《有限元分析技術(shù)》課件-第七章 模型求解與后處理

7.1模型求解 7.1.1求解環(huán)境與菜單 7.1.2求解器類型 7.2后處理操作 7.2.1查看結(jié)果 7.2.2變形顯示7.2.3應(yīng)力和應(yīng)變 7.2.4接觸結(jié)果 7.2.5自定義結(jié)果顯示7.1模型求解7.1.1求解環(huán)境與菜單在AnalysisWorkbenchMechanical中啟動(dòng)求解命令的方法有如下兩種：(1)如圖7-1所示，單擊標(biāo)準(zhǔn)工具箱里的Solve按鈕，開始求解模型。圖7-1工具欄中的求解命令(2)在Outline中的分支上右擊，在彈出的快捷菜單中選擇Solve命令，開始模型求解，如圖7-2所示。圖7-2快捷鍵中的求解命令系統(tǒng)默認(rèn)采用兩個(gè)處理器進(jìn)行求解。當(dāng)采用其他數(shù)量的求解器時(shí)，可以通過下面的操作步驟進(jìn)行設(shè)置：(1)選擇菜單欄中的Tools→SolveProcessingSettings命令，此時(shí)會(huì)彈出SolveProcessingSettings對(duì)話框。(2)在對(duì)話框中單擊“Advanced”按鈕，會(huì)彈出AdvancedProperties對(duì)話框。(3)在對(duì)話框中的Maxnumberofutilizedcores后文本框輸入求解器的個(gè)數(shù)，由此來對(duì)求解器個(gè)數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如圖7-3所示。圖7-3求解器個(gè)數(shù)的設(shè)置1.施加載荷(1)在Windows系統(tǒng)下執(zhí)行“開始”→“所有程序”→ANSYS17.0→WorkBench17.0命令，啟動(dòng)ANSYSWorkbench17.0，進(jìn)入主界面(2)雙擊主界面Toolbox中AnalysisSystems→StaticStructural選項(xiàng)，即可在ProjectSchematic創(chuàng)建分析項(xiàng)目A，如圖6-1所示。(3)雙擊項(xiàng)目中Model即A4欄目即可進(jìn)入Mechanical操作環(huán)境，選擇Mechanical界面左側(cè)Outline中的StaticStructural選項(xiàng)，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)圖6-2所示的Environment工具欄。圖6-1創(chuàng)建分析項(xiàng)目A

圖6-2Environment工具欄7.1.2求解器類型所有的設(shè)置完成之后即可對(duì)模型進(jìn)行求解，在Mechanical中有兩種求解器：直接求解器與迭代求解器，通常情況下，求解器是自動(dòng)選取的，當(dāng)然也可以預(yù)先設(shè)定求解器。(1)執(zhí)行菜單欄中的Tools→Options命令，如圖7-4所示，會(huì)彈出Options對(duì)話框。(2)在對(duì)話框中選擇AnalysisSettingsandSolution選項(xiàng)，然后在對(duì)話框右側(cè)的SolverType選項(xiàng)下選擇相應(yīng)的求解方法即可，如圖7-5所示。圖7-4選項(xiàng)命令執(zhí)行過程圖7-5設(shè)置求解方法7.2后?處?理?操?作Workbench平臺(tái)的后處理包括查看結(jié)果、顯示結(jié)果、輸出結(jié)果、坐標(biāo)系和方向解、結(jié)果組合、應(yīng)力奇異、誤差估計(jì)、收斂狀況等結(jié)果。7.2.1查看結(jié)果當(dāng)選擇一個(gè)結(jié)果選項(xiàng)時(shí)，文本工具框就會(huì)顯示該結(jié)果所要表達(dá)的結(jié)果，如圖7-6所示。(1)

(縮放比例)：對(duì)于結(jié)構(gòu)分析，模型的變形情況將發(fā)生變化，默認(rèn)狀態(tài)下，為了更清楚地看到結(jié)構(gòu)的變化，縮放比例系數(shù)自動(dòng)被放大，同時(shí)用戶可以根據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際情況確定其變形屬性，如圖7-7所示。此外，也可以自己輸入比例系數(shù)。圖7-6結(jié)果選項(xiàng)卡圖7-7默認(rèn)比例因子(2)：用于制云圖顯示方式，共有以下4個(gè)選項(xiàng)：①?Exterior：默認(rèn)的顯示方式并且是最常見的使用方式，如圖7-8所示。②?IsoSurface：用于顯示相同的值域，如圖7-9所示。圖7-8Exterior方式圖7-9IsoSurface方式圖7-10CappedIsoSurface方式③CappedIsoSurface：刪除了模型的一部分之后的顯示結(jié)果，刪除的部分是可變的，高于或低于某個(gè)指定值的部分被刪除，如圖7-10所示。圖7-10CappedIsoSurface方式③CappedIsoSurface：刪除了模型的一部分之后的顯示結(jié)果，刪除的部分是可變的，高于或低于某個(gè)指定值的部分被刪除，如圖7-10所示。圖7-12SmoothContour方式圖7-13ContourBands方式(3)

：用于控制模型的顯示云圖方式，共有以下4個(gè)選項(xiàng)：①?SmoothContour：光滑顯示云圖，顏色變化過度變焦光滑，如圖7-12所示。②?ContourBands：云圖顯示有明顯的色帶區(qū)域，如圖7-13所示。圖7-14Isolines方式圖7-15SolidFill方式③?Isolines：以模型等值線的方式顯示，如圖7-14所示。④SolidFill：不在模型上顯示云圖，如圖7-15所示。圖7-16NoWireFrame方式圖7-17ShowUnderformedWireFrame方式(4)

：允許用戶顯示未變形的模型或者劃分網(wǎng)格的模型，共有以下4個(gè)選項(xiàng)：①?NoWireFrame：不顯示幾何輪廓線，如圖7-16所示。②?ShowUnderformedWireFrame：顯示未變形輪廓，如圖7-17所示。圖7-18ShowUnderformedModel方式圖7-19ShowElement方式③?ShowUnderformedModel：顯示未變形的模型，如圖7-18所示。④ShowElement：顯示單元，如圖7-19所示。(5)

：?jiǎn)螕粝鄳?yīng)按鈕，此時(shí)圖形中將顯示最大值、最小值和刺探位置的數(shù)值。圖7-18ShowUnderformedModel方式

7.2.2變形顯示在WorkbenchMechanical的計(jì)算結(jié)果中，可以顯示模型的變形量，主要包括

及

，如圖7-20所示。(1)

：整體變形是一個(gè)標(biāo)量，它由下式?jīng)Q定：(2)

：包括x、y和z方向上的變形，它們是在Directional中指定的，并顯示在整體模型或局部坐標(biāo)系中。(3)變形矢量圖：Workbench中可以給出變形的矢量圖，表明變形的方向，如圖7-21所示。圖6-5約束菜單圖7-22應(yīng)力分析選項(xiàng)

圖7-23應(yīng)變分析選項(xiàng)7.2.3應(yīng)力和應(yīng)變WorkbenchMechanical有限元分析中提供了應(yīng)力分析選項(xiàng)

和應(yīng)變分析選項(xiàng)

，如圖7-22和圖7-23所示，這里Strain實(shí)際上指的是彈性應(yīng)變。在分析結(jié)果中，應(yīng)力和應(yīng)變有6個(gè)分量(x，y，z，xy，yz，xz)，熱應(yīng)力有3個(gè)分量(x，y，z)。對(duì)應(yīng)力和應(yīng)變而言，其分量可以在Normal(x，y，z)和Shear(xy，yz，xz)中指定，而熱應(yīng)變是在Thermal中指定的。應(yīng)力工具(StressTool)可以利用Mechanical的計(jì)算結(jié)果，操作時(shí)在StressTool下選擇合適的強(qiáng)度理論即可，如圖7-24所示。圖7-24應(yīng)力分析工具最大等效應(yīng)力理論及最大剪切應(yīng)力理論適用于塑性材料(Ductile)，Mohr-Coulomb應(yīng)力理論及最大拉應(yīng)力理論適用于脆性材料(Brittle)。其中最大等效應(yīng)力??

為材料力學(xué)中的第四強(qiáng)度理論，定義為最大剪應(yīng)力??

定義為，對(duì)于塑性材料，與屈服強(qiáng)度相比可以用來預(yù)測(cè)屈服極限。圖7-25接觸分析工具圖7-26接觸分析工具7.2.4接觸結(jié)果在WorkbenchMechanical中選擇Solution工具欄Tools下的ContactTool，如圖7-25所示，可以得到接觸分析結(jié)果。接觸工具下的接觸分析可以求解相應(yīng)的接觸分析結(jié)果，包括FrictionalStress、Pressure、SlidingDistance等計(jì)算結(jié)果，如圖7-26所示。選擇ContactTool接觸域時(shí)可采用以下兩種方法：(1)?WorksheetView：從表單中選擇接觸域，包括接觸面、目標(biāo)面或同時(shí)選擇兩者。(2)?Geometry：在圖形窗口中選擇接觸域。7.2.5自定義結(jié)果顯示在WorkbenchMechanical中，除了可以查看標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果外，還可以根據(jù)需要插入自定義結(jié)果，包括數(shù)學(xué)表達(dá)式和多個(gè)結(jié)果的組合等。自定義結(jié)果顯示有以下兩種方式：(1)選擇Solution