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1、ANSYS 入门入门培训手册培训手册培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门 目录目录1.概述概述1-12.有限元分析有限元分析(FEA) 与与 ANSYS2-1A.什么是什么是 FEA?2-3B.关于关于 ANSYS2-6C.关于关于ANSYS公司公司2-203.ANSYS 基础基础3-1A.进入进入 ANSYS程序程序3-3B.图形用户界面图形用户界面( GUI)3-8C.图形与拾取图形与拾取3-17D.在线帮助在线帮助3-27E.数据库和文件数据库和文件3-33F.退出退出 ANSYS程序程序3-42G.专题专题3-434.应力分析应力分析4-1A.分析步骤分析步骤4
2、-4B.实体建模实体建模4-7C.网格划分网格划分4-15D.加载加载4-35E.求解求解4-47F.查看结果查看结果4-52G.检查结果的正确性检查结果的正确性4-60H.专题专题4-645.初步决定初步决定5-1A.何种分析类型何种分析类型?5-3B.为谁建模为谁建模?5-9C.何种单元类型何种单元类型?5-206.热分析热分析6-1A.概述概述6-3B.过程过程6-5C.专题专题6-167.热热-应力分析应力分析7-1A.概述概述7-3B.序列法序列法7-5C.直接法直接法7-9D.专题专题7-118.几何模型的输入几何模型的输入8-1A.IGES 输入输入8-3B.相关产品相关产品8-
3、9C.有限元模型输入有限元模型输入8-14D.专题专题8-159.实体建模实体建模9-1A.定义定义9-4B.自上而下建模自上而下建模9-7C.专题专题9-29D.自下而上建模自下而上建模9-30E.专题专题9-50培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门 目录目录10.网格划分网格划分10-1A.多种单元属性多种单元属性10-3B.控制网格密度控制网格密度10-10C.改变网格改变网格10-20D.影射网格影射网格10-23E.六面体到四面体网格六面体到四面体网格10-40F.网格的拉伸网格的拉伸10-48G.延伸网格延伸网格10-53H.专题专题10-5911.选择逻辑
4、选择逻辑11-1A.如何使用选择逻辑如何使用选择逻辑 11-4B.部件与集合部件与集合11-10C.专题专题11-1512.APDL基础基础12-1A.定义参数定义参数12-4B.使用参数使用参数12-8C.获取数据库信息获取数据库信息 12-11D.专题专题12-1613.加载和求解加载和求解13-1A.力荷载力荷载13-4B.结点坐标系结点坐标系13-9C.求解器求解器13-14D.多荷载步求解多荷载步求解13-22E.专题专题13-3014.后处理后处理14-1A.查询拾取查询拾取14-3B.结果坐标系结果坐标系14-6C.路径操作路径操作14-9D.误差估计误差估计14-16E.荷载工
5、况组合荷载工况组合14-25F.结果查阅器结果查阅器14-31G.数据报告生成器数据报告生成器14-39H.专题专题14-4715.专题专题15-1A.工具条与缩写工具条与缩写15-3B.开始文件开始文件15-9C.输入文件输入文件15-10D.批处理模式批处理模式15-16E.专题专题15-18入入 门门第第 1 章章培训手册January 30, 2006欢迎！欢迎！欢迎参加欢迎参加ANSYS入门培训入门培训!这部分培训课程包含了如何利用这部分培训课程包含了如何利用ANSYS进行静力分析。进行静力分析。这部分内容针对新用户和不常使用这部分内容针对新用户和不常使用 ANSYS 的用户，没有的
6、用户，没有考虑考虑 ANSYS实际应用实际应用.此外，此外，ANSYS还提供针对不同专题的高级培训。还提供针对不同专题的高级培训。培训手册January 30, 2006入门入门培训目标培训目标教会学员下述基本能力教会学员下述基本能力: ANSYS功能，功能，ANSYS基本术语和基本术语和ANSYS图形用户界面图形用户界面如何进行一个完整的如何进行一个完整的ANSYS分析分析其中包含基本步骤其中包含基本步骤建立或输入一个实体模型并进行单元划分建立或输入一个实体模型并进行单元划分加载加载,求解和观察结果求解和观察结果利用一些高级工具利用一些高级工具逻辑运算逻辑运算,APDL语言语言,批处理模式批
7、处理模式,滚动滚动工具条等。工具条等。培训手册January 30, 2006入门入门培训材料培训材料可以打印这一幻灯片作为培训手册使用。可以打印这一幻灯片作为培训手册使用。练习题的一些描述和说明包含在练习附录中练习题的一些描述和说明包含在练习附录中.可以从教师那里拷贝练习文件（如果需要）可以从教师那里拷贝练习文件（如果需要）.培训手册January 30, 2006入门入门目录目录2. 有限元分析和有限元分析和 ANSYS 3. ANSYS 基础基础4. 应力分析应力分析5. 预先的考虑预先的考虑6. 热分析热分析7.热应力分析热应力分析8. 输入模型输入模型9.实体建模实体建模10. 网格
8、划分网格划分11. 选择选择逻辑逻辑12. APDL 基础基础13. 加载和求解加载和求解14. 后处理后处理15. 专题专题有限元分析与有限元分析与 ANSYS第第 2 章章培训手册January 30, 2006有限元分析与有限元分析与 ANSYS概述概述在这一节，我们将在介绍有限单元分析同时给出在这一节，我们将在介绍有限单元分析同时给出 ANSYS 功能的概述。功能的概述。标题标题:A. 什么是有限元分析什么是有限元分析？B. 关于关于 ANSYS培训手册January 30, 2006有限元分析与有限元分析与 ANSYS A.什么是有限元分析什么是有限元分析?有限元分析有限元分析是一种
9、模拟设计荷载条件，并且确定在荷载条是一种模拟设计荷载条件，并且确定在荷载条件下的设计响应的方法。件下的设计响应的方法。它是用被称之为它是用被称之为“单元单元”的离散的块体来模拟设计。的离散的块体来模拟设计。每一个单元都有确定的每一个单元都有确定的方程来描述在一定荷载方程来描述在一定荷载下的响应。下的响应。模型中所有单元响应的模型中所有单元响应的“和和”给出了设计的总给出了设计的总体响应。体响应。单元中未知量的个数是单元中未知量的个数是有限的，因此称为有限的，因此称为“有有限单元限单元”。Historical Note结果分析有限元方法是上个世纪结果分析有限元方法是上个世纪 5060 年代年代
10、有高等院校和工业有高等院校和工业研究部门创建的。研究部门创建的。有限元依据的基本理论已经有有限元依据的基本理论已经有 100 年以上的历史，它也是手工年以上的历史，它也是手工计算桥梁和蒸汽锅炉的强度的基计算桥梁和蒸汽锅炉的强度的基础。础。培训手册January 30, 2006有限元分析与有限元分析与 ANSYS . 什么是有限元分析什么是有限元分析?这种包含有限个未知量的有限单元模型，只能近似具有无这种包含有限个未知量的有限单元模型，只能近似具有无限未知量的实际系统的响应。限未知量的实际系统的响应。所以问题是：所以问题是：怎样才能达到最好的怎样才能达到最好的“近似近似”？实际系统实际系统有限
11、元模型有限元模型然而，对该问题还没有一个然而，对该问题还没有一个容易的解决方案。这完全依容易的解决方案。这完全依赖于你所模拟的对象和模拟赖于你所模拟的对象和模拟所采用的方式。但是，我们所采用的方式。但是，我们将尽力通过这次培训为你提将尽力通过这次培训为你提供指南。供指南。培训手册January 30, 2006有限元分析与有限元分析与 ANSYS . 什么是有限元分析什么是有限元分析?为什么需要有限元分析为什么需要有限元分析？减少模型试验的数量减少模型试验的数量计算机模拟容许对大量的假设情况进行快速有效的试验。计算机模拟容许对大量的假设情况进行快速有效的试验。模拟不适合在原型上试验的设计。模拟
12、不适合在原型上试验的设计。例如：器官移植，比如人造膝盖。例如：器官移植，比如人造膝盖。概要概要:节省费用节省费用节省时间节省时间 缩短产品开发时间缩短产品开发时间!创造出更可靠、高品质的设计创造出更可靠、高品质的设计培训手册January 30, 2006有限元分析与有限元分析与 ANSYS B. 关于关于 ANSYSANSYS 是一个完整的是一个完整的 FEA 软件包，它适合世界范围各个软件包，它适合世界范围各个工程领域的工程师们使用工程领域的工程师们使用: 结构分析结构分析热分析热分析流体分析，包括流体分析，包括 CFD（计算流体动力学）计算流体动力学）电电 / 静电场分析静电场分析电磁场
13、分析电磁场分析ANSYS 在部分工业领域中的应用如下：在部分工业领域中的应用如下：航空航天航空航天汽车工业汽车工业生物医学生物医学桥梁、建筑桥梁、建筑电子产品电子产品重型机械重型机械微机电系统微机电系统运动器械运动器械培训手册January 30, 2006有限元分析与有限元分析与 ANSYS 关于关于 ANSYSANSYS/Multiphysics 是是 ANSYS 产品的产品的“旗舰旗舰”，它包，它包括所有工程学科的所有性能括所有工程学科的所有性能ANSYS/Multiphysics 有三个主要的组成产品有三个主要的组成产品ANSYS/Mechanical ANSYS 机械机械-结构及热结
14、构及热ANSYS/Emag ANSYS 电磁学电磁学ANSYS/FLOTRAN ANSYS 计算流体动力学计算流体动力学其它产品其它产品:ANSYS/LS-DYNA -高度非线性结构问题高度非线性结构问题DesignSpace CAD 环境下，适合快速分析容易使用环境下，适合快速分析容易使用的设计和分析工具的设计和分析工具ANSYS/ProFEA Pro/E 的的 ANSYS 分析接口。分析接口。培训手册January 30, 2006ANSYS/ANSYS/StructuralStructuralANSYS/ANSYS/ProfessionalProfessionalANSYS/ANSYS/
15、ProFEAProFEADesignSpaceDesignSpace有限元分析与有限元分析与 ANSYS 关于关于 ANSYSANSYS/ANSYS/EDEDANSYS/ANSYS/UniversityUniversityANSYS/ANSYS/PrepPostPrepPostANSYS/ ANSYS/ MultiphysicsMultiphysicsANSYS/ ANSYS/ FLOTRANFLOTRANANSYS/ANSYS/EmagEmagANSYS/ANSYS/LS-DYNALS-DYNAANSYS/ANSYS/MechanicalMechanical培训手册January 30, 2
16、006超弹密封超弹密封有限元分析与有限元分析与 ANSYS - 关于关于 ANSYS 结构分析结构分析 结构分析用于确定变形、应变、应力及反力。结构分析用于确定变形、应变、应力及反力。 静力分析静力分析 用于静态荷载用于静态荷载. 可以考虑结构的线性及非线性行为，例如：大变形、大应可以考虑结构的线性及非线性行为，例如：大变形、大应变、应力刚化、接触、塑性、超弹及蠕变等变、应力刚化、接触、塑性、超弹及蠕变等.培训手册January 30, 2006有限元分析与有限元分析与 ANSYS - 关于关于 ANSYS 结构分析结构分析动力分析动力分析包括质量和阻尼效应。包括质量和阻尼效应。模态分析，用于
17、计算固有频率和振型。模态分析，用于计算固有频率和振型。谐响应分析，用于确定结构对正弦变化的已知幅值和频谐响应分析，用于确定结构对正弦变化的已知幅值和频率载荷的响应。率载荷的响应。瞬态动力学分析，用于确定结构对随时间任意变化载荷瞬态动力学分析，用于确定结构对随时间任意变化载荷的响应，可以考虑与静力分析相同的结构非线性行为。的响应，可以考虑与静力分析相同的结构非线性行为。其它结构功能其它结构功能谱分析谱分析随机振动随机振动特征值屈曲特征值屈曲子模型子模型培训手册January 30, 2006有限元分析与有限元分析与 ANSYS - 关于关于 ANSYS 结构分析结构分析用用 ANSYS/LS-D
18、YNA 进行显示动力分析进行显示动力分析模拟以惯性力为主的大变形分析。模拟以惯性力为主的大变形分析。用于模拟冲击、碰撞、快速成形等。用于模拟冲击、碰撞、快速成形等。培训手册January 30, 2006有限元分析与有限元分析与 ANSYS - 关于关于 ANSYS 热分析热分析热分析用于确定物体中的温度分布。热分析考虑的物理量热分析用于确定物体中的温度分布。热分析考虑的物理量是：热量的获取和损失、热梯度、热通量。是：热量的获取和损失、热梯度、热通量。可模拟三种热传递方式：热传导、热对流、热辐射。可模拟三种热传递方式：热传导、热对流、热辐射。稳态分析稳态分析忽略时间效应忽略时间效应瞬态分析瞬态
19、分析确定以时间为函数的温度值等。确定以时间为函数的温度值等。可模拟相变（熔化及凝固）可模拟相变（熔化及凝固）培训手册January 30, 2006有限元分析与有限元分析与 ANSYS - 关于关于 ANSYS 电磁分析电磁分析电磁分析用于计算电磁装置中的磁场电磁分析用于计算电磁装置中的磁场静态磁场及低频电磁场分析静态磁场及低频电磁场分析模拟由直流电源，低频交流电模拟由直流电源，低频交流电 或低频瞬时信号引起的磁场。或低频瞬时信号引起的磁场。例如：螺线管制动器、电动例如：螺线管制动器、电动 机、变压器机、变压器磁场分析中考虑的物理量是：磁场分析中考虑的物理量是： 磁通量密度、磁场密度、磁磁通量
20、密度、磁场密度、磁 力和磁力矩、阻抗、电感、力和磁力矩、阻抗、电感、 涡流、能耗及磁通量泄漏等。涡流、能耗及磁通量泄漏等。培训手册January 30, 2006有限元分析与有限元分析与 ANSYS - 关于关于 ANSYS 电磁分析电磁分析高频电磁场分析高频电磁场分析模拟电磁波的传播装置模拟电磁波的传播装置例如：微波及例如：微波及RF无源组件、波导、同轴连接器。无源组件、波导、同轴连接器。电磁场分析中考虑的物理量是：电磁场分析中考虑的物理量是：S-参数、参数、Q-因子、反射因子、反射波损耗、电介质及传导损耗。波损耗、电介质及传导损耗。同轴电缆中的电场同轴电缆中的电场 (EFSUM) 培训手册
21、January 30, 2006有限元分析与有限元分析与 ANSYS - 关于关于 ANSYS 电磁分析电磁分析静电学静电学计算由电压或电荷激发引起的电场。计算由电压或电荷激发引起的电场。例如：高压装置，微机电系统（例如：高压装置，微机电系统（MEMS），），传输线。传输线。典型的物理量是：电场强度和电容。典型的物理量是：电场强度和电容。电流传导电流传导计算在一定电压下的导体的电流计算在一定电压下的导体的电流电路耦合电路耦合电磁装置与电路的耦合电磁装置与电路的耦合培训手册January 30, 2006有限元分析与有限元分析与 ANSYS - 关于关于 ANSYS 电磁分析电磁分析电磁分析类型
22、电磁分析类型:静态磁场分析用于计算由直流电静态磁场分析用于计算由直流电 (DC) 或永磁体产生的或永磁体产生的磁场。磁场。交变磁场分析用于计算由交流电交变磁场分析用于计算由交流电 (AC) 产生的磁场产生的磁场瞬态磁场分析用于计算随时间变化的磁场。瞬态磁场分析用于计算随时间变化的磁场。培训手册January 30, 2006有限元分析与有限元分析与 ANSYS - 关于关于 ANSYS 流体分析流体分析计算流体动力学计算流体动力学 (CFD)用于确定流体中的流动状态和温度。用于确定流体中的流动状态和温度。ANSYS/FLOTRAN 能模拟层流和湍流，可压缩和不可压能模拟层流和湍流，可压缩和不可
23、压缩流体，以及多组份流。缩流体，以及多组份流。应用：航空航天，电子元件封装，汽车设计。应用：航空航天，电子元件封装，汽车设计。典型的物理量是：速度，压力，温度，对流换热系数。典型的物理量是：速度，压力，温度，对流换热系数。培训手册January 30, 2006有限元分析与有限元分析与 ANSYS - 关于关于 ANSYS 流体分析流体分析声学分析声学分析用于模拟流体介质和周围固体的相互作用。用于模拟流体介质和周围固体的相互作用。例如：扬声器，汽车内部，声纳例如：扬声器，汽车内部，声纳典型的物理量是：典型的物理量是：压力分布、位移和自振频率压力分布、位移和自振频率。容器内流体分析容器内流体分析
24、模拟容器内的非流动流体的影响，确定由于晃动引起的静模拟容器内的非流动流体的影响，确定由于晃动引起的静水压力。水压力。例如：油罐，其它液体容器例如：油罐，其它液体容器热和质量的传输热和质量的传输在两点之间质量传输（如在一个管子中）产生的热量计算在两点之间质量传输（如在一个管子中）产生的热量计算由一个一维单元完成由一个一维单元完成培训手册January 30, 2006双金属片受热变形双金属片受热变形有限元分析与有限元分析与 ANSYS - 关于关于 ANSYS 耦合场分析耦合场分析耦合场分析考虑两个或多个物理场之间的相互作用。因为耦合场分析考虑两个或多个物理场之间的相互作用。因为两个物理场之间相
25、互影响，所以单独求解一个物理场是不两个物理场之间相互影响，所以单独求解一个物理场是不可能的。因此你需要一个能够将两个物理场组合到一起求可能的。因此你需要一个能够将两个物理场组合到一起求解的分析软件。解的分析软件。例如：例如：热热-应力分析应力分析压电分析（电场和结构）压电分析（电场和结构）声学分析（流体和结构）声学分析（流体和结构）热热-电分析电分析感应加热（磁场和热）感应加热（磁场和热）静电静电-结构分析结构分析培训手册January 30, 2006有限元分析与有限元分析与 ANSYS C. 关于关于 ANSYS 公司公司ANSYS 公司公司. ANSYS 产品家族的开发者产品家族的开发者
26、总部位于总部位于 Canonsburg, PA - USA （匹兹堡南部）匹兹堡南部）培训手册January 30, 2006有限元分析与有限元分析与ANSYS 关于关于ANSYS公司公司 ANSYS支持销售商支持销售商(ASDs) ANSYS销售及支持网络销售及支持网络全世界超过全世界超过75家办事处家办事处 地区级专家咨询及培训地区级专家咨询及培训培训手册January 30, 2006有限元分析与有限元分析与ANSYS 关于关于ANSYS公司公司ANSYS 支持管理支持管理 (ASC)在您公司站点与在您公司站点与ANSYS联系联系ANSYS通信的焦点；软件更新、错误提示、时事通讯和其通信
27、的焦点；软件更新、错误提示、时事通讯和其它邮件形式。它邮件形式。如果您需要更多有关如果您需要更多有关ANSYS及其公司的信息，请查看：及其公司的信息，请查看： 在线文档资料在线文档资料其它其它ANSYS培训手册培训手册ANSYS 入门入门第第 3 章章培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门在本章中在本章中,我们将讨论怎样进入和退出我们将讨论怎样进入和退出 ANSYS,怎样运用怎样运用 GUI方式和在线帮助方式和在线帮助,如何用如何用 ANSYS生成数据库和文件。生成数据库和文件。主题主题:A. 启动启动 ANSYSB. GUI方式方式C. 显示图形拾取功能显示图形拾取功能
28、D. 在线帮助在线帮助E. 数据库和文件数据库和文件F. 退出退出 ANSYSG. 练习练习培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门A. 启动启动 ANSYS有两种方式启动有两种方式启动 ANSYS:通过交互方式通过交互方式通过命令通过命令在本学习过程中，我们将主要讲解交互式操作。在本学习过程中，我们将主要讲解交互式操作。 交互方式交互方式通过菜单上的相应按钮启动通过菜单上的相应按钮启动 ANSYS 在在Windows 系统中系统中, 按按 Start Programs ANSYS 。培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门A. 启动启动 ANSYS以交
29、互方式启动ANSYS后，自动显示用户图形界面(GUI)：培训手册January 30, 2006ANSYS入门入门启动启动 ANSYS启动启动 (续续)交互方式与批处理模式的比较交互方式与批处理模式的比较:交互方式交互方式允许您与允许您与ANSYS面对面的面对面的“交流交流”，检查您，检查您的每一步操作的每一步操作 批处理方式批处理方式 以输入命令文件的方式工作，允许您在后以输入命令文件的方式工作，允许您在后台运行台运行 ANSYS 。如果不采用交互方式，输入文件的错误将导致批处如果不采用交互方式，输入文件的错误将导致批处理终止。理终止。例如求解，最好的操作方式是不需要用户干预的。例如求解，最
30、好的操作方式是不需要用户干预的。培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门启动启动 ANSYS或者，在或者，在Windows 系统中系统中, 按按 Start Programs ANSYS Product Launcher，可以进行启动设置：培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门启动启动 ANSYS可以设置的内容有：可以设置的内容有：选择选择ANSYS产品产品工作目录工作目录 所有文件将要存贮的目录。所有文件将要存贮的目录。图形设置图形设置 如果您配置了如果您配置了 3-D显示卡请您选择显示卡请您选择 3-D。否否则则, 在在Unix系统上请您选择系统上
31、请您选择 X11 , 在在Windows系统上请系统上请您选择您选择win32.Jobname 作业名作业名, 不超过不超过 32 个字符个字符, 该作业名将作该作业名将作为所有生成文件的前缀。缺省为为所有生成文件的前缀。缺省为 file或为上一次的作业名。或为上一次的作业名。内存空间内存空间 缺省值将满足大多数情况缺省值将满足大多数情况培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门启动启动 ANSYS启动启动 (续续)选择您喜欢的启动方式之后，请按键运行选择您喜欢的启动方式之后，请按键运行 ANSYS.命令方式命令方式 在当前系统下键入一个命令，在当前系统下键入一个命令，ANS
32、YS将被启动将被启动 。例如。例如:ansysxxansysxx -gansysxx -g -j plateansysxx -g -p ANE3FL -d 3d -j proj1 -m 128其中：其中： xx 为版本号。为版本号。培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门启动启动 ANSYS命令行命令行 (续续)典型的开始选项中，通常命令选择项有典型的开始选项中，通常命令选择项有:-g (开始后将自动显示开始后将自动显示 GUI)-p产品代码产品代码-d 图形设备图形设备-j工作名称工作名称-m内存内存工作目录是命令运行的目录。工作目录是命令运行的目录。参考您的参考您的 A
33、NSYS安装和配置手册获取命令行的详细信息。安装和配置手册获取命令行的详细信息。培训手册January 30, 2006进入进入 ANSYS 后显示如下的后显示如下的 GUI 窗口窗口:输入输入输入输入 ANSYS 命令。命令。能够方便的获取以能够方便的获取以前输入的所有命令。前输入的所有命令。主菜单主菜单包含主要的包含主要的 ANSYS 功能，分为前处理、功能，分为前处理、求解、后处理等。求解、后处理等。输出输出显示软件的文本输显示软件的文本输出，通常在其它窗出，通常在其它窗口后面，需要查看口后面，需要查看时可提到前面。时可提到前面。功能菜单功能菜单 包含例如文件管包含例如文件管理、选择、显
34、示理、选择、显示控制、参数设置控制、参数设置等功能。等功能。工具条工具条将常用的命令制将常用的命令制成工具条，方便成工具条，方便使用。使用。图形图形显示由显示由 ANSYS 创创建或传入建或传入ANSYS的的图形。图形。ANSYS 入门入门B. 图形用户界面图形用户界面培训手册January 30, 2006主菜单主菜单包括分析所需的主要功能。包括分析所需的主要功能。ANSYS入门入门. GUI 方式方式培训手册January 30, 2006主菜单主菜单点击菜单项前面的点击菜单项前面的 + 号，可以展开该菜单项。号，可以展开该菜单项。点击前面没有点击前面没有 + 号的菜单项，可以执行该菜单项
35、代表的命令号的菜单项，可以执行该菜单项代表的命令 (组组)约定约定:“” 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“ ” (空缺空缺)表示运行一个表示运行一个 ANSYS 命令命令ANSYS入门入门. GUI 方式方式培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门. GUI 方式方式应用菜单应用菜单包含包含 ANSYS 运行过程中通常使用的功能，如运行过程中通常使用的功能，如:图形图形,在线帮助在线帮助,选择选择, 文件管理等文件管理等.与主菜单的约定类似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
36、下一个子菜单- “ ” (空缺空缺)表示进行一个操作表示进行一个操作培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门. GUI方式方式输入窗口输入窗口允许您输入命令。允许您输入命令。 (大多数大多数 GUI 功能都能通过输入命令来实现功能都能通过输入命令来实现. 如果如果您知道这些命令您知道这些命令,可以通过输入窗口键入。可以通过输入窗口键入。)输入命令时，输入命令时，ANSYS 会对该命令的格式进行提示。会对该命令的格式进行提示。在拾取图形时您也可以通过键入命令的方式实现。在拾取图形时您也可以通过键入命令的方式实现。命令格式命令格式培训手册January 30, 2006ANSY
37、S 入门入门. GUI方式方式工具条工具条包含常用命令的缩写形式。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，可使用一些预先设置好的命令，也可以添加自己的命令，但需要熟悉但需要熟悉 ANSYS 命令。命令。可以构造自己的可以构造自己的“按钮菜单按钮菜单”：培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门. GUI方式方式版面布置版面布置 用户可以调整用户可以调整 GUI 界面中各区域的大小、一些有用菜单的大小、位置等，然界面中各区域的大小、一些有用菜单的大小、位置等，然后在系统注册中保存菜单布局：后在系统注册中保存菜单布局： Utility Menu
38、MenuCtrls Save Menu Layout.培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门GUI方式方式优选框优选框优选框优选框 (Main Menu Preferences) 允许过滤掉当前分析允许过滤掉当前分析中不用的菜单选项。中不用的菜单选项。例如例如,如果做一个热分析如果做一个热分析,您可以过滤掉除您可以过滤掉除 Thermal 外的其外的其它选项，后续操作时从它选项，后续操作时从 GUI 中可以缩减掉无关的菜单项：中可以缩减掉无关的菜单项：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。只显示热荷载。等
39、。培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门GUI方式方式优选框优选框培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门. GUI方式方式其它其它 GUI 注意事项注意事项一些对话框中有一些对话框中有 Apply 和和 OK 两种按钮。两种按钮。Apply 完成对话框的设置完成对话框的设置,不退出对话框不退出对话框 (不关闭不关闭) 。OK 完成对话框的设置完成对话框的设置, 退出对话框。退出对话框。ANSYS 输出窗口输出窗口 Output Window 是独立的是独立的. 注意注意: 在关闭输出窗口时将关闭在关闭输出窗口时将关闭 ANSYS 操作！操作！不要局限
40、于用不要局限于用 GUI 方式，如果您熟悉命令，在输入窗口键方式，如果您熟悉命令，在输入窗口键入命令会更方便！入命令会更方便！培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门. GUI方式方式演示演示:启动启动 ANSYS 显示显示 GUI 界面界面弹出在弹出在 “激活的坐标系下建立关键点激活的坐标系下建立关键点” 对话框，演示对话框，演示 OK 和和 Apply 的区别的区别显示优选对话框显示优选对话框显示输出窗口的内容显示输出窗口的内容培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门C. 图形拾取图形拾取在在 GUI 方式中大量使用图形拾取。方式中大量使用图形拾取。
41、图形用于建模，加载，显示结果图形用于建模，加载，显示结果及输入、输出数据。及输入、输出数据。拾取对建模，划分网格，加载等拾取对建模，划分网格，加载等是很有用的是很有用的在应用菜单中可用在应用菜单中可用 Plot 来显示图来显示图形及执行命令后的显示。形及执行命令后的显示。/replotkplotlplotaplotvplotnploteplotgplot培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门图形拾取图形拾取 PlotCtrls 菜单是用来菜单是用来控制图控制图形显示形显示的：的：绘图方位绘图方位缩放缩放颜色颜色符号符号注释注释动画动画显示窗口设置显示窗口设置显示内容和方式
42、显示内容和方式实体编号、符号显示设置实体编号、符号显示设置等等 改变观察方位、图形缩放是最常用改变观察方位、图形缩放是最常用的功能的功能 Pan,Zoom,Rotate培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门图形拾取图形拾取缺省的视图方位是主视图方向：是从缺省的视图方位是主视图方向：是从 +Z 轴观察模型。轴观察模型。用用动态模式（动态模式（拖动模式）拖动模式）拖动模式是一拖动模式是一种用种用 Control 和鼠标键调整观察方向的和鼠标键调整观察方向的途径途径Ctrl + Left (鼠标左键鼠标左键) 平移模型。平移模型。Ctrl + Middle (鼠标中键鼠标中键)
43、 或滚轮中键或滚轮中键: 缩放模型缩放模型Ctrl + Right (鼠标右键鼠标右键) 旋转模型旋转模型 :PZ RCtrl培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门图形拾取图形拾取如果您不想按住如果您不想按住 Control 键键,可可以用以用 Pan-Zoom-Rotat 对话框中对话框中提供的热键。提供的热键。您同样可以用鼠标键来操作。您同样可以用鼠标键来操作。在在 3-D 图形设置中图形设置中,您同样可您同样可以自动控制光源以自动控制光源 。产生不同。产生不同角度的光照效果。角度的光照效果。培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门图形收取图形收取
44、 Pan-Zoom-Rotate 对话对话框的其它功能框的其它功能:预先设置的观察方向预先设置的观察方向选定区域对模型进行缩放选定区域对模型进行缩放对模型进行增量式的平移对模型进行增量式的平移拖动，缩放以及旋转拖动，缩放以及旋转 (根根据滚动条上设定的比例据滚动条上设定的比例)分别绕屏幕的分别绕屏幕的 X, Y, Z 轴旋转。轴旋转。缩放模型至适合窗口大小缩放模型至适合窗口大小返回模型到默认的取向返回模型到默认的取向Front+Z view, from (0,0,1)Back-Z view (0,0,-1)Top+Y view (0,1,0)Bot-Y view (0,-1,0)Right+X
45、 view (1,0,0)Left-X view (-1,0,0)IsoIsometric (1,1,1)ObliqOblique (1,2,3)WPWorking plane viewZoomBy picking center of a squareBox ZoomBy picking two corners of a boxWin ZoomSame as Box Zoom, but box is proportional to window.Back Up“Unzoom” to previous zoom.培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门图形拾取图形拾取拾取拾取
46、通过点击图形窗口允许您选择整体或局通过点击图形窗口允许您选择整体或局部模型。部模型。一典型的拾取操作可用鼠标或拾取菜单一典型的拾取操作可用鼠标或拾取菜单来完成。在菜单中它的标志是一个来完成。在菜单中它的标志是一个“ +”号号.例如例如, 您可以在图形窗口中关键点的位您可以在图形窗口中关键点的位置处拾取，然后按置处拾取，然后按 OK键。键。培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门图形拾取图形拾取两种拾取方式两种拾取方式:恢复拾取恢复拾取拾取已经存在的模型元素。拾取已经存在的模型元素。允许您在输入窗口键人元素允许您在输入窗口键人元素的号码的号码可以用可以用 Pick All 热
47、键来拾取热键来拾取所有元素所有元素位置拾取位置拾取查找一点的坐标如关键点或查找一点的坐标如关键点或节点。节点。允许在输入窗口输入坐标。允许在输入窗口输入坐标。恢复拾取的例子恢复拾取的例子位置拾取的例子位置拾取的例子培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门图形拾取图形拾取鼠标键拾取功能的分配鼠标键拾取功能的分配:左键左键 拾取拾取 (或取消或取消) 距离鼠标光点最近距离鼠标光点最近的图元或坐标。按住左键进行拖拉，的图元或坐标。按住左键进行拖拉，可以使可能被拾取（或取消）的图元可以使可能被拾取（或取消）的图元或坐标显示为高亮度。或坐标显示为高亮度。中键中键 相当于拾取图形菜单中
48、的相当于拾取图形菜单中的 Apply。 用中键可以节省时间。对于两键鼠用中键可以节省时间。对于两键鼠标可以用标可以用 Shift 加鼠标右键代替。加鼠标右键代替。右键右键 在拾取和取消之间切换。在拾取和取消之间切换。拾取拾取应用应用拾取和取消的切换拾取和取消的切换取消拾取光标显示光标显示:培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门图形拾取图形拾取热点的拾取位置热点的拾取位置:面和体面和体 有一个热点在图形的中心附近。有一个热点在图形的中心附近。 线线 有三个热点有三个热点 一个在中间另两个在两端。一个在中间另两个在两端。 为什麽这个很重要为什麽这个很重要: 当您需要拾取图元时
49、，您必须拾取热点。当您需要拾取图元时，您必须拾取热点。培训手册January 30, 2006ANSYS入门入门图形拾取图形拾取演示演示:用已经建立的关键点显示位置拾取。显示鼠标中键和右用已经建立的关键点显示位置拾取。显示鼠标中键和右键的功能键的功能 。建立一些线来演示恢复拾取建立一些线来演示恢复拾取演示用闭合的线来生成面演示用闭合的线来生成面通过只删除面来演示通过只删除面来演示 “Pick All”键入一些带和不带编号的键入一些带和不带编号的 KPLOT, LPLOT等命令。等命令。如何使用平移、缩放、旋转。如何使用平移、缩放、旋转。培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入
50、门D. 在线帮助在线帮助ANSYS 提供了基于提供了基于HTML格式的帮助系统，作为现有帮助格式的帮助系统，作为现有帮助系统的补充。系统的补充。您可以获得如下的帮助您可以获得如下的帮助:ANSYS命令命令单元类型单元类型分析过程分析过程特别的特别的 GUI 工具诸如工具诸如 Pan-Zoom-Rotate您也可以进入您也可以进入:指南指南验证手册验证手册 ANSYS 的网站的网站培训手册January 30, 2006ANSYS入门入门在线帮助在线帮助下列几种方式可以进入帮助系统下列几种方式可以进入帮助系统:Launcher Help SystemUtility Menu Help Help
51、TopicsAny dialog box Help在输入窗口键入在输入窗口键入 HELP,name。 Name 是一个命令或一是一个命令或一个单元的名称个单元的名称培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门在线帮助在线帮助按按 Help System 按钮弹出帮助浏览器：按钮弹出帮助浏览器：导航窗口包括目录导航窗口包括目录,索引索引, 搜索引擎和标签搜索引擎和标签一个文件窗口列出了帮助信息。一个文件窗口列出了帮助信息。培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门在线帮助在线帮助点击点击 目录目录 可以展开帮助文件的目录，浏览感兴趣的内容。可以展开帮助文件的目录
52、，浏览感兴趣的内容。点击点击 索引索引 可以输入和快速查找具体的命令可以输入和快速查找具体的命令,术语术语,概念等。概念等。点击点击 搜索搜索 可以从帮助系统中查找指定的单词或短语。可以从帮助系统中查找指定的单词或短语。点击点击 书签书签 可以添加经常需要查看的帮助内容。可以添加经常需要查看的帮助内容。培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门在线帮助在线帮助ANSYS 也提供基于也提供基于 HTML 的的在线指导。在线指导。这种指导包括在这种指导包括在 ANSYS 中求中求解一系列问题的详细说明。解一系列问题的详细说明。如果想进入指导部分请单击如果想进入指导部分请单击 Ut
53、ility Menu Help ANSYS Tutorials.培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门在线帮助在线帮助演示演示:启动帮助系统启动帮助系统调出分析向导调出分析向导在输入窗口中键入在输入窗口中键入 “help,kplot” 查找字符串查找字符串 “harmonic response”培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门E. 数据库和文件数据库和文件 ANSYS 数据库包括了建模，求解，后处理所产生的保存数据库包括了建模，求解，后处理所产生的保存在内存中的数据。在内存中的数据。数据库存贮了您输入的数据以及数据库存贮了您输入的数据以及 AN
54、SYS的结果数据的结果数据:输入数据输入数据 您必须输入的信息您必须输入的信息,诸如模型尺寸诸如模型尺寸,材料特材料特性以及荷载情况。性以及荷载情况。结果数据结果数据 - ANSYS 的计算结果的计算结果, 诸如位移诸如位移,应力应力,应变应变以及反力等。以及反力等。培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门数据库和文件数据库和文件保存和恢复保存和恢复既然数据库保存在计算机的内存中，您应经常存盘，以防既然数据库保存在计算机的内存中，您应经常存盘，以防在计算机死机或断电时能够保存您的信息。在计算机死机或断电时能够保存您的信息。保存操作是将内存中的数据拷贝到称为数据库的文件中。保
55、存操作是将内存中的数据拷贝到称为数据库的文件中。 ( db 为缩写为缩写).最简单的保存方式是单击最简单的保存方式是单击 Toolbar SAVE_DB或使用或使用:Utility Menu File Save as Jobname.dbUtility Menu File Save asSAVE 命令命令培训手册January 30, 2006 从从 db文件中恢复数据库文件中恢复数据库,用用 RESUME操作。操作。Toolbar RESUME_DB或使用或使用:Utility Menu File Resume Jobname.dbUtility Menu File Resume fromR
56、ESUME 命令命令保存和恢复缺省文件，然后起名为保存和恢复缺省文件，然后起名为 jobname.db, 但您可以但您可以通过通过“Save as”选择一个不同的名字，然后用选择一个不同的名字，然后用 “Resume from”恢复。恢复。ANSYS 入门入门数据库和文件数据库和文件培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门数据库和文件数据库和文件保存和恢复的注意事项保存和恢复的注意事项:选择选择 “Save as” 或或 “Resume from” 时并不改变当前的时并不改变当前的工作名。工作名。如果您缺省保存在此之前已存在一个重名的文件如果您缺省保存在此之前已存在一个重名
57、的文件, ANSYS 将首先将旧的文件拷贝到将首先将旧的文件拷贝到 jobname.dbb 作为作为一个备份。一个备份。 db 文件仅仅是文件被保存时在内存中的文件仅仅是文件被保存时在内存中的“快照快照”培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门数据库和文件数据库和文件 保存和恢复技巧保存和恢复技巧:在做一个分析的过程中，应该定期的保存数据库。在做一个分析的过程中，应该定期的保存数据库。 ANSYS不能自动保存。不能自动保存。在尝试一个不熟悉的操作时（如布尔操作或剖分网格）或在尝试一个不熟悉的操作时（如布尔操作或剖分网格）或一个操作将导致模型较大改变时（如删除操作），应先保一
58、个操作将导致模型较大改变时（如删除操作），应先保存数据库。存数据库。如果不满意此次做出的结果，可以用恢复来重做。如果不满意此次做出的结果，可以用恢复来重做。在求解之前也应保存数据库。在求解之前也应保存数据库。培训手册January 30, 2006ANSYS 入门入门数据库和文件数据库和文件清除数据库清除数据库清除数据库的操作允许您对数据库清除数据库的操作允许您对数据库清零并重新开始。它相当于退出并清零并重新开始。它相当于退出并重新启动重新启动 ANSYS。Utility Menu File Clear & Start New 或使用或使用 /CLEAR 命令。命令。培训手册January 3
59、0, 2006ANSYS 入门入门数据库和文件数据库和文件文件文件ANSYS 在一个分析中要读写几个文件。文件名的格式为在一个分析中要读写几个文件。文件名的格式为jobname.ext.工作名工作名在启动在启动 ANSYS之前选择一个不超过之前选择一个不超过 32个的字符作为文件个的字符作为文件名。缺省为名。缺省为 file。在在 ANSYS中，可使用中，可使用 /FILNAME 命令来修改文件名。命令来修改文件名。 (Utility Menu File Change Jobname).扩展名扩展名鉴别文件的鉴别文件的 内容内容, 例如例如 .db 是数据库文件。是数据库文件。通常由通常由 A
60、NSYS 自己指定，但也可以通过自己指定，但也可以通过 (/ASSIGN) 由您由您自己定义。自己定义。培训手册January 30, 2006ANSYS入门入门 数据库和文件数据库和文件典型文件典型文件:jobname.log:：日志文件，是：日志文件，是 文本文件。文本文件。包括了运行过程中的每一个命令。包括了运行过程中的每一个命令。如果您用同样的工作名在同一目录中开始另一轮操作如果您用同样的工作名在同一目录中开始另一轮操作, ANSYS 将会添加到日志文件中去将会添加到日志文件中去 (作一个时间标记作一个时间标记)。jobname.err：出错文件，是出错文件，是 文本文件。文本文件。包
61、括了运行过程中的所有错误和警告。包括了运行过程中的所有错误和警告。 ANSYS 将添将添加到已存在的错误文件。加到已存在的错误文件。jobname.db, .dbb：数据库文件，是二进制文件。数据库文件，是二进制文件。与所有的平台兼容。与所有的平台兼容。jobname.rst, .rth, .rmg, .rfl：结果文件，是二进制文件。结果文件，是二进制文件。与所有平台兼容。与所有平台兼容。包括了包括了ANSYS 运算过程中的所有计算数据。运算过程中的所有计算数据。培训手册January 30, 2006ANSYS入门入门数据库和文件数据库和文件文件管理技巧文件管理技巧在一个单独的工作目录中作
62、一次分析。在一个单独的工作目录中作一次分析。用不同的工作名来区分不同的分析。用不同的工作名来区分不同的分析。在任何在任何 ANSYS 分析之后，您应保存以下的文件分析之后，您应保存以下的文件:日志文件日志文件 ( .log)数据库文件数据库文件 ( .db)结果文件结果文件 (.rst, .rth, )荷载步文件荷载步文件, 如有多步如有多步 (.s01, .s02, .)物理文件物理文件 (.ph1, .ph2, .)使用使用 /FDELETE 命令 或或 Utility Menu File ANSYS File Options 来自动删除来自动删除 ANSYS 分析不再需要的文件。分析不再
63、需要的文件。培训手册January 30, 2006ANSYS入门入门F. 退出退出ANSYS三种退出三种退出 ANSYS的途径的途径:Toolbar QUIT Utility Menu File Exit使用使用 /EXIT 命令命令应力分析应力分析第第 4 章章培训手册January 30, 2006应力分析应力分析概述概述应力分析应力分析 是用来描述包括应力和应变在内的是用来描述包括应力和应变在内的物理物理量分析量分析的的通用术语通用术语，也就是结构分析。，也就是结构分析。正如第二章描述的，正如第二章描述的， ANSYS 的应力分析包括如下几个类的应力分析包括如下几个类型型:静态分析静态
64、分析瞬态动力分析瞬态动力分析模态分析模态分析谱分析谱分析谐响应分析谐响应分析 显式动力学显式动力学本章将以一个线性静态分析为例来描述分析步骤，只要掌本章将以一个线性静态分析为例来描述分析步骤，只要掌握了这个分析步骤，很快就会作其他分析。握了这个分析步骤，很快就会作其他分析。培训手册January 30, 2006应力分析应力分析.概述概述主要内容主要内容:A. 分析步骤分析步骤B. 几何建模几何建模C. 网格划分网格划分D. 施加载荷施加载荷E. 求解求解F. 查看查看 结果结果G. 检查解的正确性检查解的正确性H. 例题例题培训手册January 30, 2006应力分析应力分析A. 分析步
65、骤分析步骤每个分析包含三个主要步骤每个分析包含三个主要步骤:前处理前处理创建或输入几何模型创建或输入几何模型对几何模型划分网格对几何模型划分网格求解求解施加载荷施加载荷求解求解后处理后处理结果评价结果评价检查结果的正确性检查结果的正确性前处理求解后处理培训手册January 30, 2006应力分析应力分析.应力分析步骤应力分析步骤注意：注意：ANSYS 的主菜单也是按照前处理、求解、后处理来的主菜单也是按照前处理、求解、后处理来组织的组织的培训手册January 30, 2006应力分析应力分析.应力分析步骤应力分析步骤前处理器前处理器 (在在ANSYS中称为中称为 PREP7) 提供了对程
66、序的主要输提供了对程序的主要输入入前处理的主要功能是生成有限元模型，主要包括节点、单元和前处理的主要功能是生成有限元模型，主要包括节点、单元和材料属性等的定义。也可以使用前处理材料属性等的定义。也可以使用前处理器器 PREP7 施加载荷。施加载荷。通常先定义分析对象的几何模型。通常先定义分析对象的几何模型。典型方法是用典型方法是用实体模型实体模型 模拟几何模型。模拟几何模型。以以 CAD-类型的数学描述定义结构的几何模型。类型的数学描述定义结构的几何模型。可能是实体或表面，这取决于分析对象的模型。可能是实体或表面，这取决于分析对象的模型。培训手册January 30, 2006典型的实体模型是
67、由体、面、线和关键点组成的典型的实体模型是由体、面、线和关键点组成的 。体体 由面围成，用来描述实体物体。由面围成，用来描述实体物体。面面 由线围成，用来描述物体的表面或者板、壳等。由线围成，用来描述物体的表面或者板、壳等。线线 由关键点组成，用来描述物体的边。由关键点组成，用来描述物体的边。关键点关键点 是三维空间的位置，是三维空间的位置， 用来描述物体的顶点。用来描述物体的顶点。体面线和关键点应力分析应力分析 - 前处理前处理B. 几何模型几何模型培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 前处理前处理.几何模型几何模型在实体模型间有一个内在层次关系，关键点是在实体模型间
68、有一个内在层次关系，关键点是实体的基础，线由点生成，面由线生成，体由实体的基础，线由点生成，面由线生成，体由面生成。面生成。这个层次的顺序与模型怎样建立无关。这个层次的顺序与模型怎样建立无关。ANSYS 不允许直接删除或修改与高层次相连不允许直接删除或修改与高层次相连接的低层次实体。接的低层次实体。(稍后，将讨论哪些修改是许稍后，将讨论哪些修改是许可的可的)。关键点关键点线线面面体体我要改这我要改这条线条线线线 关键点关键点面面体体呀！呀！关键点关键点线线面面体体培训手册January 30, 2006应力分析应力分析- 前处理前处理.几何模型几何模型既可以在既可以在 ANSYS 中创建实体模
69、型，也可以从其他软件包中创建实体模型，也可以从其他软件包中输入实体模型中输入实体模型两种方法的详细情况以后介绍，现在，我们简要地讨论如两种方法的详细情况以后介绍，现在，我们简要地讨论如何输入一个何输入一个 IGES 文件和缩放所需的几何模型文件和缩放所需的几何模型IGES (Initial Graphics Exchange Specification) 是用来是用来把实体几何模型从一个软件包传递到另一个软件包的规范把实体几何模型从一个软件包传递到另一个软件包的规范 IGES 文件是文件是 ASCII 码文件，很容易在两个计算机系统码文件，很容易在两个计算机系统间传递。间传递。许多软件包，包括
70、许多软件包，包括 ANSYS 在内，在内， 允许读写允许读写 IGES 文件文件培训手册January 30, 2006应力分析应力分析- 前处理前处理.几何模型几何模型输入输入 IGES 文件到文件到ANSYS中中:Utility Menu File Import IGES.在弹出的对话框中，选择在弹出的对话框中，选择 No defeaturing * (缺省值缺省值) ，按下按下 OK (默认其他选项默认其他选项)。在第二个对话框中选择想要的文件在第二个对话框中选择想要的文件并点击并点击OK.或使用或使用 IGESIN 命令命令:/aux15ioptn,iges,nodefeatigesi
71、n,filename,extension,directoryfinish*关于关于 No Defeaturing 及及 Defeaturing 方法及其他选项将在后面论述方法及其他选项将在后面论述培训手册January 30, 2006应力分析应力分析- 前处理前处理.几何模型几何模型输入完成后，输入完成后， ANSYS会自动绘出几何模型图会自动绘出几何模型图可以按需要修改几何模型可以按需要修改几何模型ANSYS 允许对输入的实允许对输入的实体模型进行多项操作，体模型进行多项操作，这在以后论述。这在以后论述。现在，我们讨论如何在现在，我们讨论如何在不同的单位设置下确定不同的单位设置下确定模型的
72、比例。模型的比例。 注意：缩放比例对输入注意：缩放比例对输入的的“Defeature” IGES无效。无效。培训手册January 30, 2006应力分析应力分析- 前处理前处理.几何模型几何模型当需要对几何模型的单位进行转换时，比如从英寸转换为当需要对几何模型的单位进行转换时，比如从英寸转换为毫米，比例缩放就显得十分必要。毫米，比例缩放就显得十分必要。在在 ANSYS中缩放模型中缩放模型:首先保存数据库首先保存数据库 - Toolbar SAVE_DB 或使用 SAVE 命令。命令。接着接着 Main Menu Preprocessor Modeling Operate Scale Vol
73、umes :使用Pick All拾取整个体拾取整个体然后键入想要的比例系数（对然后键入想要的比例系数（对 RX, RY, RZ 的比例系数），设的比例系数），设置置 IMOVE 为为 “Moved”，取代取代 “Copied”或使用或使用 VLSCALE 命令命令:vlscale,all,25.4,25.4,25.4,1培训手册January 30, 2006应力分析应力分析- 前处理前处理.几何模型几何模型演示演示:输入输入 pipe.igs :选择选择“No Defeaturing” 方式方式其他全部缺省其他全部缺省确定模型显示方向确定模型显示方向保存保存 pipe.db培训手册Janua
74、ry 30, 2006应力分析应力分析- 前处理前处理.几何模型几何模型前处理前处理3几何模型几何模型网格划分网格划分求解求解加载加载求解求解后处理后处理结果评价结果评价检查结果正确性检查结果正确性培训手册January 30, 2006应力分析应力分析- 前处理前处理C. 网格划分网格划分网格划分 是用节点和单元等是用节点和单元等“填充填充”实体模型，创建有限实体模型，创建有限元模型的过程。元模型的过程。请记住请记住, 只有有限元求解需要节点和单元，实体模型不只有有限元求解需要节点和单元，实体模型不需要。实体模型不参与有限元求解。需要。实体模型不参与有限元求解。实体单元实体单元FEA 模型模
75、型网格划分培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 前处理前处理.网格划分网格划分网格划分的三个步骤网格划分的三个步骤:定义单元属性定义单元属性指定网格控制指定网格控制生成网格生成网格单元属性单元属性 是网格划分前必须建立的有限单元模型属性。它是网格划分前必须建立的有限单元模型属性。它们包括们包括:单元类型单元类型实常数实常数材料性质材料性质培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 前处理前处理.网格划分网格划分单元类型单元类型单元类型是一个重要的选项，该选项决定如下的单元特性单元类型是一个重要的选项，该选项决定如下的单元特性:自由度自由度 (DOF)
76、设置设置. 例如，一个热单元类型有一个自由例如，一个热单元类型有一个自由度：度：TEMP，而一个结构单元类型可能有而一个结构单元类型可能有6个自由度：个自由度： UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ.单元形状单元形状 - 块块,四面体四面体, 四边形四边形,三角形等三角形等维数维数 - 2-D (仅有仅有X-Y 平面平面), or 3-D.假定的位移形函数假定的位移形函数 - 线性及二次线性及二次ANSYS 有超过有超过 200 多个的单元类型可供选择。对于如何多个的单元类型可供选择。对于如何选取单元类型稍后介绍，现在，请看如何定义单元类型。选取单元类型稍后介绍，现在，请看
77、如何定义单元类型。培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 前处理前处理.网格划分网格划分定义单元类型定义单元类型:Preprocessor Element Type Add/Edit/DeleteAdd 添加新单元类型添加新单元类型选择想要的类型选择想要的类型 (如如SOLID92) 并按并按 OK 键键Options 指定附加的指定附加的单元选项单元选项或使用或使用 ET 命令命令:et,1,solid92培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 前处理前处理.网格划分网格划分注意注意:设置想要分析学科的选项设置想要分析学科的选项 (Main Men
78、u Preferences)，这样将只显示所选学科的单元类型这样将只显示所选学科的单元类型 。应当在前处理阶段尽早地定义单元类型，因为应当在前处理阶段尽早地定义单元类型，因为 GUI 方式中方式中菜单的过滤依赖于当前自由度的设置。例如，如果选择结菜单的过滤依赖于当前自由度的设置。例如，如果选择结构单元类型，则热载荷选项成灰色，或根本不出现。构单元类型，则热载荷选项成灰色，或根本不出现。培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 前处理前处理.网格划分网格划分实常数实常数实常数用于描述那些由单元几何模型不能完全确定的几何实常数用于描述那些由单元几何模型不能完全确定的几何形状。例
79、如形状。例如:梁单元是由连接两个节点的线来定义的，这只定义了梁梁单元是由连接两个节点的线来定义的，这只定义了梁的长度。要指明梁的横截面属性，如面积和惯性矩，就的长度。要指明梁的横截面属性，如面积和惯性矩，就要用到实常数。要用到实常数。壳单元是由四面体或四边形来定义的，这只定义了壳的壳单元是由四面体或四边形来定义的，这只定义了壳的表面积，要指明壳的厚度，必须用实常数。表面积，要指明壳的厚度，必须用实常数。许多许多 3-D 实体单元不需要实常数，因为单元几何模型已实体单元不需要实常数，因为单元几何模型已经由节点完全定义。经由节点完全定义。培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 -
80、 前处理前处理.网格划分网格划分定义实常数定义实常数:Preprocessor Real ConstantsAdd 增加一种新的实常数设置。增加一种新的实常数设置。如果定义了多个单元类型如果定义了多个单元类型,首先选择要指定实常数的首先选择要指定实常数的单元类型单元类型接着输入实常数值接着输入实常数值.或使用或使用 R 系列命令系列命令不同的单元类型需要不同的实常数，有些单元类型不需要不同的单元类型需要不同的实常数，有些单元类型不需要任何实常数。获取详细资料，请参考在线帮助中的单元手任何实常数。获取详细资料，请参考在线帮助中的单元手册部分。册部分。培训手册January 30, 2006应力分
81、析应力分析 - 前处理前处理.网格划分网格划分材料性质材料性质每个分析都需要输入一些材料性质：结构单元所需的杨每个分析都需要输入一些材料性质：结构单元所需的杨氏模量氏模量 EX ，热单元所需的热传导率热单元所需的热传导率 KXX 等。等。.定义材料性质的两种方法定义材料性质的两种方法:材料库材料库单独定义单独定义培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 前处理前处理.网格划分网格划分使用材料库使用材料库这种方法能够对给定的材料选择预先已定义的材料性质。这种方法能够对给定的材料选择预先已定义的材料性质。ANSYS 为一些常用材料提供了结构和热的典型材料性质为一些常用材料提供了
82、结构和热的典型材料性质（线性），但我们强烈建议你建立自己的材料库。（线性），但我们强烈建议你建立自己的材料库。从材料库选取材料从材料库选取材料:先定义库的路径先定义库的路径.Preprocessor Material Props Material Library Library Path输入要读取的材料数据输入要读取的材料数据库的位置，例如：库的位置，例如： /v100/ansys/matlib.或使用或使用 /MPLIB 命令命令培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 前处理前处理.网格划分网格划分接着从库中输入一种材料接着从库中输入一种材料Preprocessor M
83、aterial Library Import Library选择单位制。这仅仅用选择单位制。这仅仅用来筛选后续对话框中所来筛选后续对话框中所列的文件，列的文件，ANSYS 本本身没有单位制的概念，身没有单位制的概念，也不进行单位换算也不进行单位换算选择想要的材料文件选择想要的材料文件 如钢如钢 AISI C1020.或使用或使用 MPREAD 命令中命令中的的 LIB 选项选项.培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 前处理前处理.网格划分网格划分数据库文件举例数据库文件举例 Al2024-T3，英制单位，英制单位! ANSYS $RCSfile: Al_a2024-T3
84、.BFT_MPL,v $! Modified on $Date: 2006/10/09 23:20:45 $ ! Source ID = $Revision: 60.1 $/COM,Typical material properties for DEMO purposes only/NOP/COM,Internal UNITS set at file creation time = BFT TBDEL,ALL,_MATLMPDEL,ALL,_MATLMPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,MPDATA,R5.0, 1,EX ,_MATL , 1, 1.524605
85、000E+09,MPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,MPDATA,R5.0, 1,NUXY,_MATL , 1, 0.330000000 ,MPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,MPDATA,R5.0, 1,ALPX,_MATL , 1, 1.261111111E-05,MPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,MPDATA,R5.0, 1,DENS,_MATL , 1, 5.37463100 ,MPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,MPDATA,R5.0, 1,KXX
86、 ,_MATL , 1, 3.052540000E-02,MPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,MPDATA,R5.0, 1,C ,_MATL , 1, 7.39940310 ,/GO培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 前处理前处理.网格划分网格划分单独指定材料性质单独指定材料性质这种方法通过这种方法通过 材料模型材料模型 的的 GUI方式直接指定想要的材料性方式直接指定想要的材料性质，以取代选择材料名称。质，以取代选择材料名称。单独指定材料性质单独指定材料性质:Preprocessor Material Props Material
87、Models双击合适的材料双击合适的材料特性选项来定义特性选项来定义材料性质材料性质培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 前处理前处理.网格划分网格划分先定义好材料类型的结构树先定义好材料类型的结构树接着输入单个材料的性质值接着输入单个材料的性质值或使用或使用 MP 命令命令mp,ex,1,30e6mp,prxy,1,.3培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 前处理前处理.网格划分网格划分添加与温度相关的材料性质添加与温度相关的材料性质绘出性质绘出性质-温度曲线温度曲线培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 前处理前处理.网
88、格划分网格划分从一个材料表复制材料模型到另一个材料表从一个材料表复制材料模型到另一个材料表删除材料模型删除材料模型培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 前处理前处理.网格划分网格划分A 单位制注释单位制注释无需告诉无需告诉 ANSYS 你所使用的单位制，只需确定要使用的你所使用的单位制，只需确定要使用的单位制，在输入时保持数据单位一致。单位制，在输入时保持数据单位一致。例如例如,如果几何模型的尺寸是英寸，确保其他的输入数如果几何模型的尺寸是英寸，确保其他的输入数据据 材料性质材料性质, 实常数实常数, 载荷等载荷等 也以英寸为单位也以英寸为单位ANSYS 不进行单位换算
89、！它只是简单的接受所输入的数据不进行单位换算！它只是简单的接受所输入的数据而不会怀疑它们的合法性。而不会怀疑它们的合法性。命令命令 /UNITS 允许你指定单位制允许你指定单位制, 但它只是一个纪录设计，但它只是一个纪录设计，从而使从而使 使用你模型的用户知道你所用的单位。使用你模型的用户知道你所用的单位。培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 前处理前处理.网格划分网格划分指定网格控制指定网格控制 是网格划分的第二步。是网格划分的第二步。ANSYS 中有许多可用的网格控制。现在，中有许多可用的网格控制。现在， 我们介绍一个指定我们介绍一个指定网格密度的简单方法，智能网格
90、划分。网格密度的简单方法，智能网格划分。智能网格划分是一种运算法则，它按照线的长度，曲率和对孔智能网格划分是一种运算法则，它按照线的长度，曲率和对孔的近似确定模型中线的分割单元数。的近似确定模型中线的分割单元数。你只需要指定从你只需要指定从1（最细网格）到（最细网格）到10（最粗网格）的（最粗网格）的“尺寸水尺寸水平平”，其他的由，其他的由 ANSYS 处理。处理。培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 前处理前处理.网格划分网格划分MeshTool是最好的定义网格划分控制的方式是最好的定义网格划分控制的方式:Preprocessor MeshTool.激活激活 Smar
91、tSizing 尺寸级别缺省为尺寸级别缺省为 6生成网格生成网格 是网格划分的最后一步是网格划分的最后一步首先存储数据库首先存储数据库然后按然后按 MeshTool 中的中的 Mesh 按钮按钮这将打开一个拾取器这将打开一个拾取器. 点击拾取器的点击拾取器的 Pick All 按钮指示所有的实体按钮指示所有的实体培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 前处理前处理.网格划分网格划分划分网格完成后，划分网格完成后，ANSYS 自动绘制单元自动绘制单元绘制单元时，默认将单元边界画成直线，即使是二次曲绘制单元时，默认将单元边界画成直线，即使是二次曲线单元。线单元。要将单元边界绘
92、制为曲线，可以使用命令：要将单元边界绘制为曲线，可以使用命令： /EFACET,2 (或或 Utility Menu PlotCtrls Size and Shape)。培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 前处理前处理.网格划分网格划分演示：演示：调入调入 pipe.db (如果需要如果需要)定义定义 SHELL63 单元类型单元类型定义实常数，厚度定义实常数，厚度 = 1/8 in使用使用 GUI 方式的方式的 Material Model 定义材料定义材料 1：Structural, Linear, Elastic, Isotropic弹性命模量弹性命模量 EX
93、= 30e6波松比波松比 PRXY = .3存为存为 pipe.db，然后用，然后用 SMRT,4 划分网格划分网格存为存为 pipemesh.db培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 前处理前处理.网格划分网格划分前处理前处理3几何几何3分网分网求解求解施加载荷施加载荷求解求解后处理后处理查看结果查看结果检查解的有效性检查解的有效性培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 求解求解. D. 施加载荷施加载荷求解步是在物体上施加载荷，再用求解器计算有限元解。求解步是在物体上施加载荷，再用求解器计算有限元解。在在 Solution 和和 Preproc
94、essor 菜单中都有加载菜单中都有加载 (Loads) 。培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 求解求解. 施加载荷施加载荷有有 5 种载荷类型：种载荷类型：自由度约束自由度约束指定自由度指定自由度 (DOF) 的值，如应力分析种的的值，如应力分析种的位移，热分析种的温度等；位移，热分析种的温度等；集中载荷集中载荷点载荷，如力或热流率；点载荷，如力或热流率；面载荷面载荷面上的分布载荷，如压力或热交换；面上的分布载荷，如压力或热交换；体载荷体载荷体或域载荷，如温度体或域载荷，如温度 (由热膨胀引起由热膨胀引起) 或内或内部生热；部生热；惯性载荷惯性载荷结构质量或惯性引起
95、的载荷，如重力、转结构质量或惯性引起的载荷，如重力、转速引起的离心力等。速引起的离心力等。培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 求解求解. 施加载荷施加载荷可以在实体模型上施加载荷，也可以直接在可以在实体模型上施加载荷，也可以直接在 FEA 模型模型 (节节点和单元点和单元) 上施加载荷。上施加载荷。在实体模型上很容易施加载荷，因为他们数量较少，在实体模型上很容易施加载荷，因为他们数量较少，容易选取；容易选取；而且，实体模型上的载荷与网格无关，如果修改网格，而且，实体模型上的载荷与网格无关，如果修改网格，不必重新施加载荷。不必重新施加载荷。约束节点约束节点FEA 模型模
96、型压力加在单元面上压力加在单元面上力加在节点上力加在节点上约束线约束线实体模型实体模型压力加在线上压力加在线上力加在关键点上力加在关键点上培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 求解求解. 施加载荷施加载荷无论如何施加载荷，求解器总是要求所有载荷都施加在有无论如何施加载荷，求解器总是要求所有载荷都施加在有限元模型上。因此，求解时，实体载荷将自动转换到相关限元模型上。因此，求解时，实体载荷将自动转换到相关的节点和单元上。的节点和单元上。下面讨论如何施加如下类型的载荷：下面讨论如何施加如下类型的载荷：位移约束位移约束压力压力重力重力培训手册January 30, 2006应力
97、分析应力分析 - 求解求解. 施加载荷施加载荷位移约束位移约束用于规定模型何处被固定用于规定模型何处被固定 (零位移位置零位移位置)。也可以非零，模拟已知位移条件。也可以非零，模拟已知位移条件。施加位移约束：施加位移约束：Solution -Loads- Apply Displacement选择在哪里施加约束。选择在哪里施加约束。在图形窗口中选取所需的实体；在图形窗口中选取所需的实体；选择约束自由度；选择约束自由度；输入约束值输入约束值 (默认为零默认为零)。或使用或使用 D 族命令族命令 (DK, DL, DA, D)。培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 求解求解.
98、 施加载荷施加载荷位移约束也用于构造对称和反对称边界条件：位移约束也用于构造对称和反对称边界条件：对称对称 BC：平面外位移和平面内转角为零；：平面外位移和平面内转角为零；反对称反对称 BC：平面内位移和平面外转角为零。：平面内位移和平面外转角为零。反对称边界条件UY=UZ=0ROTX=0对称边界条件UX=0ROTY=ROTZ=0YX培训手册January 30, 2006压力压力施加压力：施加压力：Solution -Loads- Apply Pressure选择在哪里施加压力选择在哪里施加压力 对于二对于二维问题通常施加在线上，对于维问题通常施加在线上，对于三维问题通常施加在面上。三维问题
99、通常施加在面上。在图形窗口中选择要施加压力在图形窗口中选择要施加压力的实体。的实体。然后输入压力值。正值表示压然后输入压力值。正值表示压力，力， (指向单元中心指向单元中心)。或使用或使用 SF 命令族：命令族：SFL, SFA, SFE, SF。应力分析应力分析 - 求解求解. 施加载荷施加载荷培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 求解求解. 施加载荷施加载荷对于二维问题，压力通常施对于二维问题，压力通常施加在线上，可以在线的两端加在线上，可以在线的两端输入不同的值来指定梯形压输入不同的值来指定梯形压力载荷。力载荷。I 和和 J 由线的方向确定。如果由线的方向确定。如
100、果法线梯形的方向不对，只要将法线梯形的方向不对，只要将两个压力值对调即可。两个压力值对调即可。VALI = 500500L3500VALI = 500VALJ = 1000L31000500VALI = 1000VALJ = 500L31000500培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 求解求解. 施加载荷施加载荷重力重力施加重力加速度：施加重力加速度：Solution Define Loads Apply Stractural Inertia Gravity或使用或使用 ACEL 命令。命令。注解：注解：正的正的 加速度引起加速度引起 负方向负方向 的的挠度。例如：如
101、果挠度。例如：如果 Y 向上，向上，正的正的 ACELY 值将使结构向下值将使结构向下变形。变形。对于重力和其它惯性载荷，对于重力和其它惯性载荷，必须定义质量密度或某种形必须定义质量密度或某种形式的质量式的质量 。培训手册January 30, 2006检查施加的载荷检查施加的载荷激活载荷标志，绘制载荷：激活载荷标志，绘制载荷：Utility Menu PlotCtrls Symbols命令命令 - /PBC, /PSF, /PBF 或列出载荷：或列出载荷：Utility Menu List Loads 应力分析应力分析 - 求解求解. 施加载荷施加载荷培训手册January 30, 2006
102、应力分析应力分析 - 求解求解. 施加载荷施加载荷修改和删除载荷修改和删除载荷要修改一个载荷值，只要重新输入该载荷；要修改一个载荷值，只要重新输入该载荷；删除载荷：删除载荷：Solution -Loads- Delete 在删除实体载荷时，在删除实体载荷时，ANSYS 也自动删除也自动删除 所有对应的单元和节点载荷。所有对应的单元和节点载荷。培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 前处理前处理. 施加载荷施加载荷前处理前处理3几何几何3分网分网求解求解施加载荷施加载荷求解求解后处理后处理查看结果查看结果检查解的有效性检查解的有效性培训手册January 30, 2006应
103、力分析应力分析 - 求解求解. E. 求解求解步骤步骤 solve 即让求解器计算有限元模型的解。即让求解器计算有限元模型的解。首先，最好检查一下分析用的数据。例如：首先，最好检查一下分析用的数据。例如：单位是否一致单位是否一致单元类型、选项和实常数单元类型、选项和实常数材料属性材料属性密度密度 如果有惯性载荷或动力计算如果有惯性载荷或动力计算热应力计算热应力计算 热膨胀系数热膨胀系数网格密度，特别是在有应力集中的区域网格密度，特别是在有应力集中的区域载荷值和方向载荷值和方向对于热膨胀的参考温度对于热膨胀的参考温度培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 求解求解. 求解求
104、解初始化求解器初始化求解器首先储存模型数据！首先储存模型数据！然后：然后：Solution -Solve- Current LS或使用或使用 SOLVE 命令。命令。求解器将结果数据写到内存数据库和结果文件求解器将结果数据写到内存数据库和结果文件 jobname.rst (或或 .rth, .rmg, .rfl，取决于求解，取决于求解类型类型) 中中结果结果结果数据数据库数据库输入数据结果文件结果文件求解器求解器培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 求解求解. 求解求解求解过程中，求解过程中，ANSYS 提供大量有用的信息，置于提供大量有用的信息，置于 Output 窗
105、窗口中，例如：口中，例如：模型的质量特性：模型的质量特性：质量的计算是完全精确的，质心和转动惯量是近似的。质量的计算是完全精确的，质心和转动惯量是近似的。单元矩阵系数的范围：单元矩阵系数的范围：如果最大和最小值之比如果最大和最小值之比 1.0E8，可能表示材料或实常，可能表示材料或实常数中有问题。数中有问题。模型大小和求解统计表。模型大小和求解统计表。要存储的文件的概要和大小：要存储的文件的概要和大小：jobname.emat 单元矩阵文件单元矩阵文件jobname.esav 单元存储数据文件单元存储数据文件jobname.tri 三角矩阵文件三角矩阵文件jobname.rst 结果文件结果文
106、件培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 求解求解. 求解求解演示：演示：调入调入 ribmesh.db (2-D 平面应力模型，厚度平面应力模型，厚度 = 1/8 in)；约束左边界的约束左边界的 UX 和底部边界的和底部边界的 UY；顶部边界施加压力顶部边界施加压力 100 psi；理出线上的约束和应力；理出线上的约束和应力；存为存为 ribload.db；求解。在求解过程中显示求解。在求解过程中显示 output 窗口。窗口。培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 前处理前处理. 求解求解前处理前处理3几何几何3分网分网求解求解施加载荷施加载荷
107、求解求解后处理后处理查看结果查看结果检查解的有效性检查解的有效性培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 后处理后处理. F. 查看结果查看结果后处理是有限元分析的最后一步；后处理是有限元分析的最后一步；为了说明在建模过程中所作的假设，对结果作出解释是非为了说明在建模过程中所作的假设，对结果作出解释是非常必要的。常必要的。可能需要根据计算结果对设计作出决定，因此，不仅要查可能需要根据计算结果对设计作出决定，因此，不仅要查看结果，还要检查结果的有效性。看结果，还要检查结果的有效性。ANSYS 提供了两种后处理：提供了两种后处理：POST1，一般后处理，对整个模型查看单个结果组
108、；，一般后处理，对整个模型查看单个结果组；POST26，时间历程后处理，查看模型上指定点的结果时间历程后处理，查看模型上指定点的结果随时间的变化。主要用于瞬态和非线形分析随时间的变化。主要用于瞬态和非线形分析 (本教程中本教程中部讨论部讨论)。培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 后处理后处理. 查看结果查看结果查看应力分析的结果，一般包括：查看应力分析的结果，一般包括：变形形状变形形状应力应力反力反力变形形状变形形状快速判断载荷是否施加在正确的方向；快速判断载荷是否施加在正确的方向；彩色图例条显示了最大位移彩色图例条显示了最大位移 DMX；也可以动画显示位移。也可以动
109、画显示位移。培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 后处理后处理. 查看结果查看结果绘制变形形状：绘制变形形状：General Postproc Plot Results Deformed Shape或使用或使用 PLDISP 命令动画显示：动画显示：Utility Menu PlotCtrls Animate Deformed Shape或使用或使用 ANDISP 命令培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 后处理后处理. 查看结果查看结果应力应力对于三维实体模型，常用应力有：对于三维实体模型，常用应力有：应力分量应力分量 SX, SY, SZ,
110、SXY, SYZ, SXZ (默认沿总体默认沿总体坐标系方向坐标系方向)主应力主应力 S1, S2, S3, SEQV (von Mises), SINT (stress intensity)最好使用云图显示方式，使你可以迅速找到最好使用云图显示方式，使你可以迅速找到 “热点热点” 位置或位置或有问题的区域：有问题的区域：节点结果节点结果 (Nodal Solutions)： 显示节点上的平均应力，显示节点上的平均应力，显示光滑、连续的云图；显示光滑、连续的云图；单元结果单元结果 (Element Solutions)：不求平均，生成不连：不求平均，生成不连续的云图续的云图。培训手册Janua
111、ry 30, 2006应力分析应力分析 - 后处理后处理. 查看结果查看结果绘制应力云图：绘制应力云图：General Postproc Plot Results Nodal Solu 或或 PLNSOL 命令；命令；General Postproc Plot Results Element Solu 或或 PLESOL 命令。命令。也可以动画显示应力：也可以动画显示应力：Utility Menu PlotCtrls Animate Deformed Results. 或或 ANCNTR 命命令。令。培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 后处理后处理. 查看结果查看结果
112、对于对于 PowerGraphics 的注解的注解默认为打开默认为打开 (/GRAPH,POWER)。只绘制可见的表面，忽略内部的所有实体；只绘制可见的表面，忽略内部的所有实体；优点：优点：快速快速 REPLOT，图形简单、明晰；，图形简单、明晰；光滑，几乎像照片一样的理想显示；光滑，几乎像照片一样的理想显示；防止穿过材料或实常数边界时的应力平防止穿过材料或实常数边界时的应力平均。均。不激活不激活 PowerGraphics (或激活或激活 “full graphics”)：Toolbar POWERGRPH或命令或命令 /GRAPH,FULL培训手册January 30, 2006应力分析应
113、力分析 - 后处理后处理. 查看结果查看结果反力反力各方向上反力之和必须等于该方向上施加的载荷之和。各方向上反力之和必须等于该方向上施加的载荷之和。最好采用列表方式查看反力：最好采用列表方式查看反力：General Postprocessor List Results Reaction Solution 或或 PRRSOL 命令。命令。培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 前处理前处理. 查看结果查看结果前处理前处理3几何几何3分网分网求解求解施加载荷施加载荷求解求解后处理后处理查看结果查看结果检查解的有效性检查解的有效性培训手册January 30, 2006应力分析
114、应力分析 - 后处理后处理. G. 检查结果的有效性检查结果的有效性对结果进行对结果进行 “全面检查全面检查” 总是必要的，可以确保结果时可以总是必要的，可以确保结果时可以接受的。接受的。检查内容取决于求解问题的类型，但有几个典型的问题需检查内容取决于求解问题的类型，但有几个典型的问题需要考虑：要考虑：反力是否与施加的载荷平衡？反力是否与施加的载荷平衡？最大应力位于何处？最大应力位于何处？如果模型上存在奇异，如点载荷或凹角如果模型上存在奇异，如点载荷或凹角 (re-entrant)，该处的值通常是无意义的该处的值通常是无意义的 (关于这一问题的更多讨论见关于这一问题的更多讨论见第五章第五章)。
115、应力值是否超过了弹性极限？应力值是否超过了弹性极限？如果超过了弹性极限，载荷值可能是错的，或者需要进如果超过了弹性极限，载荷值可能是错的，或者需要进行非线形分析。行非线形分析。培训手册January 30, 2006应力分析应力分析 - 后处理后处理. 检查结果的有效性检查结果的有效性网格是否合适？网格是否合适？这一点总是有争议的，但可以使用误差估计来加强信心这一点总是有争议的，但可以使用误差估计来加强信心 (在第在第 14 章中讨论章中讨论)。检查网格是否合适的其它方法：检查网格是否合适的其它方法：绘制单元结果绘制单元结果 (未平均的应力未平均的应力) 并查看具有高应力梯度的并查看具有高应力
116、梯度的单元。对这些区域可以考虑进行网格细化；单元。对这些区域可以考虑进行网格细化；如果某个部位的节点应力如果某个部位的节点应力 (平均平均) 和单元应力和单元应力 (未平均未平均) 的云图有很大差别，该处网格可能太粗；的云图有很大差别，该处网格可能太粗；类似的，如果类似的，如果 PowerGraphics 和和 full graphics 的应的应力结果差别太大，网格也可能太粗。力结果差别太大，网格也可能太粗。按两倍单元数重新划分网格，重新求解，并比较结果按两倍单元数重新划分网格，重新求解，并比较结果 (不过这一办法不是总能实现的不过这一办法不是总能实现的)。培训手册January 30, 2
117、006应力分析应力分析 - 后处理后处理. 查看结果查看结果演示：演示：继续继续 rib 问题问题 .绘制变形形状，动画显示变形绘制变形形状，动画显示变形绘制绘制 SX 和和 SEQV 云图，动画显示其中之一。云图，动画显示其中之一。列表约束反力。列表约束反力。Y 方向总的反力应为方向总的反力应为 100*2*1/8 = 25。分别绘制未平均和平均的分别绘制未平均和平均的 SX 并进行比较。并进行比较。培训手册January 30, 2006应力分析应力分析前处理前处理3几何几何3划分网格划分网格求解求解3加载加载3求解求解后处理后处理3查看结果查看结果3检查解的有效性检查解的有效性培训手册J
118、anuary 30, 2006应力分析应力分析H. 例题例题本例题包括两个问题：本例题包括两个问题：2A. Lathe Cutter2B. 2-D Corner Bracket Tutorial参见补充实例。参见补充实例。准备工作准备工作第第 5 章章培训手册January 30, 2006准备工作准备工作概述概述在开始在开始ANSYS分析之前，您需要作一些决定，诸如分析类型分析之前，您需要作一些决定，诸如分析类型及所要创建模型的种类。及所要创建模型的种类。在这一章，我们将讨论这一过程的决策。目的是在您彻底进在这一章，我们将讨论这一过程的决策。目的是在您彻底进入分析之前给您一个理想的总体规划。
119、入分析之前给您一个理想的总体规划。标题如下：标题如下：A. 哪一种分析类型？哪一种分析类型？B. 模拟什么？模拟什么？C. 采用哪一种单元类型？采用哪一种单元类型？培训手册January 30, 2006准备工作准备工作A. 哪种分析类型？哪种分析类型？分析类型通常遵循以下原则：分析类型通常遵循以下原则：结构分析结构分析 实体的运动、压力、接触实体的运动、压力、接触热分析热分析 热、高温及温度变化。热、高温及温度变化。电磁场分析电磁场分析 装置承受电流（交流或直流）、电磁波、电装置承受电流（交流或直流）、电磁波、电压或电荷激励压或电荷激励 流体分析流体分析： 气体或液体的运动，或包容的气体气体
120、或液体的运动，或包容的气体/流体流体耦合场耦合场： 上述分析的任意组合上述分析的任意组合在这里，我们将集中讨论结构分析。在这里，我们将集中讨论结构分析。培训手册January 30, 2006准备工作准备工作A. 哪种分析类型？哪种分析类型？当您选择了结构分析，接下来的问题是：当您选择了结构分析，接下来的问题是：静力还是动力分析？静力还是动力分析？线性还是非线性分析？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要回答这些问题，先要知道物体承受什么样的激励 (载荷载荷)，因为下述三种类型的力决定了它的响应因为下述三种类型的力决定了它的响应静力静力 (刚度刚度)惯性力惯性力 (
121、质量质量)阻尼力阻尼力培训手册January 30, 2006准备工作准备工作A. 哪种分析类型？哪种分析类型？静力与动力分析的区别静力与动力分析的区别静力静力分析假定只有刚度力是重要的。分析假定只有刚度力是重要的。动力动力分析考虑所有三种类型的力。分析考虑所有三种类型的力。例如：考虑跳水板的分析例如：考虑跳水板的分析如果潜水者静止地站在跳水板上，做一个静如果潜水者静止地站在跳水板上，做一个静力分析已经足够了。力分析已经足够了。但是如果潜水者在跳水板上下跳动，必须进但是如果潜水者在跳水板上下跳动，必须进行动力分析行动力分析培训手册January 30, 2006准备工作准备工作A. 哪种分析类
122、型？哪种分析类型？如果施加的荷载随时间快速变化，则惯性力和阻尼力通常是如果施加的荷载随时间快速变化，则惯性力和阻尼力通常是重要的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分析如果在相对较长的时间内载荷基本是一个常数，或者变化如果在相对较长的时间内载荷基本是一个常数，或者变化很缓慢，请选择静态分析。很缓慢，请选择静态分析。否则，选择动态分析否则，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，则可以进行静力分析。进行静力分析。培训手册January 30, 20
123、06准备工作准备工作A. 哪种分析类型？哪种分析类型？线性与非线性分析的区别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：是：小变形小变形弹性范围内的应变和应力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。没有诸如两物体接触或分离时的刚度突变。应变应力弹性模量(EX)培训手册January 30, 2006准备工作准备工作A. 哪种分析类型？哪种分析类型？如果加载引起结构刚度的显著变化，必须进行如果加载引起结构刚度的显著变化，必须进行非线性非线性分析。分析。引起结构刚度显著变化的典型因素有：引起结
124、构刚度显著变化的典型因素有：应变超过弹性范围（塑性）应变超过弹性范围（塑性）大变形，例如承载的鱼竿，拉紧的琴弦等大变形，例如承载的鱼竿，拉紧的琴弦等两体之间的接触两体之间的接触应变应力培训手册January 30, 2006准备工作准备工作B. 模拟什么模拟什么?在建立一个分析模型之前，必须进行许多建模的决策：在建立一个分析模型之前，必须进行许多建模的决策：应该考虑多少细节？应该考虑多少细节？是否应用对称性？是否应用对称性？模型中是否有应力奇异点？模型中是否有应力奇异点？培训手册January 30, 2006准备工作准备工作 . 模拟什么模拟什么?细节细节在分析模型中不应该包括对分析无足轻重
125、的细节。从在分析模型中不应该包括对分析无足轻重的细节。从CAD系统系统读取模型到读取模型到ANSYS之前，可以抑制这些细节。之前，可以抑制这些细节。但是，某些结构的但是，某些结构的 “细节细节” 可能很重要，如内角或孔洞处，将可能很重要，如内角或孔洞处，将会出现最大应力。是否保留这些细节取决于你的分析目标。会出现最大应力。是否保留这些细节取决于你的分析目标。培训手册January 30, 2006准备工作准备工作 . 模拟什么模拟什么?对称性对称性许多结构在形状上是对称的，这就允许只取其中有代表性的许多结构在形状上是对称的，这就允许只取其中有代表性的部分或截面去建立模型。部分或截面去建立模型。
126、应用对称模型的主要优点是：应用对称模型的主要优点是：通常更易于建立模型通常更易于建立模型允许你创建一个更好更细的模型，以便获得比全模型可能允许你创建一个更好更细的模型，以便获得比全模型可能更好的结果更好的结果培训手册January 30, 2006准备工作准备工作 . 模拟什么模拟什么?要利用对称性，下列因素必须对称：要利用对称性，下列因素必须对称：几何形状几何形状材料属性材料属性荷载工况荷载工况几种不同类型的对称：几种不同类型的对称：轴对称轴对称旋转对称旋转对称平面或镜面对称平面或镜面对称重复或平移对称重复或平移对称培训手册January 30, 2006准备工作准备工作 . 模拟什么模拟什
127、么?轴对称轴对称沿一中心轴存在对称性，这类结构有：电灯泡，直管，圆锥沿一中心轴存在对称性，这类结构有：电灯泡，直管，圆锥体，圆盘和圆屋顶。体，圆盘和圆屋顶。对称面就是旋转形成结构的横截面，它可以在任何位置。因对称面就是旋转形成结构的横截面，它可以在任何位置。因此你可以用一个二维此你可以用一个二维“薄片薄片”（旋转（旋转360）代表一个真实的）代表一个真实的模型形状。模型形状。在多数情况下载荷被假定为轴对在多数情况下载荷被假定为轴对称。但是，如果是线性分析，但称。但是，如果是线性分析，但荷载不存在轴对称性，对此，可荷载不存在轴对称性，对此，可以将荷载分解为简谐分量进行独以将荷载分解为简谐分量进行
128、独立求解，然后进行叠加。立求解，然后进行叠加。培训手册January 30, 2006准备工作准备工作 . 模拟什么模拟什么?旋转对称旋转对称结构由绕轴分布的几个重复部分组成，诸如涡轮转子。结构由绕轴分布的几个重复部分组成，诸如涡轮转子。只须对结构的一个部分建立模型。只须对结构的一个部分建立模型。载荷也被假定为沿轴是对称的。载荷也被假定为沿轴是对称的。培训手册January 30, 2006该模型表明反射及旋转对称准备工作准备工作 . 模拟什么模拟什么?平面或反射对称平面或反射对称结构的一半与另一半成镜面映射关系，镜面称为对称平面结构的一半与另一半成镜面映射关系，镜面称为对称平面加载可以是关于
129、对称面对称或反对称加载可以是关于对称面对称或反对称培训手册January 30, 2006该模型同时表明重复及反射对称准备工作准备工作 . 模拟什么模拟什么?重复或平移对称重复或平移对称重复部分沿一直线排列，带有均匀分布冷却节的长管等结构重复部分沿一直线排列，带有均匀分布冷却节的长管等结构载荷也被假定为沿模型长度方向载荷也被假定为沿模型长度方向“重复重复“。培训手册January 30, 2006准备工作准备工作 . 模拟什么模拟什么?在某些情况下，仅仅是那些较次要的结构细节破坏了结构对在某些情况下，仅仅是那些较次要的结构细节破坏了结构对称性。有时这些细节可以忽略（或认为它们是对称的），进称性
130、。有时这些细节可以忽略（或认为它们是对称的），进而利用对称性的优点建立更小的分析模型。这样，计算结果而利用对称性的优点建立更小的分析模型。这样，计算结果的精度损失可能是难于估计的。的精度损失可能是难于估计的。培训手册January 30, 2006准备工作准备工作 . 模拟什么模拟什么?应力奇异应力奇异应力奇异是指在有限元模型中那些应力值无限大的点处。例应力奇异是指在有限元模型中那些应力值无限大的点处。例如：如：点荷载，如集中力或力矩作用处点荷载，如集中力或力矩作用处孤立的约束点导致支反力如同点荷载。孤立的约束点导致支反力如同点荷载。尖角（零倒角半径）处尖角（零倒角半径）处在应力奇异点处网格越
131、细化，应力值也随之增加且不收敛在应力奇异点处网格越细化，应力值也随之增加且不收敛Ps = P/AAs A 0, s 培训手册January 30, 2006准备工作准备工作 . 模拟什么模拟什么?真实结构不包含应力奇异。是对模型的简化假定虚构的真实结构不包含应力奇异。是对模型的简化假定虚构的如何处理应力奇异如何处理应力奇异?如果离感兴趣区域较远，可以在查看结果时通过不激活受如果离感兴趣区域较远，可以在查看结果时通过不激活受影响的区域忽略它的影响影响的区域忽略它的影响如果位于感兴趣区域，需要如下纠正如果位于感兴趣区域，需要如下纠正:在尖角处增加圆角重新进行分析在尖角处增加圆角重新进行分析代替点力
132、载荷为等效压力载荷代替点力载荷为等效压力载荷“散布散布” 位移约束至一个节点集位移约束至一个节点集培训手册January 30, 2006准备工作准备工作 C. 何种单元类型何种单元类型?在开始分析之前，确定单元类型通常是很重要的。在开始分析之前，确定单元类型通常是很重要的。典型问题有：典型问题有：哪种单元类型？实体单元、壳单元、梁单元等。哪种单元类型？实体单元、壳单元、梁单元等。单元阶次。线性或二次单元。单元阶次。线性或二次单元。网格密度。通常由分析目标决定。网格密度。通常由分析目标决定。培训手册January 30, 2006准备工作准备工作 . 何种单元类型何种单元类型?单元类别单元类别
133、ANSYS提供许多不同类型的单元。经常采用的单元有：提供许多不同类型的单元。经常采用的单元有：线单元线单元壳单元壳单元二维实体单元二维实体单元三维实体单元三维实体单元培训手册January 30, 2006准备工作准备工作 . 何种单元类型何种单元类型?线单元线单元:梁单元梁单元是用于螺栓，薄壁管件，是用于螺栓，薄壁管件，C型截面构件，角钢或细长型截面构件，角钢或细长薄膜构件（只需膜应力和弯曲应力的情况）等模型。薄膜构件（只需膜应力和弯曲应力的情况）等模型。杆单元杆单元是用于弹簧、螺杆、预应力螺杆和薄膜桁架等模型。是用于弹簧、螺杆、预应力螺杆和薄膜桁架等模型。弹簧单元弹簧单元是用于弹簧螺杆、或
134、细长构件，或通过刚度等效替是用于弹簧螺杆、或细长构件，或通过刚度等效替代复杂结构等模型。代复杂结构等模型。培训手册January 30, 2006准备工作准备工作 . 何种单元类型何种单元类型?壳单元壳单元:壳单元用于薄板或曲面模型壳单元用于薄板或曲面模型壳单元分析应用的基本原则是每块面板的主尺寸不低于其壳单元分析应用的基本原则是每块面板的主尺寸不低于其厚度的十倍厚度的十倍培训手册January 30, 2006二维二维 2-D 实体单元实体单元:二维实体单元是用于模拟实体的截面二维实体单元是用于模拟实体的截面必须在整体笛卡尔必须在整体笛卡尔 X-Y 平面内建立模型平面内建立模型所有的荷载均作
135、用在所有的荷载均作用在 X-Y 平面内，并且其响应平面内，并且其响应（位移）也在（位移）也在 X-Y 平面内平面内单元特性如下：单元特性如下：平面应力平面应力平面应变平面应变轴对称轴对称轴对称简谐轴对称简谐准备工作准备工作 . 何种单元类型何种单元类型?Y X Z 培训手册January 30, 2006准备工作准备工作 . 何种单元类型何种单元类型?平面应力平面应力假定沿假定沿 Z 方向的应力方向的应力等于零等于零当当 Z 方向上的几何尺寸远远方向上的几何尺寸远远小于小于 X 和和 Y 方向上的尺寸才方向上的尺寸才有效。有效。沿沿 Z 方向的应变不为零方向的应变不为零沿沿 Z 方向允许选择厚
136、度。方向允许选择厚度。平面应力分析是用来分析诸平面应力分析是用来分析诸如承受面内荷载的平板，承如承受面内荷载的平板，承受压力或离心载荷的薄盘等受压力或离心载荷的薄盘等结构。结构。Y X Z 培训手册January 30, 2006准备工作准备工作 . 何种单元类型何种单元类型?平面应变平面应变 假设沿假设沿 Z 方向的应变等于零。方向的应变等于零。当当 Z 方向上的几何尺寸远远大于方向上的几何尺寸远远大于 X 和和 Y方向上的尺寸才有效。方向上的尺寸才有效。沿沿 Z 方向的应力不为零。方向的应力不为零。平面应变分析适用于分析等截面细长结平面应变分析适用于分析等截面细长结构诸如结构梁构诸如结构梁
137、Y X Z 培训手册January 30, 2006准备工作准备工作 . 何种单元类型何种单元类型?轴对称轴对称假定三维实体模型及其载荷是由二假定三维实体模型及其载荷是由二维横截面绕维横截面绕 Y 轴旋转轴旋转 360 形成的。形成的。对称轴必须和整体对称轴必须和整体 Y 轴重合轴重合不允许有负的不允许有负的 X 坐标坐标Y 方向是轴向，方向是轴向，X 方向是径向，方向是径向，Z 方向方向是周向。是周向。周向位移是零，周向应力和应变十分明周向位移是零，周向应力和应变十分明显。显。轴对称分析用于压力容器、直管道、杆轴对称分析用于压力容器、直管道、杆等结构。等结构。培训手册January 30,
138、2006准备工作准备工作 . 何种单元类型何种单元类型?谐单元是一种特殊情形的轴对称单元，因为荷载不是轴对称谐单元是一种特殊情形的轴对称单元，因为荷载不是轴对称的。的。将轴对称结构承受的非对称载荷分解成傅立叶级数，傅立将轴对称结构承受的非对称载荷分解成傅立叶级数，傅立叶级数的每一部分独立进行求解，然后再合并到一起。这叶级数的每一部分独立进行求解，然后再合并到一起。这种简化处理本身不具有任何近似！种简化处理本身不具有任何近似！谐单元分析用于非对称的荷载结构如承受扭矩的杆件。谐单元分析用于非对称的荷载结构如承受扭矩的杆件。培训手册January 30, 2006准备工作准备工作 . 何种单元类型何
139、种单元类型?三维实体单元三维实体单元:用于那些由于几何、材料、荷载或分析要求考虑细节等原用于那些由于几何、材料、荷载或分析要求考虑细节等原因，造成无法采用更简单单元进行建模的结构。因，造成无法采用更简单单元进行建模的结构。也是用于从三维也是用于从三维 CAD 系统转化过来的几何模型，把它转系统转化过来的几何模型，把它转化成为二维或壳体需要花费大量的时间和精力。化成为二维或壳体需要花费大量的时间和精力。培训手册January 30, 2006准备工作准备工作 . 何种单元类型何种单元类型?单元阶次单元阶次单元阶次是指单元形函数的多项式阶次单元阶次是指单元形函数的多项式阶次什么是形函数？什么是形函
140、数？它是一个给出单元内结果形态的数学函数。因为它是一个给出单元内结果形态的数学函数。因为 FEA 的的解答只是求解节点自由度值。所以我们要通过形函数用节解答只是求解节点自由度值。所以我们要通过形函数用节点自由度的值来描述单元内任意点的值。点自由度的值来描述单元内任意点的值。形函数总是根据给定的单元特性来设定。形函数总是根据给定的单元特性来设定。每一个单元形函数反映单元真实特性的程度直接影响求解每一个单元形函数反映单元真实特性的程度直接影响求解精度。这一点在下一幻灯片中详细说明精度。这一点在下一幻灯片中详细说明培训手册January 30, 2006自由度值的二次分布真实二次曲线线性近似(差结果
141、)准备工作准备工作 . 何种单元类型何种单元类型?二次近似 (最好的结果)多个单元的线性近似 (好结果)培训手册January 30, 2006准备工作准备工作 . 何种单元类型何种单元类型?当您选择了单元类型，您就选择并接受了相应单元类型的当您选择了单元类型，您就选择并接受了相应单元类型的单元形函数。所以在您选择单元类型之前应查看单元形函单元形函数。所以在您选择单元类型之前应查看单元形函数信息。数信息。例如，线性单元只有端节点，而二次单元还存在中节点。例如，线性单元只有端节点，而二次单元还存在中节点。培训手册January 30, 2006准备工作准备工作 . 何种单元类型何种单元类型?线性
142、单元线性单元线性单元内的位移按线性变线性单元内的位移按线性变化，因此（大多数时）单个化，因此（大多数时）单个单元上的应力是不变的。单元上的应力是不变的。线性单元对单元扭曲变形很线性单元对单元扭曲变形很敏感。敏感。如果你只想得到名义应力结如果你只想得到名义应力结果，这是可以采用的。果，这是可以采用的。应该在应力梯度较大的地方应该在应力梯度较大的地方划分大量的单元划分大量的单元二次单元二次单元二次单元内的位移是二次变二次单元内的位移是二次变化的，因此单个单元上的应化的，因此单个单元上的应力状态是线性变化的。力状态是线性变化的。二次单元描述曲线边界或曲二次单元描述曲线边界或曲面时，比线性单元更精确。
143、面时，比线性单元更精确。而对单元扭曲变形不敏感。而对单元扭曲变形不敏感。如果您想得到高精度的应力，如果您想得到高精度的应力，请采用二次单元。请采用二次单元。通常情况，它与线性单元相通常情况，它与线性单元相比，采用的单元个数和自由比，采用的单元个数和自由度个数较少，而得到的结果度个数较少，而得到的结果精度较高。精度较高。培训手册January 30, 2006准备工作准备工作 . 何种单元类型何种单元类型?注意注意:对于壳模型，线性单元与二次单元的区别不如实体模型那对于壳模型，线性单元与二次单元的区别不如实体模型那么明显。所以线性壳体单元经常被优先采用。么明显。所以线性壳体单元经常被优先采用。除
144、了线性单元和二次单元以外，可以采用第三种单元，即除了线性单元和二次单元以外，可以采用第三种单元，即P-单元。单元。P-单元内的位移是从二阶到八阶变化的，而且具单元内的位移是从二阶到八阶变化的，而且具有求解收敛自动控制功能。有求解收敛自动控制功能。培训手册January 30, 2006准备工作准备工作 . 何种单元类型何种单元类型?网格密度网格密度有限元分析的基本原则是：单元的数目（单元密度）越多，有限元分析的基本原则是：单元的数目（单元密度）越多，所得解答越逼近真实解答。所得解答越逼近真实解答。然而，随着单元数目增加的同时，求解时间和所需计算机资然而，随着单元数目增加的同时，求解时间和所需计
145、算机资源也急剧增加。源也急剧增加。综合考虑求解的速度和精度，有限元分析的目标决定了下面综合考虑求解的速度和精度，有限元分析的目标决定了下面的滑杆应该如何移动：的滑杆应该如何移动：培训手册January 30, 2006准备工作准备工作 . 何种单元类型何种单元类型?如果你想得到高精度的应力，你应考虑：如果你想得到高精度的应力，你应考虑：在结构上有精度要求的位置不能忽略几何细节，此时应细在结构上有精度要求的位置不能忽略几何细节，此时应细分网格分网格应先论证应力集中应先论证应力集中模型中的任何简化都有可能导致明显的误差。模型中的任何简化都有可能导致明显的误差。如果你考虑变形或名义应力：如果你考虑变
146、形或名义应力：采用相对粗糙的模型就足够了。采用相对粗糙的模型就足够了。可以忽略微小的几何细节。可以忽略微小的几何细节。培训手册January 30, 2006准备工作准备工作 . 何种单元类型何种单元类型?如果对模态振型感兴趣（模态分析）如果对模态振型感兴趣（模态分析）通常可以忽略小细节通常可以忽略小细节采用相对较粗的网格就可以捕捉到简单的模态振型采用相对较粗的网格就可以捕捉到简单的模态振型采用均衡适度的细网格可以得到复模态采用均衡适度的细网格可以得到复模态热分析：热分析：小的细节通常可以忽略，但由于许多热分析伴随着应力分小的细节通常可以忽略，但由于许多热分析伴随着应力分析，而应力分析通常需要
147、考虑模型的细节。析，而应力分析通常需要考虑模型的细节。网格密度通常是由预期的热梯度决定。热梯度大的地方，网格密度通常是由预期的热梯度决定。热梯度大的地方，网格划分应细一些，而热梯度较小的地方，采用粗网格划网格划分应细一些，而热梯度较小的地方，采用粗网格划分就足够了。分就足够了。热热 分分 析析第第 6 章章培训手册January 30, 2006热分析热分析本章简述了进行稳态热分析的过程本章简述了进行稳态热分析的过程.有两方面的目的有两方面的目的:重申第重申第 4 章所介绍的典型分析步骤章所介绍的典型分析步骤.介绍热荷载与边界条件介绍热荷载与边界条件.包括的主题包括的主题:A. 概述概述B.
148、过程过程C. 专题讨论专题讨论培训手册January 30, 2006热分析热分析A. 概述概述热分析用于确定结构中的温度分布、热分析用于确定结构中的温度分布、 温度梯度、热流以温度梯度、热流以及其它类似的量及其它类似的量.热分析可能是稳态的或瞬态的热分析可能是稳态的或瞬态的.稳态稳态 是指荷载条件已被是指荷载条件已被“设置设置”成稳定状态，几乎成稳定状态，几乎不随时间变化不随时间变化 . 如如: 烙铁获得了预先设置的温度烙铁获得了预先设置的温度.瞬态瞬态* 指条件随时间而变化指条件随时间而变化. 如如: 铸造中金属从熔融铸造中金属从熔融状态变为固态的冷却过程状态变为固态的冷却过程.* Not
149、 covered in this course培训手册January 30, 2006热分析热分析.概述概述热荷载条件可能是热荷载条件可能是:温度温度模型区温度已知模型区温度已知.对流对流表面的热通过对流传递给周围的流体。输表面的热通过对流传递给周围的流体。输入对流换热系数入对流换热系数 h 和环境流体的平均温度和环境流体的平均温度 Tb 。热通量热通量*单位面积上的热流率，已知的面。单位面积上的热流率，已知的面。热流率热流率*热流率，已知的点。热流率，已知的点。热生成率热生成率*体的生热率，已知的区域。体的生热率，已知的区域。热辐射热辐射*通过辐射产生热传递的面。通过辐射产生热传递的面。 输
150、入表面的输入表面的辐射系数辐射系数, Stefan-Boltzmann 常数常数, “空间节点空间节点”的温度作为可选项输入。的温度作为可选项输入。绝热面绝热面“完全绝热完全绝热”面，该面上不发生热量传递。面，该面上不发生热量传递。* Not covered in this course培训手册January 30, 2006热分析热分析B. 分析过程分析过程稳态热分析过程和静力分析类似稳态热分析过程和静力分析类似:分析过程分析过程几何尺寸（模型）几何尺寸（模型）划分网格划分网格求解求解荷载条件荷载条件求解求解后处理后处理查看结果查看结果检查结果是否正确检查结果是否正确通过通过 (Main M
151、enu Preferences) 把图形用户界面的优先把图形用户界面的优先级设置成热分析级设置成热分析.培训手册January 30, 2006热分析热分析 - 过程过程前处理前处理几何尺寸（模型）几何尺寸（模型）既可用既可用ANSYS建立模型，也可用其它方法建好模型后导入建立模型，也可用其它方法建好模型后导入.模型建好后，以上两种建模方法的具体过程将不再显示模型建好后，以上两种建模方法的具体过程将不再显示.培训手册January 30, 2006热分析热分析 -过程过程.前处理前处理划分网格划分网格首先定义单元属性首先定义单元属性: 单元类型单元类型, 实常数实常数, 材料属性材料属性.单元
152、类型单元类型下表给出了常用的热单元类型下表给出了常用的热单元类型.每个结点只有一个自由度每个结点只有一个自由度: 温度温度常用的热单元类型培训手册January 30, 2006热分析热分析 -过程过程.前处理前处理材料属性材料属性必须输入导热系数必须输入导热系数, KXX.如果施加了内部热生成率，则需指定比热如果施加了内部热生成率，则需指定比热 (C).ANSYS 提供的材料库提供的材料库 (/ansysxx/matlib) 包括几种常包括几种常用材料的结构属性用材料的结构属性 和热属性，但是建议用户创建、使用和热属性，但是建议用户创建、使用自己的材料库。自己的材料库。把优先设置为把优先设置
153、为 “热分析热分析” ，使材料模型图形用户界面，使材料模型图形用户界面只显示材料的热属性。只显示材料的热属性。实常数实常数主要应用于壳单元和线单元主要应用于壳单元和线单元.培训手册January 30, 2006热分析热分析 -过程过程.前处理前处理划分网格划分网格.存储数据文件存储数据文件.使用使用 MeshTool 划分网格划分网格. 使用缺省的智能网格划分级使用缺省的智能网格划分级别别 6 可以生成很好的初始网格。可以生成很好的初始网格。至此完成前处理，下面开始求解。至此完成前处理，下面开始求解。培训手册January 30, 2006热分析热分析 -过程过程求解求解荷载荷载指定的温度指
154、定的温度热分析的自由度约束热分析的自由度约束Solution -Loads-Apply Temperature或或 D 命令系列命令系列 (DA, DL, D)热流热流这些是面荷载这些是面荷载Solution -Loads-Apply Convection或或 SF 命令系列命令系列 (SFA, SFL, SF, SFE)培训手册January 30, 2006热分析热分析 -过程过程.求解求解绝热面绝热面“完全绝热完全绝热”面，该面上不发生热传递。面，该面上不发生热传递。这是这是缺省缺省条件条件, 如如,没有指定边界条件的任何一个面都被没有指定边界条件的任何一个面都被自动作为绝热面处理。自动
155、作为绝热面处理。其它可能的热荷载：其它可能的热荷载：热通量热通量 (BTU / (hr-in2)热流热流 (BTU / hr)热生成率热生成率 (BTU / (hr-in3)热辐射热辐射 (BTU / hr)培训手册January 30, 2006热分析热分析 -过程过程.求解求解求解求解首先存储数据库文件。首先存储数据库文件。然后输入然后输入 SOLVE 命令或点击菜单命令或点击菜单 Solution -Solve- Current LS。结果被写入结果文件，结果被写入结果文件，jobname.rth，该结果文件同时，该结果文件同时也写入内存中的数据库文件。也写入内存中的数据库文件。至此完成
156、求解过程，下面进入后处理部分。至此完成求解过程，下面进入后处理部分。培训手册January 30, 2006热分析热分析 -过程过程后处理后处理查看结果查看结果典型的等值线绘图包括温度等值线，温度梯度等值线和热典型的等值线绘图包括温度等值线，温度梯度等值线和热通量等值线通量等值线General Postproc Plot Results Nodal Solu (或或 Element Solu)或用或用 PLNSOL (或或 PLESOL)培训手册January 30, 2006热分析热分析 -过程过程.后处理后处理对对 3-D 实体模型绘制云图时，选项实体模型绘制云图时，选项 isosurfa
157、ces (等值面等值面)是非常有用的是非常有用的. 用用 /CTYPE 命令或命令或 Utility Menu PlotCtrls Style Contours Contour Style。培训手册January 30, 2006热分析热分析 -过程过程.后处理后处理检查结果是否正确检查结果是否正确温度是否在预期的范围内温度是否在预期的范围内?在指定温度和热流边界的基础上，估计预期的范围。在指定温度和热流边界的基础上，估计预期的范围。网格大小是否满足精度网格大小是否满足精度?和受力分析一样，可以画出非均匀分布的温度梯度和受力分析一样，可以画出非均匀分布的温度梯度 (单单元解元解) 并找出高梯度
158、的单元并找出高梯度的单元. 这些区域可作为重新定义这些区域可作为重新定义网格时的参考。网格时的参考。若节点温度梯度若节点温度梯度 (平均的平均的) 和单元温度梯度和单元温度梯度 (非平均的非平均的) 之间的差别很大，则可能是网格划分太粗糙。之间的差别很大，则可能是网格划分太粗糙。培训手册January 30, 2006热分析热分析 - 过程过程C. 专题讨论专题讨论参考指南中的专题讨论补遗参考指南中的专题讨论补遗:W3. 带散热片的轴对称管带散热片的轴对称管热热-应力分析应力分析第第 7 章章培训手册January 30, 2006热热-应力分析应力分析本章简要描述如何作热本章简要描述如何作热
159、-应力分析应力分析.目的有两个目的有两个:向用户展示在应力分析中如何施加热载荷向用户展示在应力分析中如何施加热载荷向用户介绍耦合分析向用户介绍耦合分析.主要包括以下主题主要包括以下主题:A. 概述概述B. 顺序耦合顺序耦合C.直接耦合直接耦合D. 专题讨论专题讨论培训手册January 30, 2006热热-应力分析应力分析A. 概述概述热应力的产生热应力的产生结构受热或变冷时，由于热胀冷缩产生结构受热或变冷时，由于热胀冷缩产生变形变形.若变形受到某些限制若变形受到某些限制如位移受到约束如位移受到约束或施加相反的力或施加相反的力则在结构中则在结构中 产生产生热应热应力力.产生热应力的另一个原因
160、是由于材料不产生热应力的另一个原因是由于材料不同而形成的同而形成的不均匀变形不均匀变形(如如, 不同的热膨不同的热膨胀系数胀系数). 约束产生 热 应力材料不同产生热应力培训手册January 30, 2006热热-应力分析应力分析概述概述在在 ANSYS 中解决热中解决热-应力问题的方法有两种。两种方应力问题的方法有两种。两种方法各有长处。法各有长处。顺序耦合顺序耦合-传统方法使用两种单元类型，将热分析的结果做传统方法使用两种单元类型，将热分析的结果做为结构温度载荷为结构温度载荷+当运行很多热瞬态时间点但结构时间点很少时效当运行很多热瞬态时间点但结构时间点很少时效率较高率较高+可以很容易地用
161、输入文件实现自动处理可以很容易地用输入文件实现自动处理直接直接+新方法使用一种单元类型就能求解两种物理问题新方法使用一种单元类型就能求解两种物理问题+热问题和结构现象之间可实现真正的耦合热问题和结构现象之间可实现真正的耦合-在某些分析中可能耗费过多的时间在某些分析中可能耗费过多的时间培训手册January 30, 2006热热-应力分析应力分析B. 顺序耦合顺序耦合顺序耦合涉及两种分析顺序耦合涉及两种分析:1.首先做一个稳态首先做一个稳态 (或瞬态或瞬态) 热分析热分析建立热单元模型建立热单元模型施加热载荷施加热载荷求解并查看结果求解并查看结果2.然后做静力结构分析然后做静力结构分析把单元类型
162、转换成结构单元把单元类型转换成结构单元.定义包括热膨胀系数在内的结构定义包括热膨胀系数在内的结构材料属性材料属性.施加包括从热分析得到的温度在施加包括从热分析得到的温度在内的结构载荷内的结构载荷求解并查看结果求解并查看结果热分析热分析结构分析结构分析jobname.rthjobname.rst温度温度培训手册January 30, 2006热热-应力分析应力分析顺序耦合顺序耦合1. 热分析热分析该过程在第该过程在第6章中描述章中描述.2. 结构分析结构分析a)返回到返回到 PREP7，把热单元类型转换成结构类型把热单元类型转换成结构类型.Preprocessor Element Type Sw
163、itch Elem Type或用或用 ETCHG 命令命令注意注意: 转换单元类型时，将把所有的单元选项重新设置转换单元类型时，将把所有的单元选项重新设置回它们原来的缺省设置回它们原来的缺省设置. 例如例如, 若用户在热分析中使用若用户在热分析中使用的是的是2-D轴对称单元，则需要在转换后重新指定轴对称轴对称单元，则需要在转换后重新指定轴对称选项选项. 因此因此,一定要确保设置正确的单元选项一定要确保设置正确的单元选项 :Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Options 或使用或使用 ETLIST 和和 KEYOPT 命令命令培训手册Janua
164、ry 30, 2006热热-应力分析应力分析顺序耦合顺序耦合b)定义结构的材料属性定义结构的材料属性 (EX,等等.), 包括热膨胀系数包括热膨胀系数 (ALPX). (若使用的是若使用的是ANSYS提供的材料库，材料提供的材料库，材料 的热的热属性和结构属性均已定义，该步可以省略属性和结构属性均已定义，该步可以省略.)注意注意: 如果没有定义如果没有定义 ALPX或将该项设置为或将该项设置为0，则不能，则不能计算热应变计算热应变. 用户可以使用该项技巧用户可以使用该项技巧 “关闭关闭” 温度的温度的影响影响!c)指定静力分析类型指定静力分析类型. 该步仅在热分析类型为瞬态时使用该步仅在热分析
165、类型为瞬态时使用Solution -Analysis Type- New Analysis或使用或使用 ANTYPE 命令命令 培训手册January 30, 2006热热-应力分析应力分析顺序耦合顺序耦合d)施加结构载荷并把温度作为载荷的一部分施加结构载荷并把温度作为载荷的一部分. Solution -Loads- Apply -Structural- Temperature From Therm Analy或使用或使用 LDREAD 命令命令e)求解求解.f) 查看应力结果查看应力结果.培训手册January 30, 2006热热-应力分析应力分析C. 直接耦合直接耦合直接耦合直接耦合 通
166、常只涉及用通常只涉及用 耦合单元耦合单元 的分析，该单元包括必的分析，该单元包括必要的自由度要的自由度. 1.首先用以下耦合单元之一建立模型首先用以下耦合单元之一建立模型并划分网格并划分网格PLANE13 (板实体单元板实体单元)SOLID5 (六面体单元六面体单元)SOLID98 (四面体单元四面体单元tetrahedron).2.在模型上施加结构载荷、热载荷及在模型上施加结构载荷、热载荷及约束约束.3.求解并查看热分析结果和结构分析求解并查看热分析结果和结构分析结果结果.合并的热分析结构分析jobname.rst培训手册January 30, 2006热热-应力分析应力分析 顺序耦合顺序耦
167、合 和和 直接耦合直接耦合 的比较的比较顺序耦合顺序耦合对不是高度非线性的耦对不是高度非线性的耦合情况合情况, 顺序方法更有效，顺序方法更有效，更灵活，因为可以相互更灵活，因为可以相互独立地执行两种分析独立地执行两种分析. 在顺序热在顺序热-应力分析中，应力分析中，例如，在非线性瞬态热例如，在非线性瞬态热分析之后可以紧接着进分析之后可以紧接着进行线性静力分析行线性静力分析. 然后可然后可以以 把热分析中任意荷载把热分析中任意荷载步或时间点的节点温度步或时间点的节点温度作为应力分析的载荷作为应力分析的载荷. 直接耦合直接耦合对耦合场的相互作用是对耦合场的相互作用是高度非线性的情况，直高度非线性的情况，直接方法优先，并且该方接方法优先，并且该方法在用耦合公式单一求法在用耦合公式单一求解时是最好的解时是最好的 直接耦合的例子包括压直接耦合的例子包括压电分析电分析, 有流体流动的有流体流动的共轭传热问题及电路电共轭传热问题及电路电磁分析磁分析培训手册January 30, 2006热热-应力分析应力分析D. 专题讨论专题讨论可参考补充例题中的介绍可参考补充例题中的介绍:W4a. 带翅片的轴对称管带翅片的轴对称管(顺序耦合场顺序耦合场)W4b. 带翅片的管带翅片的管 (直接耦合直接耦合场场)
