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1、ANSYS分析基本过程,第二章,2017年10月2日星期一,2.1 ANSYS简介,1 有限元方法产生的历史：1943，数学家 Courant 用三角域内分片连续函数结合最小势能原理解St. Venant扭转问题1960，力学家Clough等首次提出 Finite Element概念，并正确求解了平面弹性问题1960以后，对经典的里兹(Ritz)法、伽辽金法(Galerkin)进行了推广，特别是后者，采用加权余量的方式确定单元特性，使得在无物理守恒定律或变分泛函的情况下仍然可以使用有限元法,2017年10月2日星期一,2 有限元法典型步骤,根据问题的物理特性确定基本的未知变量、解题类别；在累计
2、系统总能量时，将问题的求解区域分割成便于计算的子区域 划分单元；在子区域中假设基本物理场的分布形式，使计算求解成为可能 选择单元类型（即位移模式）；,2017年10月2日星期一,计算每个子区域的能量 形成单元刚度矩阵；累计系统的总能量 组装总刚度矩阵；施加边界约束和外载荷 建立离散体系的代数方程；求解代数方程 得到基本未知变量（位移）数值结果；由节点位移解求单元内的应变、应力；,2017年10月2日星期一,3 常见的通用有限元程序软件,1990前，SAP4、5（线性），ADINA（非线性分析）；目前，MSC/NASTRAN 系列（PATRAN、DYTRAN等） 基于美国 NASA 计划；ABA
3、QUS 据称具有最强大的非线性求解功能；MARC 据称最适于求解耦合场问题（热力耦合），已被 MSC 公司收购；ADINA for Windows 版,2017年10月2日星期一,4 ANSYS软件的发展及功能简介,ANSYS公司由力学专家John Swanson于1970年创立并发展的， ANSYS公司及其子公司有1400名员工，总部宾州的匹兹堡。ANSYS公司致力于工程仿真软件和技术的研发，在全球众多行业中，被工程师和设计师广泛采用。 ANSYS公司的纳斯达克股票代号：ANSSANSYS公司是CAE行业领域最大的公司。,2017年10月2日星期一,ANSYS公司是有限元方法(FEM)领域唯
4、一获得美国“技术先导公司”称号的公司。ANSYS软件是迄今为止在世界范围内唯一通过ISO 9001质量认证的计算机辅助工程设计分析类软件。 ANSYS软什是美国ASME(机械工程师协会)、NQA(美国核安全局)及近二十种专业技术协会认证的标准科学技术分析软件。,2017年10月2日星期一,世界各国的高校和科研单位中的70采用ANSYS软件进行有限元分析 ANSYS软件是在世界范围内增长最快的CAE软件 ANSYS公司建支了多方位、多层次的售后服务机构ANSYS软件有数百家的广大中国用户群。,2017年10月2日星期一,ANSYS软件的主要技术特点,ANSYS软件是唯一具有多场及多场耦合功能的大
5、型通用有限元分析软件。 ANSYS软什可实现前后处理、分析、求解以及多场分析中数据库相统一的有限元分析。ANSYS软件可进行建模、加载与求解和分析结果输出。ANSYS软件是具有快速求解器和最早采用并行计算技术的FEM软什。ANSYS软件具有智能网格划分功能。ANSYS软件具有强大的非线性分析功能,2017年10月2日星期一,ANSYS软件可实现在微机、工作站到大犁计算机乃至巨型计算机的所有硬件平台上的数据文件兼容。ANSYS软件可与大多数CAD软件进行数据交换。ANSYS软件具有良好的用户自己开发环境和自动生成分析报告等功能 ANSYS软件是具有独一无二的优化功能以及流场优化功能的分析软件。
6、ANSYS软件具有多层次、多种类的计算分析模块 ANSYS软件支持从微机、工作站到大型计算机乃至巨型计算机的所有硬件平台，且用户界面是统一的。,2017年10月2日星期一,5 ANSYS的功能,ANSYS软件是融结构、热力学、流体、电磁和声学等于一体的大型通用有限元分析软件;可广泛用于核工业、铁路与公路交通、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车、电子与家电、国防军工、造船、生物医学、轻工业、地矿、水利水电，以及十木建筑工程等方面的工程技术力学问题求解，以便指导其工程设计。,2017年10月2日星期一,ANSYS软件所支持的CAD(计算机辅助设计)系统有Engineer、Unigraphic
7、s、ProE、Autodesk lnventor、SolidWorks、Mechanical Desktop和SolidEdge。ANSYS软件所支持的图形传递标准为Parasolid和Sat。ANSYS软件的结构主要包括：前处理模块，分析计算模块和后处理模块三个主要部分。,2017年10月2日星期一,（1）前处理模块PREP7,该模块提供了实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型; 该模块提供了两种建模方法：自顶向下，自底向上；该模块提供了4种网格划分方法：延伸方法、映像方法、自由划分和自适应划分。,2017年10月2日星期一,（2）求解模块SOLUTION,力载荷节点坐标系求解
8、器多载荷步求解多重载荷求解步骤,2017年10月2日星期一,（3）后处理模块POST1、POST26,查询拾取结果坐标系路径操作误差估计载荷工况组合结果查阅器,2017年10月2日星期一,2.2 ANSYS总体介绍,本节中, 讨论怎样进入和退出 ANSYS,怎样运用 GUI方式和在线帮助,如何用 ANSYS生成数据库和文件。主题:A. 启动 ANSYSB. GUI方式C. 显示图形拾取功能D. 在线帮助E. 数据库和文件F. 退出 ANSYSG. 练习,2017年10月2日星期一,A. 启动 ANSYS,有两种方式启动 ANSYS:通过交互方式通过命令交互方式通过菜单上的相应按钮启动 ANSY
9、S 在Unix 系统中, 进入 xansys & 导出操作平台。在Windows 系统中, 按 Start Programs ANSYS X.X。,Unix 平台,Windows平台,2017年10月2日星期一,启动 ANSYS,启动 (contd)当ANSYS 以交互方式启动后，用户图形界面（GUI）将自动显示。,交互方式与批处理模式的比较:交互方式允许您与ANSYS面对面的“交流”,检查您的每一步操作 批处理方式 以输入命令文件的方式工作，允许您在后台运行 ANSYS 。如果不采用交互方式,输入文件的错误将导致批处理终止。例如求解，最好的操作方式是不需要用户干预的。在本学习过程中，我们将主
10、要讲解交互式操作。,2017年10月2日星期一,启动 ANSYS,启动 (续)在弹出的 启动对话框中按Interactive按钮:ANSYS产品工作目录 所有文件将要存贮的目录。图形设置 如果您配置了 3-D显示卡请您选择 3-D。否则, 在Unix系统上请您选择 X11 , 在Windows系统上请您选择win32.作业名 作业名不超过 32 个字符, 该作业名将作为所有生成文件的统一前缀。缺省为 file或为上一次定义的作业文件名。内存空间 缺省值将满足大多数情况,2017年10月2日星期一,启动 ANSYS,启动 (续)选择您喜欢的启动方式之后，请按键运行 ANSYS.命令方式在当前系统
11、下键入一个命令，ANSYS将被启动 。例如:Ansys xxAnsys xx -gAnsys xx -g -j plateAnsys xx -g -p ANE3FL -d 3d -j proj1 -m 128,2017年10月2日星期一,启动 ANSYS,命令行 (续)典型的开始选项中，通常命令选择项有:-g(开始后将自动显示 GUI)-p产品代码-d图形设备-j工作名称-m内存工作目录是命令运行的目录。参考您的 ANSYS安装和配置手册获取命令行的详细信息。,2017年10月2日星期一,进入 ANSYS 后显示如下的 GUI窗口:,输入显示提示信息，输入ANSYS命令。能够方便的获取以前输入
12、的所有命令。,主菜单包含主要的 ANSYS 功能，分为前处理、求解、后处理等。,输出显示软件的文本输出，通常在其它窗口后面，需要查看时可提到前面。,功能菜单 包含例如文件管理、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，方便使用。,图形显示由 ANSYS 创建或传入ANSYS的图形。,B. 图形用户界面,2017年10月2日星期一,主菜单包括分析所需的主要功能。在进行下一个功能之前，重叠的独立窗口允许您完成所有必须的操作。约定: “”表示产生一个对话框 “ +”表示图形拾取 “ ”表示将产生下一个子菜单 “ ” (空缺)表示运行一个ANSYS命令,. GUI方式,2017年
13、10月2日星期一,. GUI方式,应用菜单包含ANSYS运行过程中通常使用的功能，如:图形,在线帮助,选择, 文件管理等.与主菜单的约定类似:- “”表示产生一个对话框- “ +”表示图形拾取-“ ”表示将产生下一个子菜单-“ ” (空缺)表示进行一个操作,2017年10月2日星期一,. GUI方式,输入窗口允许您输入命令。 大多数 GUI功能都能通过输入命令来实现. 如果您知道这些命令,可以通过输入窗口键入。在拾取图形时您也可以通过键入命令的方式实现。,命令格式,2017年10月2日星期一,. GUI方式,工具条包含常用命令的缩写形式。可使用一些预先设置好的命令，也可以添加自己的命令，但需要
14、熟悉 ANSYS 命令。构造自己的“按钮菜单”是很有用的！,2017年10月2日星期一,. GUI方式,版面布置有三种预先定义的菜单布局。 (Launcher Interactive GUI Configuration):输入窗口在左边 (缺省)输入窗口在右边 输入窗口在下面您也可以创建自己的布局并保存起来。 Utility Menu MenuCtrls Save Menu Layout.Unix 系统采用位于$HOME，名为ANSYS xx 的ASCII 码源文件存贮。Windows系统在系统注册中保存菜单布局。,2017年10月2日星期一,GUI方式,优选框优选框 (Main Menu P
15、references) 允许您过滤掉当前分析中不用的菜单选项。例如,如果您做一个热分析,您可以过滤掉其它选项,从GUI中可以知道缩减的菜单 项:只有热单元类型将在单元类型选择对话框中出现。只显示热荷载。等等。,2017年10月2日星期一,. GUI方式,其它 GUI注意事项一些对话框中有 Apply和 OK两种按钮。Apply 完成对话框的设置,不退出对话框 (不关闭) 。OK完成对话框的设置, 退出对话框。ANSYS菜单输出窗口是独立的. 注意: 在关闭输出窗口时将关闭ANSYS操作！不要局限于用GUI 方式，如果您熟悉命令，在输入窗口键入命令会更方便！,2017年10月2日星期一,. GUI方式,演示:启动 ANSYS 显示 GUI界面弹出在“激活的坐标系下建立关键点”对话框，演示 OK和 Apply的区别显示优选对话框显示输出窗口的内容,2017年10月2日星期一,C. 图形拾取,在GUI方式中大量使用图形拾取。图形用于建模，加载，显示结果及输入、输出数据。拾取对建模，划分网格，加载等是很有用的在应用菜单中可用 Plot 来显示图形及执行命令后的显示。,
