第2章-ANSYS有限元分析典型步驟.ppt

1、第2章 ANSYS有限元分析典型步驟,2.1建立有限元模型 2.2加載和求解 2.3結(jié)果后處理,2.1建立有限元模型 ANSYS將模型分為實(shí)體模型和有限元模型兩大類。 實(shí)體模型由關(guān)鍵點(diǎn)、線、面和體組成，用來直接描述所求問題的幾何特性。 有限元模型是實(shí)際結(jié)構(gòu)和物質(zhì)的數(shù)學(xué)表示方法。,建立有限元模型的步驟，可細(xì)分為以下幾個流程： 1)指定工作文件名和標(biāo)題名； 2)定義單元類型； 3)定義材料屬性； 4)創(chuàng)建有限元模型。,第一步：建立和修改工作文件名 工作文件名的建立是在進(jìn)入前處理器之前完成的。 啟動ANSYS，單擊Utility Menu(實(shí)用菜單)File(文件)Resume from(從恢復(fù)),

2、修改工作文件名 單擊Utility Menu(實(shí)用菜單)File(文件)Change jobname(更改工作文件名)命令，彈出Change jobname(更改工作文件名)對話框。,第二步：定義單元類型 ANSYS單元庫提供多達(dá)200種不同的單元。 較為簡單的單元分類如表所示。 下面是一個平面單元在ANSYS單元類中的命名方式：,PLANE77 PLANE表示該單元屬于平面單元類。由于平面單元類中還包含其他許多單元，所以還要用數(shù)字編號77來標(biāo)識特定單元。,單元的概念 什么是單元呢？ 可以這樣理解單元：在遠(yuǎn)處看一棟平房，很明顯，它的幾何形狀就是一個長方體，這個長方體在ANSYS中稱為實(shí)體模型，

3、一旦走近，就會發(fā)現(xiàn)，這個長方體由一塊塊磚搭建而成，這些個有限數(shù)目的磚，組成了同樣一個長方體，這些磚在ANSYS中便稱為單元。,定義單元類型方法如下: Main Menu(主菜單)Preprocessor（前處理器）Element Type（單元類型）Add/Edit/Delete(增加/編輯/刪除)。 單元由什么組成呢？現(xiàn)在僅需知道單元含節(jié)點(diǎn)即可。,第三步:定義材料屬性數(shù)據(jù) ANSYS中的所有分析都需要輸入材料屬性。例如，在進(jìn)行電磁場分析時，至少要輸入材料的相對磁導(dǎo)率MURX，進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時，要輸入材料的楊氏彈性模量EX。 Main Menu(主菜單)Preprocessor(前處理器) Ma

4、terial Props(材料屬性) Material Models(材料模型),第四步:創(chuàng)建有限元模型 ANSYS提供了兩種方法來構(gòu)建有限元模型. 1)首先創(chuàng)建或?qū)雽?shí)體模型,然后對實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分,以生成有限元模型。 2)直接用單元和節(jié)點(diǎn)生成有限元模型。,利用第一種創(chuàng)建有限元模型的方法有以下幾個流程： 1)創(chuàng)建或者導(dǎo)入實(shí)體模型。 ANSYS提供強(qiáng)大的實(shí)體模型創(chuàng)建功能.可以創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)、線、面、體,并支持布爾操作,以生成更為復(fù)雜的模型。模型創(chuàng)建的菜單項(xiàng)如圖1所示。,2)網(wǎng)格劃分前預(yù)備工作包括以下2個步驟： i)為實(shí)體模型分配單元屬性 單元屬性指的是單元類型、實(shí)常數(shù)，材料屬性和單元坐標(biāo)系。該

5、步驟對應(yīng)的菜單項(xiàng)如圖2所示。,ii)設(shè)置網(wǎng)格劃分水平 ANSYS網(wǎng)格劃分水平控制菜單項(xiàng)如圖3所示。 iii)對實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分 在完成1,2步驟后，就可以對實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。網(wǎng)格劃分的菜單項(xiàng)如圖4所示。網(wǎng)格劃分后產(chǎn)生有限元模型。以空心圓柱為例，對它劃分完畢后生成的有限元模型如圖5所示。,2.2 加載和求解 加載和求解步驟分為： 定義分析類型和設(shè)置分析選項(xiàng)。 施加載荷。 設(shè)置載荷步選項(xiàng)。 求解。,2.2.1定義分析類型和設(shè)置分析選項(xiàng) ANSYS一共可以求解7種不同類型的分析，它們分別是：靜態(tài)分析，瞬態(tài)分析，諧振態(tài)分析，模態(tài)分析，頻譜分析，屈曲分析以及子結(jié)構(gòu)分析。,定義分析類型和設(shè)置分析選

6、項(xiàng)的方法如下： Main Menu(主菜單)Solution(求解器) Analysis Type(分析類型) New Analysis(新分析) 2.2.2施加載荷 ANSYS對載荷的定義包括約束，支撐，邊界條件，激勵等。并根據(jù)真實(shí)物理環(huán)境將載荷分為6大類。 自由度約束：即把某個固定自由度用給定的數(shù)值代替。例如電磁場分析中的給有限元模型施加的磁勢為零的邊界條件。,集中力載荷：施加在節(jié)點(diǎn)上的集中載荷。例如結(jié)構(gòu)分析中施加在有限元模型上的力和力矩。 面載荷：施加在某個表面上的載荷，例如結(jié)構(gòu)分析中施加的壓力。 體載荷：施加在某個體的載荷，例如電磁場計(jì)算中施加在線圈中的電流密度。 慣性載荷：它是由物體

7、的慣性引起的，比如說結(jié)構(gòu)計(jì)算中經(jīng)?？紤]重力帶來的加速度。 耦合場載荷：把從一種分析中得到的結(jié)果作為另一種分析的載荷。例如磁場計(jì)算后得到的Lorentz力作為結(jié)構(gòu)分析的力載荷。,2.2.3選擇求解方法 求解就是ANSYS通過有限元方法建立聯(lián)立方程并計(jì)算聯(lián)立方程的結(jié)果。 要選擇合適的求解方法，單擊Main Menu(主菜單)Solution(求解器) Analysis Type(分析類型) Soln Controls(求解控制)，彈出Solution Controls(求解設(shè)置)對話框，如圖6所示。,2.2.4求解 選擇好求解器后，開始求解，方法如下： Main Menu(主菜單) Solution(求解器) Solve(求解) Current LS（當(dāng)前載荷步） 2.3結(jié)果后處理 所謂后處理，通俗而言，就是觀察和分析有限元的計(jì)算結(jié)果.,(1)通用后處理器POST1 用于分析處理整個模型在某個子載荷步的某個子步，或者某個結(jié)果序列，或者特定時間或頻率下的結(jié)果，例如在熱分析中，查看時間等于15秒時模型的溫度等。 通用后處理的菜單項(xiàng)如圖7所示。 進(jìn)入通用后處理器的方法如下： Main Menu(主菜單) General Postproc(通用后處理器),(2) 時間歷程后處理