第二章 ANSYS分析的基本步驟

1、September 30, 1998M2-1Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)September 30, 1998M2-2Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)學習完本章后，學員依照一步步的指導將能夠用學習完本章后，學員依照一步步的指導將能夠用ANSYS分分析的基本步驟解決簡單的分析問題。析的基本步驟解決簡單的分析問題。.ModuleObjectiveLesson A. 分析步驟分析步驟2-1. ANSYS分析中三個主要的分析步驟分析中三個主要的分析步驟.2-2.ANSYS分析步驟在分析步驟

2、在GUI中的體現中的體現.Lesson B. 文件管理文件管理2-3. ANSYS 文件系統(tǒng)文件系統(tǒng):a. ANSYS 在分析過程中怎樣使用文件在分析過程中怎樣使用文件.b. ANSYS 使用的文件名稱的格式使用的文件名稱的格式.c. 確定確定 ANSYS 默認的文件名默認的文件名.2-4. ANSYS的數據庫的數據庫:a. ANSYS數據庫中存儲的數據數據庫中存儲的數據.b. 數據庫的存儲操作數據庫的存儲操作.c. 數據庫的恢復操作數據庫的恢復操作.d. 怎樣通過存儲及恢復數據庫文件修改錯誤怎樣通過存儲及恢復數據庫文件修改錯誤.LessonObjectivesSeptember 30, 19

3、98M2-3Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)September 30, 1998M2-4Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)有限元分析有限元分析(FEA) 是對物理現象（幾何及載荷工況）的模擬，是對真實情是對物理現象（幾何及載荷工況）的模擬，是對真實情況的數值近似。通過劃分單元，求解有限個數值來近似模擬真實環(huán)境的無況的數值近似。通過劃分單元，求解有限個數值來近似模擬真實環(huán)境的無限個未知量。限個未知量。September 30, 1998M2-5Introduction to ANSYS

4、- Release 5.5 (001128)Objective2-1. ANSYS分析過程中三個主要的步驟分析過程中三個主要的步驟.1. 創(chuàng)建有限元模型創(chuàng)建有限元模型 創(chuàng)建或讀入幾何模型創(chuàng)建或讀入幾何模型. 定義材料屬性定義材料屬性. 劃分單元劃分單元 (節(jié)點及單元節(jié)點及單元).2. 施加載荷進行求解施加載荷進行求解 施加載荷及載荷選項施加載荷及載荷選項. 求解求解.3. 查看結果查看結果 查看分析結果查看分析結果. 檢驗結果檢驗結果. (分析是否正確分析是否正確)A1XYZSeptember 30, 1998M2-6Introduction to ANSYS - Release 5.5 (0

5、01128)1. 建立有限元模型建立有限元模型3. 查看結果查看結果2. 施加載荷求解施加載荷求解主菜單主菜單分析的三個主要步驟可在主菜單中得到明確體現分析的三個主要步驟可在主菜單中得到明確體現.Objective2-2. ANSYS分析步驟在分析步驟在GUI中的體現中的體現.September 30, 1998M2-7Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)ANSYS GUI中的功能排列中的功能排列按照一種動賓結構，以動按照一種動賓結構，以動詞開始（如詞開始（如Create), 隨后隨后是一個名詞是一個名詞 (如如Circle).菜單的排列，按

6、照由前到后菜單的排列，按照由前到后、由簡單到復雜的順序，與、由簡單到復雜的順序，與典型分析的順序相同典型分析的順序相同. September 30, 1998M2-8Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)September 30, 1998M2-9Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)Objectives2-3a. ANSYS怎樣在分析中使用文件怎樣在分析中使用文件.2-3b. ANSYS使用的文件格式使用的文件格式.2-3c.確定默認的確定默認的ANSYS文件名文件名. ANSYS在分析過程中

7、需要讀寫文件在分析過程中需要讀寫文件. 文件格式為文件格式為 jobname.ext, 其中其中 jobname 是設定的工作文件名是設定的工作文件名, ext 是由是由ANSYS定義的擴展名，用于區(qū)分文件的用途和類型定義的擴展名，用于區(qū)分文件的用途和類型. 默認的工作文件名是默認的工作文件名是 file.September 30, 1998M2-10Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)一些特殊的文件一些特殊的文件 數據庫文件數據庫文件jobname.db二進制二進制Log 文件文件jobname.log文本文本結果文件結果文件jobname

8、.rxx二進制二進制(例如：結構例如：結構)jobname.rst圖形文件圖形文件jobname.grph二進制二進制 (特殊格式特殊格式)September 30, 1998M2-11Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)Objective2-4a.ANSYS數據庫中存儲的數據數據庫中存儲的數據.ANSYS的數據庫，是指在前處理、求解及后處理過程中，的數據庫，是指在前處理、求解及后處理過程中，ANSYS保存在內存中的數據。數據庫既存儲輸入的數據，保存在內存中的數據。數據庫既存儲輸入的數據，也存儲結果數據也存儲結果數據: 輸入數據輸入數據 -

9、必須輸入的信息必須輸入的信息 (模型尺寸、材料屬性、載荷等模型尺寸、材料屬性、載荷等). 結果數據結果數據 - ANSYS計算的數值計算的數值 (位移、應力、應變、溫度等位移、應力、應變、溫度等).DefinitionSeptember 30, 1998M2-12Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)Objective2-4b.存儲數據庫操作存儲數據庫操作.存儲操作將存儲操作將ANSYS數據庫從內存中寫入一個文件數據庫從內存中寫入一個文件 。數據庫文件（以數據庫文件（以db為擴展名）是為擴展名）是數據庫當前狀態(tài)的一個備份數據庫當前狀態(tài)的一個備份

10、.彈出一個對話框，允許將數據庫存儲到另外名字的文件彈出一個對話框，允許將數據庫存儲到另外名字的文件上。上。 (注意在注意在ANSYS中，中， “Save as” 只將數據庫拷貝到只將數據庫拷貝到另外一個文件名上，并不改變當前的工作文件名另外一個文件名上，并不改變當前的工作文件名). 立即保存數據庫到立即保存數據庫到 jobname.db文件中，其中文件中，其中jobname為工作文件名。為工作文件名。September 30, 1998M2-13Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)Objective2-4c.恢復數據庫操作恢復數據庫操作.與與

11、 “Save as,”類似，類似， “Resume from” 讀入給定文讀入給定文件名的數據庫文件，但當前的工作文件名不變件名的數據庫文件，但當前的工作文件名不變.恢復操作將數據庫文件中的數據讀入內存中，在這個過程中，將首先清除目恢復操作將數據庫文件中的數據讀入內存中，在這個過程中，將首先清除目前內存中的數據，將之替換成數據庫文件中的數據前內存中的數據，將之替換成數據庫文件中的數據.立即恢復名為立即恢復名為 jobname.db的文件的文件. Jobname為在為在ANSYS啟動對話框中設定的工作文件名啟動對話框中設定的工作文件名.September 30, 1998M2-14Introdu

12、ction to ANSYS - Release 5.5 (001128)Objective2-4d.怎樣利用存儲和恢復數據庫，從錯誤操作中恢復怎樣利用存儲和恢復數據庫，從錯誤操作中恢復.ANSYS提供數據庫文件備份提供數據庫文件備份。 選擇選擇 “Files Resume from,” 然后選擇然后選擇 jobname.dbb ，恢復到上一次存儲的數據庫恢復到上一次存儲的數據庫.存儲和恢復操作可在工具條中方存儲和恢復操作可在工具條中方便地調用便地調用.September 30, 1998M2-15Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128) 您必須

13、選擇一個存儲命令，將數據庫保存到文件中您必須選擇一個存儲命令，將數據庫保存到文件中. 建議在分析過程中，隔一段時間存儲一次數據庫文件建議在分析過程中，隔一段時間存儲一次數據庫文件. 在進行不清除后果的（例如劃分網格）或會造成重大在進行不清除后果的（例如劃分網格）或會造成重大影響的（例如刪除操作）操作以前，最好先存儲一下影響的（例如刪除操作）操作以前，最好先存儲一下數據庫文件數據庫文件. 如果在進行一個操作以前剛剛存儲完數據庫，您可以如果在進行一個操作以前剛剛存儲完數據庫，您可以選擇工具條中的選擇工具條中的RESUME_DB，進行進行 “undo”。September 30, 1998M2-16

14、Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)Guidelines 為了最大程度地減小由于誤操作引起的文件覆蓋等，我們建議您培養(yǎng)以下為了最大程度地減小由于誤操作引起的文件覆蓋等，我們建議您培養(yǎng)以下習慣：習慣：1) 針對每個分析項目，設置單獨的針對每個分析項目，設置單獨的子目錄子目錄；2) 每求解一個新問題使用不同的每求解一個新問題使用不同的 工作文件名工作文件名. 在在AYSYS啟動對話框中設置啟動對話框中設置工作文件名工作文件名. ANSYS的的Output文件在交互操作中并不自動被寫出，在交互操作中，您文件在交互操作中并不自動被寫出，在交互操作中，

15、您必須用必須用Utility Menu: File Switch Output to File把把output寫到一個文寫到一個文件中件中. 分析完成后，您必須保存如下文件分析完成后，您必須保存如下文件: log 文件文件 ( .log), 數據庫文件數據庫文件 ( .db), 結果文件結果文件 ( .rst, .rth等等), 載荷步文件載荷步文件 (.s01, .s02, .), 輸出文件輸出文件 ( .out), 物物理環(huán)境文件理環(huán)境文件 (.ph1, .ph2, .). 注意注意 log 文件只添加，不會覆蓋文件只添加，不會覆蓋.September 30, 1998M2-17Intro

16、duction to ANSYS - Release 5.5 (001128)當使用當使用Windows Explorer管理管理ANSYS文件時，建議作如下設置文件時，建議作如下設置:View Options 這些設置將顯示這些設置將顯示ANSYS文件的擴展名，以利于文件的擴展名，以利于ANSYS文件管理文件管理.September 30, 1998M2-18Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)依照如下循序漸進的求解指導，進行一個懸壁梁的靜力分析依照如下循序漸進的求解指導，進行一個懸壁梁的靜力分析. 注意在此分析中采用的注意在此分析中采用的

17、ANSYS分析步驟，以及幾次將內存中分析步驟，以及幾次將內存中的數據存到文件中的操作的數據存到文件中的操作.ExerciseSeptember 30, 1998M2-19Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)使用使用ANSYS分析一個工字懸壁梁，如圖所示分析一個工字懸壁梁，如圖所示.PPoint ALH求解在力求解在力P作用下點作用下點A處的變形，已處的變形，已知條件如下：知條件如下：P = 4000 lbL = 72 inI = 833 in4E = 29 E6 psi橫截面積橫截面積 (A) = 28.2 in2H = 12.71 in在練

18、習之后，數值解將與用彈性梁理在練習之后，數值解將與用彈性梁理論計算的解析解進行對比論計算的解析解進行對比.September 30, 1998M2-20Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)練習練習 - 懸壁梁懸壁梁(續(xù)續(xù))1. 啟動啟動 ANSYS.以交互模式進入以交互模式進入ANSYS，工工作文件名為作文件名為beam.2. 創(chuàng)建基本模型創(chuàng)建基本模型a. Main Menu: Preprocessor -Modeling- Create Keypoints In Active CS.使用帶有兩個關鍵點的線模擬梁，梁的高度及橫截面積使用帶有兩

19、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中設置將在單元的實常數中設置.September 30, 1998M2-21Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)練習練習 - 懸壁梁懸壁梁(續(xù)續(xù))b. 輸入關鍵點編號輸入關鍵點編號 1.c. 輸入輸入x,y,z坐標坐標 0,0,0.d. 選擇選擇 Apply.e. 輸入關鍵點編號輸入關鍵點編號 2.f. 輸入輸入x,y,z坐標坐標72,0,0 .g. 選擇選擇 OK.h. Main Menu: Preprocessor -Modeling- Create -Lines- Lines Str

20、aight LineSeptember 30, 1998M2-22Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)練習練習 - 懸壁梁懸壁梁(續(xù)續(xù))i. 選取兩個關鍵點選取兩個關鍵點.j. 在拾取菜單中選擇在拾取菜單中選擇OK.3. 存儲存儲ANSYS數據庫數據庫.Toolbar: SAVE_DB注意彈出的拾取菜單，以及輸入窗口中的操作提示注意彈出的拾取菜單，以及輸入窗口中的操作提示.ANSYS數據庫是當用戶在建模求解時數據庫是當用戶在建模求解時ANSYS保存在內保存在內存中的數據。存中的數據。由于在由于在ANSYS初始對話框中定義的工作初始對話框中定義

21、的工作文件名為文件名為beam，因此存儲的數據庫的到名為因此存儲的數據庫的到名為beam.db的文件中的文件中。經常存儲數據庫文件名是必要的。這樣在進。經常存儲數據庫文件名是必要的。這樣在進行了誤操作后，可以恢復上次存儲的數據庫文件行了誤操作后，可以恢復上次存儲的數據庫文件. 存儲存儲及恢復操作，可以點取工具條，也可以選擇菜單：及恢復操作，可以點取工具條，也可以選擇菜單：Utility Menu：File.September 30, 1998M2-23Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)練習練習 - 懸壁梁懸壁梁(續(xù)續(xù))4. 設定分析模塊設定

22、分析模塊.a. Main Menu: Preferencesb. 選擇選擇 Structural.c. 選擇選擇 OK.使用使用“Preferences” 對話框選擇分析模塊，以便于對對話框選擇分析模塊，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，使菜單更簡潔明熱、電磁、流體的菜單將都被過濾掉，使菜單更簡潔明了了.創(chuàng)建好幾何模型以后，就要準備單元類型、實常數、材創(chuàng)建好幾何模型以后，就要準備單元類型、實常數、

23、材料屬性，然后劃分網格料屬性，然后劃分網格.September 30, 1998M2-24Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)練習練習 - 懸壁梁懸壁梁(續(xù)續(xù))5. 設定單元類型相應選項設定單元類型相應選項.a. Main Menu: Preprocessor Element Type Add/Edit/Deleteb. 選擇選擇 Add . . .c. 左邊單元庫列表中選擇左邊單元庫列表中選擇 Beam.d. 在右邊單元列表中選擇在右邊單元列表中選擇 2D elastic (BEAM3).對于任何分析，您必須單元類型庫中選擇一個或幾個適對于

24、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合您的分析的單元類型. 單元類型決定了輔加的自由度單元類型決定了輔加的自由度（位移、轉角、溫度等）。許多單元還要設置一些單元（位移、轉角、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，只須選擇項等。對于本問題，只須選擇 BEAM3 并默認單元選項并默認單元選項即可即可.September 30, 1998M2-25Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)練習練習 - 懸壁梁懸壁梁(續(xù)

25、續(xù))e. 選擇選擇 OK 接受單元類型并接受單元類型并關閉對話框關閉對話框.f. 選擇選擇 Close 關閉單元類型關閉單元類型對話框對話框.6. 定義實常數定義實常數.a. Main Menu: Preprocessor Real Constantsb. 選擇選擇 Add . . .有些單元的幾何特性，不能僅用其節(jié)點的位置充分表示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來補充幾何信息。出來，需要提供一些實常數來補充幾何信息。 典型的典型的實常數有殼單元的厚度，梁單元的橫截面積等。某些單實常數有殼單元的厚度，梁單元的橫截面積等。某些單元類型所需要的實常數，以實常

26、數組的形式輸入元類型所需要的實常數，以實常數組的形式輸入. September 30, 1998M2-26Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)練習練習 - 懸壁梁懸壁梁(續(xù)續(xù))c. 選擇選擇 OK 定義定義BEAM3的實的實常數常數.d. 選擇選擇 Help 得到有關單元得到有關單元 BEAM3的幫助的幫助.e. 查閱單元描述查閱單元描述.f. File Exit 退出幫助系統(tǒng)退出幫助系統(tǒng).g. 在在AREA框中輸入框中輸入 28.2 （橫截面積）橫截面積）.h. 在在IZZ框中輸入框中輸入 833 （慣慣性矩）性矩）.i. 在在HEIGHT

27、框中輸入框中輸入 12.71 （梁的高度）梁的高度）.September 30, 1998M2-27Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)練習練習 - 懸壁梁懸壁梁(續(xù)續(xù))j. 選擇選擇 OK 定義實常數并關定義實常數并關閉對話框閉對話框.k. 選擇選擇 Close 關閉實常數對關閉實常數對話框話框.September 30, 1998M2-28Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)練習練習 - 懸壁梁懸壁梁(續(xù)續(xù))7. 定義材料屬性定義材料屬性.a. Preprocessor Material

28、 Props -Constant- Isotropicb. 選擇選擇 OK to 定義材料定義材料 1.c. 在在EX框中輸入框中輸入29e6（彈性彈性模量）模量）.d. 選擇選擇OK 定義材料屬性并定義材料屬性并關閉對話框關閉對話框.材料屬性材料屬性 是與幾何模型無關的本構屬性，例如楊氏模是與幾何模型無關的本構屬性，例如楊氏模量、密度等量、密度等. 雖然材料屬性并不與單元類型聯系在一起雖然材料屬性并不與單元類型聯系在一起，但由于計算單元矩陣時需要材料屬性，但由于計算單元矩陣時需要材料屬性，ANSYS為了為了用戶使用方便，還是對每種單元類型列出了相應的材料用戶使用方便，還是對每種單元類型列出了

29、相應的材料類型。類型。 根據不同的應用，材料屬性可以是線性或非線根據不同的應用，材料屬性可以是線性或非線性的性的. 與單元類型及實常數類似，一個分析中可以定多與單元類型及實常數類似，一個分析中可以定多種材料種材料. 每種材料設定一個材料編號每種材料設定一個材料編號. 對于本問題，只對于本問題，只須定義一種材料，這種材料只須定義一個材料屬性須定義一種材料，這種材料只須定義一個材料屬性楊楊氏模量氏模量 29E6 psi.September 30, 1998M2-29Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)練習練習 - 懸壁梁懸壁梁(續(xù)續(xù))8. 保存保

30、存ANSYS數據庫文件數據庫文件 beamgeom.db.a. Utility Menu: File Save asb. 輸入文件名輸入文件名 beamgeom.db.c. 選擇選擇 OK 保存文件并退出保存文件并退出對話框對話框.在劃分網格以前，用一表示幾何模型的文件名保存數據在劃分網格以前，用一表示幾何模型的文件名保存數據庫文件。一旦需要返回重新劃分網格時就很方便了，庫文件。一旦需要返回重新劃分網格時就很方便了，因為此時需要恢復數據庫文件。因為此時需要恢復數據庫文件。September 30, 1998M2-30Introduction to ANSYS - Release 5.5 (00

31、1128)練習練習 - 懸壁梁懸壁梁(續(xù)續(xù))9. 對幾何模型劃分網格對幾何模型劃分網格.a. Main Menu: Preprocessor MeshToolb. 選擇選擇 Mesh.c. 拾取拾取 line.d. 在拾取對話框中選擇在拾取對話框中選擇 OK.e. (可選可選) 在在MeshTool對話框對話框中選擇中選擇 Close.September 30, 1998M2-31Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)練習練習 - 懸壁梁懸壁梁(續(xù)續(xù))10. 保存保存ANSYS數據庫到文件數據庫到文件 beammesh.db.a. Utilit

32、y Menu: File Save asb. 輸入文件名：輸入文件名： beammesh.db.c. 選擇選擇 OK 保存文件并退出保存文件并退出對話框對話框.這次用表示已經劃分網格后的文件名存儲數據庫這次用表示已經劃分網格后的文件名存儲數據庫.September 30, 1998M2-32Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)練習練習 - 懸壁梁懸壁梁(續(xù)續(xù))11. 施加載荷及約束施加載荷及約束.a. Main Menu: Solution -Loads- Apply -Structural- Displacement On Nodesb.

33、拾取最左邊的節(jié)點拾取最左邊的節(jié)點.c. 在拾取菜單中選擇在拾取菜單中選擇 OK.d. 選擇選擇All DOF.e. 選擇選擇 OK. （如果不輸入如果不輸入任何值，位移約束默認為任何值，位移約束默認為0）您現在要施加載荷及約束，默認為一個新的、靜力的分您現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析，因此您不必設定分析類型及分析選項.September 30, 1998M2-33Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)練習練習 - 懸壁梁懸壁梁(續(xù)續(xù))f. Main Menu: Solution -Loads

34、- Apply -Structural- Force/Moment On Nodesg. 拾取最右邊的節(jié)點拾取最右邊的節(jié)點.h. 在選取對話框中選擇在選取對話框中選擇OK.i. 選擇選擇 FY.j. 在在 VALUE框中輸入框中輸入 -4000.k. 選擇選擇 OK. September 30, 1998M2-34Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)練習練習 - 懸壁梁懸壁梁(續(xù)續(xù))12. 保存數據庫文件到保存數據庫文件到 beamload.db.a. Utility Menu: File Save asb. 輸入文件名輸入文件名 beaml

35、oad.db.c. 選擇選擇OK保存文件并關閉保存文件并關閉對話框對話框.建議您再以建議您再以beamload.db文件名文件名保存數據庫保存數據庫。September 30, 1998M2-35Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)練習練習 - 懸壁梁懸壁梁(續(xù)續(xù))13. 進行求解進行求解.a. Main Menu: Solution -Solve- Current LSb. 查看狀態(tài)窗口中的信息查看狀態(tài)窗口中的信息, 然后選擇然后選擇 File Closec. 選擇選擇 OK開始計算開始計算.d. 當出現當出現 “Solution is d

36、one!” 提示后，選擇提示后，選擇OK關閉此窗口關閉此窗口.您將對一端固支，另一端施加向下力的懸壁梁問題進行您將對一端固支，另一端施加向下力的懸壁梁問題進行求解。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快得到結果，這里使用默認的波前求解器進行求解.September 30, 1998M2-36Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)練習練習 - 懸壁梁懸壁梁(續(xù)續(xù))14. 進入通用后處理讀取分析結進入通用后處理讀取分析結果果.a. Main Menu: G