Lesson11 ANSYS簡介、基本操作、基本步驟B(一個算例入門)

ANSYS基本介紹有限元法與CAECAE（ComputerAided-Engineering)即計算機輔助工程，指工程設(shè)計中的分析計算和仿真。CAE軟件可分為專用和通用兩類：CAE專用軟件，如美國ETA公司的汽車專用軟件LS/DYNA－3D及ETA/FEMB等。CAE通用軟件，如ASKA（德）、PAFECT（英）、SYSTUS（法）、ABAQAS、ADINA、ANSYS、ALGOR、MODULEF、FASTRAN、PATRAN、NASTRAN、MARC（美）等。目前在工程領(lǐng)域內(nèi)常用的數(shù)值模擬方法有：有限元法（亦稱有限單元法）（FiniteElementMethod,FEM)邊界元法(BoundaryElementMethod,BEM)有限差分法（FiniteDifferenceMethod,FDM)目前，就實用性和應(yīng)用的廣泛性而言，主要是有限單元法（FEM）。ANSYS軟件家族產(chǎn)品★

AI*Environment★BladeModeler★DesignModeler★MeshMorpher★Meshing★Tgrid★ICEMCFD★ICEMCFDCart3D模型處理產(chǎn)品特色產(chǎn)品★Workbench★Multiphysics★DesignSpace★DesignXplorer★FSI★HPC結(jié)構(gòu)分析產(chǎn)品★Mechanical★ExplicitSTR★RigidDynamics★FatigueModule★L(fēng)S-DYNA模型處理產(chǎn)品流體分析產(chǎn)品★FLUENT★

CFX★

FLUENTV5

電磁分析產(chǎn)品★EMAG★

ANSOFT

行業(yè)專用★AAutoReaGas★AUTODYN★POLYFLOW★Icepak★Airpak★DTMANSYS公司研制開發(fā)的大型通用有限元分析程序。是融結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲場和耦合場于一體，以有限元為基礎(chǔ)的大型通用CAE軟件。視圖控制圖形窗口主菜單輸入窗口應(yīng)用菜單常用工具工具條運行信息輸出窗口ANSYS界面及基本操作ANSYS界面及基本操作左鍵：選擇右鍵：選擇與反選之間切換；空白處右鍵，則激活視圖控制命令中鍵：點擊中鍵相對于確認，相當于對話框中的applyCtrl+鼠標左鍵：平移Ctrl+鼠標右鍵：旋轉(zhuǎn)滑動滑輪：縮放視圖鼠標操作Ansys一個算例入門6/43教學(xué)要求熟悉Ansys分析流程和步驟初步了解Ansys結(jié)構(gòu)分析的一些模型和參數(shù)把握Ansys學(xué)習(xí)方法-思路清晰，循序漸進7/43問題分析ANSYS程序例題例：

這是一個簡單的單一載荷步的直角支架結(jié)構(gòu)靜力分析例題，上面左方的孔是被沿圓周完全固定的，一個成錐形的壓力施加在下面右端孔的下半圓處大小為由50psi到150psi。已知：如圖，支架兩端都是直徑為2in的半圓，支架厚度th=0.5in，小孔半徑為1in，支架拐角是半徑為0.4in的小圓弧，支架是由A36型的鋼制成，楊氏模量E=3E7，泊松比為0.27。6in4in2in2in2×0.8in0.4inANSYS的單位制ANSYS軟件沒有為分析指定系統(tǒng)單位，在分析中可以使用任何一套自封閉（單位量綱之間可以互相推導(dǎo)得出）的單位制；所有的單位基本由長度、力和時間的量綱推導(dǎo)得出。面積＝長度2、體積=長度3、慣性矩=長度4；應(yīng)力=力/長度2、彈性模量=力/長度2；集中力=力、線分布力=力/長度、面分布力=力/長度2

；例一：國際單位m,kg,N,s,C°（最簡單也是最保險的單位制）例二：長度單位為mm,力單位為N,時間單位為S，得出一套單位如下：質(zhì)量＝重量/重力加速度=力×?xí)r間2/長度＝N×s2/mm=(N×s2/m)×103=Ton(噸）應(yīng)力＝力/長度2＝N/mm2=(N/m2)×106=Mpa（兆帕）9/43問題分析近似和假設(shè)：因為支架在z方向的厚度遠小于在x、y方向的尺寸（只有1/2inch厚），而且壓力只作用在x-y平面上，所以我們可以有效的把它假設(shè)為平面應(yīng)力來分析。我們近似地運用固體模型來產(chǎn)生一個二維模型，并利用自適應(yīng)劃分網(wǎng)格方法來確定節(jié)點和劃分網(wǎng)格。下面是根據(jù)已知條件進行的完整的計算分析過程，也可以通過觀看一步一步的詳細計算分析過程，并可以親自動手跟隨我們完成對本題的分析。10/43Ansys分析步驟11/43Ansys程序?qū)嵗唧w步驟：1準備工作修改工作目錄定義Jobname和Title配置preference選項2建立幾何模型建立實體模型可以通過兩個途徑:由上而下由下而上12/43Ansys程序?qū)嵗缮隙陆＃菏紫榷x體（或面），然后對這些體或面按一定規(guī)則組合得到最終需要的形狀。加由下而上建模；首先建立關(guān)鍵點，用這些點建立線、面等。13/43Ansys程序?qū)嵗唧w步驟：2建立幾何模型生成矩形改變繪圖控制重繪矩形將工作面轉(zhuǎn)化成極坐標形式來生成第一個圓端移動工作面來生成第二個圓端面域合并生成圓角線生成圓角面面域合并生成第一個小孔移動工作面來生成第二個小孔減出支架上的小孔保存數(shù)據(jù)在model.db.里14/43Ansys程序?qū)嵗?.生成矩形1）執(zhí)行：MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Create

-Areas-Rectangle

ByDimensions3）按Apply生成第一個矩形-?52342）輸入X1=0（注意：按Tab鍵來選擇填充欄目），X2=6，Y1=-1，Y2=1

-?4）輸入X1=4,X2=6,Y1=-1,Y2=-3

-?5）按OK生成第二個矩形，并關(guān)閉對話框

-?15/43Ansys程序?qū)嵗?.改變繪圖控制重繪矩形1）執(zhí)行：UtilityMenu:

PlotCtrls

Numbering3）按OK來改變控制參數(shù)，關(guān)閉對話框，用replot重繪-?

2）打開面域顏色區(qū)分功能-?234）按Toolbar中SAVE_DB保存輸入數(shù)據(jù)16/43Ansys程序?qū)嵗?.將工作面轉(zhuǎn)化成極坐標形式來生成第一個圓端1）UtilityMenu:

PlotCtrls

Pan,Zoom,Rotate3）關(guān)閉對話框-?

2）點擊小圓點一次來放大-?

2367894）UtilityMenu:

WorkPlaneDisplayWorkingPlane(toggleon)5）UtilityMenu:

WorkPlane

WPSettings6）點擊Polar

-?7）點擊GridandTriad

-?8）輸入.1作為跳格尺寸-?9）點OK來使設(shè)置生效并關(guān)閉對話框-?17/43Ansys程序?qū)嵗?.將工作面轉(zhuǎn)化成極坐標形式來生成第一個圓端10）MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Create

-Areas-Circle

SolidCircle12）移動鼠標來控制半徑為1，按鼠標左鍵來生成圓11）選取中心點在WPX=0,WPY=0（如圖）11121313）按OK關(guān)閉對話框-?14）存盤Toolbar:

SAVE_DB18/43Ansys程序?qū)嵗?.移動工作面來生成第二個圓端1）Menu:

WorkPlane

OffsetWPto

Keypoints3）拾取矩形右下角點2）拾取矩形左下角點23674）按OK關(guān)閉拾取采單5）MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Create

-Areas-Circle

SolidCircle6）拾取中心點（X=0，Y=0）7）移動鼠標使半徑為1按左鍵生成圓8）按OK關(guān)閉拾取采單9）存盤Toolbar:

SAVE_DB19/43Ansys程序?qū)嵗?.面域合并1）MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Operate

-Booleans-Add

Areas

2）選取所有的面域相加

-?

23）按OK關(guān)閉拾取采單4）存盤Toolbar:

SAVE_DB20/43Ansys程序?qū)嵗?.生成圓角線1）UtilityMenu:

PlotCtrls

Numbering2）打開直線顏色區(qū)分功能-?

233）按Ok來保存修改并關(guān)閉對話框，自動重繪

-?4）用UtilityMenu:

WorkPlane

DisplayWorkingPlane(toggleoff)

來關(guān)閉坐標顯示21/43Ansys程序?qū)嵗?.生成圓角線5）MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Create

-Lines-LineFillet

6）拾取直線17和86L17L8897）按OK結(jié)束拾取8）輸入.4作為半徑大小-?9）按OK生成一端圓弧關(guān)閉對話框-?10）重繪曲線UtilityMenu:PlotLines22/43Ansys程序?qū)嵗?.生成圓角面1）利用UtilityMenu:

PlotCtrls

Pan,Zoom,Rotate

來調(diào)整圖象大小、位置和角度2）點一下Zoom鈕

-?

233）移動鼠標到圓弧處，點左，把鼠標移走，再點一下23/43Ansys程序?qū)嵗?.生成圓角面4）MainMenu:

Preprocessor

Create

-Areas-Arbitrary

ByLines

5）選中直線4，5和1785L1L4L56）按OK生成面域關(guān)閉拾取對話框7）點擊Fit按鈕

-?10）存盤Toolbar:

SAVE_DB8）關(guān)閉thePan,Zoom,Rotate

圖象調(diào)節(jié)對話框

-?9）重繪面域

UtilityMenu:

Plot

Areas24/43Ansys程序?qū)嵗?.面域合并1）Mainmenu:

Preprocessor

-Modeling-Operate

-Booleans-Add

Areas2）選取全部面域相加-?

23）存盤Toolbar:

SAVE_DB25/43Ansys程序?qū)嵗?.生成第一個小孔1）用UtilityMenu:

WorkPlane

DisplayWorkingPlane(toggleon)打開坐標顯示2）MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Create

-Areas-Circle

SolidCircle3）選取中心點（X=0，Y=0）4）移動鼠標使半徑為.4，點左邊生成小圓5）按OK關(guān)閉拾取對話框26/43Ansys程序?qū)嵗?0.移動工作面來生成第二個小孔1）用UtilityMenu:

WorkPlane

OffsetWPto

GlobalOrigin

由極坐標轉(zhuǎn)換成標準坐標2）MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Create

-Areas-Circle

SolidCircle3）選取中心點（X=0，Y=0）4）生成半徑為.4的小圓5）UtilityMenu:

WorkPlane

DisplayWorkingPlane(toggleoff)

關(guān)閉坐標顯示6）重繪線Plot

Lines27/43Ansys程序?qū)嵗?1.減出支架上的小孔1）MainMenu:

Preprocessor

-Modeling-Operate

-Booleans-Subtract

Areas

布爾操作面域相減2）選取支架作為被減面域2443）點拾取采單中Apply鈕4）拾取兩個小孔作為減去面域5）按OK來減孔并關(guān)閉對話框6）存盤Toolbar:

SAVE_DB28/43Ansys程序?qū)嵗?2.保存數(shù)據(jù)在model.db里這時我們要把數(shù)據(jù)保存到文件里，為了表示還沒有劃分網(wǎng)格，我們叫它model.db。1）UtilityMenu:

File

SaveAs

232）輸入model.db

作為數(shù)據(jù)文件名-?3）按OK保存數(shù)據(jù)并關(guān)閉對話框-?29/43Ansys程序簡介具體步驟：3定義材料屬性4定義單元類型5定義實常數(shù)如何理解ANSYS中單元類型和實常數(shù)的概念30/43Ansys程序?qū)嵗?3.定義材料屬性這里我們根據(jù)已知輸入材料屬性：E和泊松比。1）利用MainMenu:

Preprocessor

MaterialProps

-MaterialModels-Structural/Linear/Blastic/Isotropic

2）當我們定義一種材料之后按OK

-?3）輸入30e6為E

-?4）輸入.27在PRXY欄中-?5）按OK使修改生效并關(guān)閉對話框

-?3431/43Ansys程序?qū)嵗?4.菜單優(yōu)化1）MainMenu:

Preferences

232）點擊structural選項-?3）按OK使修改生效并關(guān)閉對話框-?32/43Ansys程序?qū)嵗?5.定義單元類型和選項1）MainMenu:

Preprocessor

ElementType

Add/Edit/Delete

23332）添加一種單元類型-?3）選擇8-nodedquad(PLANE82)

單元按OK-?33/43Ansys程序?qū)嵗?5.定義單元類型和選項4564）在PLANE82單元的Options選項中定義參數(shù)

-?5）選擇薄板平面應(yīng)力作為單元特征，按OK-?6）關(guān)閉單元對話框

-?34/43Ansys程序?qū)嵗?6.定義實常數(shù)24561）MainMenu:

Preprocessor

RealConstants2）添加一類實常數(shù)-?3）選PLANE82按OK4）在厚度項上填入.5

-?5）按OK使修改生效并關(guān)閉對話框-?6）關(guān)閉實常數(shù)對話框

-?7）詳細數(shù)據(jù)填寫要請參照幫助35/43Ansys程序簡介具體步驟：6進行網(wǎng)格劃分1.設(shè)置網(wǎng)格屬性2.劃分網(wǎng)格3.保存數(shù)據(jù)在mesh.db里

36/43Ansys程序?qū)嵗?7.平面網(wǎng)格劃分122341）MainMenu:

Preprocessor

Meshing-MeshTool開網(wǎng)格劃分對話框2）設(shè)置網(wǎng)格尺寸鍵入0.5按OK-?3）選擇Area網(wǎng)格選項-?4）點Mesh按鈕

-?5）選取整個進行網(wǎng)格劃分6）關(guān)閉網(wǎng)格劃分對話框-?37/43Ansys程序?qū)嵗?8.保存數(shù)據(jù)在mesh.db里2這時我們要把數(shù)據(jù)保存到文件里，為了表示已經(jīng)劃分網(wǎng)格，我們叫它mesh.db。1）UtilityMenu:

File

SaveAs2）輸入mesh.db

作為數(shù)據(jù)文件名-?3）按OK保存數(shù)據(jù)并關(guān)閉對話框-?38/43Ansys程序簡介具體步驟：7施加載荷和邊界約束條件施加固定鉸支施加壓力載荷

8計算求解計算39/43Ansys程序?qū)嵗?9.施加固定鉸支24561）MainMenu:

Solution

-DefineLoads-Apply

-Structural-Displacement

OnLines2）選取4條左邊孔上的弧線(L分別是線10,9,11,12)3）按OK4）點AllDOF選項

-?5）輸入0作為完全固定鉸支-?6）按OK施加固定鉸支-?7）重繪線UtilityMenu:

Plot

Lines8）存盤Toolbar:

SAVE_DB40/43Ansys程序?qū)嵗?0.施加壓力載荷234561）MainMenu:

Solution-DefineLoads-Apply

Pressure

OnLines2）選取線63）按Apply

-?4）value中輸入50-?5）optionalvalue中輸入500-?6）按Apply

-?7）選線78）按Apply

-?9）Value中輸入500

-?10）Optionalvalue中輸入50-?11）按OK

-?12）存盤Toolbar:

SAVE_DB41/43Ansys程序?qū)嵗?0.施加壓力載荷79101142/43Ansys程序?qū)嵗?1.計算解題2451）MainMenu:

Solution

-Solve-CurrentLS2）查看狀態(tài)窗，選擇3）FileClose

來關(guān)閉狀態(tài)窗-?4）按OK開始計算求解-?5）計算結(jié)束，關(guān)閉數(shù)據(jù)窗-?43/43Ansys程序簡介具體步驟：6計算結(jié)果后處理利用常用后處理器來查看結(jié)果

繪制變形圖

繪制vonMises等效應(yīng)力圖列出結(jié)果數(shù)據(jù)

退出ANSYS程序

帶著問題有目的性地去進行后處理操作1、最大應(yīng)力的位置？2、變形后的形狀？3、是否存在斷裂可能？44/43Ansys程序?qū)嵗?2.利用常用后處理器來查看結(jié)果

23.繪制變形圖231）MainMenu:

GeneralPostproc

-ReadResults-FirstSet

1）MainMenu:

GeneralPostproc

PlotResults

DeformedShape2）選擇Def+undeformed項

-?3）按OK

-?4）也可以產(chǎn)生變形動畫圖：45/43Ansys程序?qū)嵗?3.繪制變形圖6）選擇Def+undeformed選項

-?5）UtilityMenu:

PlotCtrls

Animate

DeformedShape7）按OK

-?6746/43Ansys