第1章 開始使用ANSYS.doc

第1章 開始使用ANSYS第1章 開始使用ANSYS1.1完成典型的ANSYS分析ANSYS軟件具有多種有限元分析的能力，包括從簡單線性靜態(tài)分析到復(fù)雜的非線性瞬態(tài)動力學(xué)分析。在ANSYS分析指南手冊中有關(guān)于它開展不同工程應(yīng)用領(lǐng)域分析的具體過程。本章下面幾節(jié)中描述了對絕大多數(shù)分析皆適用的一般步驟。一個典型的ANSYS分析過程可分為三個步驟：建立模型加載并求解查看分析結(jié)果1.2建立模型與其他分析步驟相比，建立有限元模型需要花費ANSYS用戶更多時間。首先必須指定作業(yè)名和分析標(biāo)題，然后使用PREP7前處理器定義單元類型、單元實常數(shù)、材料特性和幾何模型。1.2.1指定作業(yè)名和分析標(biāo)題該項工作不是強制要求的，但ANSYS推薦使用作業(yè)名和分析標(biāo)題。1.2.1.1定義作業(yè)名作業(yè)名是用來識別ANSYS作業(yè)。當(dāng)為某項分析定義了作業(yè)名，作業(yè)名就成為分析過程中產(chǎn)生的所有文件名的第一部分（文件名）。（這些文件的擴展名是文件類型的標(biāo)識，如.DB）通過為每一次分析給定作業(yè)名，可確保文件不被覆蓋。如果沒有指定作業(yè)名，所有文件的文件名均為FILE或file（取決于所使用的操作系統(tǒng)）。可按下面方法改變作業(yè)名。進(jìn)入ANSYS程序時通過入口選項修改作業(yè)名?？赏ㄟ^啟動器或ANSYS執(zhí)行命令。進(jìn)入ANSYS程序后，可通過如下方法實現(xiàn)：命令行方式：/FILENAME菜單方式：Utility MenuFileChange Jobname/FILENAME命令僅在Begin level（開始級)才有效，即使在入口選項中給定了作業(yè)名，ANSYS仍允許改變作業(yè)名。然而該作業(yè)名僅適用于使用/FILNAME后打開的文件。使用/FILNAME命令前打開的文件，如記錄文件Jobname.LOG、出錯文件Jobname.ERR等仍然是原來的作業(yè)名。1.2.1.2定義分析標(biāo)題/TITLE命令(Utility MenuFileChange Title)可用來定義分析標(biāo)題。ANSYS系統(tǒng)將在所有的圖形顯示、所有的求解輸出中包含該標(biāo)題?？墒褂?STITLE命令加副標(biāo)題，副標(biāo)題將出現(xiàn)在輸出結(jié)果里，而在圖形中不顯示。1.2.1.3定義單位ANSYS軟件沒有為分析指定系統(tǒng)單位，除了磁場分析外，可使用任意一種單位制，只要保證輸入的所有數(shù)據(jù)都是使用同一單位制里的單位（對所有輸入數(shù)據(jù)單位必須一致）。對尺寸按照微米規(guī)則的微電子力學(xué)系統(tǒng)（MEMS），參見ANSYS藕合場分析指南中的單位制的轉(zhuǎn)換規(guī)則。使用/UNITS命令，可在ANSYS數(shù)據(jù)庫中設(shè)置標(biāo)記指定正在使用的單位制，該命令不能將一個單位制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到另一單位制，它僅僅為后續(xù)的分析作一個記錄。1.2.2定義單元的類型在ANSYS單元庫中有超過150種的不同單元類型，每個單元類型有一個特定的編號和一個標(biāo)識單元類別的前綴，如BEAM4，PLANE77，SOLID96等，下面一些單元類型可用：BEAMCIRCUITCOMBINATIONCONTACTFLUIDHF (HIGH FREQUENCY)HYPERELASTICINFINITEINTERFACELINKMASSMATRIXMESHPIPEPLANEPRETS (PRETENSION)SHELLSOLIDSOURCESURFACETARGETTRANSDUCERUSERVISCOELASTIC(OR VISCOPLASTIC)單元類型決定了單元的：自由度數(shù)（又代表了分析領(lǐng)域結(jié)構(gòu)、熱、磁場、電場、四邊形、六面體等）單元位于二維空間還是三維空間如BEAM4有6個結(jié)構(gòu)自由度(UX，UY，UZ，ROTX，ROTY，ROTZ)，是一個線性單元，可在3D空間建模。PLANE77有一個溫度自由度（TEMP），是8節(jié)點的四邊形單元，只能在2D空間建模。必須在通用前處理器PREP7內(nèi)定義單元類型，使用ET命令族(ET，ETCHG等)或基于GUI的等效命令來實現(xiàn)。詳見ANSYS Commands Reference（ANSYS命令參考手冊）。通過單元名并給定一個單元參考號定義單元。例如，下面的兩個命令分別定義了兩種單元類型：BEAM4和SHELL63，并給它們分配了相應(yīng)的參考號1和2：ET,1,BEAM4ET,2,SHELL63與單元名對應(yīng)的類型參考號表稱為單元類型表。在定義實際單元時，可通過TYPE（Main MenuPreprocessorCreateElementsElem Attributes）命令指向恰當(dāng)?shù)念愋蛥⒖继?。許多單元類型有稱為KEYOPTs的另外選項，稱之為KEYOPT（1），KEYOPT（2）等。例如對于BEAM4的KEYOPT(9)允許選擇在每個單元的中間位置處計算結(jié)果。對于SHELL63的KEYOPT(3)允許抑制過度的位移變形?？赏ㄟ^ET命令、KEYOPT命令（Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete)指定KEYOPTs。1.2.3定義單元實常數(shù)單元實常數(shù)是依賴單元類型的特性，如梁單元的橫截面特性。例如2D梁單元BEAM3的實常數(shù)是面積（AREA）、慣性矩（IZZ）、高度（HEIGHT）、剪切變形常數(shù)（SHEARZ）、初始應(yīng)變（ISTRN）和附加的單位長度質(zhì)量（ADDMAS）。并不是所有的單元類型都需要實常數(shù)，同類型的不同單元可以有不同的實常數(shù)值?？赏ㄟ^R族命令（R，RMODIF等）或相應(yīng)的等效菜單路徑來指定實常數(shù)，進(jìn)一步信息見ANSYS Commands Reference（ANSYS命令參考手冊）。對應(yīng)于單元類型，每組實常數(shù)有一個參考號，與實常數(shù)組對應(yīng)的參考號表稱為實常數(shù)表。在定義單元時可通過REAL命令(Main MenuPreprocessorCreateElementsElem Attributes)來指定它對應(yīng)的實常數(shù)號。在定義實常數(shù)時，必須牢記以下規(guī)則：當(dāng)使用R族命令時，必須按照ANSYS Elements Reference（ANSYS單元參考手冊）中表4.n.1所示的順序為每個單元類型輸入實常數(shù)。當(dāng)用多種單元類型建模時，每種單元類型使用獨自的實常數(shù)組（即不同的實常數(shù)參考號）。如果多個單元類型參考相同的實常數(shù)號，ANSYS會發(fā)出一個警告信息，然而每個單元類型可以參考多個實常數(shù)組。使用RLIST和ELIST命令可以校驗輸入的實常數(shù)。RKEY=1（如下所示）時，RLIST列出所有實常數(shù)組的實常數(shù)值，ELIST,1命令產(chǎn)生一個簡單易讀的列表，包括每個單元、實常數(shù)號和它們的值。Command(s)：ELISTGUI：Utility MenuListElementsAttributes + RealConstUtility MenuListElementsAttributes OnlyUtility MenuListElementsNodes + AttributesUtility MenuListElementsNodes + Attributes + RealConstCommand(s)：RLISTGUI：Utility MenuListPropertiesAll Real ConstantsUtility MenuListPropertiesSpecified Real Const對于一維和面單元需要幾何數(shù)據(jù)（截面積、厚度、直徑等），這些數(shù)據(jù)都被作為常數(shù)?？梢酝ㄟ^下列命令查看輸入值。Command(s)：/ESHAPE and EPLOTGUI：Utility MenuPlotCtrlsStyleSize and ShapeUtility MenuPlotElementsANSYS采用實體單元顯示單元，對于Link和殼單元使用矩形截面顯示。管單元使用圓形截面顯示。截面特性取決于實常數(shù)值。1.2.3.1創(chuàng)建橫截面如果使用BEAM188或BEAM189創(chuàng)建模型，可以在建模時使用截面命令（SECTYPE，SECDATA等（Main MenuPreprocessorSections -Beam-Common Sects）來定義或使用橫截面。關(guān)于如果使用Beam Tool創(chuàng)建截面請參閱ANSYS Advanced Analysis Techniques Guide中的梁分析和橫截面（ANSYS高級分析技術(shù)指南）。1.2.4定義材料特性絕大多數(shù)單元類型需要材料特性。根據(jù)應(yīng)用的不同，材料特性可以是線性（見線性材料特性）或非線性（見非線性材料特性）。與單元類型、實常數(shù)一樣，每一組材料特性有一個材料參考號。與材料特性組對應(yīng)的材料參考號表稱為材料表。在一個分析中，可能有多個材料特性組（對應(yīng)的模型中有多種材料）。ANSYS通過獨特的參考號來識別每個材料特性組。當(dāng)定義單元時，可以通過MAT命令來指定合適的材料參考號。1.2.4.1線性材料特性線性材料特性可以是常數(shù)或溫度相關(guān)的，各向同性或正交異性的，用下列方式定義常數(shù)材料特性（各向同性或正交異性）Command(s)：MPGUI：Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models（詳見GUI中的材料模型界面）同樣要指定恰當(dāng)?shù)牟牧咸匦詷?biāo)號，如EX，EY，EZ表示彈性模量，KXX，KYY，KZZ表示熱傳導(dǎo)性等。對各向同性材料，只要定義X方向的特性，其它方向的特性缺省值與X方向同，如：MP,EX,1,2E11 ! 材料參考號1的彈性模量為2E11MP,DENS,1,7800 ! 材料參考號1的密度為 7800MP,KXX,1,43 ! 材料參考號1的熱傳導(dǎo)系數(shù)為 43除了Y方向和Z方向特性的缺省值（缺省值取X方向的特性），可采用其它的材料特性缺省值來減少輸入量。如泊松比（NUXY）缺省值取0.3，剪切模量（GXY）的缺省值取EX/2(1+NUXY)，發(fā)散率缺省值取1.0。詳見ANSYS單元參考手冊。同樣可通過GUI從材料庫中選擇常數(shù)，各向同性，線性材料特性。對10種材料的四種單位制有彈性模量、密度、熱膨脹系數(shù)、泊松比、熱傳導(dǎo)系數(shù)及特定的熱供選擇。注意：材料庫中的特性值是為了方便而提供的，這些數(shù)值是材料的典型值，供用戶進(jìn)行基本分析及一般應(yīng)用場合，用戶必須自己對輸入數(shù)據(jù)負(fù)責(zé)。要定義溫度相關(guān)的材料特性，可使用MP命令并結(jié)合MPTEMP或MPTGEN，同樣可使用MPTEMP和MPDATA命令。MP命令允許定義以多項式的形式定義溫度函數(shù)的材料特性，多項式可以是線性、二次的、立方形式的或四次的。特性 = C0 + C1T + C2T2 + C3T3 + C4T4Cn為系數(shù)、T為溫度。可通過MP命令的變元C0、C1、C2、C3、C4輸入系數(shù)，如果僅指定C0，則材料特征為常量。如果指定C0和C1，則材料特征隨溫度線性變化；等等。當(dāng)按上述方法定義溫度相關(guān)的特性時，程序用點間線性插值方法（即：分段線性表達(dá)式）計算離散溫度點的多項式值，而在端點外則使用等值外插值方法。在MP命令之前，必須使用MPTEMP或MPTGEN命令為二次或更高次特性定義合適的溫度步長。第二種定義溫度相關(guān)的材料特性的方法是：運用MPTEMP和MPDATA命令組合。MPTEMP (或MPTGEN)命令定義一系列溫度。通過MPDATA命令定義相應(yīng)的材料特性值。例如；下列命令定義材料號4與溫度有關(guān)的焓：MPTEMP,1,1600,1800,2000,2325,2326,2335 ! 6個溫度數(shù)據(jù)點(temps 1-6)MPTEMP,7,2345,2355,2365,2374,2375,3000 ! 6個以上的溫度數(shù)據(jù)點(temps 7-12)MPDATA,ENTH,4,1,53.81,61.23,68.83,81.51,81.55,82.31 ! 對應(yīng)的焓值MPDATA,ENTH,4,7,84.48,89.53,99.05,112.12,113.00,137.40如果特性數(shù)據(jù)點的數(shù)量與溫度數(shù)據(jù)點數(shù)不相等，ANSYS程序僅使用定義特性函數(shù)表的具有兩類數(shù)據(jù)點的位置。要為下一個材料特性定義一組不同的溫度，首先須通過執(zhí)行MPTEMP命令（不帶任何變元）刪除當(dāng)前的溫度表，然后定義新的溫度（使用MPTEMP或MPTGEN命令）。MPPLOT命令(Main MenuPreprocessorMaterial PropsGraph)顯示特性與溫度的關(guān)系圖。圖1-1表示上例所定義的熱函與溫度關(guān)系曲線。MMPLIST命令(Main MenuPreprocessor Material PropsList)列出材料的特性值。圖1-1 MPPLOT命令顯示實例下面是關(guān)于溫度相關(guān)材料特性的一些注意事項： 要修改已存在曲線的特性數(shù)據(jù)點，只需發(fā)出帶有相應(yīng)位置號的MPDATA命令，重新定義所需的數(shù)據(jù)點。例如，要將上面熱焓與溫度關(guān)系曲線中位置為6的ENTH值從82.31改為83.09，使用的命令為：MPDATA,ENTH,4,6,83.09 要修改已存在曲線的溫度數(shù)據(jù)點，需要兩個命令：帶有相應(yīng)位置號的MPTEMP命令，指定新溫度值；而MPDRES命令(Main MenuPreprocessor Material PropsModify Temps)則將新的溫度表與材料特性相關(guān)聯(lián)。如，要將上面熱函與溫度關(guān)系曲線中位置為7的溫度從2345改為2340，使用的命令為:MPTEMP,7,2340! 修改位置7，其他位置不變MPDRES,ENTH,4! 使材料4的ENTH與新的溫度值相關(guān)聯(lián)使用MPDRES命令的原因是：無論何時定義一個溫度相關(guān)的特性，溫度與特性數(shù)據(jù)對就被立即存入數(shù)據(jù)庫中。修改溫度數(shù)據(jù)點僅僅影響隨后定義的材料特性，而不影響已存儲的特性。MPDRES命令強制對已存儲的特性進(jìn)行修改。MPDRES命令的另外兩個用途是可以修改已存儲特性并將它存儲在一個新標(biāo)識或新材料的參考號下。MPTRES命令(Main MenuPreprocessorMaterial PropsRestore Temps)允許用先前已定義在數(shù)據(jù)庫中的材料特性替換當(dāng)前的溫度表。然后能使用先前的溫度數(shù)據(jù)點定義其他特性。對于與時間相關(guān)的熱膨脹系數(shù)（ALPX，ALPY，ALPZ），如果定義它們的基準(zhǔn)溫度（定義溫度）與參考溫度（熱應(yīng)變?yōu)?的溫度，是通過MP,REFT或TREF命令定義的）不同，那么，使用MPAMOD命令該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為參考溫度。對與該命令等價的GUI路徑，參見ANSYS Commands Reference（ANSYS命令參考手冊）。ANSYS程序在求解中形成單元矩陣時，考慮溫度相關(guān)的材料特性。程序首先計算每個單元中心（或每個溫度單元的集中點）的溫度，通過特性-溫度表進(jìn)行線性插值確定相應(yīng)的材料特性值。有關(guān)ANSYS如何對溫度相關(guān)材料進(jìn)行估指，見“線性材料特性”小節(jié)?？梢詫⒕€性材料特性（不論是溫度相關(guān)的特性還是常數(shù)）存儲到一文件或從文本文件調(diào)用它們。（關(guān)于材料庫文件的討論，參見“使用材料庫文件”小節(jié)），也可用CDWRITE,MAT將線性或非線性材料特性寫入文件。注意：如果在任何ANSYS衍生產(chǎn)品(ANSYS/Emag，ANSYS/Thermal，等.)中使用CDWRITE命令時，必須編輯CDWRITE命令創(chuàng)建的Jobname.CDB文件，去掉衍生產(chǎn)品中不支持的命令。必須在讀Jobname.CDB前完成此工作。1.2.4.2非線性材料特性非線性材料特性通常是表格數(shù)據(jù)，如塑性數(shù)據(jù)（不同硬化法則的應(yīng)力-應(yīng)變曲線）、磁場數(shù)據(jù)（B-H曲線）、蠕變數(shù)據(jù)、膨脹數(shù)據(jù)、超彈性材料數(shù)據(jù)等。定義非線性材料特性的第一步就是使用TB命令（見GUI的材料模型界面）激活數(shù)據(jù)表。例如：TB，BH，2命令激活材料參考號2的B-H表。要輸入表格數(shù)據(jù)，使用TBPT命令。例如，下列命令是定義一個B-H曲線。TBPT,DEFI,150,.21TBPT,DEFI,300,.55TBPT,DEFI,460,.80TBPT,DEFI,640,.95TBPT,DEFI,720,1.0TBPT,DEFI,890,1.1TBPT,DEFI,1020,1.15TBPT,DEFI,1280,1.25TBPT,DEFI,1900,1.4通過TBPLOT或TBLIST命令顯示或列表以驗證輸入的數(shù)據(jù)。樣例顯示了一個用TBPLOT命令定義的上述 B-H 曲線：TBPLOT命令實例圖1-2 TBPLOT 命令的顯示實例1.2.4.3各向異性彈性材料特性有些單元類型允許采用各向異性彈性材料特性，這些特性通常是以矩陣形式輸入。（這些特性不同于各向異性塑性，在各個不同方向它們需要不同的應(yīng)力-應(yīng)變曲線），允許采用各向異性彈性材料的單元類型有：SOLID64（3-D各向異性實體單元）、PLANE13（2-D耦合場實體）、SOLID5和SOLID98（3-D耦合場實體）。定義各向異性彈性材料特性的過程類似于定義非線性材料特性。首先使用TB命令 (帶變元Lab=ANEL)激活一個數(shù)據(jù)表，然后使用TBDATA命令定義彈性系數(shù)矩陣。一定要通過TBLIST命令驗證輸入數(shù)據(jù)。更多的信息參見ANSYS Elements Reference（ANSYS單元參考手冊）的Data Tables - Implicit Analysis節(jié)和相應(yīng)的單元描述。1.2.4.4材料模型界面ANSYS 包含直觀的分級樹結(jié)構(gòu)界面來定義材料模型，邏輯上自頂向下材料類型分類指導(dǎo)用戶為分析定義恰當(dāng)?shù)牟牧夏Ｐ?，用戶可在除了需要使用FLDATA命令族的CFD分析外的所有其它分析中使用該材料模型界面。1.2.4.4.1進(jìn)入界面可從Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models接近材料模型，定義材料模型行為的對話框出現(xiàn)，該對話框通常顯示結(jié)構(gòu)樹的頂端，如Material Model Interface Initial Screen所示。材料模型界面初始屏幕1.2.4.4.2選擇材料行為右邊的可用材料模型窗口顯示了材料類型列表(例如，Structural，Thermal，Electromagnetics)。注意：如果選擇ANSYS/LS-DYNA單元類型，只有一種類型LS-DYNA出現(xiàn)。如果某一類前出現(xiàn)文件夾圖標(biāo)，則在該類下有子類，當(dāng)雙擊該類時，子類相繼出現(xiàn)，下面是Material Model Interface Tree Structure所示的分類。材料模型界面樹結(jié)構(gòu)例如，在Structural下有類型Linear、Nonlinear和others，材料模型進(jìn)一步分類到最終可看到垂直的材料特性組列表或該類下的材料模型（如，在Mises Plasticity 下有：Bilinear、Multilinear、Nonlinear）。一旦決定使用哪一種材料模型，那就雙擊該項。這時就出現(xiàn)一個對話框提示用戶針對某個特定的材料模型或特性組需要的輸入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)輸入對話框的詳細(xì)內(nèi)容在下面的輸入材料數(shù)據(jù)中介紹。1.2.4.4.3輸入材料數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸入對話框是一個表格，用戶可以更改的行和列數(shù)取決于所選擇的特定材料特性或模型，典型的數(shù)據(jù)輸入框如數(shù)據(jù)輸入對話框所示。數(shù)據(jù)輸入對話框在材料輸入對話框內(nèi)有兩個交互輸入?yún)^(qū)：數(shù)據(jù)輸入表，及出現(xiàn)在底部的一系列動作按鈕。按所定義的材料項不同，表中的標(biāo)簽也隨之改變，原先出現(xiàn)的行和列數(shù)也會變化。材料項同樣規(guī)定了用戶可以增加或刪除的行和列數(shù)。在大多數(shù)情況下，列代表溫度，行表示數(shù)據(jù)值（例如，密度作為線性各向同性的特性，或?qū)δ骋惶囟ǖ姆蔷€性模型作為常數(shù)）溫度相關(guān)的數(shù)據(jù)最初，數(shù)據(jù)表為溫度相關(guān)數(shù)據(jù)而設(shè)置，所以溫度區(qū)段變灰，這時，如果決定輸入各種溫度對應(yīng)的數(shù)據(jù)，可很快為代表每一溫度的數(shù)據(jù)加上文本區(qū)段的列。任何時候都可以增加或刪除溫度相關(guān)的數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)是溫度相關(guān)的，不需要預(yù)先定義。添加和刪除列要增加一列，將文本狀態(tài)下的光標(biāo)定位于現(xiàn)有的列中的任一區(qū)段，然后單擊增加溫度按鈕，在現(xiàn)有的列的右邊就出現(xiàn)新的一列，現(xiàn)有的和新增的列中的溫度區(qū)段變成激活狀態(tài)，如數(shù)據(jù)輸入對話框新增的列所示。數(shù)據(jù)輸入對話框新增的列用戶在行中輸入兩個溫度以及相對應(yīng)的數(shù)據(jù)值，可根據(jù)需要按照同樣的程序添加更多的溫度列。在要插入新列的左邊一列的某一區(qū)段，單擊文本狀態(tài)下的光標(biāo)，然后單擊添加溫度按鈕就可以在現(xiàn)有列之間插入新的列。當(dāng)列數(shù)超過對話框的寬度時，在數(shù)據(jù)表的底部會出現(xiàn)一滾動條。要刪除某一溫度列，將光標(biāo)定位于所要刪除的列的任一區(qū)段中，單擊刪除溫度按鈕。添加和刪除行對某一特定的溫度，用戶可能需要添加另一常數(shù)行或其它數(shù)據(jù)，可按與上面介紹的添加和刪除列類似的方法添加行。要添加一行，將文本光標(biāo)放在現(xiàn)有行的任一區(qū)段，單擊添加行（或添加點）按鈕，在現(xiàn)有行的下方就出現(xiàn)一新行，如數(shù)據(jù)輸入對話框-添加的行所示。數(shù)據(jù)輸入對話框-添加的行按照同樣的程序，可根據(jù)需要添加更多的行，將光標(biāo)定位于上一行的任一區(qū)段，單擊添加行（或添加點）按鈕，可在現(xiàn)有的兩行之間插入新的行。當(dāng)行數(shù)超過對話框的高度時，表格中就會出現(xiàn)一垂直滾動條。將文本光標(biāo)定位于某一行的任一區(qū)段，單擊刪除行（或刪除點）按鈕，可刪除該行。在文本段輸入/編輯數(shù)據(jù)當(dāng)數(shù)據(jù)對話框開始出現(xiàn)時，選擇某一文本段（以黑色高對比顯示），這就意味著該段準(zhǔn)備接受用戶輸入的數(shù)據(jù)。可使用箭頭鍵移動選擇狀態(tài)到其它文本段，同樣，按下Tab鍵，允許用戶移動選擇狀態(tài)到當(dāng)前選擇的文本段的右邊的文本段。當(dāng)開始在某一文本段內(nèi)輸入文本時，加亮區(qū)被用戶輸入的字符所取代?？墒褂米笥壹^鍵將文本光標(biāo)定位于想要取代或刪除的任一段。要編輯數(shù)據(jù)，必須首先選擇文本去段，這可通過單擊該段或使用箭頭鍵移動選擇狀態(tài)到特定的段。要拷貝/粘帖數(shù)據(jù)，選擇要拷貝數(shù)據(jù)的文本，用Ctrl-c拷貝數(shù)據(jù)到剪帖板，選擇空白的目標(biāo)文本段，使用Ctrl-v 將數(shù)據(jù)粘貼到該。要選擇多個相鄰的文本段，拖動鼠標(biāo)從要選擇的第一段到最后一段，或單擊第一段，按下Shift鍵不放，然后再單擊最后一段。要選擇不相鄰的多個段，按下Ctrl 鍵不放，然后再選擇要選取的段。動作按鈕添加溫度：添加一列新的數(shù)據(jù)段到當(dāng)前文本光標(biāo)所在區(qū)段的右邊列。如果不出現(xiàn)按鈕，材料項與溫度無關(guān)。刪除溫度：刪除一列新的數(shù)據(jù)段到當(dāng)前文本光標(biāo)所在區(qū)段的右邊列。如果不出現(xiàn)按鈕，材料項與溫度無關(guān)。添加行(或添加點)：在文本光標(biāo)當(dāng)前所在行的下方添加一新的數(shù)據(jù)段，如果不出現(xiàn)按鈕，對添加的更多數(shù)據(jù)沒有提供材料項。刪除行或刪除點)：在文本光標(biāo)當(dāng)前所在行的下方刪除一新的數(shù)據(jù)段，如果不出現(xiàn)按鈕，材料項要求所有的數(shù)據(jù)輸入段必須輸入數(shù)據(jù)。圖形：在ANSYS圖形窗口下顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)的圖形。如果需要，在單擊OK鍵前可以改變表中的數(shù)據(jù)，再單擊Graph按鈕。OK：提交輸入的所有數(shù)據(jù)到ANSYS的數(shù)據(jù)庫，并刪除該對話框1。材料模型號# 出現(xiàn)在材料模型定義樹結(jié)構(gòu)窗口，對第一種模型 # = 1 ，或為用戶在定義材料號對話框中指定的某一編號。Cancel：取消所有輸入的數(shù)據(jù)，刪除對話框1Help：顯示該幫助文件1單擊OK或Cancel刪除輸入數(shù)據(jù)對話框，按下Enter鍵將不刪除對話框。如果按鈕出現(xiàn)，但是變灰的，那么該功能是為特定的材料模型而定義的，而用戶還沒有輸入足夠的數(shù)據(jù)使該功能被激活。某些材料輸入對話框可能包含其它按鈕或交互輸入元件，這些是為完整定義某一材料模型而設(shè)置的。如想要這些交互輸入元件的幫助文件，見ANSYS 操作指南中的對話框及其元件。結(jié)構(gòu)分析注意事項執(zhí)行結(jié)構(gòu)分析時，幾種非彈性材料模型（雙擊下列樹結(jié)構(gòu)列表顯示：Structural，Nonlinear，Inelastic）要用戶輸入數(shù)值代替彈性材料特性 (彈性模量和或泊松比)，除了針對特定模型的非彈性常數(shù)外 (例如，對雙線性各向同性硬化模型是屈服應(yīng)力和切線模量)，這些情況下，在輸入非彈性常數(shù)前，必須輸入彈性材料特性。如果試圖首先輸入非彈性材料常數(shù)，就出現(xiàn)一個注釋告知你必須首先輸入彈性材料特性。單擊注釋的OK鍵后，出現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入對話框，提醒用戶輸入彈性材料特性并單擊OK，然后又出現(xiàn)另一數(shù)據(jù)輸入對話框告知用戶為選擇的特定材料模型輸入非彈性常數(shù)。1.2.4.4.4記錄/編輯材料數(shù)據(jù)材料模型定義窗口(定義材料模型行為對話框的左邊窗口)顯示用戶指定的每個材料模型的記錄，在數(shù)據(jù)輸入框選中OK后，該窗口顯示一文件夾圖標(biāo)、材料模型號 # (缺省狀態(tài)，第一個 # 是 1),緊接著是所定義的該材料模型的特性。選擇MaterialNew Model，然后在定義材料編號對話框中輸入一新的編號，可為材料模型定義另外的編號。如果雙擊任一材料模型或特性(樹結(jié)構(gòu)的最右邊)，相關(guān)的數(shù)據(jù)輸入對話框出現(xiàn)在用戶編輯數(shù)據(jù)的地方。1.2.4.4.5范例：定義簡單材料模型這個范例及下面的兩個范例顯示了結(jié)構(gòu)分析中材料模型界面的典型使用情況。如果用戶的專業(yè)或興趣在執(zhí)行分析而不是結(jié)構(gòu)分析，建議你仍然要閱讀并執(zhí)行這些例子，以使你對操作材料模型界面較熟悉。然后才能有勇氣試著完成自己的特定領(lǐng)域的問題，或試著做各種ANSYS分析指南里的樣例。這里是這些問題的一個樣例：在ANSYS 熱分析指南中完成一個穩(wěn)態(tài)熱分析（GUI方式）在ANSYS 電磁場分析指南中的維靜態(tài)基于邊緣的分析樣例(GUI方式)在ANSYS 電磁場分析指南中的共軸波導(dǎo)高頻諧響應(yīng)分析樣例在ANSYS 藕合場分析指南中的熱結(jié)構(gòu)直接藕合的分析樣例（GUI方式）下面的第一個樣例打算讓用戶看看如何完整地定義簡單的材料模型。該樣例一步步地引導(dǎo)用戶完成使用材料模型界面，在兩種溫度的大應(yīng)變結(jié)構(gòu)分析中，用Voce法則為模擬非線性各向同性硬化定義模型。1.從ANSYS主菜單，單擊下列菜單路徑：PreprocessorMaterial PropsMaterial Models，出現(xiàn)Define Material Model Behavior 對話框。2.在可用的材料模型窗口，雙擊下列選項：Structural，Linear，Elastic，Isotropic，出現(xiàn)一個對話框。3.按需要輸入材料特性值 (EX 代表彈性模量，XY 代表泊松比)，并單擊OK，在材料模型定義窗口出現(xiàn)材料模型編號 1 的特性。4.在可用的材料模型窗口，雙擊下列選項：Nonlinear，Inelastic，Rate Independent，Isotropic Hardening Plasticity，Mises Plasticity，Nonlinear，出現(xiàn)包含表格的對話框，在表格中可按分析問題增加溫度列或材料數(shù)據(jù)行。注意溫度區(qū)段是變灰的，這是因為缺省狀態(tài)下，ANSYS假定是溫度無關(guān)的應(yīng)用場合，所以不需要輸入溫度值。由于本問題是溫度相關(guān)的 (包含兩個溫度值)，所以必須首先增加另外一個溫度列，這在下一步介紹。5.單擊Add Temperature按鈕，出現(xiàn)第二列。6.在溫度行和列輸入第一個溫度值。7.在列的下面行中為第一個溫度輸入需要的Voce常數(shù)(見ANSYS單元參考手冊中的非線性各向同性硬化)。8.在溫度行的列中輸入第二個溫度。9.在列的下面行中為第二個溫度輸入需要的Voce常數(shù)。注意，如果需要為第三個溫度輸入常數(shù)，必須將光標(biāo)定位于T2列的溫度行中，然后再單擊Add Temperature 按鈕，這將使第三個溫度列出現(xiàn)。這個材料模型對每一溫度僅需要四個常數(shù)，如果使用允許更多常數(shù)的另外的模型， Add Row 按鈕將激活，對那些材料模型，使用Add Row (或 Add Point) 按鈕同樣有添加或插入行數(shù)的功能。10.單擊OK鍵，對話框關(guān)閉，為該材料定義的特性列在Material Model Number 1下面。1.2.4.4.6范例：編輯材料模型數(shù)據(jù)這個例子告訴用戶如何在材料模型界面中使用基本的編輯特征，假定用戶已完成了前面的樣例(見范例：定義簡單的材料模型)，并且已完成的材料模型列在 Material Models Defined窗口。編輯的數(shù)據(jù)通常分兩類：更改已有的材料特性，拷貝整個材料特性組，形成與該模型差別不大的另一個材料模型?？紤]這樣一種情況，用戶需要更改已指定給非線性各向同性模型的常數(shù)，按下列方式操作：1.雙擊Nonlinear Isotropic，出現(xiàn)相關(guān)的對話框，對話框中的數(shù)據(jù)段中已有的數(shù)據(jù)也顯示出來。2.在適當(dāng)?shù)膮^(qū)段中編輯常數(shù)，并單擊OK鍵。注意，如果需要更改任一其它材料特性，則在前面一步中雙擊Linear Isotropic，這將使與linear isotropic特性相關(guān)的對話框出現(xiàn)，然后就可以編輯那些數(shù)據(jù)?？紤]另外一種情況，用戶需要兩種材料模型，第二種材料模型與第一種材料模型基本相同，不同之處在于第二種模型需要包含對應(yīng)另外一個溫度的數(shù)值。按下列方式操作：1.在Define Material Model Behavior對話框中，單擊下列菜單路徑： Edit Copy，然后選擇表示來自那一個材料號，輸入表示到那個材料號，并單擊OK。 Material Models Defined窗現(xiàn)在包含列表形式的Material Model Number 2 ，如果雙擊Material Model Number 2，在Material Model Number 2下面就出現(xiàn)與Material Model Number 1一樣的材料特性數(shù)據(jù)。2.在Material Model Number 2下面雙擊Nonlinear Isotropic，出現(xiàn)相應(yīng)的對話框。3.將文本光標(biāo)移到最右邊一列的Temperature 行，單擊 Add Temperature 按鈕. 就出現(xiàn) T3 列。4.在新列中輸入新的溫度及與該溫度相關(guān)的四個常數(shù)。5.單擊OK鍵，關(guān)閉對話框，如果在Material Model Number 2下雙擊Nonlinear Isotropic，則出現(xiàn)相關(guān)的對話框，并反映出為Material Model Number 2添加的新的溫度值。1.2.4.4.7范例：定義材料模型組合這個范例目的是告知用戶如何基于兩種材料模型的組合來定義材料模型，它一步一步地示范如何使用材料模型界面定義模擬在某一溫度四周軟化的材料，這可通過組合Nonlinear Isotropic模型和Chaboche模型來實現(xiàn)。如果你做過這一節(jié)前面的任一個范例，在開始下面的范例前啟動一個新的會話。1.從ANSYS主菜單單擊下列菜單路徑：Preprocessor Material Props Material Models，Define Material Model Behavior對話框出現(xiàn)。2.在可用的Material Models窗口，雙擊下列選項：Structural，Linear，Elastic，Isotropic，出現(xiàn)一個對話框。3.按需要為材料特性輸入數(shù)值(EX 代表彈性模量，PRXY 代表泊松比)，單擊OK鍵，在定義的Material Models窗口出現(xiàn)Material Model Number 1 和 Linear Isotropic。4.在可用的Material Models窗口，雙擊下列選項：Nonlinear，Inelastic，Rate Independent，Combined Kinematic 和 Isotropic Hardening Plasticity，Mises Plasticity。5.雙擊Chaboche 和 Nonlinear Isotropic，出現(xiàn)為Chaboche 模型定義常數(shù)的對話框。6.輸入與Chaboche 模型相關(guān)的開始三個常數(shù)(見ANSYS 單元參考手冊中的Nonlinear Kinematic Hardening)。7.Chaboche模型允許用戶指定更多的常數(shù)，要指定更多的常數(shù)，單擊Add Row 按鈕,輸入下一個常數(shù)。8.對余下的想要定義的Chaboche常數(shù)，重復(fù)前面的步驟。9.單擊 OK鍵，對話框關(guān)閉，出現(xiàn)定義Nonlinear Isotropic模型的另一對話框。10.輸入與Nonlinear Isotropic 模型相關(guān)的常數(shù)(見ANSYS 單元參考手冊中的Nonlinear Isotropic Hardening)。11.單擊OK鍵，對話框關(guān)閉，在 Material Model Number 1下，列出下述內(nèi)容：Linear Isotropic，Chaboche，和Nonlinear Isotropic。用戶可編輯其中的任何數(shù)據(jù)(見范例：編輯材料模型數(shù)據(jù))。1.2.4.4.8材料模型界面 雜項材料模型界面的其它特征如下：用來輸入材料數(shù)據(jù)的任何批處理文件轉(zhuǎn)換到材料模型中，并在Define Material Model Behavior 對話框中的Material Models Defined 窗口以列表的形式出現(xiàn)。材料模型界面不從ANSYS材料庫輸入數(shù)據(jù)。ANSYS材料庫將在Using Material Library Files中討論。材料模型界面不支持用TB,MOONEY，或*MOONEY命令輸入。1.2.4.5使用材料庫文件盡管可以為每一個有限元分析分別定義材料特性，ANSYS程序可讓用戶以檔案文件的形式存儲材料特性組，然后在多種分析中恢復(fù)該數(shù)組并再次使用(每一材料特性數(shù)組有其自己的庫文件)。材料庫文件同樣可讓幾個ANSYS用戶共享常用的材料特性數(shù)據(jù)。材料庫特征還向用戶提供其它一些優(yōu)點：因為材料庫文件的存檔內(nèi)容可以重新使用，用戶可用它來快速定義另外一個類似的材料特性組，并且不易出錯。例如，假如已為一種鋼定義了材料特性，想為另一種差別不大的鋼生成材料特性，可以將現(xiàn)有的材料特性組寫入材料庫文件，再在一個不同的材料號下將其讀入到ANSYS中，然后在ANSYS中，只要根據(jù)需要作很少的修改就可為第二種鋼定義材料特性。使用/MPLIB命令(Main MenuPreprocessorMaterial Props Material Library Library Path)，可定義材料庫讀寫路徑。這樣做可以允許用戶以只讀文檔方式保護(hù)材料數(shù)據(jù)資源，而又提供ANSYS用戶不需切換路徑就可在本地目錄寫材料數(shù)據(jù)的功能。用戶可給自己的材料庫文件起個有意義的名字來反映庫中數(shù)據(jù)的特征，例如，描述鑄鋼材料特性的庫文件可以是STEELCST.SI_MPL。(見創(chuàng)建（寫）材料庫文件有關(guān)文件名約定的說明)。可以為材料庫文件設(shè)計自己的目錄層，這使用戶可以按單位或任何其它選擇的類別對材料類型進(jìn)行分類和編目錄(plastic，aluminum,等)。下面幾段是對如何創(chuàng)建和讀入材料庫文件的描述,參見ANSYS單元參考手冊中對/MPLIB，MPREAD，和MPWRITE命令的進(jìn)一步介紹。1.2.4.6材料庫文件的格式材料庫文件是 ANSYS 命令文件，文件格式支持線性和非線性材料特性，可以重復(fù)使用材料庫文件，因為材料庫文件是按下面的格式寫的：一旦用戶將材料特性組數(shù)據(jù)讀入ANSYS數(shù)據(jù)庫，就可以將該特性組與用戶希望的任一材料號聯(lián)系起來。1.2.4.7為材料庫文件指定缺省的讀/寫路徑在創(chuàng)建任何材料庫文件前，為這些文件定義一個缺省的讀/寫路徑：Command(s)：/MPLIB,R-W_opt,PATHGUI：Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial LibraryLibrary Path注：ANSYS提供的材料庫位于：/ansys60/matlib/在R-W_選項處，指定READ(設(shè)置讀路徑)，WRITE(設(shè)置寫路徑)，或STAT，觀察當(dāng)前使用的是何種讀/寫路徑。在PATH處，為將要使用的材料庫文件指定路徑。1.2.4.8創(chuàng)建（寫）材料庫文件按下列步驟操作來創(chuàng)建歸檔材料庫文件：發(fā)出/UNITS命令，告知ANSYS程序當(dāng)前使用的單位制。例如，要指頂國際單位制，就發(fā)出/UNITS,SI命令。不能在GUI模式下接近/UNITS命令。1.使用MP命令(Main MenuPreprocessorMaterial PropsIsotropic)定義材料特性，要這樣做，必須指定材料號及至少一種材料特性數(shù)值（例如，磁滲透性或MURX）。2.從 PREP7前處理器中發(fā)出下述命令：MPWRITE,Filename,LIB,MAT文件名是分配給材料庫文件的名稱，發(fā)出MPWRITE (Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial LibraryExport Library)，并為該材料庫文件指定文件名。發(fā)出MPWRITE命令將由材料號MAT指定的材料數(shù)據(jù)寫入當(dāng)前工作目錄中已命名過的文件中，(如果以前已發(fā)過/MPLIB命令(Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial LibraryLibrary Path)指定了材料庫的寫路徑，ANSYS就將文件寫到該路徑。材料庫文件的命名約定如下：文件名是在MPWRITE命令給定的名字，如果不指定文件名，缺省的文件名是JOBNAME。材料庫文件的擴展名為.xxx_MPL，這里xxx用來識別該材料特性組的單位制，如果單位制是CGS制,則文件的擴展名為.CGS_MPL。若在創(chuàng)建材料庫文件前不指定單位制，則缺省的擴展名是.USER_MPL(表示采用用戶定義的單位制)。1.2.4.9讀入材料庫文件按下列步驟將材料庫文件讀入ANSYS數(shù)據(jù)庫中：1.使用/UNITS命令或相應(yīng)的 GUI方式通知ANSYS 程序使用何種單位制。注：ANSYS的缺省單位制是SI，GUI僅用當(dāng)前激活的單位列出材料庫文件。2.指定希望覆蓋的新的材料參考號或已有的參考號：Command(s)：MATGUI：Main MenuPreprocessorCreateElementsElem Attributes注：覆蓋ANSYS數(shù)據(jù)庫中已有的材料會刪除與之相連的所有數(shù)據(jù)。3.用下列命令將材料庫文件讀入數(shù)據(jù)庫：Command(s):MPREAD,Filename,LIBGUI:Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial LibraryImport LibraryLIB變元支持文件搜索層級，程序首先在當(dāng)前工作目錄搜索已命名的材料庫文件，然后在由/MPLIB命令指定的讀路徑查找，最后在ANSYS提供的目錄/ansys60/matlib中查找。如果忽略LIB變元，程序僅在當(dāng)前工作目錄中查找。1.2.5創(chuàng)建幾何模型一旦定義了材料特性，在分析中下一步是生成確當(dāng)?shù)孛枋瞿Ｐ蛶缀涡再|(zhì)的有限元模型節(jié)點和單元。下列圖形顯示了一些有限元模型實例。有兩種創(chuàng)建有限元模型方法：實體建模和直接生成。使用實體建模，描述模型的幾何形狀，然后指示ANSYS程序自動對幾何實體進(jìn)行單元劃分產(chǎn)生節(jié)點和單元。可以控制程序生成的單元的大小和形狀。對于直接產(chǎn)生法，手工定義每個節(jié)點的位置和每個單元的連接。可采用一些簡便的操作，如節(jié)點和單元的復(fù)制陣列、對稱投影等。關(guān)于這兩種方法的細(xì)節(jié)和關(guān)于模型生成有關(guān)的其它方面-坐標(biāo)系、工作平面、耦合、約束方程等，在ANSYS Modeling and Meshing Guide（ANSYS建模和網(wǎng)格劃分指南）中描述。圖1-3一些有限元模型實例1.2.6加載和求解在這一步，運用SOLUTION處理器定義分析類型和分析選項，加荷，指定載荷步長選項，并對有限元求解進(jìn)行初始化。也可使用PREP7前處理器加載。1.2.6.1定義分析類型和分析選項可以根據(jù)載荷條件和要計算的響應(yīng)選擇分析類型。例如，要計算固有頻率和模態(tài)振型，就必須選擇模態(tài)分析。在ANSYS程序中，可以進(jìn)行下列類型的分析：靜態(tài)（或穩(wěn)定）分析、瞬態(tài)分析、諧響應(yīng)分析、模態(tài)分析、譜分析、屈曲和子結(jié)構(gòu)。并不是所有的分析類型對任何學(xué)科有效。例如，模態(tài)分析對于熱分析模型無效。ANSYS文檔資料中的分析指南手冊描述了每個學(xué)科可用的分析類型和進(jìn)行分析的步驟。分析選項允許自定義分析類型。典型的分析選項如求解的方法、應(yīng)力硬化打開或關(guān)閉和Newton-Raphson選項。要定義分析類型和分析選項，使用ANTYPE命令(Main MenuPreprocessorLoadsNew Analysis or Main Menu PreprocessorLoadsRestart)和相應(yīng)的分析選項命令(TRNOPT，HROPT，MODOPT，SSTIF，NROPT，