ANSYS理論和應(yīng)用探討(研究材料)課件

ANSYS基礎(chǔ)與應(yīng)用探討1知識(shí)分享目錄第一節(jié)：有限元基礎(chǔ)第二節(jié)：ANSYS軟件簡(jiǎn)介第三節(jié)：基本工作流程第四節(jié)：模型簡(jiǎn)化第五節(jié)：?jiǎn)卧獙傩缘诹?jié)：網(wǎng)格劃分第七節(jié)：載荷與載荷步第八節(jié)：求解器選擇第九節(jié)：結(jié)果顯示第十節(jié)：求解狀態(tài)監(jiān)控2知識(shí)分享第一節(jié)：有限元基礎(chǔ)3知識(shí)分享有限元基本原理：基于“離散逼近”策略，采用較多數(shù)量的簡(jiǎn)單函數(shù)的組合來“近似”代替非常復(fù)雜的原函數(shù)。有限元分析目的：針對(duì)具有任意復(fù)雜幾何形狀變形體，完整獲取在復(fù)雜外力作用下它內(nèi)部的準(zhǔn)確力學(xué)信息，即求取該變形體的三類力學(xué)信息（位移、應(yīng)變、應(yīng)力）有限元模型：真實(shí)系統(tǒng)理想化的數(shù)學(xué)抽象，由一些簡(jiǎn)單形狀的單元組成、單元之間通過節(jié)點(diǎn)連接、并承受一定載荷。圖1-1有限元分析的基本流程圖示4知識(shí)分享圖1-2ANSYS常用的一些典型單元5知識(shí)分享有限元分析最主要的內(nèi)容，就是研究單元，即首先給出單元的節(jié)點(diǎn)位移和節(jié)點(diǎn)力，然后基于單元節(jié)點(diǎn)位移與節(jié)點(diǎn)力的關(guān)系可以直接獲得相應(yīng)的剛度系數(shù)，進(jìn)而得到單元的剛度方程。針對(duì)實(shí)際復(fù)雜結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際的連接關(guān)系，將單元組裝為整體剛度方程，即整體結(jié)構(gòu)的基于節(jié)點(diǎn)位移的整體平衡方程。自由度（DOF）：模型所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，用于描述一個(gè)物理場(chǎng)的響應(yīng)特性，UX\UY\UZ，ROTX\ROTY\ROTZ。6知識(shí)分享四桿桁架桁架結(jié)構(gòu)的有限元分析圖1-3四桿桁架結(jié)構(gòu)

各桿的彈性模量和橫截面積都為E、A，求解該結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)位移、單元應(yīng)力以及支反力。7知識(shí)分享四桿桁架有限元分析的步驟圖1-4有限元分析的步驟清華曾攀武漢理工丁疏峰8知識(shí)分享表1-1四桿桁架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)及坐標(biāo)表1-2四桿桁架結(jié)構(gòu)的單元編號(hào)及對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)表1-3各單元的長(zhǎng)度及軸線方向余弦（1）結(jié)構(gòu)的離散化與編號(hào)9知識(shí)分享（2）各單元經(jīng)坐標(biāo)變換后的剛度矩陣（3）建立整體剛度方程10知識(shí)分享（4）邊界條件的處理及剛度方程解將邊界條件：，代入整體剛度方程。解得：節(jié)點(diǎn)位移：（5）各單元應(yīng)力的計(jì)算T為坐標(biāo)變換矩陣11知識(shí)分享（6）支反力的計(jì)算12知識(shí)分享第二節(jié)：ANSYS軟件介紹13知識(shí)分享ANSYS有限元軟件包是一個(gè)多用途的有限元法計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序，可以用來求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場(chǎng)及碰撞等問題。因此，它可以應(yīng)用于以下工業(yè)領(lǐng)域：航空航天、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機(jī)械、微機(jī)電系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)器械等。

軟件主要包括三個(gè)部分：前處理模塊、分析計(jì)算模塊和后處理模塊。前處理模塊：提供了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型。分析計(jì)算模塊：包括結(jié)構(gòu)分析（線性、非線性、高度非線性）、流體動(dòng)力學(xué)分析、電磁場(chǎng)分析、聲場(chǎng)分析、壓電分析以及多物理場(chǎng)的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化的能力。后處理模塊：可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出來、也可將計(jì)算結(jié)果以圖表、曲線顯示或輸出。14知識(shí)分享ANSYS12.0的用戶界面圖2-1ANSYS12.0傳統(tǒng)模式啟動(dòng)界面15知識(shí)分享圖2-2前處理器圖2-3求解器16知識(shí)分享圖2-4通用后處理器圖2-5時(shí)間歷程后處理器17知識(shí)分享圖2-6拓?fù)鋬?yōu)化圖2-7優(yōu)化設(shè)計(jì)18知識(shí)分享ANSYS12.0版本的新特點(diǎn)

ANSYS12.0最大的亮點(diǎn)就是Workbench2.0的推出。在工程頁引入工程圖解的概念，一個(gè)復(fù)雜的包含多場(chǎng)分析的物理問題，通過系統(tǒng)間的連接實(shí)現(xiàn)相關(guān)性，可以處理直接耦合和順序耦合的多物理場(chǎng)問題。新版本對(duì)幾何模型的修改和處理速度更快。新增工具可以自動(dòng)探測(cè)、處理常見問題，如小邊、碎面、空洞、裂痕和尖角面。改進(jìn)了網(wǎng)格平滑度、網(wǎng)格質(zhì)量、劃分速度、曲率近似功能撲捉、邊界分層撲捉等功能。使結(jié)構(gòu)分析，得到自動(dòng)化和高質(zhì)量的網(wǎng)格。增加了超彈性和4節(jié)點(diǎn)四面體單元，縮短了從幾何到求解的時(shí)間，同時(shí)保證了求解的精確度。應(yīng)用GAMBIT和TGrid的網(wǎng)格附加功能，在用戶輸入最少的情況下自動(dòng)生成CFD合適的四面體網(wǎng)格。19知識(shí)分享Workbench2.0典型應(yīng)用圖2-8Workbench2.0界面20知識(shí)分享Workbench2.0工具箱Analysissystems:可用在示意圖中的預(yù)定義的模板；Componentsystems：可存取多種程序來建立和擴(kuò)展分析系統(tǒng)；CustomSystems:為耦合應(yīng)用預(yù)定義分析系統(tǒng)（FSI，thermal-stress等）。用戶可以建立自己的預(yù)定義系統(tǒng)；DesignSystems：參數(shù)管理和優(yōu)化工具。21知識(shí)分享網(wǎng)格劃分整體控制屬性設(shè)置圖2-9網(wǎng)格屬性22知識(shí)分享網(wǎng)格檢查準(zhǔn)則圖2-10網(wǎng)格檢查網(wǎng)格劃分命令

圖2-11網(wǎng)格劃分23知識(shí)分享第三節(jié)：工作流程24知識(shí)分享制定分析方案前處理求解通用后處理器（POST1)

分析領(lǐng)域、分析目標(biāo)、線性/非線性問題、靜力/動(dòng)力問題、分析細(xì)節(jié)的考慮、幾何模型對(duì)稱性、奇異、單元類型、網(wǎng)格密度、單位制、材料特性、載荷、求解器、精度和成本等。

更改工程名、定義分析標(biāo)題、定義單位、定義單元類型、定義材料屬性、定義分析類型求解控制、加載。

求解當(dāng)前載荷步、求解某載荷步。

畫出分析的結(jié)果、用列表的形式列出分析的結(jié)果、查詢某些結(jié)點(diǎn)或者單元處的應(yīng)力值（自由度、應(yīng)力、總應(yīng)變）以及其它分析選項(xiàng)。時(shí)間歷程后處理器(POST26)

瞬態(tài)分析的后處理。圖3-1ANSYS操作步驟25知識(shí)分享仿真問題分析建立有限元模型

在針對(duì)某個(gè)問題進(jìn)行分析時(shí)，首先要了解對(duì)象的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，包括形狀、邊界條件、工況載荷特點(diǎn)；初步建立物理力學(xué)模型，包括形狀的簡(jiǎn)化、構(gòu)件間連接的簡(jiǎn)化、支撐的簡(jiǎn)化、材料的簡(jiǎn)化、截面特性的簡(jiǎn)化、載荷的分析等。對(duì)于不同的分析問題，ANSYS所用的主菜單不完全相同。所以，需要在分析開始時(shí)選定分析內(nèi)容的范疇，以便ANSYS顯示出與其相對(duì)應(yīng)的菜單選項(xiàng)。在ANSYS環(huán)境中創(chuàng)建實(shí)體模型，然后劃分有限元網(wǎng)格。在其他CAD軟件（如Solidworks、Pro/E、UG等）中創(chuàng)建實(shí)體模型，然后導(dǎo)入ANSYS系統(tǒng)中，經(jīng)過修正后劃分有限元網(wǎng)格。在ANSYS環(huán)境中直接創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)和單元。在其他軟件中創(chuàng)建有限元模型，然后將節(jié)點(diǎn)和單元數(shù)據(jù)導(dǎo)入ANSYS。26知識(shí)分享施加載荷

在ANSYS中，載荷分為DOF約束、力、表面分布載荷、體積載荷、慣性載荷、耦合場(chǎng)載荷六類。這些載荷絕大多數(shù)可以施加到幾何模型上，包括點(diǎn)、線、面；也可以施加到有限元模型上，包括節(jié)點(diǎn)和單元。求解檢查

在進(jìn)行求解以前應(yīng)進(jìn)行分析數(shù)據(jù)檢查。單元類型和選項(xiàng)、材料性質(zhì)參數(shù)、實(shí)常數(shù)及統(tǒng)一的單位制；單元實(shí)常數(shù)和材料類型的設(shè)置、實(shí)體模型的質(zhì)量特性。確保模型中沒有不應(yīng)存在的縫隙；殼單元的法向、節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系；集中載荷和體積載荷、面載荷的方向；溫度場(chǎng)的分布和范圍、熱膨脹分析的參考溫度。27知識(shí)分享求解會(huì)遇到的問題

下述條件有可能會(huì)導(dǎo)致求解過程出現(xiàn)奇異：約束條件不足，有可能存在剛體位移；材料特性為負(fù)，如瞬態(tài)分析中的密度和溫度；連接點(diǎn)無約束，單元排列可能會(huì)引起奇異性；屈曲，當(dāng)應(yīng)力剛化效果為負(fù)時(shí)，結(jié)構(gòu)受載后變?nèi)?，如果結(jié)構(gòu)變?nèi)醯絼偠葴p小到零或負(fù)值，就會(huì)出現(xiàn)奇異解；零剛度矩陣，如果剛度的確為零，線性和非線性分析都會(huì)忽略所加的載荷。

PIVCHECK命令，默認(rèn)為OFF，設(shè)置為ON時(shí)出現(xiàn)奇異仍繼續(xù)求解。28知識(shí)分享Typeofanalysis:Static\Modal\Harmonic\Transient\Spectrum\EigenBuckling\Substructuring.圖3-2定義分析類型29知識(shí)分享圖3-3工程名和標(biāo)題圖3-4定義單元類型30知識(shí)分享圖3-5定義實(shí)常數(shù)31知識(shí)分享圖3-6創(chuàng)建橫截面圖3-7定義材料特性32知識(shí)分享圖3-8指定單元材料號(hào)

圖3-9材料設(shè)置33知識(shí)分享圖3-10定義分析類型圖3-11求解控制34知識(shí)分享圖3-12載荷及約束（兩種方法）35知識(shí)分享圖3-13求解圖3-14POST1圖3-15POST2636知識(shí)分享圖3-16將視窗設(shè)置為白色37知識(shí)分享車床刀具算例

求解一個(gè)車床刀具模型的3-D應(yīng)力分析，在通用后處理器中查看位移、支反力、Von-Mises應(yīng)力。38知識(shí)分享用“Cutter”做為作業(yè)名設(shè)置GUI優(yōu)先選擇為“Structural”選擇“Nodefeaturing”,輸入“Cutter.igs”UtilityMenu>File>Import>IGES39知識(shí)分享按一定比例轉(zhuǎn)換模型，把厘米單位轉(zhuǎn)換英寸

MainMenu>Preprocessor>Operate>Scale>Volumes+讀入文件“cutter-area.inp”，建立一個(gè)小的面，在面上施加荷載

UtilityMenu>File>ReadInputfrom…40知識(shí)分享確定單元類型

MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete…定義第一組材料的彈性模量為10e6(鋁)MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels…41知識(shí)分享激活智能網(wǎng)格，用四面體單元?jiǎng)澐謱?shí)體

MainMenu>Preprocessor>MeshTool…在面上施加對(duì)稱約束，約束附加區(qū)域MainMenu>Solution>-Loads-Apply>-Structural-Displacement>-SymmetryB.C.-OnAreas+42知識(shí)分享在頂端施加壓力

MainMenu>Solution>-Loads-Apply>-Structural-Pressure>OnAreas+保存數(shù)據(jù)庫并求解

UtilityMenu>File>SaveasJobname.dbMainMenu>Solution>-Solve-CurrentLS43知識(shí)分享觀察結(jié)果，畫出位侈，列出反力，畫出vonMises應(yīng)力

MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>-ContourPlot-NodalSolu...MainMenu>GeneralPostproc>ListResults>ReactionSolu...44知識(shí)分享45知識(shí)分享

對(duì)模型進(jìn)行“捕捉”并將其最小化

UtilityMenu>PlotCntrls>CaptureImage動(dòng)畫顯示

vonMises應(yīng)力

UtilityMenu>PlotCtrls>Animate>DeformedResults...46知識(shí)分享關(guān)閉動(dòng)畫顯示，刪除面對(duì)稱約束

MainMenu>Solution>-Loads-Delete>-Structural-Displacement>OnAreas+對(duì)面18,19,和26施加

全部自由度約束

MainMenu>Solution>-Loads-Apply>-Structural-Displacement>OnAreas+改變標(biāo)題

UtilityMenu>File>ChangeTitle…保存數(shù)據(jù)庫并求解

MainMenu>Solution>-Solve-CurrentLS觀察結(jié)果

MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>-ContourPlot-NodalSolu...存儲(chǔ)并退出ANSYSUtilityMenu>File>Exit...)47知識(shí)分享ANSYS12.0Help圖3-17幫助文件48知識(shí)分享第四節(jié)：模型簡(jiǎn)化49知識(shí)分享

ANSYS12.0中傳統(tǒng)模式下的建模沒有太多改進(jìn)，依然是按照?qǐng)D元“由上至下”或“由下至上”建立簡(jiǎn)單的幾何模型。

Workbench2.0中對(duì)建模有所改進(jìn)，基本能夠滿足建立一般幾何模型的需要。實(shí)際工作中遇到的模型往往非常復(fù)雜，幾何模型主要借助其他3DCAD軟件來實(shí)現(xiàn)。

ANSYS自帶的接口能夠較好地實(shí)現(xiàn)幾何模型高質(zhì)量的輸入。

ANSYS提供了兩種建立“接口”的方式，安裝配置階段和使用配置階段。50知識(shí)分享在Pro/E4.0中建立ANSYS接口圖4-1安裝配置圖4-2使用配置51知識(shí)分享Pro/E5.0裝配體輸出設(shè)置圖4-3借助中間格式導(dǎo)入模型52知識(shí)分享提示對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)考慮建立兩個(gè)或者更多的不同復(fù)雜程度的模型?？梢越⒑?jiǎn)單模型，對(duì)結(jié)構(gòu)承載狀態(tài)或采用不同分析選項(xiàng)作實(shí)驗(yàn)性探討。結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)決定單元類型的選擇，并選擇維數(shù)最低的單元去獲得預(yù)期的結(jié)果（盡量做到能選擇點(diǎn)而不選擇線，能選擇線而不選擇平面，能選擇平面而不選擇殼，能選擇殼而不選擇三維實(shí)體）。53知識(shí)分享拓?fù)浜蛶缀涡迯?fù)工具“魚和熊掌不能兼得”，模型的精確性太高有時(shí)候不是件好事，為了分析方便需要犧牲一些精確性，一些不必要的圖元該刪除的就刪除。一般來說，復(fù)雜模型轉(zhuǎn)換時(shí)總會(huì)存在一些問題，例如線面丟失、圖元無法轉(zhuǎn)換等，這時(shí)就需要利用Topo-Repair進(jìn)行修補(bǔ)。這一菜單是轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)的，并不是任何轉(zhuǎn)換都會(huì)出現(xiàn)可用狀態(tài)。有些Topo-Repair工具無法解決的問題，需要Geom-Repair及Simplify進(jìn)行處理。目前，Solidworks的.x_t轉(zhuǎn)換效果最好，但Pro/E導(dǎo)出.x_t會(huì)發(fā)生部分圖元錯(cuò)誤。幾何修復(fù)工具提供了由面建體的方法，用戶可以使用填充（或脫開）線或面選項(xiàng)來創(chuàng)建線和面，以代替丟失的圖元。原理：使用拓?fù)涔ぞ邅盹@示和列式模型中出現(xiàn)的分開和封閉的邊界，并對(duì)模型中存在的間隙進(jìn)行“Merge”操作。注意：當(dāng)修復(fù)工具出現(xiàn)時(shí)，如果沒有單擊Finish按鈕，則不能激活任何建模和網(wǎng)格劃分工具；一旦離開拓?fù)涔ぞ卟藛?，則不能再次進(jìn)入。54知識(shí)分享輸入IGES模型；使用FACETED(Defeaturemodel)選項(xiàng)，即可使用拓?fù)浜蛶缀涡薷墓ぞ摺５沁@種方法很可能不能正常導(dǎo)入模型；建議使用SMOOTH（Nodefeaturing)選項(xiàng)，然后在前處理中手動(dòng)進(jìn)行幾何修改。打開拓?fù)浜蛶缀涡迯?fù)工具；MainMenu:Preprocessor>-Modeling-TopoRepairMainMenu:Preprocessor>-Modeling-

Geom

Repair選擇合適的修復(fù)方式；單擊Finish。拓?fù)涔ぞ呤褂梅椒ㄌ崾?：如果用間隙檢查，程序認(rèn)為不需要進(jìn)行拓?fù)湫迯?fù)，那么在前處理菜單中將不出現(xiàn)拓?fù)湫迯?fù)工具；輸入IGES模型時(shí)，在對(duì)話框中對(duì)merge，solid,small都選擇NO，則會(huì)強(qiáng)制程序產(chǎn)生拓?fù)湫迯?fù)菜單。提示2：Merge縫隙的兩個(gè)選項(xiàng)，通過容差和重復(fù)指定，人工merge，盡可能使用低容差來merge,過高的容差可能導(dǎo)致表面扭曲；自動(dòng)merge工具反復(fù)嘗試對(duì)所有的間隙進(jìn)行merge操作，以最低的容差值（1）開始，逐步增加容差直到容差達(dá)到最大值（10），在大多數(shù)情況下，我們將使用此選項(xiàng)。提示3：如果使用間隙檢查，認(rèn)為需要進(jìn)行拓?fù)湫迯?fù)，則在前處理中可能只有拓?fù)湫迯?fù)工具；為了使用幾何修復(fù)工具，在拓?fù)湫迯?fù)菜單中選擇finish。55知識(shí)分享拓?fù)浜蛶缀涡迯?fù)實(shí)例圖4-4拓?fù)浜蛶缀涡迯?fù)實(shí)例56知識(shí)分享1.進(jìn)入拓?fù)湫迯?fù)菜單；顯示分開和封閉的邊界。圖4-6顯示分開和封閉的邊界圖4-5Opn&Closed57知識(shí)分享2.刪除未經(jīng)修整的面；在拓?fù)湫迯?fù)菜單中選擇finish。圖4-7DeleteAreasOnly58知識(shí)分享3.進(jìn)入幾何修復(fù)菜單；通過拾取線來圍成面。

圖4-8合乎要求的面59知識(shí)分享4.顯示分開和封閉的邊界；分開的邊界用紅色顯示，封閉的邊界用藍(lán)色顯示，此時(shí)在此模型中沒有封閉的邊界。由于模型中有分開的邊界，則需merge間隙來形成面。5.Merge模型中的間隙（重復(fù)指定）；6.顯示分開的邊界，通過縮放功能查看沒有被merge的間隙；7.退出拓?fù)湫迯?fù)工具；8.使用圍面功能并選擇構(gòu)成此間隙的三條線；9.顯示分開和封閉的邊界（現(xiàn)在模型中已不存在分開的邊界）；10.由面構(gòu)體；11.保存數(shù)據(jù)庫。圖4-9修復(fù)實(shí)體模型60知識(shí)分享幾何簡(jiǎn)化（Defeaturing)小線或小特征在網(wǎng)格劃分和求解時(shí)可能產(chǎn)生問題。圖4-10幾何簡(jiǎn)化對(duì)象小線窄面小特征小平面尖角小的倒角面通孔空腔突起61知識(shí)分享幾何簡(jiǎn)化過程

使用幾何簡(jiǎn)化修復(fù)工具：輸入模型（使用IGES缺省選項(xiàng)或連接產(chǎn)品中允許的修復(fù)選項(xiàng)；打開幾何簡(jiǎn)化工具（Preprocessor>-modeling->Simplify)；選擇合適的修復(fù)工具；從體上刪掉凸起將面內(nèi)的小洞環(huán)或體內(nèi)的空腔和小洞填充通過關(guān)鍵點(diǎn)分線或面查找/顯示小于指定尺寸的線、環(huán)或面Merge兩個(gè)或多個(gè)線或面用線將一個(gè)面分開或用關(guān)鍵點(diǎn)將線分開2areas1areas圖4-11幾何簡(jiǎn)化62知識(shí)分享刪除凸起將兩個(gè)洞和空腔填起來通過merge小帶狀面以形成大面來消除小的倒角面使用模型簡(jiǎn)化菜單中的Splitlines，Splitareas，collapsearea選項(xiàng)來消除模型中的尖角要分割的面圖4-12幾何模型修復(fù)63知識(shí)分享提示：在填充空腔，刪除突起時(shí)選擇pan,zoom,rotate對(duì)話框中的Top來查看模型。顯示面并在拾取菜單中用Box拾取選項(xiàng)來確定要填充或刪除的面。拾取模型左側(cè)基座上的四條線進(jìn)行splitline操作，曲線的分點(diǎn)大致取在中心處，直線的分點(diǎn)應(yīng)選在離模型對(duì)稱軸約1/3的地方。（a)

對(duì)有兩個(gè)尖角的基面進(jìn)行splitarea操作，此操作需要有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，并在被分之面上。(b)

對(duì)有尖角的面進(jìn)行collapse操作，可以改變模型的形狀，消除那些在劃分網(wǎng)格時(shí)導(dǎo)致問題的特征。首先拾取a步分割形成的新面，然后拾取面將要退化成的線b,依照經(jīng)驗(yàn)，將退化成一條較長(zhǎng)的線。合并那些先前執(zhí)行面合并操作而留下的線，合并線并不改變模型的幾何形狀，建議每次僅合并兩條線以避免潛在的問題。對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分并與修復(fù)之前所劃的網(wǎng)格進(jìn)行比較。定義solid92單元，打開smartsizing給體劃分網(wǎng)格，存盤并退出ANSYS。圖4-13網(wǎng)格劃分64知識(shí)分享第五節(jié)：?jiǎn)卧獙傩?5知識(shí)分享

使用有限元法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分析時(shí)，需要對(duì)產(chǎn)品幾何形體劃分網(wǎng)格，而劃分網(wǎng)格前需要確定單元類型。在結(jié)構(gòu)有限元分析中主要有以下一些單元類型：平面應(yīng)力單元、平面應(yīng)變單元、軸對(duì)稱實(shí)體單元、桿單元、梁?jiǎn)卧?、彈簧單元、間隙單元、質(zhì)量單元、摩擦單元、剛體單元和約束單元等。

在進(jìn)行單元屬性設(shè)置時(shí)，需要給出下面三個(gè)信息：材料屬性按照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、ANSYS常用材料屬性表、結(jié)構(gòu)分析材料模型庫選定。（見附件）單元類型按照ANSYS常用單元類型手冊(cè)選定。（見附件）實(shí)常數(shù)設(shè)置單元實(shí)常數(shù)的目的是為了彌補(bǔ)某些單元如梁?jiǎn)卧鍤卧仍诮Y(jié)構(gòu)形狀上的不足。66知識(shí)分享主要單元類型舉例線單元：——Beam（梁）單元是用于螺栓（桿），薄壁管件，C型截面構(gòu)件，角鋼或者狹長(zhǎng)薄膜構(gòu)件（只有膜應(yīng)力和彎應(yīng)力的情況）等模型。——Spar（桿）單元是用于彈簧，螺桿，預(yù)應(yīng)力螺桿和薄膜桁架等模型。——Spring（彈簧）單元是用于彈簧，螺桿，或細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件，或通過剛度等效替代復(fù)雜結(jié)構(gòu)等模型。67知識(shí)分享X-Y平面單元：——平面應(yīng)力，假定在Z方向上的應(yīng)力為零，用來分析諸如承受面內(nèi)載荷的平板、承受壓力或遠(yuǎn)離中心載荷的薄圓盤等結(jié)構(gòu)。——平面應(yīng)變，假定在Z方向上的應(yīng)變?yōu)榱?，用來分析一個(gè)方向的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它兩個(gè)方向的尺寸，并且垂直于Z軸的橫截面是不變的。——軸對(duì)稱，假定三維實(shí)體模型是由XY面內(nèi)的橫截面繞Y軸旋轉(zhuǎn)360°形成的（管，錐體，圓板，圓頂蓋，圓盤等）?！C單元，用于單一受扭或受彎的分析求解，或。68知識(shí)分享殼單元：——Shell（殼）單元是用于薄面板或曲面模型，基本原則是每塊面板的主尺寸不低于其厚度的10倍。69知識(shí)分享三維實(shí)體單元：——Solid（實(shí)體）單元是用于幾何、材料、載荷或分析結(jié)果要求考慮的細(xì)節(jié)等原因造成無法采取更簡(jiǎn)單單元進(jìn)行建模的結(jié)構(gòu)?！拿骟w模型在用CAD建模往往比使用專業(yè)的FEA分析建模更容易，也偶爾得到應(yīng)用。70知識(shí)分享專用單元：——專用單元包括接觸單元—用于構(gòu)件間存在接觸面的結(jié)構(gòu)建模，如渦輪盤和葉片，螺栓頭部和法蘭，電觸頭，以及o型圈得等。線性/二次/P單元：——線性單元，單元內(nèi)的位移按線性變化，因此單個(gè)單元上的應(yīng)力狀態(tài)是不變的；——二次單元，單元內(nèi)的位移按二階變化，因此單個(gè)單元上的應(yīng)力狀態(tài)是線性變化的?！狿單元，單元內(nèi)的位移按從2階到8階變化，而且具有求解收斂自動(dòng)控制功能，自動(dòng)分析各位置上應(yīng)采用的階數(shù)。備注：線性單元和高階單元之間明顯的差別是線性單元只存在“角節(jié)點(diǎn)”，而高階單元還存在“中節(jié)點(diǎn)”。更高階的單元模擬曲面的精度越高。一般建議采用盡可能“稀疏”的單元網(wǎng)格，以避免單元扭曲變形，而不至于出現(xiàn)形狀檢查警告。在非線性材料特性區(qū)域內(nèi)，二次單元并不比線性單元更有效。71知識(shí)分享四邊形單元/三角形單元，塊單元/四面體單元：針對(duì)平面或者三維殼體分析模型而言，四邊形單元和三角形單元是有差別的；全部采用三角形單元網(wǎng)格是很少見的，給面進(jìn)行單元網(wǎng)格劃分的實(shí)質(zhì)問題是，是否允許模型中存在一些三角形單元網(wǎng)格。實(shí)際上，各處存在三角形單元會(huì)相當(dāng)麻煩，但是三角形網(wǎng)格的存在又是保證二次單元計(jì)算精度、避免四邊形單元扭曲所必須的。

建立三維實(shí)體模型需要做出下列選擇：——使用四面體單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格采用簡(jiǎn)便方法建立實(shí)體模型；選用二次單元或者P單元。——使用塊單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格通常需要花費(fèi)更多的時(shí)間和精力，劃分子區(qū)域，連接處理，延伸；采用任何塊單元。72知識(shí)分享表5-1典型結(jié)構(gòu)單元類型73知識(shí)分享ANSYS中兩種添加材料屬性的方法第一種在劃分網(wǎng)格之前指定1.Mainmenu>preprocessor/meshing/meshattributes/defaultattribs

出現(xiàn)meshingsttributes對(duì)話框，在【mat】materialnumber下拉框中選擇你需要的材料序號(hào)，單擊OK；2.然后劃分網(wǎng)格，則此次劃分的網(wǎng)格的材料屬性為選擇的材料序號(hào)的屬性。第二種在劃分網(wǎng)格之后指定1.先劃分好網(wǎng)格；2.點(diǎn)擊select>entities/第一項(xiàng)選擇areas，第二項(xiàng)選擇bynum/pick，然后點(diǎn)擊OK，彈出面積選擇框，選定面積，點(diǎn)擊OK，完成面積選擇；3.點(diǎn)擊select>entities/第一項(xiàng)選擇elements，第二項(xiàng)選擇attachedto，第三項(xiàng)選擇areas，表示所要選擇的單元為已選定面積中的單元，點(diǎn)擊OK，選中面中的所有單元；4.點(diǎn)擊plot/replot，將只顯示已選定的單元和面積；5.點(diǎn)擊mainmenu>preprofessor/materialpros/changematnum,在newmaterialnumber文本框中輸入你需要的材料序號(hào)，在elementNo.tomodefied輸入all表示所選定的所有單元對(duì)應(yīng)的材料屬性轉(zhuǎn)為此此材料屬性。74知識(shí)分享圖5-1基本材料屬性設(shè)置75知識(shí)分享圖5-2網(wǎng)格劃分前選擇材料屬性備注：分配單元屬性的參考號(hào)碼集：材料號(hào)（MAT）、實(shí)常數(shù)集號(hào)（REAL）、單元類型號(hào)（TYPE）、坐標(biāo)系號(hào)（ESYS）、截面號(hào)（SECNUM）。76知識(shí)分享單元的材料特性定義

絕大多數(shù)單元類型都需要材料特性。根據(jù)應(yīng)用的不同，材料特性可以是線性或非線性。與單元類型、實(shí)常數(shù)一樣，ANSYS軟件對(duì)每一組材料特性有一個(gè)材料參考號(hào)。但值得注意的是，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(chǎng)合，特殊情況用戶應(yīng)自己輸入數(shù)據(jù)。材料特性主要由材料本身的物理特性決定。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，對(duì)各項(xiàng)同性材料只需指定其一個(gè)方向的特性。非線性材料特性通常是表格數(shù)據(jù)，如塑性數(shù)據(jù)、磁場(chǎng)數(shù)據(jù)、蛹變數(shù)據(jù)、膨脹數(shù)據(jù)、超彈性材料數(shù)據(jù)等。定義材料性質(zhì)時(shí)，首先給出彈性材料性質(zhì)（EX\PRXY等），然后給出非線性材料性質(zhì)。77知識(shí)分享

單元實(shí)常數(shù)與具體單元類型有關(guān)，比如：梁?jiǎn)卧慕孛鎺缀螀?shù)（面積、抗彎和抗扭慣矩等）；板單元的節(jié)點(diǎn)厚度；管單元的截面尺寸、內(nèi)壓；等等。具體單元的實(shí)常數(shù)可以看一下關(guān)于該單元的具體說明。對(duì)于不同的單元有不同的用途：1.梁?jiǎn)卧簡(jiǎn)卧r(shí)只是一條線，為了設(shè)置單元的面積、慣性矩、高度等屬性，需要給定實(shí)常數(shù)。2.板殼單元板殼單元建模時(shí)只是一個(gè)面，面的厚度等屬性需要給定實(shí)常數(shù)。3.實(shí)體單元對(duì)于平面四邊形單元，若是平面應(yīng)力問題且厚度不為1時(shí)，單元的厚度需要給定實(shí)常數(shù)。4.彈簧單元彈簧單元建模時(shí)只是一條線，彈簧的剛度、阻尼系數(shù)等需要給定實(shí)常數(shù)。給定實(shí)常數(shù)78知識(shí)分享給定實(shí)常數(shù)無法解決的問題——以4立柱斜桿支梁為例

對(duì)于實(shí)體結(jié)構(gòu)復(fù)雜的復(fù)合梁，其截面特性的定義具有技巧。在有限元建模過程中，為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減少單元數(shù)量，通常將其簡(jiǎn)化為單根梁；主要承力構(gòu)件為四根立柱，其余斜桿只是起輔助支撐作用。經(jīng)過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，上述簡(jiǎn)化后的計(jì)算結(jié)果中位移和應(yīng)力明顯偏小，與實(shí)際情況有出入。經(jīng)過分析不難發(fā)現(xiàn)，造成這種情況的原因是截面的選擇只考慮了截面積和慣性矩，忽視了梁?jiǎn)卧馁|(zhì)量，從而造成重力變形減小。解決這個(gè)問題，不能簡(jiǎn)單增大截面積，那樣會(huì)使計(jì)算應(yīng)力不可信。我們可以采取兩種方法：1.延梁軸線均勻加載一個(gè)沿重力方向的線性載荷；2.將梁?jiǎn)卧牧厦芏瘸艘粋€(gè)系數(shù)。79知識(shí)分享第六節(jié)：網(wǎng)格劃分80知識(shí)分享通過網(wǎng)格劃分工具能夠?qū)崿F(xiàn)：控制SmartSizing水平（1-10）設(shè)置單元尺寸控制指定單元形狀指定網(wǎng)格劃分類型（自由或映射）對(duì)實(shí)體模型圖元?jiǎng)澐志W(wǎng)格清除網(wǎng)格細(xì)化網(wǎng)格

ANSYS程序使用的缺省網(wǎng)格控制也許可以使用戶的分析模型生成足夠的網(wǎng)格。在此種情況下，不必指定任何網(wǎng)格劃分控制。可是，如果使用網(wǎng)格劃分控制，則必須在對(duì)模型劃分網(wǎng)格前設(shè)定網(wǎng)格劃分控制。網(wǎng)格劃分控制能建立用在實(shí)體模型劃分網(wǎng)格的因素，如單元形狀、中間節(jié)點(diǎn)位置、單元大小等。此步驟是整個(gè)分析中最重要的因素之一，因?yàn)榇穗A段對(duì)模型生成的決定，將對(duì)分析的準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)性有決定性的影響。主要的網(wǎng)格劃分方式：智能網(wǎng)格劃分總體尺寸控制指定線上的單元分割數(shù)及間距控制給定關(guān)鍵點(diǎn)附近的單元尺寸控制層網(wǎng)格劃分-在壁面附近劃分較密的網(wǎng)格網(wǎng)格細(xì)化-在指定區(qū)域細(xì)化網(wǎng)格81知識(shí)分享自由網(wǎng)格無單元形狀限制。網(wǎng)格不遵循任何模式。適用于復(fù)雜模式的面和體。映射網(wǎng)格面單元限制為四邊形，體單元限制為六面體(方塊)。通常有規(guī)則的形狀，單元明顯成行。僅適用于規(guī)則的面和體，如矩形和方塊。掃掠網(wǎng)格體在掃描方向的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)必須一致。例如：穿孔的塊體源面和目標(biāo)面必須是單個(gè)面，而不允許是連接面三種典型的網(wǎng)格劃分方法82知識(shí)分享自由網(wǎng)格易于生成，不用將復(fù)雜形狀的體分解為規(guī)則形狀的體。體單元包含四面體單元，致使單元數(shù)量較多。僅高階（10-節(jié)點(diǎn))四面體單元較好，因此自由度數(shù)目可能很多。

掃掠網(wǎng)格易于生成塊體單元、棱柱體單元組合的體網(wǎng)格。對(duì)體進(jìn)行四面體網(wǎng)格劃分時(shí)，選項(xiàng)不是“可掃掠的”，則自動(dòng)生成過渡的金字塔形網(wǎng)格。對(duì)幾何形狀要求較高，對(duì)非拉伸體和非旋轉(zhuǎn)體不能用掃掠網(wǎng)格劃分映射網(wǎng)格通常包含較少的單元數(shù)量。低階單元也可能得到滿意的結(jié)果，因此自由度數(shù)目較少。面和體必須形狀規(guī)則，劃分網(wǎng)格必須滿足一定的規(guī)則。尤其對(duì)形狀復(fù)雜的體，映射網(wǎng)格很難實(shí)現(xiàn)。83知識(shí)分享選擇自由或映射網(wǎng)格劃分

單元形狀（MSHAPE)和網(wǎng)格劃分類型（MSHKEY）的設(shè)置共同影響網(wǎng)格的生成。表6-1ANSYS支持的單元形狀和網(wǎng)格劃分類型表6-2未指定單元形狀和網(wǎng)格劃分類型的情況84知識(shí)分享生成自由網(wǎng)格的方法生成自由網(wǎng)格自由網(wǎng)格是面和體劃分的缺省設(shè)置。生成自由網(wǎng)格比較容易：導(dǎo)出

MeshTool，將劃分方式設(shè)置為自由劃分。推薦用智能網(wǎng)格激活后指定一個(gè)尺寸級(jí)別進(jìn)行自由網(wǎng)格劃分，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫。然后按

Mesh按鈕劃分網(wǎng)格。按拾取框中的[PickAll]選擇所有實(shí)體（推薦使用）?；蚴褂妹?/p>

VMESH,ALL或

AMESH,ALL85知識(shí)分享SmartSize網(wǎng)格劃分控制

SmartSize是ANSYS提供的強(qiáng)大的自動(dòng)網(wǎng)格劃分工具，它具有自己的內(nèi)部計(jì)算機(jī)機(jī)制。在很多情況下，使用SmartSize更有利于在網(wǎng)格生成過程中生成形狀合理的單元。在進(jìn)行自由網(wǎng)格劃分時(shí)，建議用戶使用SmartSize控制網(wǎng)格的大小。

SmartSize的基本控制（BasicSmartSizeSettings）是指網(wǎng)格劃分水平從1（精細(xì)）到10（粗糙）來控制網(wǎng)格劃分大小，其中默認(rèn)的網(wǎng)格控制水平是6。MainMenu→Preprocessor→Meshing→SizeContrls→SmartSize→Basic

SmartSize的高級(jí)控制提供了FAC\EXPND\TRANS\ANGL等控制因子，用戶可以改變諸如小孔和小角度處的粗化選項(xiàng)等。MainMenu→Preprocessor→Meshing→SizeContrls→SmartSize→AdvOpts

FAC：計(jì)算默認(rèn)網(wǎng)格尺寸的比例因子，該值直接影響到單元的大?。?.2~5.0）；EXPND：網(wǎng)格劃分膨脹因子，該值決定了面內(nèi)部單元尺寸的比例關(guān)系（0.5~4）；TRANS：網(wǎng)格劃分過濾因子，該值決定了從面邊界到內(nèi)部單元尺寸膨脹的速度（1~4）；ANGL：針對(duì)于低階單元，該值設(shè)置了每單元邊界過渡中允許的最大跨越角度（ANSYS默認(rèn)為22.5=SmartSize（6））。86知識(shí)分享圖6-1對(duì)統(tǒng)一模型改變SmartSize的級(jí)別87知識(shí)分享圖6-2MeshTool單元屬性設(shè)置SmartSize網(wǎng)格劃分控制單元尺寸控制單元形狀控制網(wǎng)格劃分器選擇網(wǎng)格劃分優(yōu)化比例因子膨脹因子過渡因子88知識(shí)分享注意！當(dāng)在MeshTool對(duì)話框中選中SmartSize復(fù)選框，并拖動(dòng)滑塊進(jìn)行了SmartSize水平設(shè)置后，高級(jí)控制對(duì)話框中的值將自動(dòng)恢復(fù)為默認(rèn)值。因此，在高級(jí)控制對(duì)話框中修改了參數(shù)后，應(yīng)馬上進(jìn)行網(wǎng)格劃分。89知識(shí)分享生成映射網(wǎng)格的方法生成映射網(wǎng)格由于面和體必須滿足一定的要求，生成映射網(wǎng)格不如生成自由網(wǎng)格容易。面必須包含3或4條線（三角形或四邊形）。體必須包含4、5或6個(gè)面（四面體，三棱柱或六面體）。對(duì)邊的單元分割必須匹配。對(duì)三角形或四面體單元分割數(shù)必須為偶數(shù)。圖6-3映射網(wǎng)格劃分90知識(shí)分享形狀控制選擇單元形狀非常簡(jiǎn)單，在MeshTool中，面網(wǎng)格劃分選擇Quad，體網(wǎng)格劃分選擇Hex，然后點(diǎn)擊Map。如果指定線分割數(shù)，切記：對(duì)邊分割數(shù)必須匹配，只需指定一邊的分割數(shù)，映射網(wǎng)格劃分自動(dòng)把分割數(shù)傳送到對(duì)邊。如果模型中有連接線，只能在原始（輸入）線上指定分割數(shù)，不能在合成線上指定分割數(shù)。網(wǎng)格形狀控制MeshingAreas:MeshingVolumes:91知識(shí)分享注意！

對(duì)一個(gè)復(fù)雜形體進(jìn)行映射網(wǎng)格劃分，需要做多次切割，連接一些面或線，若采用掃掠劃分只需做幾次切割不需要做連接操作?？梢杂脴?biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)格控制確定源面的網(wǎng)格，一般不提倡用智能網(wǎng)格劃分，因?yàn)樗怯糜谧杂删W(wǎng)格的。92知識(shí)分享局部網(wǎng)格劃分控制

在多數(shù)情況下，對(duì)結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)來說用缺省單元尺寸生成的網(wǎng)格不合適，例如有應(yīng)力集中或奇異的模型。在這種情況下，需要深入網(wǎng)格劃分過程。用SMARTSIZE定義單元尺寸的優(yōu)先級(jí)，用DESIZE定義單元尺寸命令的級(jí)別?？捎孟铝卸x單元尺寸的方法來更好地進(jìn)行控制。

ESIZE：通過表面的邊界所用的單元邊長(zhǎng)控制總體單元尺寸，或控制每一條線劃分的單元數(shù)；

KESIZE：控制給定關(guān)鍵點(diǎn)附近的單元尺寸；

LESIZE：控制給定線上的單元數(shù)；

MOPT：在面的內(nèi)部沒有可以引導(dǎo)網(wǎng)格劃分的尺寸線處控制網(wǎng)格劃分，LAB=EXPAND控制四面體網(wǎng)格的擴(kuò)展，LAB=TRANS控制從細(xì)到粗的網(wǎng)格過度，MOPT,AMESH,MAIN/ALTERNATE/ALT2表面網(wǎng)格劃分器，MOPT,VMESH,DEFAULT/MAIN/ALTERNATE四面體網(wǎng)格劃分器，MOPT,TIMP,Value控制四面體改進(jìn)，MOPT,PYRA,ON自動(dòng)生成過渡的金字塔單元；93知識(shí)分享生成掃掠網(wǎng)格的方法

過程

定義并激活一個(gè)三維六面體實(shí)體單元類型，如結(jié)構(gòu)單元SOLID45或SOLID95。進(jìn)入MeshTool選擇Hex/Wedge和Sweep。選擇如何識(shí)別源面和目標(biāo)面：“AutoSource/Target”意味著ANSYS將由體拓?fù)浞ㄗ詣?dòng)選擇。“PickSource/Target”意思是要選擇它們。按SWEEP按鈕按拾取器提示完成操作。(或使用VSWEEP命令。)Sourcesurface(1area)Targetsurface(1area)ValidforsweepmeshingNotvalidforsweepmeshing

掃掠網(wǎng)格劃分是指從一個(gè)邊界面（稱為源面）網(wǎng)格掃掠貫穿整個(gè)體，將未進(jìn)行網(wǎng)格劃分的體劃分成規(guī)則的網(wǎng)格。94知識(shí)分享優(yōu)點(diǎn)：易于生成塊體單元、棱柱體單元組合的體網(wǎng)格。對(duì)體進(jìn)行四面體網(wǎng)格劃分時(shí)，選項(xiàng)不是“可掃掠的”，則自動(dòng)生成過渡的金字塔形網(wǎng)格。必要條件:體在掃描方向的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)必須一致。例如：穿孔的穿孔的塊體（即使孔是錐形的）。95知識(shí)分享對(duì)線網(wǎng)格劃分：Link單元、Beam單元對(duì)面網(wǎng)格劃分：Plane單元、Shell單元對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)網(wǎng)格劃分：Mass21對(duì)體網(wǎng)格劃分：Solid單元掃掠網(wǎng)格劃分：Solid單元實(shí)體模型網(wǎng)格劃分圖6-4MeshTool模式圖6-5主菜單模式96知識(shí)分享過渡單元網(wǎng)格劃分

對(duì)體劃分網(wǎng)格的兩種選擇：自由網(wǎng)格劃分，完全生成四面體網(wǎng)格，這很容易實(shí)現(xiàn)，但在某些情況下并不令人滿意。映射網(wǎng)格劃分，完全生成六面體網(wǎng)格，這一方法令人滿意，但通常很難實(shí)現(xiàn)。過渡單元提供了第三種選擇，它集“兩家之長(zhǎng)”，將四面體和六面體網(wǎng)格很好的結(jié)合起來，并保持網(wǎng)格的完整性。97知識(shí)分享確定單元形狀是否可以接受不要忽略單元形狀警告，分析形狀不好的單元給分析結(jié)果帶來的影響。注意結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析的目的在于確定特定區(qū)域的應(yīng)力，對(duì)形狀不好的單元結(jié)果受到的影響較其它類型的分析（偏移或名義應(yīng)力、模態(tài)、熱、電磁等）更為嚴(yán)重。形狀不好的單元對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析的影響比其它類型的分析（撓度或名義應(yīng)力、模態(tài)、熱場(chǎng)、磁場(chǎng)等）要嚴(yán)重得多。如果形狀不好的單元位于臨界區(qū)域（如在極限應(yīng)力點(diǎn)附近），對(duì)分析的影響將更壞。形狀不好的高階單元（帶中間節(jié)點(diǎn)）一般其分析結(jié)果要比同樣形狀的線性單元要好。ANSYS缺省的形狀參數(shù)限制對(duì)線性單元比高階單元要嚴(yán)格得多。無論單元是否產(chǎn)生形狀警告，通過與其它分析、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或手工計(jì)算的分析結(jié)果相比較驗(yàn)證是必要的。如果驗(yàn)證表明有高質(zhì)量的結(jié)果，那么沒有必要擔(dān)心形狀警告。單元是否可以接受的最好定量測(cè)定是依據(jù)應(yīng)力或熱梯度區(qū)內(nèi)單元與單元的不連續(xù)的差錯(cuò)測(cè)定。形狀檢測(cè)：MainMenu>Preprocessor>CheckingCtrls>ShapeCheckingMainMenu>Preprocessor>-Meshing-SelBadElems98知識(shí)分享網(wǎng)格有效性的檢查

MainMenu>Preprocessor>CheckMesh>CheckConnectivity激活網(wǎng)格Accept/Reject提示

MainMenu>Preprocessor>-Meshing-MesherOpts清除網(wǎng)格

MainMenu>Preprocessor>-Meshing-Clear>entitytype細(xì)化局部網(wǎng)格

MainMenu>Preprocessor>-Meshing-ModifyMesh>-RefineAt-entityMainMenu>Preprocessor>-Meshing-ModifyMesh>-RefineAt-All自動(dòng)進(jìn)行網(wǎng)格改進(jìn)

MainMenu>Preprocessor>-Meshing-ModifyMesh>ImproveTets>DetachedElems/Volume網(wǎng)格檢查與改進(jìn)99知識(shí)分享前處理求解后處理設(shè)定屬性（單元類型，材料屬性，實(shí)常數(shù)，截面屬性…）建立幾何模型亦可直接建立有限元模型。（直接建立單元和節(jié)點(diǎn)）網(wǎng)格劃分（離散）施加載荷設(shè)定求解控制求解查看某一時(shí)刻結(jié)果（通用后處理器）查看某變量隨時(shí)間變化的結(jié)果（時(shí)間后處理器）對(duì)于多載荷步分析重溫：經(jīng)典ANSYS有限元分析過程100知識(shí)分享第七節(jié)：載荷與載荷步101知識(shí)分享載荷分類自由度DOF——定義節(jié)點(diǎn)的自由度值；集中載荷——點(diǎn)載荷；面載荷——作用在表面的分布載荷；體積載荷——作用在體積或場(chǎng)域內(nèi)；慣性載荷——結(jié)構(gòu)質(zhì)量或慣性引起的載荷。

可在實(shí)體模型或FEA模型（節(jié)點(diǎn)和單元）上加載。直接在實(shí)體模型加載的優(yōu)點(diǎn)：幾何模型加載獨(dú)立于有限元網(wǎng)格，重新劃分網(wǎng)格或局部網(wǎng)格修改不影響載荷；加載的操作更加容易，尤其是在圖形中直接拾取時(shí)；加載到實(shí)體對(duì)的載荷自動(dòng)轉(zhuǎn)化到其所屬的節(jié)點(diǎn)或單元上。圖7-1載荷施加對(duì)象102知識(shí)分享MainMenu:Solution>-Loads-Apply>施加面力載荷：MainMenu:Solution>-Loads-Apply>Pressure>OnLines輸入一個(gè)壓力值即為均布載荷輸入兩個(gè)壓力值即為坡度壓力圖7-2加載面力載荷103知識(shí)分享在關(guān)鍵點(diǎn)/線/面上加載位移約束：MainMenu:Solution>-Loads-Apply-Structural-Displacement>OnKeypoints+/OnLines+/OnAreas+圖7-4在加載約束載荷104知識(shí)分享檢驗(yàn)載荷UtilityMenu:PlotCtrls>Symbols...UtilityMenu:List>LoadsMainMenu:Solution>-Loads-Operate

實(shí)體模型載荷顯示在幾何模型上；有限元模型載荷在畫節(jié)點(diǎn)或單元時(shí)顯示。只有到求解初始化時(shí)，才將模型中的載荷自動(dòng)轉(zhuǎn)化到有限元模型中的節(jié)點(diǎn)和單元上。圖7-4將載荷轉(zhuǎn)化到有限元模型上105知識(shí)分享刪除載荷MainMenu:Solution>-Loads-Delete

AllLoadData選項(xiàng)同時(shí)刪除模型中的任一類載荷；

individualentitiesbypicking選項(xiàng)只刪除型選定的載荷；當(dāng)刪除實(shí)體模型時(shí),ANSYS將自動(dòng)刪除其上所有的載荷；兩關(guān)鍵點(diǎn)的擴(kuò)展位移約束載荷例外：圖7-5刪除載荷106知識(shí)分享加載原則簡(jiǎn)化假定越少越好；使施加的載荷與結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載狀態(tài)保持吻合Statically；如果沒法做的更好，只要其它位置結(jié)果正確也是可以認(rèn)為是正確的、但是必須忽略“不合理”邊界的附近一定區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力。加載時(shí)，必須十分清楚各國加載對(duì)象。除了對(duì)稱邊界外，實(shí)際上不存在真正的剛性邊界；不要忘記泊松效應(yīng)；添加剛體運(yùn)動(dòng)約束，但不能添加過多的其它約束；實(shí)際上，集中載荷是不存在的；軸對(duì)稱模型具有一些獨(dú)一無二的邊界特性。107知識(shí)分享多載荷步多次求解法：每一個(gè)載荷步運(yùn)行一次求解；載荷步文件法：通過LSWRITE命令將每一個(gè)載荷步輸出為載荷步文件，然后通過LSSLOVE命令一次求解所有的載荷步；矩陣參數(shù)法：通過矩陣參數(shù)建立載荷-時(shí)間列表，然后再加載求解。

一個(gè)載荷步是指邊界條件和載荷選項(xiàng)的一次設(shè)置，用戶可以對(duì)此進(jìn)行一次或多次求解。按照ANSYS幫助文件中的敘述，ANSYS中有三種方法可以用于定義和求解多載荷步問題。108知識(shí)分享第八節(jié)：求解器的選擇109知識(shí)分享

求解結(jié)果保存在數(shù)據(jù)庫中并輸出到結(jié)果文件（Jobname.RST，Jobname.RTH，Jobename.RMG，orJobname.RFL）。圖8-1ANSYS求解器110知識(shí)分享求解模型是否準(zhǔn)備就緒？

在求解初始化前，應(yīng)進(jìn)行分析數(shù)據(jù)檢查，包括下面內(nèi)容:?統(tǒng)一的單位?單元類型和選項(xiàng)?材料性質(zhì)參數(shù)–考慮慣性時(shí)應(yīng)輸入材料密度–熱應(yīng)力分析時(shí)應(yīng)輸入材料的熱膨脹系數(shù)?實(shí)常數(shù)(單元特性)?單元實(shí)常數(shù)和材料類型的設(shè)置?實(shí)體模型的質(zhì)量特性(Preprocessor>Operate>CalcGeomItems)?模型中不應(yīng)存在的縫隙?殼單元的法向?節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系?集中、體積載荷?面力方向?溫度場(chǎng)的分布和范圍?熱膨脹分析的參考溫度(與ALPX材料特性協(xié)調(diào)?)111知識(shí)分享求解過程1.求解前保存數(shù)據(jù)庫2.將Output窗口提到最前面觀看求解信息3.MainMenu:Solution>-Solve-CurrentLS.圖8-2求解當(dāng)前載荷步

在求解過程中，應(yīng)將OUTPUT窗口提到最前面，主要信息包括：模型的質(zhì)量特性-模型質(zhì)量是精確的-質(zhì)心和質(zhì)量矩的值有一定誤差。單元矩陣系數(shù)-當(dāng)單元矩陣系數(shù)最大/最小值的比率>1.0E8時(shí)將預(yù)示模型中的材料性質(zhì)、實(shí)常數(shù)或幾何模型可能存在問題。當(dāng)比值過高時(shí)，求解可能中途退出。模型尺寸和求解統(tǒng)計(jì)信息。匯總文件和大小。112知識(shí)分享沒有獲得結(jié)果的原因是什么？

往往是求解輸入的模型不完整或存在錯(cuò)誤，典型原因有:約束不夠!(通常出現(xiàn)的問題)。