通用有限元程序ANSYS及应用

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,通用有限元程序,ANSYS,及应用,L1-,*,Workshop Supplement,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,通用有限元程序,ANSYS,及应用,通用有限元程序,ANSYS,及应用,L1-,2,1.有限元法理论及结构分析通用软件简介,1.1 结构分析有限元法基础,结构分析的基本目的：,结构的变形状态,结构内部的受力（应力）状态,基本求解方法：,精确方法,近似方法,通用有限元程序,ANSYS,及应用,L1-,3,1.1 结构分析有限元法基础（续）,有限元法产生的历史：,1943，数学家,Courant,用三角域内分片连续函数,结合最小势能原理解,St.Venant,扭转问题,1960，力学家,Clough,等首次提出,Finite Element,概念，并正确求解了平面弹性问题,1960以后，对经典的里兹(,Ritz),法、伽辽金法,(,Galerkin),进行了推广，特别是后者，采用加权,余量的方式确定单元特性，使得在无物理守恒定,律或变分泛函的情况下仍然可以使用有限元法,通用有限元程序,ANSYS,及应用,L1-,4,1.2 常见的结构分析通用有限元程序,1990前，,SAP4、5（,线性），,ADINA（,非线性分析）；,目前，,MSC/NASTRAN,系列（,PATRAN、DYTRAN,等）,基于美国,NASA,计划；,ABAQUS,据称具有最强大的非线性求解功能；,MARC,据称最适于求解耦合场问题（热力耦合），,已被,MSC,公司收购；,ADINA,for Windows,版,通用有限元程序,ANSYS,及应用,L1-,5,1.3,ANSYS,程序的发展及功能简介,第一个通过,ISO9001,质量体系认证的分析设类软件；,首个在我国压力容器标准化技术委员会认证的分析软件；,程序分析功能：,结构分析,热分析,高度非线性瞬态动力分析（,LSDYNAN）,流体静力学和动力学分析（,FLOTRAN）,电磁场分析,声学分析,压电分析,多场耦合分析,设计灵敏度及优化分析,1.4 ANSYS,输出文件,ANSYS,广泛采用文件来存储和恢复数据，这些文件被命名为,filename.ext,，这里的文件名为默认的作业名，,ext,表示文件的内容。默认的作业名是在进入,ANSYS,软件时设定的，也可以在进入,ANSYS,后指定（在命令输入窗口中输入,/FILENAME,命令或实用菜单中选择,File|Change Jobname,命令）,1.4.1 ANSYS,数据库,ANSYS,运行时在内存中维护着一个数据库，这个数据库包括模型数据、有限元网格数据、载荷数据、结果数据等所有的,ANSYS,支持的对象的数据信息。在任意的处理器中，,ANSYS,使用和维护着同样一个数据库，用户所作的一切工作，其结果都会被存入数据库中。因为这个数据库包括了所有的输入数据，因此有必要经常保存以备出错时恢复。由于保存与恢复数据时，作业名并不改变，建议如下操作：,（,1,）针对每一个问题设置不同的作业名和工作文件夹；,（,2,）分析求解过程中，每隔一段时间存储一次数据库文件,（,3,）存储数据库文件时从实用菜单中选择,File|Save as,，换个文件名保存，选择,File|Resume from,命令可从当前备份的某个数据库文件恢复。,清除内存中,ANSYS,正在使用的数据库，从而得到一个空白数据库选,择,File|Clear&Start New,命令。,1.4.2 ANSYS Log,文件,ANSYS Log,文件是在,ANSYS,运行过程中自动生成的,Jobname.log,，它记录了从,ANSYS,运行以来所执行的一切命令，包括,GUI,界面操作和输入窗口直接输入的合法命令。,用途,：,Log,文件是文本文件，再现同样的一个分析过程，可以通过编辑 得到分析过程的命令流。例如通过改变一些命令的参数，即可实现简单意义上的所谓参数化分析和建模。,ANSYS,读入命令流的菜单命令是：,File|Read Input from,1.4.3 ANSYS,输出文件类型,结构分析中经常用到的输出文件，如下表所示。,文件后缀,类型,文件说明,DB,二进制,数据库文件,ELEM,二进制,单元定义文件,EMAT,二进制,单元矩阵文件,ESAV,二进制,单元数据存储文件,FULL,二进制,组集的整体刚度矩阵和质量矩阵文件,Lnn,二进制,载荷工况文件,Log,文本,日志文件,MODE,二进制,模态矩阵文件,MP,文本,材料特性定义文件,NODE,文本,结点定义文件,OUT,文本,ANSYS,输出文件,RST,二进制,结构和耦合场分析的结果文件,RTH,二进制,温度场分析的结果文件,Snn,文本,载荷步文件,通用有限元程序,ANSYS,及应用,L1-,10,2.图形用户界面（,GUI）,简介,ANSYS,图形用户界面的八个分区,Utility Menu,通用菜单,快捷工具栏,显示隐藏对话框,Main Menu,主菜单,Tool Bar,工具条,Input Window,输入窗口,Graphics Window,图形窗口,状态栏,其中，1、4、6是最常用的。通常，主菜单是需要顺序操作的；而通用菜单则为非顺序操作，即：可以在任意时刻、任意状态下实施其中的某些命令。,另有一输出窗口,Output Window,隐于图形用户界面背后,通用有限元程序,ANSYS,及应用,L1-,11,启动,ANSYS,后出现以下窗口,当显示出如下窗口后，就可以使用,ANSYS,了,.,通用有限元程序,ANSYS,及应用,L1-,12,ANSYS GUI,中各窗口的总体功能,输入窗口,显示提示信息，输入,ANSYS,命令，所有输入的命令将在此窗口显示。,主菜单,包含,ANSYS,的主要功能，分为前处理、求解、后处理等。,输出窗口,显示软件文本输出。通常在其他窗口后面，需要查看时可提到前面。,通用菜单,包含例如文件管理、选择、显示控制、参数设置等功能,.,工具条,将常用的命令制成工具条，方便调用,.,图形显示区,显示,ANSYS,创建或传递到,ANSYS,的图形,.,快捷工具栏,将常用的命令制成工具条，方便调用,.,状态栏,显示,ANSYS,的一些当前信息,.,通用有限元程序,ANSYS,及应用,L1-,13,主菜单交互操作,要在主菜单中选择子菜单，将鼠标移到带有,“,“,符号的项目上，点击鼠标左键，即将其展开。子菜单中出现带,“,“,符号的项目，表,示点击后将弹出一个,图形选取对话框,；而出现带,“,“,符号的项目，表示点击后将弹出一,输入对话框,。,通用有限元程序,ANSYS,及应用,L1-,14,主菜单交互操作(续),带有“”符号的项目表示将产生,图形选取对话框,.,基本的主菜单交互操作,带有“”符号的项目表示将产生,子菜单,.,带,“,“,符号的项目，表示将产生,输入对话框,通用有限元程序,ANSYS,及应用,L1-,15,通用菜单为下拉式结构，由十个菜单组成，可用于直接完成某一程序功能或引出一个对话框，在,ANSYS,运行的任何时刻均可以访问此菜单。,通用菜单交互操作（之一）,通用有限元程序,ANSYS,及应用,L1-,16,要显示,the Pan,Zoom,Rotate,菜单,:,Utility Menu:PlotCtrls Pan,Zoom,Rotate,Pan,Zoom,Rotate,菜单用于模型的平移、缩放、旋转,.,应用菜单交互操作（之二）,Pan,Zoom,and Rotate,通用有限元程序,ANSYS,及应用,L1-,17,应用菜单交互操作,（,之三,）,ANSYS,的帮助系统,ANSYS,的帮助系统包括所有,ANSYS,命令解释及所有的,GUI,解释，还包括,ANSYS,系统分析指南,.,帮助系统可以通过下列三种方式进入,:,3.,在任何对话框中选取,Help。,2.,在,ANSYS,程序组中选取,Help System Windows NT:,Start Programs ANSYS 55,1.,在通用菜单中选取,1,2,3,通用有限元程序,ANSYS,及应用,L1-,18,ANSYS,的帮助系统,(,续),带矩形框的项目为,超连接,.,选取此超连接将得到更详细的帮助,.,通用有限元程序,ANSYS,及应用,L1-,19,输入窗口交互操作,注意:当,ANSYS,提示输入信息时，输入窗口的颜色会发生改变,.,在向输入窗口输入任何信息以前，请先确认光标在窗口内闪动，否则，请在窗口内文字输入框按一下鼠标左键。在输入完信息以后，请按回车键执行,.,文字输入框,例:,闪动的光标,提示信息,通用有限元程序,ANSYS,及应用,L1-,20,2.1 通用菜单,通用菜单包含了,ANSYS,全部的公用函数，具有非模态性质，即，它是,以非独占形式存在的，允许在任何时刻进行访问。,通用菜单区分成 10类子菜单主题,每个子菜单主题都是一个下拉菜单，,在下拉菜单中，会出现如下几,种可能的动作：,表示可以继续打开下级菜单。,表示将弹出一个输入对话框。,无后缀时表示直接执行一个功能（一个函数或者命令），而不,需要进一步操作；通常它代表不带参数的命令。,2.,ANSYS,图形用户界面（,GUI）,简介,通用有限元程序,ANSYS,及应用,L1-,21,通用,菜单,主题,File（,文件）：,包含了与文件和数据库有关的操作。某些选项只能在,ANSYS,开始时才能使用，如果在后面使用，会清除已经进行的操作，使,用时要特别小心。例如：,C1ear Start New,菜单操作。,Select（,选取）：,包含了选取数据子集和创建组件部件的命令。,List（,列表,）：,用于列出存在于数据库的所有数据，还可以列出程序不,同区域的状态信息和存在于系统中的文件内容。它将打开个新的文本窗,口，其中显示想要查看的内容。,Plot（,绘图,）：,用于绘制关键点、线、面、体、节点、单元和其他可以,图形显示的数据。绘图操作与列表操作（,List）,有很多对应之处。,PlotCrls,（,绘图控制）,：,菜单包含了对视图、格式和其他图形显示特征的,控制，以输出正确、合理、美观的图形。,2.,1 通用菜单,通用有限元程序,ANSYS,及应用,L1-,22,通用,菜单,主题,Work Plane（,工作平面）,：,用于打开、关闭、移动、旋转工作平面或者,对工作平面进行其他操作，还可以对坐标系进行操作。,Parameters（,参量）,：,用于定义、编辑或者删除标量、矢量和数组参量。,Macro（,宏）,：,用于创建、编辑、删除或者运行宏或数据块。,Menu Ctrls（,菜单控制）,：,决定哪些菜单成为可见的，是否使用机械工具,条（,Mechanical Toolbar），,也可以创建、编辑或者删除工具条上的快捷,按钮，决定输出哪些信息。,Help,（,帮助）,：,ANSYS,提供了功能强大、内容完备的帮助，包括大量关,于,GUI,命令、基本概念、单元等的帮助。熟练使用帮助是,ANSYS,进步的,必要条件。这些帮助以,Web,页方式存在，可以很容易地访问。,打开方式：通过,Help,菜单；单击,Help,按钮；输入,Help,命令。,2.,1 通用菜单（续）