ansys講義建模與求解35清楚明了

建模與求解1建模方法

有限元模型的建立方法可分為：

直接法

直接根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的幾何外型建立節(jié)點(diǎn)和單元，因此直接法只適應(yīng)于簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

間接法適用于具有復(fù)雜幾何外型、節(jié)點(diǎn)及單元數(shù)目較多的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。該方法通過點(diǎn)、線、面、體，先建立實(shí)體模型，再進(jìn)行網(wǎng)格劃分，以完成有限元模型的建立。

2坐標(biāo)系統(tǒng)及工作平面

總體坐標(biāo)系－總體笛卡爾坐標(biāo)系－總體柱坐標(biāo)系－總體球坐標(biāo)系

局部坐標(biāo)系－局部笛卡爾坐標(biāo)系－局部柱坐標(biāo)系－局部球坐標(biāo)系

工作平面坐標(biāo)系A(chǔ)NSYS中的坐標(biāo)系有：可以定義任意數(shù)目的坐標(biāo)系，但任何時(shí)候只有一個(gè)是激活的；圖形窗口的當(dāng)前設(shè)置欄顯示激活的坐標(biāo)系。3坐標(biāo)系統(tǒng)及工作平面缺省時(shí)激活的坐標(biāo)系為總體笛卡爾坐標(biāo)系；利用

CSYS命令(或

UtilityMenu>WorkPlane>ChangeActiveCSto)可將激活坐標(biāo)系改變?yōu)椋嚎傮w笛卡爾坐標(biāo)系[csys,0]總體柱坐標(biāo)系[csys,1]總體球坐標(biāo)系[csys,2]工作平面坐標(biāo)系[csys,4]或用戶定義的局部坐標(biāo)系[csys,n]（n>=11)

工作平面

—是一個(gè)可以移動(dòng)的二維參考平面，用于定位和確定體素的方向。缺省時(shí)，工作平面的原點(diǎn)與總體坐標(biāo)系的原點(diǎn)重合，但可以將它移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)到任意想要的位置通過顯示柵格，可以將工作平面作為繪圖板所有的工作平面控制在UtilityMenu>WorkPlane下。工作平面設(shè)置菜單控制如下:WP顯示–

只顯示柵格(default),只顯示三軸或都顯示捕捉–

允許拾取工作平面上的位置，將光標(biāo)捕捉的最近的柵格點(diǎn)柵距–

柵格線之間的距離柵格尺寸–

顯示的工作平面的范圍利用Offset及Align菜單可以將工作平面移動(dòng)到任意想要的位置。OffsetWPbyIncrements…利用推動(dòng)按鈕（連同滑塊的增量）進(jìn)行平移；或鍵入增量；或使用動(dòng)態(tài)模式(類似于pan-zoom-rotate).OffsetWPto>

移動(dòng)工作平面，保持它當(dāng)前的方向到想要的位置，位置可以是：已有的關(guān)鍵點(diǎn)。拾取多個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)移動(dòng)工作平面到它們的平均位置。已有的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)位置總體坐標(biāo)原點(diǎn)激活坐標(biāo)系的原點(diǎn)AlignWPwith>

重新定位工作平面例如,AlignWPwithKeypoints提示你拾取三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：第一個(gè)定義原點(diǎn)，第二個(gè)定義X軸，另一個(gè)定義X-Y平面將工作平面恢復(fù)到其缺省位置（在總體X－Y平面的原點(diǎn)）,點(diǎn)擊AlignWPwith>GlobalCartesian.3.3實(shí)體建模主題:A.定義B.自頂向下建模體素工作平面布爾運(yùn)算C.自底向上建模關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)系線,面,體操作3.3實(shí)體建模模布爾運(yùn)算算相加輸入實(shí)體體布爾運(yùn)算算輸出實(shí)體體布爾運(yùn)算算是幾何體體素之間間加減或合并的操作。。ANSYS布爾運(yùn)算算包括加、減、、交、分分割、粘粘接和搭搭接；布爾運(yùn)算算輸入可可以是任任何幾何何實(shí)體,包括簡單單的體素素到從CAD系統(tǒng)中生生成的復(fù)復(fù)雜實(shí)體體。加（Add）將兩個(gè)或或多個(gè)實(shí)實(shí)體合成成一個(gè)實(shí)實(shí)體。布爾加相減（Subtract）將輸入實(shí)實(shí)體的一一個(gè)或多多個(gè)搭接接的部分分去掉對生成孔孔或修剪剪實(shí)體十十分有用用布爾減粘接（Glue）將兩個(gè)或或多個(gè)實(shí)實(shí)體粘接接起來，，在它們們之間形形成一個(gè)個(gè)公共的的邊界。。當(dāng)希望保保持兩個(gè)個(gè)實(shí)體的的區(qū)別時(shí)時(shí)很有用用(例如不同同的材料料)粘接搭接（Overlap）除輸入實(shí)實(shí)體相互互搭接外外與粘接接相同。。搭接切分（Divide）將實(shí)體切切為兩個(gè)個(gè)或多個(gè)個(gè)，但相相互間仍仍由公共邊界界聯(lián)接（（兩者的的邊界只只有一個(gè)個(gè)）。切分的工工具可以以是工作作平面、、面、線線或體。。對將復(fù)雜雜的體切切分為簡簡單的體體以進(jìn)行行規(guī)則網(wǎng)網(wǎng)格劃分分十分有有用。切分相交（Intersect）只保留兩兩個(gè)或多多個(gè)實(shí)體體的重疊疊部分如果有兩兩個(gè)以上上的輸入入實(shí)體，，有兩種種選擇:公共相交交和兩兩兩相交公共相交交找出所所有輸入入實(shí)體的的公共重重疊部分分兩兩相交交找出每每一對實(shí)實(shí)體的重重疊區(qū)域域，可能能產(chǎn)生一一個(gè)以上上的輸出出實(shí)體公共相交交兩兩相交交互分（Partition）將兩個(gè)或或多個(gè)相相交的實(shí)實(shí)體切成成多片但但仍通過過公共的的邊界相相互聯(lián)接接十分有用用，如圖圖，找到到兩條線線的交點(diǎn)點(diǎn)并保留留四條線線段。L1L2L3L6L5L4分割3.3實(shí)體建模模其它操作作布爾操作作對由上到下下和由下到上上建模方法法生成的的實(shí)體都都有效。。除布爾操操作外，，還可用用許多其其它的操操作:拖拉Extrude縮放Scale移動(dòng)Move/modify拷貝Copy反射Reflect合并Merge倒角Fillet拖拉（Extrude）由已有面面快速生生成體（（或由線線生成面面，關(guān)鍵鍵點(diǎn)生成成線）如果面已已劃分了了單元，，可以由由面單元元拖拉出出體單元元。四種拖拉拉面的方方法:沿著法向向—通過法向向偏移面面生成體體[VOFFST]通過XYZ偏移—通過一般般的x-y-z偏移[VEXT]生成體。。允許有有錐度的的拖拉沿著軸—通過沿著著軸（兩兩個(gè)關(guān)鍵鍵點(diǎn)來定定義）旋旋轉(zhuǎn)面生生成體[VROTAT]沿著線—通過將面面沿著一一條或一一組連續(xù)續(xù)的線拖拖拉生成成體[VDRAG]縮放（Scale）用于將將一種種單位位制轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為為另一一種單單位制制，比比如模模型在在由CAD系統(tǒng)導(dǎo)導(dǎo)入ANSYS中時(shí)。。移動(dòng)（Move/modify）通過指指定DX,DY,DZ將實(shí)體體平移移或旋旋轉(zhuǎn)。。DX,DY,DZ表達(dá)為為激活的坐標(biāo)標(biāo)系下下平移實(shí)實(shí)體，激活活的坐坐標(biāo)系系為笛卡爾爾坐標(biāo)標(biāo)系；旋轉(zhuǎn)實(shí)實(shí)體，激活活的坐坐標(biāo)系系為柱坐標(biāo)標(biāo)系或或球坐坐標(biāo)系系拷貝（Copy）產(chǎn)生一一個(gè)實(shí)實(shí)體的的多個(gè)個(gè)備份份；對每一一次拷拷貝指指定拷拷貝數(shù)數(shù)目及及DX,DY,DZ偏移距距離。。DX,DY,DZ表示為為激活活的坐坐標(biāo)系系下；；用于生生成多多個(gè)孔孔、肋肋或突突起。反射（Reflect）沿一個(gè)個(gè)平面面鏡像像實(shí)體體定義反反射的的方向向:X表示沿沿YZ平面反反射Y表示沿沿XZ平面Z表示沿沿XY平面注意：所有的的方向向都表表達(dá)為為激活活坐標(biāo)標(biāo)系下下的方方向，，且激活活的坐坐標(biāo)系系必須須為笛笛卡爾爾坐標(biāo)標(biāo)系。合并（Merge）（NumberingCtrls>MergeItems>Keypoints）通過合合并重重合的的關(guān)鍵鍵點(diǎn)或或節(jié)點(diǎn)點(diǎn)等，，將兩兩個(gè)實(shí)實(shí)體貼貼上；；－合并關(guān)關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)將會(huì)會(huì)自動(dòng)動(dòng)合并并重合合的高高級實(shí)實(shí)體。。通常在在反射、、拷貝貝、或其它它操作作引起重重合的的實(shí)體體時(shí)需要合合并。。需要合合并或或粘接接反射倒角（Fillet）線倒角角要求求兩條條相交交的線線在相相交處處有一一個(gè)公公共點(diǎn)點(diǎn)；ANSYS不更新新下面的的面，，因此此需要要加或或減去去倒角角區(qū)域域。面倒角角與此此類似似。由基本本面剪剪去倒倒角面面生成面面載荷自由度度約束束(Constrains)----定義自自由度度值,如應(yīng)力力分析析中的的位移移或熱熱分析析的溫溫度力/力矩(Force/Moment)----點(diǎn)載荷荷,如力或或熱流流率表面載載荷(Pressure)----表面的的分布布載荷荷,如壓力力或?qū)α黧w載荷荷(Temp)----體或場場力，，如溫溫度(引起熱熱膨脹脹)或內(nèi)部熱生生成慣性載荷(Inertia)----由于結(jié)構(gòu)的的質(zhì)量或慣慣性引起的的載荷如如重力及旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角速度可以對實(shí)體體模型加載載或?qū)τ邢尴拊Ｐ椭敝苯蛹虞d（（節(jié)點(diǎn)和單單元）。。實(shí)體模型更更容易加載載，因?yàn)榭煽晒┦叭〉牡膶?shí)體少。。而且，實(shí)體體模型載荷荷獨(dú)立于網(wǎng)網(wǎng)格。如果果改變網(wǎng)格格無需重新新加載。節(jié)點(diǎn)約束FEA模型單元表面施加壓力節(jié)點(diǎn)力線約束實(shí)體模型線上施加壓力關(guān)鍵點(diǎn)上的力無論怎樣加加載，求解解器都要求求載荷加在在有限元模模型上。因因此，在求求解時(shí)加在在實(shí)體模型型上的載荷荷，將自動(dòng)轉(zhuǎn)化到到有限元模模型上。在求解之前前，通過使使用SolutionDefineloadOperateTransfertoFE可以將實(shí)體體模型載荷荷轉(zhuǎn)化到有有限元模型型上。在察察看實(shí)體模模型和有限限元模型上上所有載荷荷的時(shí)候經(jīng)經(jīng)常用到。。初值和邊值值問題：對一般的微微分方程，，求其定解解，必須引引入條件，，這個(gè)條件件大概分兩兩類---初始條件和和邊界條件件，如果方方程要求未未知量y(x)及其導(dǎo)數(shù)y′(x)在自變量的的同一點(diǎn)x=x0取給定的值值，即y(x0)=y0，y′(x0)=y0′，則這種條條件就稱為為初始條件件，由方程程和初始條條件構(gòu)成的的問題就稱稱為初值問題；；而在許多實(shí)實(shí)際問題中中，往往要要求微分方方程的解在在在某個(gè)給給定的區(qū)間間a≤x≤≤b的端點(diǎn)滿滿足一定定的條件件，如y(a)=A,y(b)=B則給出的的在端點(diǎn)點(diǎn)(邊界點(diǎn))的值的條條件，稱稱為邊界界條件，，微分方方程和邊邊界條件件構(gòu)成數(shù)數(shù)學(xué)模型型就稱為為邊值問題題。三類邊界界條件:邊值問題題中的邊邊界條件件的形式式多種多多樣，在在端點(diǎn)處處大體上上可以寫寫成這樣樣的形式式，Ay+By'=C，若B=0，A≠0,則稱為第第一類邊邊界條件件或狄里里克萊(Dirichlet)條件；B≠0,A=0，稱為第第二類邊邊界條件件或諾依依曼(Neumann)條件；A≠0,B≠0，則稱為為第三類類邊界條條件或洛洛平(Robin)條件?？傮w來說說，第一類邊邊界條件件：給出未知知函數(shù)在在邊界上上的數(shù)值值；第二類邊邊界條件件：給出未知知函數(shù)在在邊界外外法線的的方向?qū)?dǎo)數(shù)；第三類邊邊界條件件：給出未知知函數(shù)在在邊界上上的函數(shù)數(shù)值和外外法向?qū)?dǎo)數(shù)的線線性組合合。邊界條件件注意單元元節(jié)點(diǎn)的的自由度度，添加加約束的的時(shí)候與與所選擇擇的單元元有關(guān)。。三維實(shí)體體單元節(jié)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)自由度度，一般般3維梁單元元6個(gè)自由度度(也有7個(gè)自由度度，含翹翹曲自由由度)，板單元元3個(gè)自由度度，傳統(tǒng)統(tǒng)殼單元元5個(gè)自由度度(不含法向向轉(zhuǎn)角+

)，改進(jìn)的的殼6個(gè)自由度度邊界條件件的施加加節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)所有的力力及其他他方向相相關(guān)的節(jié)節(jié)點(diǎn)量是是在節(jié)點(diǎn)點(diǎn)坐標(biāo)系系下表達(dá)達(dá)的輸入量:力和力矩矩FX,FY,FZ,MX,MY,MZ位移約束束UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ耦合及約約束方程程等等輸出量:計(jì)算出的的位移UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ反力FX,FY,FZ,MX,MY,MZ等等節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)系依附附在模型型的每一一個(gè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)上缺省，節(jié)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)系平行行于總體體笛卡爾爾坐標(biāo)系系。所有有施加的的力和位位移約束束缺省都都是按總總體笛卡卡爾坐標(biāo)標(biāo)系進(jìn)行行表示的的?？梢詫⒐?jié)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)系旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)到任意意的局部部坐標(biāo)系系上XYXnYnXnYnXnYnXnYn節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)系每一個(gè)節(jié)節(jié)點(diǎn)都有有一個(gè)附附著的坐坐標(biāo)系。。節(jié)點(diǎn)坐坐標(biāo)系缺缺省總是是笛卡爾爾坐標(biāo)系系并與總總體笛卡卡爾坐標(biāo)標(biāo)系平行行。節(jié)點(diǎn)點(diǎn)力和節(jié)節(jié)點(diǎn)邊界界條件(約束)指的是節(jié)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)系的方方向。在實(shí)際應(yīng)應(yīng)用中，，有時(shí)要要給節(jié)點(diǎn)點(diǎn)施加不不同與坐坐標(biāo)系主主方向上上的載荷荷或約束