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第一章 ANSYS界面命令翻译大全及基本操作界面介绍一 通用菜单:1. File:文件Clear & Start New 清除当前数据库并开始新的分析Change Jobname 修改工作文件名Change Directory 修改工作目录的路径Change Title 修改工作文件名Resume Jobname.db 从默认文件中恢复数据库Resume from 从其他路径/工作文件名的文件中恢复数据Save as Jobname.db 以默认文件名存储当前数据库信息Save as 以用户自定义的文件名存放当前数据库信息Write DB log file 输出数据库文件Read Input from 读入命令文件Switch Output to 输出结果文件List显示文件内容File Operations设置ANSYS文件的属性ANSYS File OptionsImport导入其他CAD软件生成的实体模型文件Export 导出IGES格式的文件Report Generator 报告生成器Exit 退出2. Select 选择Entities选择对象Componet Manager组件管理器Comp/Assembly组件/部件Everything选择整个模型中的所有对象Everything Below选择某类对象3. List 列表Files列表显示文件内容Status列表显示用户所选内容的状态Keypoint列表显示关键点的属性和相关数据Lines列表显示线的属性和相关数据Areas列表显示面的属性和相关数据Volumes列表显示体的属性和相关数据Nodes列表显示节点的属性和相关数据Element列表显示单元的属性和相关数据Component列表显示组件的属性和相关数据Picked Entites列表显示所选对象的属性和相关数据Properties列表显示要查看的属性Loads列表显示载荷的信息Other列表显示模型中其他信息4. Plot 绘图Replot重新绘制图形显示窗口中的模型Keypoints只绘制关键点Lines只绘制线Areas只绘制面Volumes只绘制体Specified Entities绘制特定对象Nodes只绘制节点Elements只绘制单元Layered Elements只绘制分层的单元Materials只绘制材料属性Data Tables只绘制数据表Array Parameters数组参数Results只绘制求解结果Multi-Plots绘制所有图元Component只绘制组件5. PlotCtrls 绘图控制Pan Zoom Rotate图形变换:移动、缩放、旋转View Settings视角设置Numbering编号设置。选择是否给模型各个部分编号,并显示Symbols显示符号设置Style模型显示风格设置Font Controls字体设置Window Controls窗口设置Erase Options擦除选项Animate动画设置Annotation注解设置Device Options显示设备设置Hard Copy硬拷贝Capture Image抓图Restore Image显示抓图得到的文件Write Metafile输出图元文件Multi-Plot Controls多图绘制设置Multi-Windows Layout多窗口显示设置Best Quality Image图形质量设置6. Workplane 工作平面Display Working Plane显示工作平面Show WP Status显示工作平面状态WP Settings工作平面设置Offset WP by Increments移动或旋转工作平面Offset WP to移动工作平面到指定位置Align WP with工作平面与指定方向平行Chang Active CS to更改当前激活坐标系Chang Display CS to更改当前显示坐标系Local Coordinate Systems局部坐标系设置7. Parameters 参数Scalar Parameters标量参数Get Scalar Data获取标量数据Array Parameters数组参数Array Operations数组运算Functions函数Angular Units角度单位设置Save Parameters保存参数Restore Parameters恢复参数8. Macro 宏Create Macro创建宏Execute Macro执行宏Macro Search Path宏的搜索路径Execute Data Block执行数据块Edit Abbreviations编辑缩略语Save Abbr保存缩略语Restore Abbr恢复缩略语9. MenuCtrls 菜单控制Color Selection颜色选择Font Selection字体选择Update Toolbar更新工具栏Edit Toolbar编辑工具栏Save Toolbar保存工具栏Restore Toolbar恢复工具栏Message Controls信息控制Save Menu Layout保存更改后的菜单布局设置10. Help 帮助二 ANSYS Toolbar工具条SAVE_DB保存当前数据库RESUM_DB从保存的文件中恢复数据库QUIT退出POWRGRPH切换图形显示模式三 ANSYS Main Menu: 1. Preferences 首选项/偏好设置。用于预设物理场选项,过滤用户界面。2. Preprocessor 前处理器用于求解之前的材料,网格,模型设置。2.1 Element Type单元类型2.1.1 Add/Edit/Delete 添加/编辑/删除 Options :选择单元特性:在添加了一种单元类型之后,往往要确定单元特性,因为一种单元可以有多重功能。2.1.2 Switch Elem Type 转换单元类型2.1.3 Add DOF添加自由度2.1.4 Remove DOFs 移除自由度2.1.5 Elem Tech Control 单元类型的技术控制?2.2 Real Constants实常数2.2.1 Add/Edit/Delete 添加/编辑/删除:设定单元实常数。首先前面定义好了单元类型,实常数是在这之上添加的。这是针对Element单元的几何大小,厚度,截面积等等的设定。2.2.2 Thickness Func厚度函数2.3 Material Props材料属性/材料参数2.3.1 Material Library 素材库 材料库 1. Library Path 库路径 2. Lib Path Status 库路径状态 3. Import Library 添加到库 4. Export Library 导出库 5. Select Units 选择单位制2.2.2 Temperature Units 选择温度单位制2.2.3 Electromag Units 选择电磁学单位2.2.4 Material Models 材料模型 :用于编辑材料的物理参数 Thermal 热学特性Conductivity 传热特性 Isotropic 各向同性的 Orthotropic 各向异性的 Specific heat 比热Enthalpy 焓,热含量Emissivity 发射率,辐射率Convection or film coef 对流系数或称膜系数Heat generation rate 产热率2.2.5 Convert ALPx 热膨胀系数转换:ansys中热膨胀系数分为三类:瞬时热膨胀系数instantaneous CTE,平均热膨胀系数secant CTE,有效热膨胀系数efficient CTE。2.2.6 Change Mat Num 更改材料编号2.2.7 Write to File 写入文件 Write material properties to file 写入材料属性(线性)2.2.8 Read from File 读取材料2.4 Sections截面2.4.1 Section Library 截面库(剖面库) 1. Library Path 库路径 2. Import Library 导入库2.4.2 Pipe 2.5 Modeling建模:用于模型搭建和编辑等功能。2.5.1 Create建立 Element Auto Numbered Thru Nodes 2.5.2 Operate操作 1. Extrude 拉伸 Element Ext Opts 用于拉伸时选定要拉伸后生成的网格类型。 Areas通过选定面拉伸 Along normal 选择拉伸的厚度。 By XYZ offset 通过XYZ坐标偏移确定拉伸方向和长度 2. Extend Line 延伸线段 3. Booleans布尔运算,布尔操作 3.1 Intersect 交叉? 3.1.1 Common 一般运算 3.1.2 Pairwise 两两相交3.2 Add 相加:所有图元叠加,生成一个新整体,原始边界被清除。重铸。3.3 Subtract 相减操作:先选定被镂空图形,再选定镂空图形。3.4 Divide 切割3.5 Glue 粘结:图元组合为一个连续体,但是图元仍独立。胶水黏上。3.6 Overlap 搭接:分离图元成为连续体,重叠区独立成为一个图元。与Add类似,Add生成一个图元,overlap生成更多图元。3.7 Partition 分割3.8 Settings 3.9 Show Degeneracy? 4. Scale规模,比例 ? 5. Calc Geom Items 广义平面应变的几何?2.5.3 Move/Modify移动/修改2.5.4 Copy拷贝,用于简化建模2.5.5 Reflect对称映射,用于简化建模2.5.6 Check Geom检查几何形状2.5.7 Delete删除2.5.11 Update Geom在有初始缺陷的屈曲模态分析中,通过对几何模型施加单位初始缺陷(如单位力,或者单位位移)然后update geom ,在此基础上施加真实的外部边界条件(如荷载或位移),便可以轻松实现初始缺陷的后续分析。而且初始缺陷量还可以按照需要来设定。(1)update geom 可以使节点update到变形后位置。 (2)update geom后,原来的结构约束和荷载还是在的。2.6 Meshing网格划分。2.6.1 Mesh Attributes 网格属性/网格尺寸2.6.2 Mesh Tool网格划分工具:该模块里的智能划分网格Smart size,meshtool基本代替了Size control里的各种snmartsize里的设置和manualsize里的尺寸控制Size control globalset :全局单元尺寸控制,可以指定整个模型最大的单元尺寸,也可以指定每条线被分割的份数。 Keyptsset: 关键点尺寸控制。 linesset: 线尺寸控制。2.6.3 Size Cntrls 尺寸控制 Smartsize 智能尺寸 Adv opts :advanced smart size 这里是高级别的智能网格控制,如扩张和过度系数的设置。 Manualsize 手动尺寸 Concentrate KPs 集中关键点2.6.4 Mesher Opts 网格化选项2.6.5 Concatenate 合并连接:主要是用来把相邻的线段和面进行连接减少线面的数量。 合并完成后生成新的线编号,原线段依然存在。2.6.6 Mesh 划分网格 Areas Mapped映射网格划分 Del concats删除之前用来映射的,合并连接形成的直线。 Volume Sweep 体扫掠 Sweep opts 扫掠选项 Tet mesh in nonsweepable volume?Refine At 在。上提炼?2.6.7 Modify Mesh 修改网格:可以选择点线面进行网格的重新布置,适合渐进细化等。2.6.8 Check Mesh检查网格 Individual Elm 个别元件 Plot warning/error elements 显示警告/错误元件 Select 。 选择警告/错误元件2.6.9 Clear 网格清除,2.7 Checking Ctrls单元形状检查控制2.8 Numbering Ctrls编号控制:用于管理点线面等的编号。2.9 Archive Model存档/激活模型。2.10 Coupling/Ceqn耦合/模拟:建立耦合关系,约束节点自由度。 2.10.1 Couple DOFs 耦合自由度 2.10.2 Cupl DOFs w/Mstr 耦合 2.10.3 Gen w/Same Nodes 产生耦合 2.10.4 Gen w/Same DOF 2.10.5 Concident Nodes 连接节点 2.10.6 Offset Nodes 偏移节点 2.10.7 Del Coupled Sets 删除耦合号 2.10.8 Constraint Eqn 2.10.9 Gen w/Same DOF 2.10.10 Modify ConstrEqn 2.10.11 Adjacent Regions 2.10.12 Shell/Solid Interface 2.10.13 Rigid Region 2.10.14 Del Constr Eqn2.12 Multi-Field Set UP 多物理场设置2.13 Lodes载荷2.14 Physics物理学2.15 Path Operation路径操作3. Solution 求解器:用于在模型网格上加载和求解。3.1 Analysis Type 分析类型。当对一个模型进行多次仿真时,需要提前定义该次类型。 3.1.1 New Analysis 为新的分析设定分析类型: Static 静态分析 Modal 模态分析 Harmonic 谐振态分析 Transient瞬态分析 Spectrum 频谱分析 Eigen Buckling 屈曲分析 Substructuring 子结构分析 3.1.2 Restart 重新启动分析过程 3.1.3 Soln Controls 求解控制:进行分析基本选项的设置。 Basic 基本选项 Analysis opts:线性/非线性问题,大/小变形问题设置。 Time control: 设置时间子步。Transient 瞬态选项Soln Options 求解选项Nonlinear非线性选项 Advanced NL 其他高级非线性选项3.2 Define Loads 定义载荷 3.2.1 Settings 施加载荷前的相关设置 1. Uniform Temp 设置初始均布温度 2. Reference Temp 设置参考温度 3. For Surface Ld 设置面载荷 Gradient 温度梯度 Node function 节点载荷函数 4. Replace vs Add 设置重复加载方式 Constrains约束 Forces 力 Surface loads 表面载荷 Nodal body ld节点载荷 Element body ld 元件载荷 Reset factors 载荷元素初始化 Smooth data ? 3.2.2 Apply 施加相应的荷载 Nodes /Areas/voluns 在单元上加荷载 Structural 结构上的,形式上分为以下两种: Constant 均匀分布的荷载 New table/Existing table 荷载表 3.2.3 Delete 删除不需要的载荷 1. All Load Data 所有载荷数据 1. All Loads & Opts 删除所有载荷选项 2. All SolidMod Lds 删除所有实体模型载荷 3. All F.E. Loads 删除所有有限元载荷 4. All Inertia Lds 删除所有惯性载荷 5. All Section Lds 删除所有部分载荷 6. All Constraint 选择性删除所有自由度约束 7. All Forces选择性删除所有集中载荷 8. All Surface Ld选择性删除所有面载荷 9. All Body Loads选择性删除所有实体载荷 3.2.4 Operate 载荷的相关操作 1. Scale FE Loads 缩放已经施加的载荷大小 2. Transfer to FE 将施加在实体模型上的载荷转换到相应的有限元模型上 3. Delete Ls Files 删除载荷步文件3.3 Load Step Opts 设置载荷步控制选项 3.3.1 Output Ctrls 输出控制 1. Solu printout 求解打印输出控制 2. Grph Solu Track 3. DB/Results File 数据库/结果文件输出控制 4. Show Status 显示载荷步设置的相关信息 5. PGR File 3.3.2 Time/Frequenc 时间/频率设置 1. Time-Time Step 时间-时间步长设置 2. Time and Substps 时间-子步设置 3. Time Integration 时间积分设置 3.3.3 Nonlinear 非线性设置 3.3.2 Other 其他选项设置 3.3.3 Stop Solution 3.3.4 Reset Options 重设求解设置 3.3.5 Read LS File 读入载荷步文件 3.3.6 Write LS File 写载荷步文件 3.3.7 Initial Stress 初始预应力设置3.4 SE Management (CMS) CMS:Content Management System,意为内容管理系统。3.5 Results Tracking3.6 Solve 求解,开始计算3.6.1 Current LS 从当前载荷步开始求解 3.6.2 From LS Files 从特定的载荷步文件开始求解3.6.3 Partial Solu 部分求解3.6.4 Adaptive Mesh 自适应网格求解3.7 Manual Rezoning手动重新规划3.8 Multi-Field Set UP 多场设置3.9 Diagnostics诊断3.10 Unabridged Menu4. General Postproc 通用后处理器4.1 Data &File Opts 数据和文件选项:可以从其他结果文件中读入结果数据。4.2 Results Summary 结果总汇,查看结果数据集。4.3 Read Results 读入结果,并且可以以不同的方式将某一子步结果数据并将其读入数据库中,同时覆盖之前在数据库中存在的数据。 First set 读入第一子步的数据 Next set 读入下一子步的数据 Precious set 读入前一子步的数据 Last set 读入最后一个子步的数据 By load step通过指定载荷步及其子步读入结果数据 By Time/Freq 通过制定时间或频率点读取结果数据,如果在指定的时间点上没有结果数据,则程序将通过线性插值计算出在指定的时间点上的结果值。By Set Number直接读取指定步的结果数据。在通常的单就荷步静力分析中,求解完成后,结果数据已经存于数据库中,如果继续进行后处理,则不必再进行读入指定步的结果数据。4.4 Plot Results 绘制结果图:ANSYS提供多种结果显示方式 Deformed Shape绘制变形图(和变形动画):可选择显示变形前后的模型或者轮廓。 Contour Plot 绘制云图(等值线图) Nodal solu 节点结果:生成连续的整个模型的等值线。 DOF solution 自由度结果,热分析中显示的是温度值。 Element solu 生成在单元边界上不连续的(要色过度不平滑)等值线图 Element table 单元表生成单元表中数据的等值线图 Vector1plot 绘制矢量图: Predefined预定义: User-defined 用户定义:需要制定矢量的三个分量IJK-component of vector Plot path item ? Thinfilm ?4.5 List Results列表显示结果4.6 Query Results查询结果4.7 Options for Outp 输出选项,在这里进行结果的输出控制。4.8 Results Viewer 结果查看器:这是一个集成化的环境来查看计算结果及绘制图形等。 选择要查看的结果数据项,选择绘图形式(在resultviewer之外都有这些选项,这是个集成环境),生成报告,将显示的图形,动画,结果列表等储存在一个报告文件之中,便于后面组织结果数据。4.9 Element Table单元表:有一系列单元数据组成的数据集。 Define Table 创建单元集 Abs, sum, add, multi.: 基于单元表的数学运算: Plot Elem Table根据单元表绘制结果图形4.10 Path Operations路径操作4.11 Load Case 载荷工况。将模型同时承受的多个载荷加起来。后面用到再仔细研究。4.12 Check Elem Shape检查元部件形状4.13 Write Results4.14 Rom Operations4.15 Fatigue疲劳4.16 Define / Modify定义/修改4.17 Manual Rezoning5. TimeHist Postpro 时间历程后处理器5.1 Variable Viewer 变量观察器5.2 Settings 设置5.3 Store Data 存储数据5.4 Define Variables 定义变量5.5 Read LSDYNA Data?5.6 List Variables 列表显示变量5.7 List Extremes5.8 Graph Variables 图形显示变量5.9 Math Operations 数学运算5.10 Table Operations5.11 Smooth Data5.12 Generate Spectrm5.13 Reset Postproc6. Topological Opt 拓扑优化7. ROM Tool8. DesignXplorer9. Design Opt10.Prob Design11.Radiation Opt12.Run-Time Stats13. Session Editor14. Finish 结束四QUIT 退出Save Geom + Loads存储几何与载荷数据Save Geo + Ld + Solu存储几何、载荷与求解数据Save Everything存储所有数据Quit No Save!不存储任何数据就退出五 图形对象拾取对话框Single 用鼠标左键单击拾取图形对象,一次只能拾取一个对象。Box 按住鼠标左键,在ANSYS窗口中拖出一个矩形,选择矩形内的图形对象。Polygon 原理同上,只不过在ANSYS窗口中拖出一个多边形。Circle 在ANSYS窗口中拖出一个圆,选择圆内的图形对象。Loop 拾取同类图形对象的所有对象。六 坐标定位拾取对话框Count 显示已经拾取的图形对象的总数Maximun 本次拾取支持的最大拾取图形对象总数Minimun 本次拾取支持的最大拾取图形对象数WP X 拾取的图形对象在工作平面坐标系统下的x坐标WP Y 拾取的图形对象在工作平面坐标系统下的y坐标Global X拾取的图形对象在整体坐标系统下的x坐标Global X拾取的图形对象在整体坐标系统下的y坐标Global X拾取的图形对象在整体坐标系统下的z坐标七 ANSYS文件管理bolt.dbDatabase数据库文件Bolt.ematElement matrix单元矩阵文件Bolt.errError错误和警告消息文件Bolt.logLog命令输入和历史文件Bolt.rstResult结果文件第二章 建立模型一 量纲问题 建模之前,需要统一单位。1 基本物理量和导出物理量2 mm-t-s-K单位制3 mm-kg-s-K单位制二 坐标系问题1 全局坐标系 0:全局直角坐标系(笛卡尔); 1:全局柱坐标系,以Z为轴向; 2:全局球坐标系; 5:全局柱坐标系,以Y为轴向 操作:全局坐标系的转换。2 局部坐标系: 操作:创建局部坐标系。3 节点坐标系:可旋转,默认直角坐标系4 单元坐标系:材料属性方向5 结果坐标系:默认直角坐标系6 显示坐标系:不建议修改三 自底向上建模 基本步骤:(1) 定义关键点(2) 由关键点定义较高级的图元(点线面)(3) 搭建顺序:点-线-面-体。四 自顶向下建模基本步骤:(1) 创建体;(2) 布尔操作。五 直接通过建立节点与单元来建立有限元模型基本步骤:(1) 生成节点;(2) 生成单元先设定单元类型Element type设定模型材料material models设定单元实常数 real constant连接节点生成直线ElementAuto NumberedThru Nodes,此时单元拥有的单元类型和其他属性就是之前设定的类型。六 快速功能建模工具1 复制命令 Modelingcopy2 镜像命令 Modelingreflect3 对象选择与删除Selectentities4 删除命令 Modelingdelete七 CAD集合模型的导入方法很多,最常用方法是SOLIDWORKS中另存为 parasolid 格式文件后缀名为 .x_t 再在ANSYS中 file-import-para中导入。*转IGES格式不太理想,经常会出现破面,多线等情况,parasolid格式基本不会出现这些现象。 1)先在solidworks中把模型另存为Parasolid(*.x_t)格式,(注意模型名字必须是英文,ANSYS不接受中文)。2)然后打开ANSYS,在File下选择importPARA,找到你另存的Parasolid(*.x_t)格式的模型,将其导入3)在顶上菜单栏选择PoltCtrlsStyleSolid Model Facets,设置如下:然后在在顶上菜单栏选择PoltVolumes,之后就可以划分网格了。首先,模型中有一个部分无法进行网格划分。(Volume 1 can not be meshed)其次,要看导入的是solidworks零件模型还是装配体模型。(1)零件模型的话可能会由于你建模中存在多余的草图或者是压缩的部件而导致出现这种问题;(2)装配体模型导入后可能由于你装配间隙导致零件之间不接触,得仔细检查配合情况(一般无论是在草图还是配合中最好确保“完全约束”,这是一种良好的习惯)(non-adjacent boundary triangles touch)最后,你的模型中大尺寸部分与小尺寸部分尺寸数量级相差较大,需要进行局部网格控制,细分网格。(small element size definition may be required)第三章 单元与单元的控制四要点:单元类型;单元属性;网格参数控制;划分生成网格。原则:1 优先选择维数较低的单元,依次为:点,线,面,壳体,三维。一 结构单元二 热单元 最常用的热单元有以下六个:Link33(三维传导杆)Plane55(二位热实体)Shell57(热壳)Solid70(三维热实体)Shell131(4节点热层壳结构)Shell132(8节点热层壳结构)热分析涉及到的单元有大约40种,其中纯粹用于热分析的有14种:线性:LINK32 两维二节点热传导单元LINK33 三维二节点热传导单元LINK34 二节点热对流单元LINK31 二节点热辐射单元二维实体:PLANE55 四节点四边形单元PLANE77 八节点四边形单元PLANE35 三节点三角形单元PLANE75 四节点轴对称单元PLANE78 八节点轴对称单元三维实体SOLID87 六节点四面体单元SOLID70 八节点六面体单元SOLID90 二十节点六面体单元壳 SHELL57 四节点点 MASS71三 电磁单元四 耦合场单元五 流体单元六 单元属性的设置 每个单元有以下预置相关的属性:单元类型(TYPE),实常数(REAL),材料特性(MAT)1 单元类型(TYPE) Element type Options:在添加了一种单元类型之后,往往要确定单元特性,因为一种单元可以有多重功能。选中其中一种,如形变,热分析等等。2 实常数(REAL) 往往设置的是杆件的界面剂,板壳的厚度等等 Real constantsAdd/edit/delete 先选定单元类型,然后设置各项实常数(代表不同意义)3 材料特性(MAT) Material Propsmaterial models 定义材料的物理特性。总体来说,就是element的options是根据要分析的案例设定单元特性,real constant就是设定单元的截面积,厚度等的几何尺寸,material model是设定这种材料的物理属性。第四章 网格划分一 网格的控制智能网格划分工具Meshtool可以选择线面体进行控制尺寸,自动mesh生成。Meshtool基本代替了sizecontrol里的各种功能,包括smartsize的精度控制,manualsize里的尺寸控制等等。 智能网格划分size controlmanualsize也可以实现网格尺寸控制二 通过拉伸生成网格首先要在原始面上划分好网格,然后才能以此为起点开始拉伸网格。ModelOperateExtrudeElem ext opts 选择要拉伸成的单元类型。 ExtrudeAreasAlong normal 设置拉伸的厚度。三 映射网格划分Mapped只能对规则图形进行划分,不适合复杂几何体。 映射网格划分后网格比较齐整,计算精度高,所以对要求高的实体分析多采用映射划分,而不是用自由网格。四 体扫掠网格划分Sweep1 应用于3D几何体中的柱面或者旋转体,就是从源面(如边界面)网格扫掠整个体生成体单元。Source areaTarget area先给Source area划分好网格,然后沿柱面或者旋转体棱线扫掠整个体生成网格。2 具体步骤看课本,感觉暂时不会用到的。如果后面要升级网格划分,可以好好看看。第五章 模型加载及求解分析一 施加约束热分析中自由度大多指的是温度(TEMP),自由度约束是不同于载荷的。二 施加载荷1 载荷的种类(6种)自由度约束DOF将某个自由度用一已知值固定。温度 TEMP集中载荷Concentrated Loads施加于节点上的集中载荷。热流速率 HEAT面载荷surface load在面上均布或按照一定规律分布。对流 CONV热流量 HFLUXI无限表面 INF体积载荷Body load作用在体积或者场域上的载荷。 热产生率 HGEN惯性载荷Inertia Load惯性力引起。耦合场载荷Couple-field loads将一种分析的结果作为另一种分析的载荷。学科:热场:温度,热流率,对流,内部生热率,无限大表面。磁场:磁势,磁通量,磁流段,电流源密度。2 载荷步:载荷步:载荷子步:平衡迭代:斜坡载荷:阶跃载荷:时间:时间步:3 加载方式类型 1 实体模型上加载:关键点上施加载荷小心,因为两关键点施加载荷会扩展到两点间的直线上。更改网格后不需重新加载。2 有限元模型上加载:任何的网格更改都会使加载失效。4 加载方式的分类1 单步载荷加载 所有载荷一次加齐后求解,是与时间无关的载荷。2 多步载荷加载 载荷被分配到不同的载荷步中进行加载,可以分析时变的工况。5 加载的操作步骤:选择载荷形式选择加载对象指定方向和数值6 载荷显示与控制 1 plotcrlssymbol或者采用plotvolume/line/area 仅显示几何模型实体的加载情况; plotelement 仅显示有限元模型加载情况; plotMulti-Plots 显示全部加载情况。2 载荷删除 Define loads delete 3 Analysis typesolution controls:分析基本选项设置。4 荷载子步文件法:load step opts。7 计算求解Current LS 从当前载荷步开始求解 From LS Files 从特定的载荷步文件开始求解 第六章 求解与后处理一 ANSYS有两个后处理器: 1 通用后处理器POST1:查看整个模型在各个时间点上的结果。 2 时间历程后处理器POST26:查看整个模型在某一点结果随时间的变化曲线。二 通用后处理器POST1 1 读入结果文件,这样就可以转移到其他计算机中进行计算。进入ANSYS后,在进入后处理需要将模型数据(DB),结果数据(RST)读入到当前数据库:General postproc Data &File Optsrst结构分析rth热分析rmg电磁分析rflFLOTRAN分析还可以以不同的方式将某一子步结果数据并将其读入数据库中,同时覆盖之前在数据库中存在的数据。General postprocRead Results2 查看结果数据集(result summery)3 分析结果的绘图显示(1)变形图(2)变形动画(3)云图(4)等值线图(5)显示边界条件及反支力第七章 ANSYS热分析及其基本原理一、ANSYS的热分析模块产品 在ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Thermal、ANSYS/FLOTRAN、ANSYS/ED五种产品中包含热分析功能,其中ANSYS/FLOTRAN不含相变热分析。 ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡方程,用有限元法计算各节点的温度,并导出其它热物理参数。 ANSYS热分析包括热传导、热对流及热辐射三种热传递方式。此外,还可以分析相变、有内热源、接触热阻等问题。二、耦合分析 热结构耦合 热流体耦合 热电耦合 热磁耦合 热电磁结构耦合等三、符号与单位项目国际单位英制单位ANSYS代号长度mft时间ss质量Kglbm温度oF力Nlbf能量(热量)JBTU功率(热流率)WBTU/sec热流密度W/m2BTU/sec-ft2生热速率W/m3BTU/sec-ft3导热系数W/m-BTU/sec-ft-oFKXX对流系数W/m2-BTU/sec-ft2-oFHF密度Kg/m3lbm/ft3DENS比热J/Kg-BTU/lbm-oFC焓J/m3BTU/ft3ENTH四、传热学经典理论热分析遵循热力学第一定律,即能量守恒定律:l 对于一个封闭的系统(没有质量的流入或流出 式中:Q 热量;W 作功;系统内能;系统动能;系统势能;l 对于大多数工程传热问题:;l 通常考虑没有做功:, 则:;l 对于稳态热分析:,即流入系统的热量等于流出的热量;l 对于瞬态热分析:,即流入或流出的热传递速率q等于系统内能的变化。五、热传递的方式1、热传导热传导可以定义为完全接触的两个物体之间或一个物体的不同部分之间由于温度梯度而引起的内能的交换。热传导遵循付里叶定律:,式中为热流密度(W/m2),为导热系数(W/m-),“-”表示热量流向温度降低的方向。2、热对流热对流是指固体的表面与它周围接触的流体之间,由于温差的存在引起的热量的交换。热对流可以分为两类:自然对流和强制对流。热对流用牛顿冷却方程来描述:,式中h为对流换热系数(或称膜传热系数、给热系数、膜系数等),为固体表面的温度,为周围流体的温度。3、热辐射热辐射指物体发射电磁能,并被其它物体吸收转变为热的热量交换过程。物体温度越高,单位时间辐射的热量越多。热传导和热对流都需要有传热介质,而热辐射无须任何介质。实质上,在真空中的热辐射效率最高。在工程中通常考虑两个或两个以上物体之间的辐射,系统中每个物体同时辐射并吸收热量。它们之间的净热量传递可以用斯蒂芬波尔兹曼方程来计算:,式中为热流率,为辐射率(黑度),为斯蒂芬波尔兹曼常数,约为5.6710-8W/m2.K4,A1为辐射面1的面积,为由辐射面1到辐射面2的形状系数,为辐射面1的绝对温度,为辐射面2的绝对温度。由上式可以看出,包含热辐射的热分析是高度非线性的。六、稳态传热如果系统的净热流率为,即流入系统的热量加上系统自身产生的热量等于流出系统的热量:q流入+q生成-q流出=0,则系统处于热稳态。在稳态热分析中任一节点的温度不随时间变化。稳态热分析的能量平衡方程为(以矩阵形式表示)式中:为传导矩阵,包含导热系数、对流系数及辐射率和形状系数;为节点温度向量;为节点热流率向量,包含热生成;ANSYS利用模型几何参数、材料热性能参数以及所施加的边界条件,生成、以及。七、瞬态传热瞬态传热过程是指一个系统的加热或冷却过程。在这个过程中系统的温度、热流率、热边界条件以及系统内能随时间都有明显变化。根据能量守恒原理,瞬态热平衡可以表达为(以矩阵形式表示):式中:为传导矩阵,包含导热系数、对流系数及辐射率和形状系数;为比热矩阵,考虑系统内能的增加;为节点温度向量;为温度对时间的导数;为节点热流率向量,包含热生成。八、线性与非线性如果有下列情况产生,则为非线性热分析:、材料热性能随温度变化,如K(T),C(T)等;、边界条件随温度变化,如h(T)等;、含有非线性单元;4、 考虑辐射传热非线性热分析的热平衡矩阵方程为:九、边界条件、初始条件ANSYS热分析的边界条件或初始条件可分为七种:温度、热流率、热流密度、对流、辐射、绝热、生热。十、热分析误差估计 仅用于评估由于网格密度不够带来的误差; 仅适用于SOLID或SHELL的热单元(只有温度一个自由度); 基于单元边界的热流密度的不连续; 仅对一种材料、线性、稳态热分析有效; 使用自适应网格划分可以对误差进行控制。第三章稳态传热分析一、稳态传热的定义稳态传热用于分析稳定的热载荷对系统或部件的影响。通常在进行瞬态热分析以前,进行稳态热分析用于确定初始温度分布。稳态热分析可以通过有限元计算确定由于稳定的热载荷引起的温度、热梯度、热流率、热流密度等参数二、热分析的单元热分析涉及到的单元有大约40种,其中纯粹用于热分析的有14种:线性:LINK32两维二节点热传导单元LINK33三维二节点热传导单元LINK34二节点热对流单元LINK31二节点热辐射单元二维实体:PLANE55四节点四边形单元PLANE77八节点四边形单元PLANE35三节点三角形单元PLANE75四节点轴对称单元PLANE78八节点轴对称单元三维实体SOLID87六节点四面体单元SOLID70八节点六面体单元SOLID90二十节点六面体单元壳SHELL57四节点点MASS71三、ANSYS稳态热分析的基本过程ANSYS热分析可分为三个步骤: 前处理:建模 求解:施加载荷计算 后处理:查看结果1、建模、确定jobname、title、unit;、进入PREP7前处理,定义单元类型,设定单元选项;、定义单元实常数;、定义材料热性能参数,对于稳态传热,一般只需定义导热系数,它可以是恒定的,也可以随温度变化;、创建几何模型并划分网格,请参阅ANSYS Modeling and Meshing Guide。2、施加载荷计算1、 定义分析类型l 如果进行新的热分析:Command: ANTYPE, STATIC, NEWGUI: Main menuSolution-Analysis Type-New AnalysisSteady-statel 如果继续上一次分析,比如增加边界条件等:Command: ANTYPE, STATIC, RESTGUI: Main menuSolutionAnalysis Type-Restart2、 施加载荷可以直接在实体模型或单元模型上施加五种载荷(边界条件) :a、恒定的温度通常作为自由度约束施加于温度已知的边界上。Command Family:DGUI:Main MenuSolution-Loads-Apply-Thermal-Temperatureb、热流率热流率作为节点集中载荷,主要用于线单元模型中(通常线单元模型不能施加对流或热流密度载荷),如果输入的值为正,代表热流流入节点,即单元获取热量。如果温度与热流率同时施加在一节点上则ANSYS读取温度
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