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1、一、求解分析（结构分析）（一）求解设置（二）边界条件l对称与反对称边界条件 实体和单元1）针对对称边界条件下实体结构的分析，可利用 ANSYS 对称边界条件设置，求解半个或者 1/4 实体结构，将所得结果对称 /循环，得到整体结果分析；2）针对反对称边界条件下实体结构的分析，可利用 ANSYS 反对称边界条件设置，求解半个实体结构，将所得结果按 180 度 CYCLIC 循环对称定义，注意反对称要求如下因素亦满足反对称条件：材料、约束方程、载荷、外形。l位移边界条件 实体和单元1. 位移约束与强制位移位移约束（displacement constraint）是在节点、或关键点（自由点）上施加某
2、种条件以限制其沿某一自由度方向的运动强制位移（enforced displacement）是在约束点（节点或关键点）上施加某种条件以促使其沿某一自由度方向运动。2. 限制刚体位移问题一：分析中有时会遇到这样一种情况：即外加载荷是整体平衡的，从理论上来说不会引起刚体位移，只会引起结构变形。但在进行静力分析时，如果不施加任何约束却会由于刚度矩阵的奇异无法计算，这是怎么回事？这种情况下约束应该如何施加？答 1：这种情况叫做 Pure Neumann boundary value problem。这种情况下所得到的位移都是相对位移加上一个常数，常数即为刚体位移。一个很简单的例子就是一根一维杆两端加大小
3、相等方向相反的力，杆内任意两点之间有相对位移，但每一点的绝对位移却是整个杆的刚体位移加上相对位移。但是固定杆上的一个点，就会使这个常数即刚体位移为零。对于 Pure Neumann boundary value problem，讨论位移或者温度没有意义，有意义的量是位移和温度的导数的函数。 梁，杆，壳单元可以通过固定任意一个节点，如固定刚体，刚体转动。对于体单元或者二维平面单元，固定一个点，会导致应力奇异。应该固定一个面或一条线，这样就不会发生应力奇异了。答 2：这种情况下仍然必须施加约束，但要求这种约束只约束刚体位移，而不能约束任何的结构变形。要想达到这样的目的，我们可以找出模型中的任意三个
4、点（不共线）来约束其刚体位移。如下图所示，这样的约束在载荷自身平衡的情况下只约束结构的刚体位移，而不会约束变形，即不会产生支反力。 这种约束也可以这么描述，找出不共线的三点 1、2、3 ，三点组成一个平面，点 1 约束三个平动自由度，点 2 约束垂直于点 1/2 连线的两个线外平动自由度，点 3 约束垂直于点1/2/3 连线平面的一个面外平动自由度。问题二：按照问题一解法所做，发现在约束点处出现应力奇异的现象，怎么解决？检查一下支反力，如果有较大的约束反力，则说明约束点取得不合适，或者看其和是否为零，特别是所有支反力是否会构成非零弯矩。平衡力系中也应该包括弯矩平衡，而这一点往往容易出问题。或者
5、，也可以这样验算一下：六个约束刚体运动的自由度，施加位移约束：依次取其中一个为非零值 (可以取大一点 )，其余为零，计算后看是否有应力和约束反力存在，如果有应力和约束反力，则说明该约束自由度取的不合适。如果都没有问题，则毛病肯定出在模型本身或载荷不平衡上。l载荷边界条件 实体和单元面压力命令的比较：SF 和 SFA命令 1：SF, Nlist, Lab, VALUE, VALUE2，节点命令 2：SFA, AREA, LKEY, Lab, VALUE, VALUE2，几何实体面这两个命令 SF 和 SFA 中，VALUE 都等于力 F 除以面积 A；SF 命令中，要求节点组必须能形成一个面。二
6、、后处理与结果分析（一）后处理操作l路径操作常见错误 1：* PATH DATA STATUS *USE UNIFORM LINE DIVISIONSDIRECTIONMAXMIN X0.404000.40400Y0.88500E-010.88500E-01Z7.91500.75100TOTAL PATH LENGTH21.445上面数据中，路径线两端 Z 坐标的差值为（7.915-0.715），相应的路径线实际长度也应该是（7.915-0.715 ）；而数据显示总的路径长度为 21.445？这是由于节点选取的时候，没有按顺序从一端依次选到另一端，造成节点路径线往返多次。l*.out 文件Ba
7、tch 方式下，自动放置到求解文件夹里GUI 方式下，采用命令：/OUTPUT, filename, out，打印到屏幕（二）结果分析l应力奇异（结构奇异和单元/数值奇异）与应力集中（结构和人为）很经典的问题，也讨论过多次，一直没有得到合理的解释，有兴趣的话，可以开个专栏。三、专项讨论与分析（一）子结构l主自由度和载荷向量(1)与非超单元部分接触的节点，需要处理为主自由度 /节点；(2)超单元部分本身的（非零）约束条件和载荷边界条件，需要处理为载荷向量，或者可以把所有约束条件和载荷条件在 GEN 部分处理为主自由度，在 USE 部分添加为边界条件。注 1：在做载荷向量时，在一个/SOLU FI
8、NISH 里好像只能做一个载荷向量计算；如果有多个载荷向量，就只能用多个/SOLU FINISH，待继续验证。注 2：作用在超单元上的载荷，必须重新做自由度缩减，因为形成超单元时不仅要缩减刚度阵和质量阵，还有载荷向量。Error and Warning：第一个单元的第九个节点一定是内节点 先导入超单元/子结构模型，在导入非超单元模型超单元上节点不可以改变节点坐标系Super-element does not have a complete degree of freedom set as required by large deflection analysis子结构 /超单元部分只能用于线性
9、小变形分析There are no degree of freedom active.lfds（二）实体装配连接装配：刚性连接 焊接、螺接柔性连接 铰接1.焊接焊缝类型 点焊、面焊线/角焊（单/双面），焊缝为等边直角三角形，直边长度等于板厚考虑焊缝的建模方法有多种，各有一定的优缺点。常用方法是：1) 采用三维实体单元模拟焊缝几何；2) 采用变厚度板壳单元模拟焊缝处厚度的变化；缺点：对竖板靠近焊缝部位采用了变厚度，可以反映焊缝材料对竖板的作用；但是，将焊缝材料加到竖板后，横板仍为基本厚度，不能反映焊缝材料对横板的加强作用；如果在横板上也采用变厚度来模拟焊缝材料，则焊缝材料将被重复考虑；3) 采用
10、梁单元模拟焊缝对壳的加强。注：粗略简化，即忽略焊缝效应，很容易引发应力奇异，因为引入了结构奇异：直角边、直角尖点；即使考虑细节，适当圆角过渡，也难避免应力/数值奇异；若引入装配连接，也会引入应力集中，人为因素、网格的敏感性。2.螺接 这个专题很大，有兴趣的话，也可开个专题3.铰接 MPC184 单元的应用，即 multibody analysis 部分（三）非线性分析1. 几何非线性2. 材料非线性橡胶/超弹材料lError and Warning：1) u-p element do not satisfy the volumetric compatibility3. 状态非线性 接触/单元l
11、接触分析结果不收敛大致应该有如下几种原因：(1) 载荷子步(2) 材料属性(3) 网格质量(4) 接触对设置(5) 边界条件优化(6) 约束耦合条件lWarning and Error：(1) Some contact elements overlap with the other contact element which can cause over constraint解决 1：可能是图中的元素有重叠，如两个体有部分面重叠，用 OVERLAP命令可以解决；解决 2：可能是同一变形体多次应用 MPC 多点约束算法，适当避免加入太多 DOF 自由度（四）优化分析 设计优化、变分优化、拓扑优化
12、设计优化：可以定义一个包含所关心变量的泛函函数，通过调整所关心变量的变化，使得结构在满足一定特性的时候，其某个函数（例如质量、体积）达到最优，即最小/最大。变分优化：可以定义连续变量和离散变量；连续变量可以是几何尺寸、实常数、截面尺寸、材料特性等，通过调整连续变量，可以查知某个变量对结构体某方面特性的影响；离散变量可以是结构体中的某一个部分组，通过调整离散变量，可以确定结构某一个组件对其的影响。因而，可以这么认为：变分优化是设计优化的前提和基础；通过变分优化，确定结构中组件（离散变量）的有无，结构变量（连续变量）影响的深浅，尽量缩减影响结构特性的变量的数目，即希望在设计优化泛函函数中包含尽量少
13、的变量数目，以减少设计优化的计算量。由此看来，设计优化前，进行必要的变分优化是有所帮助的。l优化设计多工况下结构体的优化设计问题：一个结构体，分析其在不同工况下的强度和刚度，进而对其进行优化设计，我们该如何着手？例如，如果单以承压工况，优化设计后，其结构体在承拉工况下未必合理；而在承拉工况下优化得到的结构体，在承压工况下也未必合理；如何兼顾两者，同时优化，同时最优合理？首先，找到不同工况下最大应力值所处的位置然后，进入时间历程后处理器，定义这些位置相应的变量，如等效应力，然后绘出时间历程曲线再次，在变分优化中寻找对应力结果影响较显著的变量最后，在优化设计中，忽略不必要的、影响不大的变量，进行结
14、果优化分析。（五）复合材料l疑惑1. 铺层与分网假设一个复合材料壳体，其厚度为 120mm，铺层情况为(45/90/-45/0/45/90/-45/0/45/-45)4，每层 3mm，建立实体模型，实体壳体厚度 120mm，有两种正常方法分网：方法一，SECTYPE 定义 10 层，实体壳体厚度方向分为 4 层，即沿厚度方向有四个单元方法二：SECTYPE 定义 40 层，实体壳体厚度方向分为 1 层，即沿厚度方向有一个单元问题：方法一和方法二，哪一种好一点，或者说都不好，更好的方法是什么？方法三：SECTYPE 定义 40 层，实体壳体厚度方向分为 3 层，即沿厚度方向有三个单元问题：方法三
15、，又作如何解释？按截面定义理解，定义了 40 层，每层厚度 3mm，总120mm；按分网单元理解，分网 3 层，每层/ 单元厚度 40mm，每个单元内单元分层 40 层，每层厚度 1mm，如此一来不是就矛盾？2. 铺层方向分网前后，可以利用 ESYS、EORIENT 、VEORIENT 三个命令调整铺层方向，其中ESYS 命令效果不太明显，一般在 XATT 命令里设置；EORIENT 命令调整铺层，其方法不好掌握；VEORIENT 命令，方法简单，效果明显，不过需要一个体一个体来调整，如果遇到体很多，操作势必很麻烦，同时，点线面体等实体的选择，不利用参数化模型的构建；期待更好的操作。（六）动力
16、学分析 模态分析、谐波响应分析、瞬态分析和谱分析模态分析，能分析线性问题，得到线性材料的振动频率；瞬态分析，通过做出位移时间曲线，用 FFT 变换得到频谱图；四、APDL 参数化编程与二次开发1. APDL 基本符号/ Commands that begin with a slash ( / ) usually perform general program control tasks such as entry to routines, file management, and graphics controls.* Commands that begin with a star ( * ) are part of the ANSYS Parametric Design Language (APDL),such as control statement. 图片导入命令开始符号.$ 换行符号；续行符号，个人认为能换行，就可以续行，但是确
