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1、有限元及有限元及ANSYS主讲：主讲：任继文任继文华东交通大学机制教研室有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS主要内容第一章有限元及ANSYS简介第二章实体模型的建立第三章 网格划分与建立有限元模型第四章 加载求解第五章通用后处理器 第六章时间历程后处理器 第七章 实例分析有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS主要学习网址及论坛o安世亚太：http:/ o仿真论坛： http:/ http:/ oANSYS开发者 ：http:/ o仿真在线：http:/ o中国机械CAD论坛 ：http:/ 有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS考核方式平时考勤： 2
2、0上机练习： 40上机考试： 40第一章有限元及ANSYS简介有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS主要内容A.有限元法简介B.有限元法基本步骤C.ANSYS简介D.有限元法在ANSYS中的实现步骤E.ANSYS软件安装要点有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSLesson A有限元法简介有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS概述 有限元方法是广泛用于解决结构分析、传热学、电磁学和流体力学等工程问题的数值方法。它把需要求解的连续体系统离散为有限个简单而又相互作用的元素，即单元，然后进行近似求解。工程问题物理模型数学模型（微分方程组）（边界条件、初值条件
3、）求解解析法（精确解）数值法（近似法）有限差分法有限元法边界元法定义定义简单简单复杂复杂有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSFEM产生背景o有限元法有限元法是适应电子计算机的发展形成的一种有效的数值计算方法。o这种方法大约起源于20世纪50年代航空工程中飞机结构的矩阵分析。结构矩阵分析是结构力学的一种分析方法。结构矩阵分析方法结构矩阵分析方法认为：整体结构可以看作是由有限个力学小单元相互连接而组成的集合体，每个单元的力学特性可以比作建筑物中的砖瓦，装配在一起就能提供整体结构的力学特性。有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSFEM产生背景 为什么要首先分析力学小单元
4、的特性呢为什么要首先分析力学小单元的特性呢?直接分析整体直接分析整体结构不是更好吗结构不是更好吗?o对实际复杂系统直接进行整体分析难度太大对实际复杂系统直接进行整体分析难度太大，分解成单元使得问题简化，再将这些单元组装原来的系统分析容易得到整体特性。这是工程技术人员和科学家经常采用的分析问题的方法。o计算机求解离散系统问题一般比较容易计算机求解离散系统问题一般比较容易（即使单元数目非常大），而对于连续系统，由于实际上有无限个单元，而计算机的存储量总是有限的，因此由计算机不容易处理。工程上处理连续体问题的方法一般是将连续系统离散化，转化为离散系统，用计算机进行处理。当然离散都带有近似性，但是，当
5、离散变量的数目增加时，它可以逼近真实的连续解。有限元法用于求解连续系统问题时就是一种离散化方法。有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS有限元模型 有限元模型有限元模型 是真实连续系统经网格划分离散是真实连续系统经网格划分离散化后的数学模型。化后的数学模型。定义定义实际系统实际系统有限元模型有限元模型有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS节点和单元节点(node) : 有限元模型的坐标位置，具有限元模型的坐标位置，具有一定自由度（有一定自由度（UX、UY、UZ）和）和存在存在相互相互物理作用物理作用。单元:由节点与节点相连而成，具有真实模型由节点与节点相连而成，具有真
6、实模型的物理意义。的物理意义。有限元模型有限元模型由一些简单形状的由一些简单形状的单元单元组成，单组成，单元之间通过元之间通过节点节点连接，并承受一定连接，并承受一定载荷和边载荷和边界条件界条件的数学模型。的数学模型。载荷载荷位移约束（边界条件）位移约束（边界条件）有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS自由度自由度(degree of freedom, DOF)：用于描述一个物理场的响应特性。 结构结构 位移位移 热热 温度温度 电电 电位电位 流体流体 压力压力 磁磁 磁位磁位 学科方向学科方向 自由度自由度结构结构 DOFROTZUYROTYUXROTXUZ有限元及有限元及有
7、限元及有限元及ANSYSANSYS发展历史o有限元方法思想的萌芽可以最早追溯到18世纪末世纪末，欧拉欧拉在创立变分法的同时就曾用与现代有限元相似的方法求解轴力杆的平衡问题，但那个时代缺乏强大的运算工具解决其计算量大的困难。 o到20世纪早期世纪早期，一些研究者应用离散等价杆来拟合弹性体。o1943年年Courant在应用数学界发表第一篇有限元论文第一篇有限元论文Variational methods for the solution of problems of equilibrium and vibration，文中描述了他使用三角形区域的多项式函数来求解扭转问题的近似解，由于当时计算机尚未
8、出现，这篇论文并没有引起应有的注意。o20世纪世纪50年代年代，Boeing公司采用三角元对机翼建模，大大推动了有限元法的应用。1956年，M.J.Turner (波音公司工程师)，R.W.Clough (土木工程教授)，H.C.Martin (航空工程教授)及L.J.Topp (波音公司工程师) 等四位共同在航空科技期刊上发表一篇采用有限元技术计算飞机机翼的强度的论文，名为Stiffness and Deflection Analysis of Complex Structures，文中把这种解法称为刚性法(Stiffness)，一般认为这是工程上应用有限元法的开端工程上应用有限元法的开端
9、o1960年年，R. W. Clough教授在美国土木工程学会(ASCE)之计算机会议上，发表另一篇名为The Finite Element in Plane Stress Analysis的论文，将应用范围扩展到飞机以外之土木工程上，同时有限元法有限元法(Finite Element Method)的名称也第一次被正式提出的名称也第一次被正式提出。有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS发展历史o1971年年，首次发布ANSYS。o进入70年代年代后，随着有限元理论的趋于成熟，CAE技术也逐渐进入了蓬勃发展的时期，MSC，ANSYS，SDRC三大CAE公司先后组建。MSC公司旗下
10、拥有10几个产品，如Nastran、patran、Marc、Adams、Dytran和Easy 5等 ，ANSYS Mechanical系列， ANSYS CFD（FLUENT/CFX）系列，ANSYS ANSOFT系列以及ANSYS Workbench和EKM等 ，SDRC把其有限元程序Supertab并入到I-DEAS中 。o进入21世纪世纪后，早期的三大软件商MSC、ANSYS、SDRC的命运各不相同，SDRC被EDS收购后与UGS进行了重组，其产品I-DEAS已经逐渐的淡出了人们的视线；MSC自从Nastran被反垄断拆分后一蹶不振，2009年7月被风投公司STG收购，前途至今还不明朗
11、；而ANSYS则是最早出现的三大巨头中最为强劲的一支，收购了Fluent、CFX、Ansoft等众多知名厂商后，逐渐的塑造了一个体系规模庞大、产品线极为丰富的仿真平台。o目前常用的有限元软件：ANSYS、ADINA、ABAQUS 。其他如Hypermesh、Truegrid。另外CATIA，UG，PROE，SOLIDWORK自己也带分析模块用于简单问题分析。 有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSLesson B有限元法基本步骤有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS有限元法基本步骤一、预处理阶段1.连续体离散化为有限单元，即将问题分解成节点和单元2.定义单元行为特性
12、。其物理意义：反映单元的力学物理特性；数学意义：即插值位移函数，利用随后解出的离散节点解和该插值函数可以得到单元内任意点的近似解。3.对单元建立方程，构造单元刚度矩阵4.将单元组合成总体的问题，构造总体刚度矩阵5.应用边界条件、初值条件和负荷二、求解阶段6.求解线性或非线性代数方程组，以得到节点的值三、后处理阶段7.得到其他重要的信息，如应力、热量等。有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS例题分析（直接公式法）有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS一、预处理阶段1.连续体离散化为有限单元A1A2A3A4A5变截面弹性杆等截面弹性杆弹簧有限元及有限元及有限元及有限元及
13、ANSYSANSYS一、预处理阶段2.定义单元行为特性F=A，为平均应力由虎克定律=E=El / lF=(EA / l) lKeq=EA / lKieq=E(Ai+1+Ai)/(2 l) i=14物理意义:弹簧弹簧刚度K数学意义:插值形函数线性插值uiuxujxixxj有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS一、预处理阶段-整体分析节点1：R1K1(u2-u1)节点2：K1(u2-u1)K2(u3-u2)节点3：K2(u3-u2)K3(u4-u3)节点4：K3(u4-u3)K4(u5-u4)节点5：K4(u5-u4)P列出节点平衡方程写成矩阵形式总体刚度矩阵总体刚度矩阵N个节点nn
14、矩阵有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS一、预处理阶段-单元分析3.对单元建立方程(直接公式法)矩阵形式单元两节点平衡方程任取一单元进行受力分析单元刚度矩阵单元刚度矩阵有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS 最小势能原理：对于一个稳定的系统，平衡位置会出现位移以使系统的总势能最小。能量法（最小势能法）矩阵形式(与直接公式法相同)任取一单元进行受力分析系统总势能内部应变能U外力势能有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS一、预处理阶段4.将单元组合成总体的问题，构造总体刚度矩阵单元刚度矩阵在总体刚度矩阵中的位置总体刚度矩阵有限元及有限元及有限元及有限元及
15、ANSYSANSYS一、预处理阶段5.应用边界条件、初值条件和负荷刚度矩阵位移矩阵=负荷矩阵应用边界条件：u10 负荷：在节点5处应用外力P有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS二、求解阶段6.求解代数方程组杆在y方向横截面面积的变化可由下式表示计算出每个节点上的横截面面积假设已知有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS求解阶段计算每个单元的等效刚度系数将单元刚度矩阵组合成总体刚度矩阵应用边界条件u10和负荷P1000lb解出位移解单元刚度矩阵有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS三、后处理阶段7.得到其他重要的信息（如每个单元的平均应力）有限元及有限元
16、及有限元及有限元及ANSYSANSYS精确解(解析法)任取一单元体dy，假设变形du进行受力分析有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS结果比较U1=U2=U3=U4=U5=有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS有限元求解的基本过程总结结构离散化并生成有限元网格由单元刚度矩阵形成总体刚度矩阵应用边界条件和负荷求解线性方程组得到节点位移计算单元或节点应力（基本解）（导出解）有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS有限元法主要优点o概念浅显，容易掌握；o具有很强的适用性，应用范围极广；可用来解决结构分析、热分析、流体力学及电磁场领域的许多问题。o采用矩阵形式表
17、达，便于编程求解；可充分利用电子计算机所提供的方便。o有限单元法具有灵活性和通用性，可以解决一些复杂的特殊问题，例如复杂的几何形状，任意的边界条件，不均匀的材料特性，结构中包含杆件、板、壳等不同类型的构件等。有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSLesson CANSYS简介有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSANSYS简介pANSYS是目前市场份额最大的有限元分析软件，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，是经典CAE工具，在现代产品设计中广泛使用。能实现多场及多场耦合分析，具有多物理场优化功能，良好的用户开发环境。p包括热、电、磁、流体和结构等诸多模
18、块，具有强大的求解器和前、后处理功能，为我们解决复杂、庞大的工程项目和致力于高水平的科研攻关提供了一个优良的工作环境，更使我们从繁琐、单调的常规有限元编程中解脱出来。ANSYS本身不仅具有较为完善的分析功能，同时也为用户自己进行二次开发提供了友好的开发环境。有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS历史版本 oAnsys 1.0 发布于 1970年oAnsys 3.0 发布于 1979年oAnsys 4.0 发布于 1984年oAnsys 5.0 发布于 1993年oAnsys 6.0 发布于 2001年oAnsys 7.0 发布于 2002年oAnsys 10.0 发布于 2006
19、年oAnsys 11.0 发布于 2008年oAnsys 12.0 发布于 2009年oAnsys 13.0 发布于 2010年oAnsys 14.0 发布于 2011年oAnsys 15.0 发布于 2013年有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSANSYS/ ANSYS/ FLOTRANFLOTRAN ANSYS/ANSYS/EmagEmag ANSYS/ANSYS/StructuralStructural ANSYS/ ANSYS/ MultiphysicsMultiphysicsANSYS/ANSYS/LS-DYNALS-DYNA ANSYS/ANSYS/Mechanic
20、alMechanical ANSYS/ANSYS/LinearPlusLinearPlus ANSYS/ANSYS/ThermalThermal ANSYS系列产品有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSANSYS系列产品（续）o1. ANSYS/Mechanical（机械仿真分析系统）：是ANSYS的核心产品，包含通用结构力学分析部分（Structure模块）、热分析部分（Thermal模块）及其耦合分析，涵盖线性、非线性、静力、动力、疲劳、断裂、复合材料、优化设计、热及热结构耦合、压电等机械分析中几乎所有的功能。o2. ANSYS/Structural（结构分析模块）：Mech
21、anical的子模块，也可单独运行。通过利用其强大的非线性功能（几何非线性、材料非线性、单元非线性），该模块可以使用户精确模拟大型复杂结构的性能。o3. ANSYS/Linear plus（线性结构分析）：该模块是从ANSYS/Structural派生出来的一个线性结构分析选项，可用于线性的静态、动态及屈曲分析。有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSo4. ANSYS/Thermal（热分析模块）： Mechanical的子模块，也可单独运行，可用于稳态及瞬态热分析。o5. ANSYS/Flotran（流体分析模块）：该程序是个灵活的CFD(计算流体动力学 )软件，可求解各种流体
22、流动问题，具体包括：层流、紊流、可压缩流及不可压缩流等。可以与ANSYS/Mechanical进行耦合。o6. ANSYS/Emag（电磁分析模块）：可模拟电磁场、静电学、电路及电流传导分析。当该程序与其它ANSYS模块联合使用时，则具有了多物理场分析功能，能够研究流场、电磁场及结构力学间的相互影响。ANSYS系列产品（续）有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSo7. ANSYS/LS-DYNA（碰撞冲击分析模块）：LS-DYNA是显式非线性有限元程序分析软件，非线性包括几何非线性（大位移、大转动和大应变）、材料非线性（160多种材料模型）和接触非线性（50多种接触类型）。该程序
23、特别适合求解各种二维、三维非线性结构的碰撞、金属成型等非线性动力冲击问题o8.ANSYS/Connection（接口模块）：ANSYS与CAD软件的接口产品。可以将CAD模型数据或国际标准格式CAD模型数据直接读入并进行任意ANSYS支持的分析。o9.ANSYS/ Multiphysics （多物理场耦合）：ANSYS不仅提供了结构、流体、热、电磁单场分析功能，而且这些分析在统一模拟环境、数据库中进行，通过多场耦合处理工具，可以进行复杂的多物理场耦合分析。oANSYS系列产品（续）有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSANSYS功能概览o结构分析o热分析o电磁分析o流体分析 (C
24、FD)o耦合场分析 - 多物理场有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSANSYS 结构分析概览结构分析的类型:o静力分析o瞬态动力学分析o模态分析o响应谱分析、随机振动o谐响应分析o屈曲分析o专项分析: （断裂分析, 复合材料分析，疲劳分析）结构分析用于确定结构的变形、应变、应力及作用力等有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSANSYS 结构分析 概览(续)o静力分析 - 用于求解静态载荷引起的位移、应力. 不仅可以进行线性分析，而且可以进行非线性分析，例如:塑性、蠕变、膨胀、 大变形、大应变及接触问题等.o瞬态动力学分析 - 确定结构对随时间任意变化的载荷的响应.
25、显示器玻壳强度分析 输电线路覆冰倒塔原因分析有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSANSYS 结构分析 概览(续)o模态分析 - 计算线性结构的固有频率及振形. o响应谱分析、随机振动 用于计算由于受到不确定载荷（如地震、随机振动等）引起的结构应力和应变.整机模态分析 有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSANSYS 结构分析 概览(续)o谐响应分析 - 确定线性结构对随时间按正弦曲线变化的载荷的响应.o屈曲分析 -屈曲分析主要用于研究结构在特定载荷下的稳定性以及确定结构失稳的临界载荷.包括线性屈曲分析和非线性屈曲分析.o专项分析: 断裂分析, 复合材料分析，疲劳分
26、析Courtesy: Sikorsky Aircraft有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSANSYS 冲击碰撞分析 ANSYS除了提供标准的隐式动力学分析以外， 还提供了显式动力学分析模块ANSYS/LS-DYNA.主要用于求解冲击、碰撞、快速成型等问题应用领域o航空航天：鸟撞（风挡、发动机叶片等）、星际探测、结构防撞性等； o金属成形：冲压、锻造、轧制、铸造、液压成形、切边、回弹及多工步分析等； o汽车：汽车防撞性、安全性分析； o土木建筑：桥梁动力响应、抗震分析等； o石油及海洋工程：液体晃动、完井射孔等； o交通运输：列车碰撞、船舶碰撞； o其他：生物医学、电子产品、M
27、EMS动力分析等。 手机跌落分析Droptest 有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSANSYS热分析概览o稳态温度场：热传导、热对流、热辐射o瞬态温度场：热传导、热对流、热辐射、相变(熔化及凝固) ANSYS 热分析计算物体的稳态或瞬态温度分布以及热量的获取或损失、热梯度、热通量等.发动机箱体工作时温度分布有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSANSYS电磁分析概览(续)磁场分析的类型:o静磁场分析 - 计算直流电（DC)或永磁体产生的磁场.o交变磁场分析 - 计算由于交流电(AC)产生的磁场.o瞬态磁场分析- 计算随时间随机变化的电流或外界引起的磁场.3D永磁
28、电机的电磁特性分析 磁场可由电流、永磁体、外加磁场等产生.磁场分析 用于计算磁场.磁场分析中考虑的物理量是磁通量密度、磁场密度、磁力、磁力矩、阻抗、电感、涡流、能耗及磁通量泄漏等.有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSANSYS电磁分析概览(续)o电场分析 用于计算电阻或电容系统的电场. 典型的物理量有电流密度、电荷密度、电场及电阻热等.o高频电磁场分析 用于微波及RF无源组件，波导、雷达系统、同轴连接器等分析.某型号手机的辐射电磁波分析 大型军舰的天线布局有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSANSYS 流体分析 概览oCFD - ANSYS/FLOTRAN 提供
29、强大的计算流体动力学分析功能，包括不可压缩或可压缩流体、层流及湍流，以及多组份流等.o声学分析 - 考虑流体介质与周围固体的相互作用, 进行声波传递或水下结构的动力学分析等.o容器内流体分析 - 考虑容器内的非流动流体的影响. 可以确定由于晃动引起的静水压力.o流体动力学耦合分析 - 在考虑流体约束质量的动力响应基础上，在结构动力学分析中使用流体耦合单元.流体分析 用于确定流体的流动及热行为. 有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSANSYS 耦合场分析概览耦合场分析 考虑两个或多个物理场之间的相互作用。如果两个物理场之间相互影响，单独求解一个物理场是不可能得到正确结果的，需要将
30、两个物理场组合到一起求解分析。有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS感应炼钢炉电-流-固-热耦合分析不同热膨胀系数的棒焊接产生的热应力耦合有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSLesson D有限元法在ANSYS中实现步骤有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSANSYS的基本步骤一、预处理阶段1.设定单元类型2.定义实常数3.定义材料属性4.创建基本模型5.划分网格6.施加载荷及约束二、求解阶段7.求解线性或非线性代数方程组，以得到节点的值三、后处理阶段8.读取分析结果并显示。有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS练习1 变截面板 依照如
31、下循序渐进的求解指导，进行一个变截面板受拉变形的静力分析. 注意在此分析中采用的ANSYS分分析析步步骤骤，以及几次将内存中的数据保存数据保存到文件中的操作.有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS练习 变截面板(续)使用ANSYS分析受拉的变截面板，如图所示.求解在力P作用下板的变形与应力分布，已知条件如下：w1 = 2 inw2 = 1 inL = 10 inTHK =0.125P = 1000 lbE = 10.4E6 lb/in2 = 0.3有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS练习 -变截面板(续)交互操作1. 启动 ANSYS，指定名称.更改文件存放路径更
32、改工作文件名为First.更改标题为”The first example”2.（可选）定义单位输入命令：/UNIT,BIN解解 释释除磁场分析外，Ansys工程分析中可使用任意一种单位制，只要保证所有数据使用统一单位制即可。有USER（用户自定义，默认）SI(国际单位制)、BIN（英制）等有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS交互操作3.设定分析模块.a. Main Menu: Preferencesb. 选择 Structural.c. 选择 OK.解解 释释使用“Preferences” 对话框选择分析模块，以便于对菜单进行过滤。如果不进行选择，所有的分析模块的菜单都将显示出
33、来。例如这里选择了结构模块，那么所有热、电磁、流体的菜单将都被过滤掉，使菜单更简洁明了.练习 -变截面板(续)有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS交互操作4.设定单元类型相应选项.a. Main Menu: Preprocessor Element Type Add/Edit/Deleteb. 选择 Add . . .c. 左边单元库列表中选择 Solid.d. 在右边单元列表中选择 8node 82.解解 释释单元类型决定单元的自由度数和单元的维数（二维还是三维）。Ansys中每个单元都有其单元类型名和特定的唯一编号.练习 -变截面板(续)有限元及有限元及有限元及有限元及AN
34、SYSANSYS交互操作e. 选择 OK 接受单元类型并关闭对话框.f.选择Options设置单元行为为指定厚度的平面应力行为（Plane strs w/thk）g. 选择 Close 关闭单元类型对话框.解解 释释本例为平面应力问题，需要用到单元厚度上的应力。练习 -变截面板(续)有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS交互操作5.定义实常数.a. Main Menu: Preprocessor Real Constantsb. 选择 Add . . .解解 释释有些单元的几何特性，不能仅用其节点的位置充分表示出来，需要提供一些实常数来补充几何信息。 典型的实常数有壳单元的厚度，
35、梁单元的横截面积等。某些单元类型所需要的实常数，以实常数组的形式输入. 练习 -变截面板(续)有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS交互操作c. 选择 OK 定义Plane82的实常数.d. 选择 Help 得到有关单元 Plane82的帮助.e. 查阅单元描述.f. File Exit 退出帮助系统.g. 在THK框中输入 0.125（厚度）.j. 选择 OK 定义实常数并关闭对话框.k. 选择 Close 关闭实常数对话框. 解解 释释有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS交互操作6.定义材料属性.a. Preprocessor Material Props -
36、Constant- Isotropicb. 选择 OK to 定义材料 1.c. 在EX框中输入10.4e6（弹性模量）.d.在PRXY框中输入0.3（泊松比）.f. 选择OK 定义材料属性并关闭对话框.解 释材材料料属属性性 是与几何模型无关的本构属性，例如杨氏模量、密度等. 根据不同的应用，材料属性可以是线性或非线性的，可以是各向同性、正交异性或各向异性的，随温度变化或不随温度变化的. 对于本问题，只须定义线性材料的杨氏模量和泊松比。有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS交互操作7.创建基本模型a.Main Menu: Preprocessor -Modeling- Crea
37、te Keypoints In Active CS b.输入四个点坐标1（1，0） 2（1，0）3（0.5,-10）4(0.5,-10)c.Main Menu: Preprocessor -Modeling- Create Areas Arbitraty Through KPs解解 释释练习 -变截面板(续)有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS交互操作8.保存ANSYS数据库文件 firstgeom.db.a. Utility Menu: File Save asb. 输入文件名 firstgeom.db.c. 选择 OK 保存文件并退出对话框.解释在划分网格以前，用一表示几何
38、模型的文件名保存数据库文件。一旦需要返回重新划分网格时就很方便了，因为此时需要恢复数据库文件。练习 -变截面板(续)有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS交互操作9.对几何模型划分网格.a. Main Menu: Preprocessor Meshing Size Cntrls ManualSize Lines Picked Linesb. 拾取变截面板两斜边，选择OK.c. 输入单元边长No. Element divisions值4，OK；解 释有了几何模型，就开始进行网格划分了。网格划分有手动和自动两种方式，也可以控制单元的大小和形状。练习 -变截面板(续)有限元及有限元及有
39、限元及有限元及ANSYSANSYS交互操作d.Main Menu: Preprocessor Meshing Size Cntrls ManualSize Lines Picked Linese.拾取变截面板上下两边，选择OK.f.输入单元划分数量No. of element division值1，OK；g. Main Menu: Preprocessor Meshing Mesh Areas Mapped3or4 sided解 释练习 -变截面板(续)有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS交互操作10. 保存ANSYS数据库到文件 firstmesh.db.a.Utility
40、Menu: File Save asb.输入文件名： firstmesh.db.c.选择 OK 保存文件并退出对话框. 解 释这次用表示已经划分网格后的文件名存储数据库.练习 -变截面板(续)有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS交互操作11. 施加载荷及约束.a.Main Menu: Preprocessor Loads Define Loads Apply Structural Displacement On Linesb.拾取变截面板上边,OK.c.选择All DOF.d. 选择 OK. （如果不输入任何值，位移约束默认为0）解释有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSA
41、NSYS交互操作e. Main Menu: Preprocessor Loads Define Loads Apply Structural Force/Moment On Nodesf.拾取变截面板下边中点,OKg.选择direction of force为FY，输入载荷Force值-1000k.选择 OK. 解 释有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS交互操作解 释12.保存数据库文件到 firstload.db.a.Utility Menu: File Save asb.输入文件名 firstload.db.c.选择OK保存文件并关闭对话框. 建议再以firstload.d
42、b文件名保存数据库。练习 -变截面板(续)有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS13.求解.a.Main Menu: Solution -Solve- Current LSb.查看状态窗口中的信息, 然后选择 File Closec.选择 OK开始计算.d.当出现 “Solution is done!” 提示后，选择OK关闭此窗口.交互操作解 释有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS交互操作14.进入通用后处理读取分析结果.a.Main Menu: General Postproc -Read Results- First Set解 释后处理用于通过图形或列表方式显
43、示分析结果。通用后处理（POST1)用于观察指定载荷步的整个模型的结果。本问题只有一个载荷步。练习 -变截面板(续)有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS交互操作15.图形显示变形.a.Main Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shapeb.在对话中选择 deformed and undef edge.选择OK显示最终变形c.Utility Menu PlotCtrls Animate Deformed Shaped. 选择Def+undeformed,选择OK动态显示变形过程解 释有限元及有限元及有限元及有限元及ANSY
44、SANSYS交互操作16.列表显示变形.a.Main Menu: General Postproc List Results Nodal SolutionDOF SolutionY-Component of displacementb.选择OK列表显示各节点位移值解 释有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS交互操作17.图形显示等效应力.a.Main Menu: General Postproc Plot Results Contour Plot Nodal Solub.选择 stress von Mises Stress.c.插值点Interpolation Nodes选择Al
45、l applicabled. 选择OK显示应力分布解 释有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS交互操作18. (可选)列出反作用力.a.Main Menu: General Postproc List Results Reaction Solub.选择 All items, OK关闭对话框.c.看完结果后，选择File Close 关闭窗口.解 释练习 -变截面板(续)有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS交互操作19. 退出ANSYS.a.工具条: Quitb.选择Quit - No Save!c.选择 OK.解 释注意保存选项: geometry+loads （
46、default), geometry+loads+solution (1 set of results), geometry+loads+solution+postprocessing (即保存所有项目 ), 或 save nothing. 应该慎重选择保存方式.练习 -变截面板(续)有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYSLesson EANSYS软件认证有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS1o执行winhostid的程序或在DOS命令下输入IPCONFIG/ALL命令，可以得到hostname(主机名)和physical address(物理地址) 有限元及有限
47、元及有限元及有限元及ANSYSANSYS2o根据安装向导将ansys.dat中的内容进行修改。如下图：host改为你的计算机名（ 如前面为sonymade ），000000000000改为上图中flexid后的内容。 有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS3o运行keygen产生license.dat备用 有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS4o将第3步生成的license.dat复制到C:Program FilesAnsys IncShared FilesLicensing目录下，如果此目录中有license.dat文件，覆盖它。 有限元及有限元及有限元及有限元
48、及ANSYSANSYS5o设置环境变量。右键点击我的电脑，选择属性/高级/环境变量，新建用户变量ANSYSLMD_LICENSE_FILE如下图，注意：sonymade为你的计算机名，每个同学均不同。o 注意：如果已有该变量，检查其是否正确。不正确请删除，重新建立。有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS6o如下图所示在程序里运行flexlm lmtools utility 有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS7o如图所示，有三个browse，要分别指向指定位置，不要搞错哦！oPath to the lmgrd.exe file： C:Program FilesAn
49、sys IncShared FilesLicensingintellmgrd.exeoPath to the license.dat file： C:Program FilesAnsys IncShared FilesLicensinglicense.dat（注意：这个目录下还有一个license.txt文件，不要搞错）oPath to the log file： C:Program FilesAnsys IncShared FilesLicensingo然后save service有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS8oStart/stop/reread页下，点击start server ，并点击ReRead License File。有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS9o运行程序，OK 有限元及有限元及有限元及有限元及ANSYSANSYS10o如还不能运行，请检查系统时间是否正确。如正确请重启flexlm lmtools utility，先关闭Server，如下图，选择Force Server down，选择stop server，再start server，最后点击reread license file，选择C:Program FilesAnsys IncShared FilesLicensinglicense.dat文件即可。
