答这一问题 扫掠划分 步骤定义并激活一个3 D六面体实体单元类型 如结构单元SOLID45或SOLID95 进入MeshTool选择Hex Wedge和Sw
