ANSYS有限元入门

第三章第三章 ANSYSANSYS有限元入门有限元入门主讲：宋瑞银主讲：宋瑞银浙江大学宁波理工学院浙江大学宁波理工学院浙江大学宁波理工学院浙江大学宁波理工学院机电与能源工程分院机电与能源工程分院机电与能源工程分院机电与能源工程分院3.1 初步接触初步接触ANSYS实例实例 实例：下图为一平面刚架，已知节点实例：下图为一平面刚架，已知节点实例：下图为一平面刚架，已知节点实例：下图为一平面刚架，已知节点5 5沿沿沿沿x,yx,y方向固定，方向固定，方向固定，方向固定，节点节点节点节点2 2沿着沿着沿着沿着y y方向固定，在节点方向固定，在节点方向固定，在节点方向固定，在节点4 4处受一个沿着处受一个沿着处受一个沿着处受一个沿着y y方向的方向的方向的方向的-1000N1000N的力，在节点的力，在节点的力，在节点的力，在节点3 3处受一个沿处受一个沿处受一个沿处受一个沿y y方向的方向的方向的方向的3000N3000N的力，的力，的力，的力，试分析各个节点的位移，已知试分析各个节点的位移，已知试分析各个节点的位移，已知试分析各个节点的位移，已知A A0.0072m0.0072m2 2，H H0.42m0.42m，I I0.0002108m0.0002108m4 4。E E2.06102.06101111n/mn/m2 2.u.u0.30.3。Ansys10.0操作界面操作界面操作步骤：操作步骤：操作步骤：操作步骤：1，设置工作路径，文件名称等，设置工作路径，文件名称等清除前面内容，重新开始新清除前面内容，重新开始新清除前面内容，重新开始新清除前面内容，重新开始新的计算的计算的计算的计算改变文件名称改变文件名称改变文件名称改变文件名称改变工作路径改变工作路径改变工作路径改变工作路径改变标题改变标题改变标题改变标题读入输出文件读入输出文件读入输出文件读入输出文件改变文件名改变文件名改变文件名改变文件名改变标题改变标题改变标题改变标题2 2、选择、选择、选择、选择GUIGUI操作模块，点操作模块，点操作模块，点操作模块，点击击击击preferencepreference3 3，选中，选中，选中，选中StructuralStructural和和和和h-methodh-method4 4，设置材料常数，设置材料常数，设置材料常数，设置材料常数并非所有材料都需要设置材料并非所有材料都需要设置材料常数常数5 5，设置材料属性，设置材料属性，设置材料属性，设置材料属性各向同性各向同性各向同性各向同性弹性模量弹性模量弹性模量弹性模量泊松比泊松比泊松比泊松比6 6，建立平面刚架节点和单元，建立平面刚架节点和单元，建立平面刚架节点和单元，建立平面刚架节点和单元 生成节点生成节点生成节点生成节点分别输入节点坐标如下：分别输入节点坐标如下：分别输入节点坐标如下：分别输入节点坐标如下：1 1（2 2，0 0，0 0）2 2（6 6，0 0，0 0）3 3（0 0，2 2，0 0）4 4（4 4，2 2，0 0）5 5（8 8，2 2，0 0）得到如下节点得到如下节点得到如下节点得到如下节点7 7，连接节点生成单元，连接节点生成单元，连接节点生成单元，连接节点生成单元显示系统单元编号显示系统单元编号显示系统单元编号显示系统单元编号Utility MenuplotCtrls-Numbering8,8,施加载荷和边界条件施加载荷和边界条件施加载荷和边界条件施加载荷和边界条件加载和施加约束后的模型加载和施加约束后的模型加载和施加约束后的模型加载和施加约束后的模型9 9，求解，求解，求解，求解1010，求解后处理，求解后处理，求解后处理，求解后处理查看结果查看结果查看结果查看结果变形前后仿真图象对比变形前后仿真图象对比变形前后仿真图象对比变形前后仿真图象对比读取结果数据读取结果数据读取结果数据读取结果数据所有节点计算结果所有节点计算结果的显示的显示作作 业业求下图所示的钢架内力。各杆求下图所示的钢架内力。各杆EA、EI及长度及长度l均均相同，相同，l1m，EIEA2107KN/m2.均布载均布载荷集度为荷集度为q=4.8kN/m，集中力为，集中力为ql作用在改杆跨作用在改杆跨中。中。实例实例2：弹性力学平面问题的求解：弹性力学平面问题的求解和前面的杆件问题不同，这是一个平面问题。和前面的杆件问题不同，这是一个平面问题。和前面的杆件问题不同，这是一个平面问题。和前面的杆件问题不同，这是一个平面问题。图示为一个扳手，求其在工作时的受力分析。其中图示为一个扳手，求其在工作时的受力分析。其中图示为一个扳手，求其在工作时的受力分析。其中图示为一个扳手，求其在工作时的受力分析。其中大圆套固定，小圆套内侧受到一定的压力。大圆套固定，小圆套内侧受到一定的压力。大圆套固定，小圆套内侧受到一定的压力。大圆套固定，小圆套内侧受到一定的压力。1 1，选择计算模块，改变文件名，更改工作路径，选择计算模块，改变文件名，更改工作路径，选择计算模块，改变文件名，更改工作路径，选择计算模块，改变文件名，更改工作路径部分文件名称以及含义部分文件名称以及含义部分文件名称以及含义部分文件名称以及含义2 2，选择单元类型，选择单元类型，选择单元类型，选择单元类型3，设置材料属性，设置材料属性4 4，建模（由底至顶建模，建模（由底至顶建模，建模（由底至顶建模，建模（由底至顶建模，由顶至底建模）由顶至底建模）由顶至底建模）由顶至底建模）5 5，网格的划分，网格的划分，网格的划分，网格的划分赋予模型材料属性赋予模型材料属性赋予模型材料属性赋予模型材料属性网格划分方式网格划分方式网格划分方式网格划分方式选择选择选择选择areaarea方式时的设置方式时的设置方式时的设置方式时的设置几种网格划分的对比几种网格划分的对比几种网格划分的对比几种网格划分的对比6 6，添加约束，施加载荷，添加约束，施加载荷，添加约束，施加载荷，添加约束，施加载荷7 7，求解，观察结果，求解，观察结果，求解，观察结果，求解，观察结果(沿沿沿沿X X轴受压力）轴受压力）轴受压力）轴受压力）单元受载分析单元受载分析单元受载分析单元受载分析沿沿沿沿X X X X，Y Y Y Y轴均受压力时的变形轴均受压力时的变形轴均受压力时的变形轴均受压力时的变形总变形数据的获得总变形数据的获得总变形数据的获得总变形数据的获得小小 结结利用利用利用利用ansysansys作有限元分析基本步骤：作有限元分析基本步骤：作有限元分析基本步骤：作有限元分析基本步骤：1 1，设置文件名，标题，更改存储路径等。，设置文件名，标题，更改存储路径等。，设置文件名，标题，更改存储路径等。，设置文件名，标题，更改存储路径等。2 2，选择计算时需要用到的模块。，选择计算时需要用到的模块。，选择计算时需要用到的模块。，选择计算时需要用到的模块。3 3，设置单元模式。，设置单元模式。，设置单元模式。，设置单元模式。4 4，设置材料属性。，设置材料属性。，设置材料属性。，设置材料属性。5 5，画出（或者导入）分析模型。，画出（或者导入）分析模型。，画出（或者导入）分析模型。，画出（或者导入）分析模型。6 6，赋予模型的材料属性，进行网格划分。，赋予模型的材料属性，进行网格划分。，赋予模型的材料属性，进行网格划分。，赋予模型的材料属性，进行网格划分。7 7，设置边界条件，施加载荷。，设置边界条件，施加载荷。，设置边界条件，施加载荷。，设置边界条件，施加载荷。8 8，求解。，求解。，求解。，求解。9 9，求解后处理。，求解后处理。，求解后处理。，求解后处理。3.2 ANSYS分析的分析的基本步骤基本步骤3939学习完本章后，学员依照一步步的指导将学习完本章后，学员依照一步步的指导将能够用能够用ANSYSANSYS分析的基本步骤解决简单的分析的基本步骤解决简单的分析问题。分析问题。ModuleObjective3.2 分析步骤分析步骤3.2.1.ANSYS分析中三个主要的分析步骤分析中三个主要的分析步骤.3.2.2.ANSYS分析步骤在分析步骤在GUI中的体现中的体现.3.3 文件管理文件管理3.3.1.ANSYS 文件系统文件系统:a.ANSYS 在分析过程中怎样使用文件在分析过程中怎样使用文件.b.ANSYS 使用的文件名称的格式使用的文件名称的格式.c.确定确定 ANSYS 默认的文件名默认的文件名.3.3.2 ANSYS的数据库的数据库:a.ANSYS数据库中存储的数据数据库中存储的数据.b.数据库的存储操作数据库的存储操作.c.数据库的恢复操作数据库的恢复操作.d.怎样通过存储及恢复数据库文件修改错误怎样通过存储及恢复数据库文件修改错误.LessonObjectives目目 标标 40403.3 分析过程分析过程4141有限元分析有限元分析有限元分析有限元分析(FEA)是对物理现象（几何及载荷工况）的模拟，是对真实情况是对物理现象（几何及载荷工况）的模拟，是对真实情况的数值近似。通过划分单元，求解有限个数值来近似模拟真实环境的无限的数值近似。通过划分单元，求解有限个数值来近似模拟真实环境的无限个未知量。个未知量。4242ANSYS的分析方法的分析方法Objective3.2.1.ANSYS分析过程中三个主要的步骤分析过程中三个主要的步骤.1.创建有限元模型创建有限元模型创建或读入几何模型创建或读入几何模型.定义材料属性定义材料属性.划分单元划分单元(节点及单元节点及单元).2.施加载荷进行求解施加载荷进行求解施加载荷及载荷选项施加载荷及载荷选项.求解求解.3.查看结果查看结果查看分析结果查看分析结果.检验结果检验结果.(分析是否正确分析是否正确)4343ANSYS的分析方法的分析方法(续续)1.建立有限元模型建立有限元模型3.查看结果查看结果2.施加载荷求解施加载荷求解主菜单主菜单分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现.Objective3.2.2.ANSYS分析步骤在分析步骤在GUI中的体现中的体现.4444ANSYS的分析方法的分析方法(续续)ANSYS GUI中的功能排列按中的功能排列按照一种动宾结构，以动词开始照一种动宾结构，以动词开始（如（如Create),随后是一个名词随后是一个名词(如如Circle).菜单的排列，按照由前到后、菜单的排列，按照由前到后、由简单到复杂的顺序，与典型由简单到复杂的顺序，与典型分析的顺序相同分析的顺序相同.45453.3文件管理文件管理4646ANSYS文件及工作文件名文件及工作文件名Objectives3.3a.ANSYS怎样在分析中使用文件怎样在分析中使用文件.3.3b.ANSYS使用的文件格式使用的文件格式.3.3c.确定默认的确定默认的ANSYS文件名文件名.ANSYS在分析过程中需要读写文件在分析过程中需要读写文件.文件格式为文件格式为 jobname.ext,其中其中 jobname 是设定的工作文件名是设定的工作文件名,ext 是由是由ANSYS定义的扩展名，用于区分文件的用途和类型定义的扩展名，用于区分文件的用途和类型.默认的工作文件名是默认的工作文件名是 file.4747ANSYS文件及工作文件名文件及工作文件名(续续)一些特殊的文件一些特殊的文件 数据库文件数据库文件jobname.db二进制二进制Log 文件文件jobname.log文本文本结果文件结果文件jobname.rxx二进制二进制(例如：结构例如：结构)jobname.rst图形文件图形文件jobname.grph二进制二进制(特殊格式特殊格式)4848ANSYS数据库数据库(续续)Objective3.3.4a.ANSYS数据库中存储的数据数据库中存储的数据.ANSYS的数据库，是指在前处理、求解及后处理过程中，的数据库，是指在前处理、求解及后处理过程中，ANSYS保存在内存中的数据。数据库既存储输入的数据，保存在内存中的数据。数据库既存储输入的数据，也存储结果数据也存储结果数据:输入数据输入数据-必须输入的信息必须输入的信息(模型尺寸、材料属性、载荷等模型尺寸、材料属性、载荷等).结果数据结果数据-ANSYS计算的数值计算的数值(位移、应力、应变、温度等位移、应力、应变、温度等).Definition4949ANSYS数据库数据库(续续)Objective3.3.4b.存储数据库操作存储数据库操作.存储操作将存储操作将ANSYS数据库从内存中写入一个文件数据库从内存中写入一个文件。数据库文件（以数据库文件（以db为扩展名）是为扩展名）是数据库当前状态的一个备份数据库当前状态的一个备份.弹出一个对话框，允许将数据库存储到另外名字的文件弹出一个对话框，允许将数据库存储到另外名字的文件上。上。(注意在注意在ANSYS中，中，“Save as”只将数据库拷贝到另只将数据库拷贝到另外一个文件名上，并不改变当前的工作文件名外一个文件名上，并不改变当前的工作文件名).立即保存数据库到立即保存数据库到 jobname.db文件中，其中文件中，其中jobname为工作文件名。为工作文件名。5050