《ANSYS基礎(chǔ)培訓(xùn)》課件

ANSYS基礎(chǔ)培訓(xùn)歡迎參加ANSYS基礎(chǔ)培訓(xùn)課程！本課程將介紹ANSYS軟件的基本功能和操作方法，幫助您快速入門并掌握ANSYS在工程仿真中的應(yīng)用。ANSYS簡介全球領(lǐng)先的工程仿真軟件ANSYS是全球領(lǐng)先的工程仿真軟件，提供全面的仿真解決方案，覆蓋從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到制造的各個(gè)階段。廣泛應(yīng)用領(lǐng)域ANSYS在汽車、航空航天、電子、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，幫助企業(yè)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品性能。強(qiáng)大的功能ANSYS提供了結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、熱傳導(dǎo)、電磁場等多種仿真分析功能，能夠滿足各種工程需求。用戶友好界面ANSYS擁有直觀的用戶界面，易于學(xué)習(xí)和使用，即使是初學(xué)者也能輕松上手。ANSYS應(yīng)用領(lǐng)域汽車工業(yè)ANSYS廣泛應(yīng)用于汽車設(shè)計(jì)與制造，如碰撞安全分析、空氣動(dòng)力學(xué)優(yōu)化、NVH噪聲振動(dòng)分析。航空航天在飛機(jī)、衛(wèi)星等航空航天領(lǐng)域，ANSYS用于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析、氣動(dòng)性能優(yōu)化、熱管理分析。電子行業(yè)ANSYS在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛，包括芯片設(shè)計(jì)、電路板設(shè)計(jì)、散熱分析等。能源領(lǐng)域ANSYS在能源行業(yè)中應(yīng)用廣泛，例如石油天然氣勘探開發(fā)、核電站安全分析、風(fēng)力發(fā)電設(shè)計(jì)優(yōu)化。ANSYS建模流程1建立幾何模型使用ANSYSWorkbench創(chuàng)建幾何模型2網(wǎng)格劃分對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，生成有限元網(wǎng)格3材料屬性定義定義材料屬性，如密度、彈性模量等4邊界條件設(shè)置設(shè)置邊界條件，如固定約束、載荷等ANSYS建模流程包含多個(gè)步驟，從建立幾何模型到設(shè)置邊界條件，每個(gè)步驟都需要仔細(xì)完成。建立幾何模型1導(dǎo)入CAD模型將設(shè)計(jì)好的CAD模型導(dǎo)入ANSYS軟件，例如IGES、STEP或Parasolid格式。2創(chuàng)建基本幾何體在ANSYS中，可以使用基本幾何體工具創(chuàng)建模型，例如立方體、圓柱體和球體。3組合幾何體通過布爾運(yùn)算組合基本幾何體，創(chuàng)建更復(fù)雜的模型。幾何模型細(xì)節(jié)處理光滑處理消除模型中的尖銳角或不連續(xù)點(diǎn)，提升網(wǎng)格質(zhì)量，確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。孔洞處理對模型中的孔洞進(jìn)行定義和處理，例如，定義孔洞尺寸，指定孔洞類型。對稱處理利用模型的對稱性簡化計(jì)算過程，提高分析效率，并確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。網(wǎng)格劃分方法11.結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格適用于規(guī)則幾何形狀，易于生成和控制，但難以處理復(fù)雜幾何形狀。22.非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格適用于復(fù)雜幾何形狀，靈活度高，但網(wǎng)格質(zhì)量難以控制。33.混合網(wǎng)格混合網(wǎng)格結(jié)合結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的優(yōu)點(diǎn)，可提高效率和精度。44.自適應(yīng)網(wǎng)格自適應(yīng)網(wǎng)格根據(jù)求解結(jié)果自動(dòng)調(diào)整網(wǎng)格密度，提高精度和效率。網(wǎng)格品質(zhì)控制網(wǎng)格劃分是有限元分析的關(guān)鍵步驟之一，網(wǎng)格質(zhì)量直接影響計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。網(wǎng)格質(zhì)量控制主要關(guān)注網(wǎng)格尺寸、形狀、扭曲度、長寬比等因素。高質(zhì)量的網(wǎng)格有助于提高計(jì)算精度，減少誤差，縮短計(jì)算時(shí)間。材料屬性定義材料選擇根據(jù)實(shí)際需要，選擇與材料屬性相符的材料模型。ANSYS提供多種材料模型，例如線性彈性材料、非線性彈性材料、塑性材料等。材料參數(shù)輸入材料參數(shù)，如彈性模量、泊松比、密度、屈服強(qiáng)度等。參數(shù)設(shè)置要準(zhǔn)確，影響模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。溫度影響對于溫度敏感的材料，可以設(shè)置溫度依賴的材料屬性，如彈性模量、泊松比隨溫度的變化。其他屬性根據(jù)實(shí)際需要，可以設(shè)置其他材料屬性，例如導(dǎo)熱系數(shù)、熱膨脹系數(shù)、摩擦系數(shù)等。邊界條件設(shè)置固定約束固定約束是將模型的特定節(jié)點(diǎn)或面固定，使其無法移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，例如將物體固定在基座上。載荷載荷可以是力、壓力、溫度、位移等，模擬真實(shí)環(huán)境中的作用力，例如物體受到重力或風(fēng)力。邊界條件類型常見的邊界條件類型包括固定約束、力載荷、壓力載荷、溫度載荷和位移載荷。求解方法選擇直接求解法直接求解法適用于小規(guī)模問題，計(jì)算速度快，精度高，但內(nèi)存占用大。高斯消元法LU分解法迭代求解法迭代求解法適用于大規(guī)模問題，內(nèi)存占用小，但計(jì)算速度慢，精度低。雅可比迭代法高斯-賽德爾迭代法求解參數(shù)設(shè)置收斂準(zhǔn)則設(shè)定收斂條件，確保求解結(jié)果準(zhǔn)確可靠。求解時(shí)間設(shè)定求解時(shí)間，避免過度耗時(shí)。精度控制設(shè)定精度要求，提高結(jié)果的準(zhǔn)確性。結(jié)果后處理數(shù)據(jù)提取從仿真結(jié)果中提取關(guān)鍵數(shù)據(jù)，例如應(yīng)力、位移、溫度等。圖表繪制將提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖表化展示，便于分析和理解。動(dòng)畫制作生成仿真過程的動(dòng)畫，直觀地展現(xiàn)結(jié)果的變化。報(bào)告撰寫將結(jié)果分析和結(jié)論整理成報(bào)告，并附上相關(guān)圖表和動(dòng)畫。視窗界面操作ANSYSWorkbench提供直觀的圖形用戶界面，方便用戶進(jìn)行建模、分析和后處理。用戶可以使用工具欄、菜單和快捷鍵進(jìn)行操作，例如創(chuàng)建幾何模型、定義材料屬性、設(shè)置邊界條件、運(yùn)行仿真和查看結(jié)果。參數(shù)化建模技巧參數(shù)化建模參數(shù)化建模可以方便地調(diào)整模型尺寸和形狀，提高建模效率，進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。參數(shù)化建模示例通過定義參數(shù)變量，模型尺寸可通過改變參數(shù)值來進(jìn)行調(diào)整，例如長度、直徑等。參數(shù)化建模優(yōu)化參數(shù)化建模可以輕松地對模型進(jìn)行優(yōu)化，例如改變材料屬性、邊界條件等。模型裝配技巧11.組件定位將組件精確地定位到指定位置，避免沖突和干擾。使用參考點(diǎn)、坐標(biāo)系和約束來實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。22.接觸定義設(shè)置組件之間的接觸類型，例如面接觸、點(diǎn)接觸或線接觸，以模擬真實(shí)的物理接觸方式。33.約束設(shè)置約束組件的運(yùn)動(dòng)，例如固定約束、鉸鏈約束或滑塊約束，以模擬實(shí)際物理約束。44.裝配驗(yàn)證通過驗(yàn)證組件之間的裝配關(guān)系，確保沒有錯(cuò)誤，并進(jìn)行碰撞檢測，保證組件不會(huì)相互穿透。求解后評(píng)估分析ANSYS仿真完成后，需要對結(jié)果進(jìn)行評(píng)估分析，確保結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。1驗(yàn)證對比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或理論值。2誤差分析分析誤差來源和影響。3敏感性分析評(píng)估模型參數(shù)對結(jié)果的影響。4優(yōu)化根據(jù)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行模型優(yōu)化。通過評(píng)估分析，我們可以更好地理解仿真結(jié)果，并為設(shè)計(jì)改進(jìn)提供參考。報(bào)告書寫技巧結(jié)構(gòu)清晰使用合適的章節(jié)結(jié)構(gòu)，讓報(bào)告邏輯清晰、易于理解。數(shù)據(jù)可視化使用圖表、圖像等可視化方式展示數(shù)據(jù)，提高報(bào)告的可讀性。分析透徹深入分析仿真結(jié)果，并結(jié)合實(shí)際工程背景進(jìn)行解釋。結(jié)論簡潔總結(jié)報(bào)告的主要內(nèi)容，突出重點(diǎn)，并提出改進(jìn)建議。仿真結(jié)果可視化ANSYS提供豐富可視化工具，展示仿真結(jié)果。例如：應(yīng)力分布云圖、位移矢量圖、溫度場分布圖等。用戶可通過自定義顏色、透明度等參數(shù)，創(chuàng)建符合自身需求的圖形。常見問題預(yù)防在ANSYS仿真過程中，提前預(yù)防常見問題可以提高效率，避免時(shí)間浪費(fèi)。常見的錯(cuò)誤包括網(wǎng)格質(zhì)量問題、材料屬性設(shè)置錯(cuò)誤、邊界條件定義不準(zhǔn)確等。例如，網(wǎng)格質(zhì)量問題會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確，甚至程序崩潰。因此，在劃分網(wǎng)格前，應(yīng)仔細(xì)檢查模型的幾何形狀，并選擇合適的網(wǎng)格劃分方法。對于材料屬性設(shè)置錯(cuò)誤，應(yīng)確保輸入的材料參數(shù)與實(shí)際情況相符，避免使用默認(rèn)值或錯(cuò)誤的材料屬性。錯(cuò)誤排查方法錯(cuò)誤日志檢查ANSYS軟件會(huì)記錄運(yùn)行過程中的錯(cuò)誤信息。查看錯(cuò)誤日志可以幫助用戶快速定位問題所在。常見的錯(cuò)誤類型包括：網(wǎng)格質(zhì)量問題、邊界條件錯(cuò)誤、材料屬性錯(cuò)誤、求解器設(shè)置錯(cuò)誤等。仿真結(jié)果分析分析仿真結(jié)果可以幫助用戶判斷模型是否合理。如果結(jié)果不符合預(yù)期，可能是模型本身存在問題，也可能是仿真設(shè)置有誤。例如，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析結(jié)果出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，可能是網(wǎng)格劃分不夠細(xì)致或邊界條件設(shè)置不當(dāng)造成的。模型優(yōu)化方法網(wǎng)格優(yōu)化網(wǎng)格密度、單元類型選擇影響結(jié)果精度。精細(xì)區(qū)域網(wǎng)格加密，粗糙區(qū)域網(wǎng)格簡化。邊界條件正確設(shè)置邊界條件，確保模型模擬真實(shí)情況。邊界條件類型、位置影響結(jié)果。材料參數(shù)準(zhǔn)確定義材料參數(shù)，避免影響模擬結(jié)果。材料參數(shù)來源可靠，確保數(shù)值準(zhǔn)確。求解參數(shù)調(diào)整求解參數(shù)，提升模擬效率。參數(shù)設(shè)置影響計(jì)算時(shí)間、結(jié)果精度，需要合理調(diào)整。單元類型選擇11.線性單元適用于線性和彈性材料的結(jié)構(gòu)分析，計(jì)算速度快，精度較低。22.二階單元比線性單元精度更高，但計(jì)算時(shí)間更長，適用于結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)較多或需要更高精度的情況。33.三維實(shí)體單元適用于模擬復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)，精度最高，但計(jì)算成本也最高。44.殼單元用于模擬薄壁結(jié)構(gòu)，如薄板、殼體等，計(jì)算速度快，精度適中。熱傳導(dǎo)分析1定義材料設(shè)置材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)、比熱容等參數(shù)。2設(shè)置邊界條件定義熱源、溫度、熱流等邊界條件。3網(wǎng)格劃分生成合適的網(wǎng)格，確保計(jì)算精度和效率。4求解分析進(jìn)行熱傳導(dǎo)分析計(jì)算，得到溫度場分布結(jié)果。熱傳導(dǎo)分析可以模擬熱量在物體內(nèi)部的傳遞過程，用于研究溫度場分布、熱量傳遞速率等問題。流體動(dòng)力學(xué)分析1定義流體域建立流體區(qū)域的幾何模型2設(shè)置邊界條件設(shè)定流體運(yùn)動(dòng)的初始條件和邊界條件3求解控制方程使用ANSYS軟件求解流體動(dòng)力學(xué)控制方程4結(jié)果后處理分析流體流動(dòng)情況和壓力分布流體動(dòng)力學(xué)分析是ANSYS中重要的功能之一。它可以模擬各種流體流動(dòng)現(xiàn)象，包括氣流、水流、油流等。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析1結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析定義結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析是用來預(yù)測結(jié)構(gòu)在承受外部載荷條件下是否能承受的住并能穩(wěn)定保持其結(jié)構(gòu)形狀。2載荷和邊界條件在分析中，需要定義施加在結(jié)構(gòu)上的載荷類型和邊界條件，包括壓力、溫度、位移、重力等。3結(jié)果評(píng)估分析結(jié)果通常包括應(yīng)力、應(yīng)變、位移等，用于評(píng)估結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性。電磁場分析電磁場模擬ANSYS提供強(qiáng)大的電磁場分析功能，包括靜電場、穩(wěn)態(tài)磁場、電磁場分析等。電磁場應(yīng)用廣泛應(yīng)用于電機(jī)設(shè)計(jì)、無線通信、醫(yī)療設(shè)備、微波技術(shù)等領(lǐng)域。電磁場分析過程包括建立模型、定義材料屬性、設(shè)置邊界條件、求解和結(jié)果后處理。電磁場結(jié)果分析結(jié)果可以幫助工程師優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品性能，降低成本。耦合場分析1熱傳導(dǎo)部件溫度變化2結(jié)構(gòu)力學(xué)部件受力變形3流體力學(xué)流體流動(dòng)影響4電磁場電磁場耦合耦合場分析同時(shí)考慮多個(gè)物理場的影響，例如熱傳導(dǎo)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)和電磁場，以更準(zhǔn)確地模擬實(shí)際工程問題。工程應(yīng)用案例分享展示ANSY