建立有限元模型的步骤,可细分为以下几个流程:(l)指定工作文件名和标题名;(2)定义单元类型,(3)定义材料属性;(4)创建有限元模型。创建有限元模型(导入模型)加载和求解步骤.又细分为:(l)定义分析类型和设置分析选项(2)施加载荷。(3)设置载荷步选项。(4)求解。74页第3章ANSYS中的模型模型的建立都是在一定坐标系下完成的。除此之外,ANSYS还提供了节点坐标和结果坐标等其他坐标系统,以满足用户的需要。下边是ANSYS中的坐标系统及各自功能。.总体坐标系:用来确定几何形状的参数如节点、关键点等的空间位置..局部坐标系:用户自定.义坐标系。可用于建模等操作。.节点坐标系:定义每个节点的自由度方向和节点结果数据的方向。.单元坐标系;确定材料特性主轴和单元结果数据的方向。.显示坐标系:用于几何形状参数的列表和显示。.结果坐标系:在通用后处理操作中将节点或单元结果转换到一个特定的坐标系中。激活坐标系可以通过如下方法实现。(l)每次定义完一个局部坐标系之后,它自动被激活成当前坐标系。(2)按下述方法更改。显示坐标系可用于几何形状参数的列表和显示。尽管用户可以采用不同的坐标系建立自己的模型口但在默认情况下,图形显示和列表显示操作不受当前坐标系的影响而总是显示总体笛卡尔坐标系下的坐标或结果。即尽管当前坐标系可能是柱坐标,但计算结果或者模型的几何位置仍然为总体笛卡儿坐标系下的结果。3.2.4节点坐标系及其操作总体和局部坐标系用丁几何体的定位,而节点坐标系则用于定义节点自由度的方向。每个节点都有自己的节点坐标系。在实际应用中,有时需要给节点施加不同于坐标系主方向上的载荷或约束,这就需将节点坐标系旋转到所需要的方向,然后在节点坐标系上施加载荷或约束。命令:NROTAT3.2.5单元坐标系及其操作单元坐标系片}于确定材料!蔺性的方向(例如,复合材料的铺层方向)。对后处理也是很有用的,诸如提取梁和壳单元的膜.力。单元坐标系的朝向在单元类型的描述中可以找到。大多数单元坐标系的默认方向遵循以下规则:(1}线单元的x轴通常从该单元的1节点指向J节点。(2)壳单元的X轴通常也取I节点指向J节点的方向。Z轴过I点且与壳面垂直,其正方向由单元I,J和K节点按右手定则确定,Y轴垂直于X轴和z轴。(3)二维和三维实体单元的单元坐标系总是平行于总体笛卡尔坐标系。建立工作平面关键点是最低级的图形对象,用自底向上的方法构造模型时,.FillbetweenkPs:之间插入一系列的关键点在已知的两个关键点。待定.义的关键点的位置由插人点的个数和间距比例确定。硬点实际上是一种比较特殊的关键点。硬点和关键点最大不同处在于:实体网格化时。硬点一定会化为节点,而关键点则不一定。ANSYS中,常用的单元属性包括以下内容(l)单元类型;(2)单元实常数。(3)材料属性.(4)单元坐标系。以电磁场计算中常用单元PLANE53为例,它的实常数叮以描述线圈横截面积、匝数、导体填充率等信息。它的操作方法介绍如下。4.1.4设置单元坐标系统ANSYS为而划分提供三角形单元和四边形单元,为体划分提供四面体单元和六面体单元口对于二维的面的划分,叮以采用三角形单元或者四边形单元。2.确定单元的划分方式ANSYS提供两种网格划分方法:自由网格和映射网格。所谓自由网格,体现在没有特定的准则,对一于单元形状尤限制,生成的单元不规则。基本适用于所有的模型。映射网格则要求满足一定的规则,且映射面网格只包含四边形或三角形单元,而映射体网格只包含六面体单元。映射网格生成的单元形状比较规则,映射网格适用于形状规则的体或面。自由网格生成的内部节点位置比较随意,用户无法控制。若想控制内部节点位置,应考虑使用映射网格。典型例一就是有应力集中或奇异的模型,在这种情况下,需要对网格进行细化。细化网格控制如图4-40。如前面所j上,映射网格划分的最大特点就是必须使用形状规则的单元划分,对于面对象,必须使用二角形面元或四边形.单元,对于体对象只能使用六面体.单元。故映射网格划分要求被划分对象如面或体必须形状规则,即不是任何形状的对象都能用映射网格划分法进行划分。2.映射网格划分体对象由于体划分只能采用六面体单元,故体对象必须满足以下条件才可进行映射网格划分:(1)该体的外形应为块状(有六个面),楔形或棱柱(五个面),四面体(四个面)口(2)对比上必须划分相同单元数,或分割符合过渡网格形式以适于六面体网格划分。(3)如果体使棱柱或四面体,则三角形面上的单元分割数必须是偶数。扫掠划分的意思是从体的一个边界面(ANSYS称为源面SourceAarea)的网格扫掠贯穿整个体,将已有未划分网格的体生成单元。如果源面网格由四边形网格组成,扫掠划分将生成六面体单元。如果面由犯角形网格组成,体将生成楔形单元口如果面由三角形和四边形单元共同组成,则体将由楔形和六面体单元共同填充。自由网格划分是自动化程度最高的网格划分技术之一,它在面上(平面、曲面)可以自动生成三角形或四边形网格,在体_卜自动生成四面体网格。对于复杂几何模型而言,这种分网方.法省时省力,但缺点是单元数全通常会很大,计算效率降低。同时,由于这种方法对于三维复杂模型只能生成四面体单元,为了获得较好的计算精度,建议采用二次四面体单元(92号单元)。如果选用的是六面体单元,则此方法自动将六面体单元退化为阶次一致的四面体单元,因此,最好不要选用线性的六面体单元。格划分数保持一致,形成的单元全部为六面体。在ATE中,这些条件有了很大的放宽,主要包括:1.面可以是三角形,四边形,或其它任意多边形。对于四边以上的多边形,必须用LCCAT命令将某些边联成一条边,以使得对于网格划分而言,仍然是三角形或四边形。2.体可以是四面体、五面体、六面体或其他任意多面体。对于六面以上的多面体,必须用ACCAT命令将某些面联成一个面,以使得对于网格划分而言,仍然是四、五或六面体,3.体上对应线和面的网格划分数可以不同,但有一些限制条件。对于三维复杂几何模型而}一,通常的做法是利用A1布尔运算功能,将其切割成一系列四、五或六面体,然后对这些切割好的体进行映射网格划分。当然,这种纯粹的映射划分方式比第二遍ANSYS有限元典型分析大致分为3个步骤:(l)建立有限元模型,(2)加载和求解;(3)结果后处理和结果查看。