ANSYS分析基本步驟

1、.第一章ANSYS 分析基本步驟（黑小 2）本章目標(biāo)（黑小3）學(xué)習(xí)完本章后，學(xué)員應(yīng)該能夠初步掌握ANSYS 分析問題的基本操ModuleObjective作步驟 .（揩小 4）LessonObjectivesLesson A.分析過程2-1.ANSYS 分析過程中的三個主要步驟 .2-2.ANSYS 分析步驟在 GUI 中的體現(xiàn) .Lesson B. 文件管理2-3.ANSYS 文件系統(tǒng) :a.ANSYS 在分析過程中怎樣使用文件 .b. ANSYS 使用的文件名稱的格式 .c. 確定 ANSYS 默認(rèn)的文件名 .2-4.ANSYS 的數(shù)據(jù)庫 :a. ANSYS 數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù) .b. 數(shù)

2、據(jù)庫的存儲操作 .c. 數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)操作 .d. 怎樣通過存儲及恢復(fù)數(shù)據(jù)庫文件修改錯誤.Lesson C.ANSYS 分析基本步驟訓(xùn)練2-5.ANSYS 分析過程實例演練.Lesson A.分析過程ANSYS 分析采用的是有限元分析技術(shù)。在分析時，必須將實際問題的模型轉(zhuǎn)化為有限元模型。有限元分析(FEA) 是對物理現(xiàn)象（幾何及載荷工況）的模擬，是對真實情況的數(shù)值近似。通過劃分單元，求解有限個數(shù)值來近似模擬真實環(huán)境的無限個未知量。.1-1.ANSYS 分析過程中的三個主要步驟.1. .2. .3. .Procedure1. 創(chuàng)建有限元模型 創(chuàng)建或讀入幾何模型 . 定義材料屬性 . 劃分單元 (節(jié)

3、點及單元 ).2. 施加載荷進行求解 施加載荷及載荷選項 . 求解.3. 查看結(jié)果 查看分析結(jié)果 . 檢驗結(jié)果 . (分析是否正確 )2-2.ANSYS 分析步驟在 GUI 中的體現(xiàn) .分析的三個主要步驟可在主菜單中得到明確體現(xiàn)。主菜單中各部分的順序基本上是按著常規(guī)問題分析順序設(shè)置的。.主菜單1. 建立有限元模型2. 施加載荷求解3. 查看結(jié)果1. 第一步創(chuàng)建有限元模型之主菜單體現(xiàn)主要部分：建立有限元模型定義單元類型定義實常數(shù)定義材料建立實體模型等轉(zhuǎn)變?yōu)橛邢拊Ｐ?. 第二步施加荷載求解之主菜單體現(xiàn)主要部分：施加荷載求解定義分析類型施加約束與荷載定義載荷步求解3. 第三步查看結(jié)果之主菜單體現(xiàn)主

4、要部分：.查看讀入結(jié)果結(jié)果顯示圖形結(jié)果顯示列表結(jié)果定義單元表Lesson B.文件管理2-3a.ANSYS 怎樣在分析中使用文件 .2-3b.ANSYS 使用的文件格式 .2-3c.確定默認(rèn)的 ANSYS 文件名 .ANSYS 文件及工作文件名：ANSYS 在分析過程中需要讀寫文件。生成的文件有的是程序自動生成的（如日志文件），有的是在使用者控制下生成的。文件格式為jobname.ext , 其中jobname是設(shè)定的工作文件名, ext 是由ANSYS 定義的擴展名，用于區(qū)分文件的用途和類型。默認(rèn)的工作文件名是file。使用時建立自己的工作文件名。一些特殊的文件數(shù)據(jù)庫文件jobname.db

5、二進制Log 文件jobname.log文本結(jié)果文件（例如：結(jié)構(gòu)）jobname.rxx （jobname.rst ）二進制圖形文件jobname.grph二進制 （特殊格式）.2-4a.ANSYS 數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù) .DefinitionANSYS 的數(shù)據(jù)庫，是指在前處理、求解及后處理過程中，ANSYS 保存在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫既存儲輸入的數(shù)據(jù)，也存儲結(jié)果數(shù)據(jù):? 輸入數(shù)據(jù)-必須輸入的信息(模型尺寸、材料屬性、載荷等).? 結(jié)果數(shù)據(jù)- ANSYS 計算的數(shù)值(位移、應(yīng)力、應(yīng)變、溫度等).2-4b.存儲數(shù)據(jù)庫操作 .存儲操作將ANSYS 數(shù)據(jù)庫從內(nèi)存中寫入一個文件。數(shù)據(jù)庫文件（以db 為擴

6、展名）是數(shù)據(jù)庫當(dāng)前狀態(tài)的一個備份。2-4c.存儲數(shù)據(jù)庫操作 .恢復(fù)操作將數(shù)據(jù)庫文件中的數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存中，在這個過程中， 將首先清除目前內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，將之替換成數(shù)據(jù)庫文件中的數(shù)據(jù)。立即恢復(fù)名為Jobname.db 的文件 .Jobname 為在 ANSYS 啟動對話框中設(shè)定的工作文件名.“Resume from”讀入給定文件名的數(shù)據(jù)庫文件.但當(dāng)前的工作文件名不變.立即保存數(shù)據(jù)庫到j(luò)obname.db 文件中 .其中 jobname 為工作文件名。彈出一個對話框，允許將數(shù)據(jù)庫存儲到另外名字的文件上。(注意在 ANSYS 中， “Save as ”只將數(shù)據(jù)庫拷貝到另外一個文件名上，并不改變當(dāng)前的工作文

7、件名).2-4d.怎樣利用存儲和恢復(fù)數(shù)據(jù)庫，從錯誤操作中恢復(fù).存儲和恢復(fù)操作可在工具條中方便地調(diào)用 .ANSYS 提供數(shù)據(jù)庫文件備份。選擇“Files Resume from ”, 然后選擇jobname.dbb ，恢復(fù)到上一次存儲的數(shù)據(jù)庫。這個功能在錯存數(shù)據(jù)庫時很有用，可以找回其前次的數(shù)據(jù)。關(guān)于文件操作及存儲與恢復(fù)操作提請注意：每個 ANSYS 使用者最好建立自己的工作目錄，因為ANSYS 分析過程中生成的（尤其是自動生成的）大量文件，很多都存在該目錄下.每求解一個新問題使用不同的工作文件名.在 AYSYS 啟動對話框中設(shè)置工作文件名 .針對每個分析項目，設(shè)置單獨的子目錄.您必須選擇一個存儲

8、命令，將數(shù)據(jù)庫保存到文件中.建議在分析過程中，隔一段時間存儲一次數(shù)據(jù)庫文件，且取不同名.在進行不清除后果的（例如劃分網(wǎng)格）或會造成重大影響的（例如刪除操作）操作以前，最好先存儲一下數(shù)據(jù)庫文件.如果在進行一個操作以前剛剛存儲完數(shù)據(jù)庫，您可以選擇工具條中的RESUME_DB，進行“undo ”。Lesson C.ANSYS 分析基本步驟訓(xùn)練2-5.ANSYS 分析過程實例演練 .為了增加學(xué)好ANSYS 的信心，為了掌握ANSYS 分析的基本步驟，依據(jù)下列循序漸進的求解指導(dǎo)，進行一個簡支梁的靜力分析。注意在此分析中采用的ANSYS 分Exercise.析步驟，以及幾次將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)存到文件中的操作。

9、問題表述：使用 ANSYS 分析一個矩形截面簡支梁。問題條件如圖所示：F目標(biāo)：求解在力 F 的作用下梁的內(nèi)力與變形。H已知條件：LB 500 kNFL 6 m訓(xùn)練過程中注意：B 400 mm各物理量單位的統(tǒng)一 . 600 mm計算結(jié)果與解析解結(jié)果的H 310 N/mm24E分析過程：1. 啟動 ANSYS.a. 開始 程序 ANSYS*.* Configure ANSYS Productsb.打開 File Management窗口，在 Working Directory輸入或選擇您的工作目錄，如張三 梁分析，在Job Name 欄輸入或選擇您的工作文件名，如beam.c.選擇 Run.！以交

10、互模式進入 ANSYS，工作文件名為 beam.！選擇工作目錄，命名或選擇工作文件名.2. 創(chuàng)建基本模型！使用帶有兩個關(guān)鍵點的線模擬梁，梁的高度及橫截面積將在單元的實常數(shù)中設(shè)置.a.Main Menu:Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS.b.輸入關(guān)鍵點編號1.c. 輸入 x,y,z 坐標(biāo) 0,0,0.d.選擇 Apply.e.輸入關(guān)鍵點編號2.f. 輸入 x,y,z 坐標(biāo) 6,0,0 .g. 選擇 OK.！此時圖形顯示窗口出現(xiàn)所輸入的兩個關(guān)鍵點1 和 2.下面利用兩點創(chuàng)建線 .h.Main Menu:Preprocessor

11、Modeling Create Lines Lines Straight Line！注意彈出的拾取菜單，以及輸入窗口中的操作提示.i.用鼠標(biāo)選取兩個關(guān)鍵點1 和 2.j. 在拾取菜單中選擇 OK.3. 存儲 ANSYS 數(shù)據(jù)庫 . Toolbar: SAVE_DB！工作目錄中已保存了以工作名命名的數(shù)據(jù)庫文件，可到工作目錄中查查看！ANSYS數(shù)據(jù)庫是當(dāng)用戶在建模求解時 ANSYS保存在內(nèi)存中的數(shù)據(jù) . 由于在 ANSYS初始對話框中定義的工作文件名為 beam，因此存儲的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)到了名為 beam.db 的數(shù)據(jù)庫文件中. 經(jīng)常存儲數(shù)據(jù)庫文件是必要的 . 這樣在進行了誤操作后，可以恢復(fù)上次存儲的

12、數(shù)據(jù)庫文件. 存儲及恢復(fù)操作，可以點取工具條，也可以選擇菜單： Utility Menu ：File.4. 設(shè)定分析模塊 .a. Main Menu: Preferencesb. 選擇 Structural.c. 選擇 OK.！使用“Preferences”對話框選擇分析模塊，以便于對菜單進行過濾. 如果不進行選擇， 所有的分析模塊的菜單都將顯示出來 . 例如這里選擇了結(jié)構(gòu)模塊，那么所有熱、電磁、流體的菜單將都被過濾掉，使菜單更簡潔明了.！創(chuàng)建好幾何模型以后，就要準(zhǔn)備單元類型、實常數(shù)、材料屬性，然后劃分網(wǎng)格.5. 設(shè)定單元類型相應(yīng)選項 .！對于任何分析，您必須單元類型庫中選擇一個或幾個適合您的

13、分析的單元類型（對應(yīng)于梁.的是梁單元，對應(yīng)于二維實體的是2D 實體單元，對應(yīng)三維實體的是3D 實體單元，不能選錯） . 單元類型決定了輔加的自由度（位移、轉(zhuǎn)角、溫度等）。許多單元還要設(shè)置一些單元的選項，諸如單元特性和假設(shè)，單元結(jié)果的打印輸出選項等。 對于本問題，只須選擇 BEAM3并默認(rèn)單元選項即可 .a. Main Menu: Preprocessor Element Type Add/Edit/Deleteb. 選擇 Add . . .c.左邊單元庫列表中選擇Beam.d.在右邊單元列表中選擇2D elastic 3 (BEAM3).e. 選擇 OK 接受單元類型并關(guān)閉對話框 .f. 選擇

14、 Close 關(guān)閉單元類型對話框 .6. 定義實常數(shù) .！有些單元的幾何特性， 不能僅用其節(jié)點的位置充分表示出來，需要提供一些實常數(shù)來補充幾何信息 . 典型的實常數(shù)有殼單元的厚度，梁單元的橫截面積等. 某些單元類型所需要的實常數(shù)，以實常數(shù)組的形式輸入 . 本例中用一條線表示梁顯然不足以完全描述梁的性質(zhì)，需要實常數(shù)來補充 . （此外對于彈簧單元，彈性系數(shù)需作為實常數(shù)輸入.）a. Main Menu: Preprocessor Real Constantsb. 選擇 Add . . .c. 選擇 OK 定義 BEAM3 的實常數(shù) .d. 選擇 Help 得到有關(guān)單元 BEAM3 的幫助 .e. 查

15、閱單元描述 .f. File Exit 退出幫助系統(tǒng) .g.在 AREA 框中輸入0.4*0.6 （橫截面積） .h.在 IZZ 框中輸入 0.4*(0.6*3)/12 （慣性矩） .i.在 HEIGHT 框中輸入0.6 （梁的高度） .j. 選擇 OK 定義實常數(shù)并關(guān)閉對話框 .k. 選擇 Close 關(guān)閉實常數(shù)對話框 .7. 定義材料屬性 .！材料屬性是與幾何模型無關(guān)的本構(gòu)屬性，例如楊氏模量、密度等. 雖然材料屬性并不與單元類型聯(lián)系在一起，但由于計算單元矩陣時需要材料屬性，ANSYS 為了用戶使用方便，還是對每種單元類型列出了相應(yīng)的材料類型. 根據(jù)不同的應(yīng)用，材料屬性可以是線性或非線性的.

16、 與單元類型及實常數(shù)類似，一個分析中可以定多種材料 . 每種材料設(shè)定一個材料編號（材料參考號） . 對于本問題，只須定義一種材料，這種材料只須定義一個材料屬性楊氏模量3.0e7 kPa3.0e4N/mm 2.a. Preprocessor Material Props Material Modelsb. 選擇右欄各向同性線彈性材料：.Strucrural Liner Elastic Isotropic.c. 在 EX 框中輸入 3e7（彈性模量） .d. 選擇 OK 定義材料屬性并關(guān)閉對話框 .8. 保存 ANSYS 數(shù)據(jù)庫文件 beamgeom.db.！在劃分網(wǎng)格以前， 用一表示幾何模型的文

17、件名保存數(shù)據(jù)庫文件。一旦需要返回重新劃分網(wǎng)格時就很方便了，因為此時需要恢復(fù)數(shù)據(jù)庫文件。a. Utility Menu: File Save asb. 輸入文件名beamgeom.db.c. 選擇 OK 保存文件并退出對話框 .9. 對幾何模型劃分網(wǎng)格 .！必須將幾何模型轉(zhuǎn)化為有限元模型才能進行求解！必須為幾何模型指定單元類型、材料類型、實常數(shù)類型！a. Main Menu: Preprocessor Meshing MeshTool.b. 選擇 Element Attributes 下的 Set 按鈕，在彈出窗口選擇所需的單元類型、材料類型、實常數(shù)類型，選擇OK.c. 選 Size Contr

18、ols 中 Lines 下的 Set 按鈕， 鼠標(biāo)左鍵拾取代表梁的線， OK，在彈出對話框 NDIV 欄輸入 12， OK！.！此步意味著要將此梁劃分成12 個單元，共有 13 個節(jié)點 .！一定要注意此時并未進行劃分單元，只是想劃12 個而已 .d.擊 Mesh 按鈕 .，鼠標(biāo)左鍵拾取線，在拾取對話框中選擇OK.！此時才真正的劃分了單元，即將幾何模型轉(zhuǎn)化為了有限元模型.e. (可選 ) 在 MeshTool 對話框中選擇 Close.10.保存 ANSYS 數(shù)據(jù)庫到文件beammesh.db.！這次用表示已經(jīng)劃分網(wǎng)格后的文件名存儲數(shù)據(jù)庫.a.Utility Menu:File Save asb

19、.輸入文件名：beammesh.db.c. 選擇 OK 保存文件并退出對話框 .11. 施加載荷及約束 .！您現(xiàn)在要施加載荷及約束，默認(rèn)為一個新的、靜力的分析，因此您不必設(shè)定分析類型及分析選項 .a. Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Displacement OnNodesb. 拾取最左邊的節(jié)點 .c. 在拾取菜單中選擇 OK.d. 選擇 All DOF.e. 選擇 OK. （如果不輸入任何值，位移約束默認(rèn)為 0 ）！ac 為施加左端水平、豎直兩向線位移約束與轉(zhuǎn)動位移約束 .f. Main Menu: Solution Def

20、ine Loads Apply Structural Force/Moment On Nodesg. 拾取最右邊的節(jié)點 .h. 在選取對話框中選擇 OK.i. 選擇 FY.j. 在 VALUE 框中輸入 -500.k. 選擇 OK.！fk 為施加右端豎向集中荷載 .12.保存數(shù)據(jù)庫文件到beamload.db.a.Utility Menu:File Save asb.輸入文件名beamload.db.c. 選擇 OK 保存文件并關(guān)閉對話框 .13. 進行求解 .！您將對一端固支，另一端施加向下力的懸壁梁問題進行求解。由于這個問題規(guī)模很小，使用任何求解器都能很快得到結(jié)果，這里使用默認(rèn)的波前求解器

21、進行求解.a. Main Menu: Solution Solve Current LSb.查看狀態(tài)窗口中的信息, 然后選擇狀態(tài)窗口File Closec. 選擇 OK 開始計算 .d. 當(dāng)出現(xiàn) “Solution is done! ”提示后，選擇 OK 關(guān)閉此窗口 .14.進入通用后處理讀取分析結(jié)果.a.Main Menu:General Postproc Read Results First Set！后處理用于通過圖形或列表方式顯示分析結(jié)果。通用后處理（POST1)用于觀察指定載荷步的整個模型的結(jié)果 .本問題只有一個載荷步。15. 圖形顯示變形 .a.Main Menu:General Postproc Plot Resul