第一章 ANSYS 分析基本步驟

1、.第一章 ANSYS 分析基本步驟（黑小2）ModuleObjective本章目標（黑小3）學習完本章后，學員應該能夠初步掌握ANSYS分析問題的基本操作步驟.（揩小4）LessonObjectivesLesson A. 分析過程2-1. ANSYS分析過程中的三個主要步驟.2-2. ANSYS分析步驟在GUI中的體現(xiàn).Lesson B. 文件管理2-3. ANSYS 文件系統(tǒng): a. ANSYS 在分析過程中怎樣使用文件.b. ANSYS 使用的文件名稱的格式.c.確定 ANSYS 默認的文件名.2-4. ANSYS的數(shù)據(jù)庫:a.ANSYS數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù).b.數(shù)據(jù)庫的存儲操作.c.數(shù)據(jù)庫

2、的恢復操作.d.怎樣通過存儲及恢復數(shù)據(jù)庫文件修改錯誤.Lesson C. ANSYS分析基本步驟訓練2-5. ANSYS分析過程實例演練.Lesson A. 分析過程ANSYS分析采用的是有限元分析技術。在分析時，必須將實際問題的模型轉(zhuǎn)化為有限元模型。有限元分析(FEA) 是對物理現(xiàn)象（幾何及載荷工況）的模擬，是對真實情況的數(shù)值近似。通過劃分單元，求解有限個數(shù)值來近似模擬真實環(huán)境的無限個未知量。1-1. ANSYS分析過程中的三個主要步驟.Procedure1. .2. .3. . 1. 創(chuàng)建有限元模型 創(chuàng)建或讀入幾何模型. 定義材料屬性. 劃分單元 (節(jié)點及單元).2. 施加載荷進行求解 施

3、加載荷及載荷選項. 求解.3. 查看結果 查看分析結果. 檢驗結果. (分析是否正確) 2-2. ANSYS分析步驟在GUI中的體現(xiàn).分析的三個主要步驟可在主菜單中得到明確體現(xiàn)。主菜單中各部分的順序基本上是按著常規(guī)問題分析順序設置的。 1. 第一步創(chuàng)建有限元模型之主菜單體現(xiàn)主要部分： 2. 第二步施加荷載求解之主菜單體現(xiàn)主要部分： 3. 第三步查看結果之主菜單體現(xiàn)主要部分：Lesson B. 文件管理2-3a. ANSYS怎樣在分析中使用文件.2-3b. ANSYS使用的文件格式.2-3c. 確定默認的ANSYS文件名. ANSYS文件及工作文件名：& ANSYS在分析過程中需要讀寫文件。生成

4、的文件有的是程序自動生成的（如日志文件），有的是在使用者控制下生成的。& 文件格式為 jobname.ext, 其中 jobname 是設定的工作文件名, ext 是由ANSYS定義的擴展名，用于區(qū)分文件的用途和類型。& 默認的工作文件名是 file。使用時建立自己的工作文件名。一些特殊的文件數(shù)據(jù)庫文件jobname.db二進制Log 文件jobname.log文本結果文件（例如：結構）jobname.rxx （jobname.rst）二進制圖形文件jobname.grph二進制 （特殊格式）2-4a. ANSYS數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù).DefinitionANSYS的數(shù)據(jù)庫，是指在前處理、求解及

5、后處理過程中，ANSYS保存在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫既存儲輸入的數(shù)據(jù)，也存儲結果數(shù)據(jù): 輸入數(shù)據(jù) - 必須輸入的信息 (模型尺寸、材料屬性、載荷等). 結果數(shù)據(jù) - ANSYS計算的數(shù)值 (位移、應力、應變、溫度等).2-4b. 存儲數(shù)據(jù)庫操作. 存儲操作將ANSYS數(shù)據(jù)庫從內(nèi)存中寫入一個文件。數(shù)據(jù)庫文件（以db為擴展名）是數(shù)據(jù)庫當前狀態(tài)的一個備份。2-4c. 存儲數(shù)據(jù)庫操作.恢復操作將數(shù)據(jù)庫文件中的數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存中，在這個過程中，將首先清除目前內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，將之替換成數(shù)據(jù)庫文件中的數(shù)據(jù)。2-4d. 怎樣利用存儲和恢復數(shù)據(jù)庫，從錯誤操作中恢復.ANSYS提供數(shù)據(jù)庫文件備份。選擇 “Files Re

6、sume from”, 然后選擇 jobname.dbb，恢復到上一次存儲的數(shù)據(jù)庫。這個功能在錯存數(shù)據(jù)庫時很有用，可以找回其前次的數(shù)據(jù)。 關于文件操作及存儲與恢復操作提請注意： 每個ANSYS使用者最好建立自己的工作目錄，因為ANSYS分析過程中生成的（尤其是自動生成的）大量文件，很多都存在該目錄下. 每求解一個新問題使用不同的工作文件名. 在AYSYS啟動對話框中設置工作文件名. 針對每個分析項目，設置單獨的子目錄. 您必須選擇一個存儲命令，將數(shù)據(jù)庫保存到文件中. 建議在分析過程中，隔一段時間存儲一次數(shù)據(jù)庫文件，且取不同名. 在進行不清除后果的（例如劃分網(wǎng)格）或會造成重大影響的（例如刪除操作

7、）操作以前，最好先存儲一下數(shù)據(jù)庫文件. 如果在進行一個操作以前剛剛存儲完數(shù)據(jù)庫，您可以選擇工具條中的RESUME_DB，進行 “undo”。Lesson C. ANSYS分析基本步驟訓練2-5. ANSYS分析過程實例演練.Exercise為了增加學好ANSYS的信心，為了掌握ANSYS分析的基本步驟，依據(jù)下列循序漸進的求解指導，進行一個簡支梁的靜力分析。注意在此分析中采用的ANSYS分析步驟，以及幾次將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)存到文件中的操作。& 問題表述：使用ANSYS分析一個矩形截面簡支梁。問題條件如圖所示：目標：求解在力F的作用下梁的內(nèi)力與變形。已知條件： F500 kN L6 m訓練過程中注意：

8、 各物理量單位的統(tǒng)一. 計算結果與解析解結果的對比 B400 mm H600 mm E3104 N/mm2& 分析過程：1.啟動 ANSYS.a. 開始 程序 ANSYS*.* Configure ANSYS Productsb. 打開窗口，在Working Directory輸入或選擇您的工作目錄，如D:張三梁分析，在Job Name欄輸入或選擇您的工作文件名，如beam.c. 選擇Run.！以交互模式進入ANSYS，工作文件名為beam.！選擇工作目錄，命名或選擇工作文件名.2.創(chuàng)建基本模型！使用帶有兩個關鍵點的線模擬梁，梁的高度及橫截面積將在單元的實常數(shù)中設置.a.Main Menu:

9、Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS.b.輸入關鍵點編號 1.c.輸入x,y,z坐標 0,0,0.d.選擇 Apply.e.輸入關鍵點編號 2.f.輸入x,y,z坐標6,0,0 .g.選擇 OK.！此時圖形顯示窗口出現(xiàn)所輸入的兩個關鍵點1和2.下面利用兩點創(chuàng)建線.h.Main Menu: Preprocessor Modeling Create Lines Lines Straight Line！注意彈出的拾取菜單，以及輸入窗口中的操作提示.i.用鼠標選取兩個關鍵點1和2.j.在拾取菜單中選擇OK.3.存儲ANSYS數(shù)據(jù)庫.To

10、olbar: SAVE_DB！工作目錄中已保存了以工作名命名的數(shù)據(jù)庫文件，可到工作目錄中查查看！ANSYS數(shù)據(jù)庫是當用戶在建模求解時ANSYS保存在內(nèi)存中的數(shù)據(jù). 由于在ANSYS初始對話框中定義的工作文件名為beam，因此存儲的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)到了名為beam.db的數(shù)據(jù)庫文件中. 經(jīng)常存儲數(shù)據(jù)庫文件是必要的. 這樣在進行了誤操作后，可以恢復上次存儲的數(shù)據(jù)庫文件. 存儲及恢復操作，可以點取工具條，也可以選擇菜單：Utility Menu：File.4.設定分析模塊.a.Main Menu: Preferencesb.選擇 Structural.c. 選擇 OK.！使用“Preferences” 對

11、話框選擇分析模塊，以便于對菜單進行過濾. 如果不進行選擇，所有的分析模塊的菜單都將顯示出來. 例如這里選擇了結構模塊，那么所有熱、電磁、流體的菜單將都被過濾掉，使菜單更簡潔明了.！創(chuàng)建好幾何模型以后，就要準備單元類型、實常數(shù)、材料屬性，然后劃分網(wǎng)格.5.設定單元類型相應選項.！對于任何分析，您必須單元類型庫中選擇一個或幾個適合您的分析的單元類型（對應于梁的是梁單元，對應于二維實體的是2D實體單元，對應三維實體的是3D實體單元，不能選錯）. 單元類型決定了輔加的自由度（位移、轉(zhuǎn)角、溫度等）。許多單元還要設置一些單元的選項，諸如單元特性和假設，單元結果的打印輸出選項等。對于本問題，只須選擇 BEA

12、M3 并默認單元選項即可.a.Main Menu: Preprocessor Element Type Add/Edit/Deleteb.選擇 Add . . .c.左邊單元庫列表中選擇 Beam.d.在右邊單元列表中選擇 2D elastic 3 (BEAM3).e.選擇 OK 接受單元類型并關閉對話框.f.選擇 Close 關閉單元類型對話框.6.定義實常數(shù).！有些單元的幾何特性，不能僅用其節(jié)點的位置充分表示出來，需要提供一些實常數(shù)來補充幾何信息. 典型的實常數(shù)有殼單元的厚度，梁單元的橫截面積等. 某些單元類型所需要的實常數(shù)，以實常數(shù)組的形式輸入. 本例中用一條線表示梁顯然不足以完全描述梁

13、的性質(zhì)，需要實常數(shù)來補充. （此外對于彈簧單元，彈性系數(shù)需作為實常數(shù)輸入.）a.Main Menu: Preprocessor Real Constantsb.選擇 Add . . .c.選擇 OK 定義BEAM3的實常數(shù). d.選擇 Help 得到有關單元 BEAM3的幫助.e.查閱單元描述.f.File Exit 退出幫助系統(tǒng).g.在AREA框中輸入 0.4*0.6 （橫截面積）.h.在IZZ框中輸入 0.4*(0.6*3)/12 （慣性矩）.i.在HEIGHT框中輸入 0.6 （梁的高度）. j.選擇 OK 定義實常數(shù)并關閉對話框.k.選擇 Close 關閉實常數(shù)對話框.7.定義材料屬性

14、.！材料屬性是與幾何模型無關的本構屬性，例如楊氏模量、密度等. 雖然材料屬性并不與單元類型聯(lián)系在一起，但由于計算單元矩陣時需要材料屬性，ANSYS為了用戶使用方便，還是對每種單元類型列出了相應的材料類型. 根據(jù)不同的應用，材料屬性可以是線性或非線性的. 與單元類型及實常數(shù)類似，一個分析中可以定多種材料. 每種材料設定一個材料編號（材料參考號）. 對于本問題，只須定義一種材料，這種材料只須定義一個材料屬性楊氏模量 3.0e7 kPa3.0e4N/mm2.a. Preprocessor Material Props Material Modelsb.選擇右欄各向同性線彈性材料：Strucrural

15、 Liner Elastic Isotropic.c.在EX框中輸入3e7（彈性模量）. d.選擇OK 定義材料屬性并關閉對話框.8.保存ANSYS數(shù)據(jù)庫文件 beamgeom.db.！在劃分網(wǎng)格以前，用一表示幾何模型的文件名保存數(shù)據(jù)庫文件。一旦需要返回重新劃分網(wǎng)格時就很方便了，因為此時需要恢復數(shù)據(jù)庫文件。a.Utility Menu: File Save asb.輸入文件名 beamgeom.db.c.選擇 OK 保存文件并退出對話框.9.對幾何模型劃分網(wǎng)格.！必須將幾何模型轉(zhuǎn)化為有限元模型才能進行求解！必須為幾何模型指定單元類型、材料類型、實常數(shù)類型！a.Main Menu: Prepro

16、cessor Meshing MeshTool. b.選擇Element Attributes下的Set按鈕，在彈出窗口選擇所需的單元類型、材料類型、實常數(shù)類型，選擇OK.c.選Size Controls中Lines下的Set按鈕，鼠標左鍵拾取代表梁的線，OK，在彈出對話框NDIV欄輸入12，OK！此步意味著要將此梁劃分成12個單元，共有13個節(jié)點.！一定要注意此時并未進行劃分單元，只是想劃12個而已.d.擊Mesh按鈕.，鼠標左鍵拾取線，在拾取對話框中選擇 OK.！此時才真正的劃分了單元，即將幾何模型轉(zhuǎn)化為了有限元模型.e.(可選) 在MeshTool對話框中選擇 Close.10.保存AN

17、SYS數(shù)據(jù)庫到文件 beammesh.db.！這次用表示已經(jīng)劃分網(wǎng)格后的文件名存儲數(shù)據(jù)庫.a.Utility Menu: File Save asb.輸入文件名： beammesh.db.c.選擇 OK 保存文件并退出對話框.11.施加載荷及約束.！您現(xiàn)在要施加載荷及約束，默認為一個新的、靜力的分析，因此您不必設定分析類型及分析選項.a.Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Nodesb.拾取最左邊的節(jié)點.c.在拾取菜單中選擇 OK.d. 選擇All DOF.e. 選擇 OK. （如果不輸入任何值，位

18、移約束默認為0）！ac為施加左端水平、豎直兩向線位移約束與轉(zhuǎn)動位移約束.f.Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Force/Moment On Nodesg.拾取最右邊的節(jié)點. h.在選取對話框中選擇OK.i.選擇 FY.j.在VALUE框中輸入-500.k.選擇 OK.！fk為施加右端豎向集中荷載. 12.保存數(shù)據(jù)庫文件到 beamload.db.a.Utility Menu: File Save asb.輸入文件名 beamload.db.c.選擇OK保存文件并關閉對話框.13.進行求解.！您將對一端固支，另一端施加向下力的懸

19、壁梁問題進行求解。由于這個問題規(guī)模很小，使用任何求解器都能很快得到結果，這里使用默認的波前求解器進行求解.a.Main Menu: Solution Solve Current LSb.查看狀態(tài)窗口中的信息, 然后選擇狀態(tài)窗口 File Closec.選擇 OK開始計算.d.當出現(xiàn) “Solution is done!” 提示后，選擇OK關閉此窗口.14.進入通用后處理讀取分析結果.a.Main Menu: General Postproc Read Results First Set！后處理用于通過圖形或列表方式顯示分析結果。通用后處理（POST1)用于觀察指定載荷步的整個模型的結果.本問題只有一個載荷步。15.圖形顯示變形.a.Main Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shapeb.在對話中選擇 deformed and undeformed.c.選