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1、ANSYS 基本分析过程指南ANSYS基本分析过程指南目 录第1章 开始使用ANSYS11.1 完成典型的ANSYS分析11.2 建立模型1第2章 加 载232.1 载荷概述232.2 什么是载荷232.3 载荷步、子步和平衡迭代242.4 跟踪中时间的作用252.5 阶跃载荷与坡道载荷262.6 如何加载272.7 如何指定载荷步选项682.8 创建多载荷步文件772.9 定义接头固定处预拉伸 78第3章 求解853.1 什么是求解843.2 选择求解器843.3 使用波前求解器853.4 使用稀疏阵直接解法求解器863.5 使用雅可比共轭梯度法求解器（JCG）863.6 使用不完全乔列斯基
2、共轭梯度法求解器（ICCG）863.7 使用预条件共轭梯度法求解器（PCG）863.8 使用代数多栅求解器（AMG）873.9 使用分布式求解器(DDS)883.10自动迭代（快速）求解器选项883.11在某些类型结构分析使用特殊求解控制 893.12 使用PGR文件存储后处理数据923.13 获得解答963.14 求解多载荷步973.15 中断正在运行的作业1003.16 重新启动一个分析1003.17 实施部分求解步1113.18 估计运行时间和文件大小1133.19 奇异解114第4章 后处理概述1164.1 什么是后处理1164.2 结果文件1174.3 后处理可用的数据类型117第5
3、章 通用后处理器(POST1)1185.1 概述1185.2 将数据结果读入数据库1185.3 在POST1中观察结果1275.4 在POST1中使用PGR文件 1525.5 POST1的其他后处理内容160第1章 开始使用ANSYS1.1完成典型的ANSYS分析ANSYS软件具有多种有限元分析的能力，包括从简单线性静态分析到复杂的非线性瞬态动力学分析。在ANSYS分析指南手册中有关于它开展不同工程应用领域分析的具体过程。本章下面几节中描述了对绝大多数分析皆适用的一般步骤。 一个典型的ANSYS分析过程可分为三个步骤：l 建立模型l 加载并求解l 查看分析结果1.2建立模型与其他分析步骤相比，
4、建立有限元模型需要花费ANSYS用户更多时间。首先必须指定作业名和分析标题，然后使用PREP7前处理器定义单元类型、单元实常数、材料特性和几何模型。1.2.1指定作业名和分析标题该项工作不是强制要求的，但ANSYS推荐使用作业名和分析标题。1.2.1.1定义作业名作业名是用来识别ANSYS作业。当为某项分析定义了作业名，作业名就成为分析过程中产生的所有文件名的第一部分（文件名）。（这些文件的扩展名是文件类型的标识，如 .DB）通过为每一次分析给定作业名，可确保文件不被覆盖。如果没有指定作业名，所有文件的文件名均为FILE或file（取决于所使用的操作系统）。可按下面方法改变作业名。l 进入AN
5、SYS程序时通过入口选项修改作业名。可通过启动器或ANSYS执行命令。详见ANSYS操作指南。l 进入ANSYS程序后，可通过如下方法实现：命令行方式：/FILENAME菜单方式：Utility MenuFileChange Jobname /FILENAME命令仅在Begin level（开始级)才有效，即使在入口选项中给定了作业名， ANSYS仍允许改变作业名。然而该作业名仅适用于使用/FILNAME后打开的文件。使用/FILNAME命令前打开的文件，如记录文件Jobname.LOG、出错文件 Jobname.ERR等仍然是原来的作业名。1.2.1.2定义分析标题/TITLE 命令 (Ut
6、ility MenuFileChange Title)可用来定义分析标题。ANSYS系统将在所有的图形显示、所有的求解输出中包含该标题。可使用/STITLE命令加副标题，副标题将出现在输出结果里，而在图形中不显示。1.2.1.3定义单位ANSYS软件没有为分析指定系统单位，除了磁场分析外，可使用任意一种单位制，只要保证输入的所有数据都是使用同一单位制里的单位（对所有输入数据单位必须一致）。对尺寸按照微米规则的微电子力学系统（MEMS），参见ANSYS藕合场分析指南中的单位制的转换规则。使用/UNITS命令，可在ANSYS数据库中设置标记指定正在使用的单位制，该命令不能将一个单位制的数据转换到另
7、一单位制，它仅仅为后续的分析作一个记录。1.2.2定义单元的类型 在ANSYS单元库中有超过150种的不同单元类型，每个单元类型有一个特定的编号和一个标识单元类别的前缀，如BEAM4, PLANE77, SOLID96等，下面一些单元类型可用：BEAMCIRCUitCOMBINationCONTACtFLUIDHF (High Frequency)HYPERelasticINFINiteINTERfaceLINKMASSMATRIXMESHPIPEPLANEPRETS (Pretension)SHELLSOLIDSOURCe SURFaceTARGEtTRANSducerUSERVISCOel
8、astic (or viscoplastic)单元类型决定了单元的：l 自由度数（又代表了分析领域结构、热、磁场、电场、四边形、六面体等）l 单元位于二维空间还是三维空间如BEAM4有6个结构自由度(UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ)，是一个线性单元，可在3D空间建模。PLANE77有一个温度自由度（TEMP），是8节点的四边形单元，只能在2D空间建模。 必须在通用前处理器PREP7内定义单元类型，使用ET命令族(ET, ETCHG等)或基于GUI的等效命令来实现。详见ANSYS Commands Reference （ANSYS命令参考手册）。通过单元名并给定一个单元
9、参考号定义单元。例如，下面的两个命令分别定义了两种单元类型：BEAM4 和SHELL63，并给它们分配了相应的参考号1和2：ET,1,BEAM4ET,2,SHELL63与单元名对应的类型参考号表称为单元类型表。在定义实际单元时，可通过TYPE（Main MenuPreprocessor CreateElementsElem Attributes）命令指向恰当的类型参考号。许多单元类型有称为KEYOPTs的另外选项，称之为KEYOPT（1），KEYOPT（2）等。例如对于BEAM4的KEYOPT(9)允许选择在每个单元的中间位置处计算结果。对于SHELL63的KEYOPT(3)允许抑制过度的位移
10、变形。可通过ET命令、KEYOPT命令（Main MenuPreprocessorElement Type Add/Edit/Delete) 指定KEYOPTs。1.2.3定义单元实常数 单元实常数是依赖单元类型的特性，如梁单元的横截面特性。例如2D梁单元BEAM3的实常数是面积（AREA）、惯性矩（IZZ）、高度（HEIGHT）、剪切变形常数（SHEARZ）、初始应变（ISTRN）和附加的单位长度质量（ADDMAS）。并不是所有的单元类型都需要实常数，同类型的不同单元可以有不同的实常数值。 可通过R族命令（R, RMODIF等）或相应的等效菜单路径来指定实常数，进一步信息见ANSYS Com
11、mands Reference（ANSYS命令参考手册）。对应于单元类型，每组实常数有一个参考号，与实常数组对应的参考号表称为实常数表。在定义单元时可通过REAL命令(Main Menu PreprocessorCreateElementsElem Attributes)来指定它对应的实常数号。在定义实常数时，必须牢记以下规则：l 当使用R族命令时，必须按照ANSYS Elements Reference（ANSYS单元参考手册）中表4.n.1所示的顺序为每个单元类型输入实常数。l 当用多种单元类型建模时，每种单元类型使用独自的实常数组（即不同的实常数参考号）。如果多个单元类型参考相同的实常数
12、号，ANSYS会发出一个警告信息，然而每个单元类型可以参考多个实常数组。l 使用RLIST和ELIST命令可以校验输入的实常数。RKEY=1（如下所示）时，RLIST列出所有实常数组的实常数值，ELIST,1命令产生一个简单易读的列表，包括每个单元、实常数号和它们的值。Command(s): ELISTGUI: Utility MenuListElementsAttributes + RealConstUtility MenuListElementsAttributes OnlyUtility MenuListElementsNodes + AttributesUtility MenuList
13、ElementsNodes + Attributes + RealConst Command(s): RLISTGUI: Utility MenuListPropertiesAll Real ConstantsUtility MenuListPropertiesSpecified Real Const l 对于一维和面单元需要几何数据（截面积、厚度、直径等），这些数据都被作为常数。可以通过下列命令查看输入值。Command(s): /ESHAPE and EPLOTGUI: Utility MenuPlotCtrlsStyleSize and ShapeUtility MenuPlotElem
14、ents ANSYS 采用实体单元显示单元，对于Link 和壳单元使用矩形截面显示。管单元使用圆形截面显示。截面特性取决于实常数值。1.2.3.1创建横截面如果使用BEAM188或BEAM189创建模型，可以在建模时使用截面命令（SECTYPE, SECDATA等（Main MenuPreprocessorSections -Beam-Common Sects）来定义或使用横截面。关于如果使用Beam Tool创建截面请参阅ANSYS Advanced Analysis Techniques Guide中的梁分析和横截面（ANSYS高级分析技术指南）。1.2.4定义材料特性绝大多数单元类型需要材料特性。根据应用的不同，材料特性可以是线性（见线性材料特性）或非线性（见非线性材料特性）。 与单元类型、实常数一样，每一组材料特性有一个材料参考号。与材料特性组对应的材料参考号表称为材料表。在一个分析中，可能有多个材料特性组（对应的模型中有多种材料）。ANSYS通过独特的参考号来识别每个材料特性组。 当定义单元时，可以通过MAT命令来指定合适的材料参考号。1.2.4.1线性材料特性线性材料特性可以是常数或温度相关的，各向同性或正交异性的，用下列方式定义常数材料特性（各向同性或正交异性）Com
