ANSYS有限元分析软件介绍

有限元分析软件ANSYS软件介绍ANSYS软件常用命令ANSYS软件界面及菜单ANSYS的单位制ANSYS的文件管理ANSYS软件建模及网格划分ANSYS软件分析步骤ANSYS软件家族产品特色产品★Workbench★Multiphysics★DesignSpace★DesignXplorer★FSI★HPC结构分析产品★Mechanical★ExplicitSTR★RigidDynamics★FatigueModule★LS-DYNA模型处理产品★AI*Environment★BladeModeler★DesignModeler★MeshMorpher★Meshing★Tgrid★ICEMCFD★ICEMCFDCart3D流体分析产品★FLUENT★CFX★FLUENTV5电磁分析产品★EMAG★ANSOFT行业专用★AAutoReaGas★AUTODYN★POLYFLOW★Icepak★Airpak★DTMANSYS有限元分析软件介绍结构分析：确定结构的变形、应变、应力及反作用力等。热分析：计算物体的稳态或瞬态温度分布，以及热量的获取或损失、热梯度、热通量等。电磁分析:用于计算磁场，包括静磁场、交变磁场、瞬态磁场、交变电磁场等。流体分析：用于确定流体的流动及热行为，包括不可压缩或可压缩流体、层流及湍流，以及多组份流等。耦合场分析：考虑两个或多个物理场之间的相互作用。ANSYS软件常用命令UtilityMenu实用菜单SAVE_DB存储数据库RESUME_DB恢复数据库SelectEntity选择实体Comp/Assembly组元/集合Plot/Replot画图/重新画图Pan,Zoom,Rotate…平移，缩放，旋转…WorkPlane(WP)工作平面CoordinateSystem(CS)坐标系Macro宏ANSYS软件常用命令Preference…优先设置…Preprocessor前处理GeneralPostproc通用后处理TimeHistPostproc时间历程后处理APDLANSYS参数化设计语言LineFillet在两条线的过渡生成线Arbitrary任意形状Cylinder圆柱体Prism棱柱体Cone圆锥形Sphere球形Polygon多边形ANSYS软件常用命令Stress应力Strain应变Displacement位移DOF自由度VonMises(Stress)平均应力Contour等高线（图）Deformed/Undeformedshape变形后/未变形的形状ResultsSummary结果摘要RadiationMatrix辐射矩阵Modeling建模Meshing划分网格Attribute属性LS(LoadStep)载荷步ANSYS软件界面及菜单输出窗口工具条菜单图标ContactManagerIcon主菜单应用菜单输入行显示/隐藏图标模型控制工具条绘图区当前设置用户提示信息缩写工具条菜单命令窗口图标Resetpicking典型的ANSYS分析过程典型的ANSYS分析过程包含三个主要的步骤：1、创建有限元模型（前处理器）1）创建或读入有限元模型；2）定义材料属性；3）划分网格。2、施加载荷并求解（求解器）1）施加载荷及设定约束条件；2）求解。3、查看结果（后处理器）1）查看分析结果；2）检查结果是否正确。ANSYS软件界面及菜单1.建立有限元模型3.查看结果2.施加载荷求解主菜单（MainMenu）实用菜单（UtilityMenu）文件选择列表显示显示控制工作平面参数宏菜单控制帮助ANSYS所有的单位是自己统一的。常用单位如下表：ANSYS的单位制•ANSYS在分析过程中需要读写文件.•文件格式为jobname.ext,其中jobname是设定的工作文件名,ext是由ANSYS定义的扩展名，用于区分文件的用途和类型.•默认的工作文件名是file.ANSYS的文件管理一些特殊的文件数据库文件jobname.db二进制Log文件jobname.log文本结果文件jobname.rxx二进制(例如：结构)jobname.rst图形文件jobname.grph二进制(特殊格式)有限元模型的建立方法可分为：直接法直接根据机械结构的几何外型建立节点和单元，因此直接法只适应于简单的机械结构系统。间接法适用于具有复杂几何外型、节点及单元数目较多的机械结构系统。该方法通过点、线、面、体，先建立实体模型，再进行网格划分，以完成有限元模型的建立。下面介绍间接法即实体建模。ANSYS软件建模及网格划分MainMenu:Preprocessor-Modeling-Create选择以“＋”结尾的菜单，将弹出拾取菜单(见下页），提示通过拾取方式创建体素.选择ByDimensions...将弹出对话框，提示输入体素的坐标.对话框示例建模二维体素包括矩形、圆、三角形和其它多边形三维体素包括块、圆柱、棱柱、球和锥坐标系统及工作平面总体坐标系－总体笛卡尔坐标系－总体柱坐标系－总体球坐标系局部坐标系－局部笛卡尔坐标系－局部柱坐标系－局部球坐标系工作平面坐标系ANSYS中的坐标系有：工作平面设置工作平面控制移动工作平面的选项有关坐标系统的选项UtilityMenu:WorkPlane坐标系统与工作平面关系：工作平面工作平面—是一个可以移动的二维参考平面，用于定位和确定体素的方向。缺省时，工作平面的原点与总体坐标系的原点重合，但可以将它移动或旋转到任意想要的位置通过显示栅格，可以将工作平面作为绘图板WXWYWXWYX2X1Y2Y1WP(X,Y)选择图形类型.将弹出选取菜单,提示选择图形进行布尔操作.要使用布尔操作:MainMenu:Preprocessor-Modeling-OperateProcedure1......2......3......选择一种布尔操作(例如：Add)布尔操作WZWYWX这个看起来复杂的模型，实际上是一个方块与一个空心的球进行求交（intersect）布尔操作的结果.ANSYS软件建模及网格划分网格划分主要包括以下四个步骤:1.定义单元属性(材料属性、单元类型、实常数).2.设定网格尺寸控制(控制网格密度).3.网格划分以前保存数据库.4.执行网格划分.打开网格划分工具:MainMenu:PreprocessorMeshTool网格划分工具是网格控制的一种快捷方式单元属性控制智能网格划分控制尺寸控制指定单元形状自由网格划分或映射网格划分执行网格划分清除网格局部细划1234567812345867ANSYS软件建模及网格划分1、定义单元类型结构点单元MASS21结构线单元2DLINK13DLINK8，LINK10，LINK180梁单元2DBEAM3，BEAM23，BEAM543DBEAM4，BEAM24，BEAM44，BEAM188，BEAM189实体单元2DPLANE2，PLANE25，PLANE42，PLANE82，PLANE83，PLANE145，PLANE146，PLANE182，PLANE1833DSOLID45，SOLID64，SOLID65，SOLID92，SOLID95，SOLID147，SOLID148，SOLID185，SOLID186，SOLID187壳单元2DSHELL51，SHELL61，SHELL208，SHELL2093DSHELL28，SHELL41，SHELL43，SHELL63，SHELL93，SHELL150，SHELL181管单元PIPE16，PIPE17，PIPE18，PIPE20，PIPE59，PIPE60ANSYS软件分析步骤2、定义单元实常数单元实常数是依赖单元类型的特性，如梁单元的横截面特性。例如2D梁单元BEAM3的实常数是面积（AREA）、惯性矩（IZZ）、高度（HEIGHT）、剪切变形常数（SHEARZ）、初始应变（ISTRN）和附加的单位长度质量（ADDMAS）。并不是所有的单元类型都需要实常数，同类型的不同单元可以有不同的实常数值。ANSYS软件分析步骤3、定义材料属性绝大多数单元类型需要材料特性。根据应用的不同，材料特性可以是线性或非线性的。与单元类型、实常数一样，每一组材料特性有一个材料参考号。与材料特性组对应的材料参考号表称为材料表。在一个分析中，可能有多个材料特性组（对应的模型中有多种材料），ANSYS通过独特的参考号来识别每个材料特性组。定义材料属性时应当注意以下几点：一般情况下杨氏模量（EX）必须定义；若加惯性载荷，必须定义能求出质量的参数，如密度；若模型中存在热载荷，需定义膨胀系数（ALPX）。ANSYS软件分析步骤4、创建几何模型1.建立模型的方法ANSYS程序为用户提供了下列生成几何模型以及有限元模型的方法：在ANSYS中创建几何模型，即实体建模；导入在其它CAD系统创建的模型，直接生成。对于实体建模，需要描述模型的几何边界，以便生成有限元模型前建立对单元大小和形状的控制，然后让ANSYS自动生成所有的节点和单元。与之对比，直接生成方法必须直接确定每个节点的位置，以及每个单元的大小、形状和连接关系。采用命令流方式往往更便于实现有限元模型的直接生成。2.坐标系1）整体与局部坐标系2）坐标系的激活3）节点和单元坐标系4）显示和结果坐标系ANSYS软件分析步骤5、对实体模型划分网格用户建模工作完成后，得到分析目标的几何模型。接下来，就需要对几何模型划分网格，形成有限元单元、节点，从而得到有限元分析模型。有限元网格的划分过程包括四个步骤：定义有限元模型中的单元属性；目标网格选项控制；对几何模型划分网格；修改与优化有限元网格。ANSYS软件分析步骤6、施加负载对于不同的分析类型，所施加的载荷形式有所不同，可以归结为6类：DOF约束（DOFconstraint）：用于对模型自由度做出限定，用于确定边界条件；力（Force）：施加在有限元模型节点上的集中载荷；表面载荷（Surfaceload）：施加在单元上的分布载荷，包括线分布和面分布；体载荷（Bodyload）：包括体积载荷和场载荷；惯性载荷（Inertialoads）：由模型惯性而引起的载荷，主要应用在结构分析中；其他类型载荷：包括耦合场载荷（Coupled-fieldloads）、初应力载荷等。ANSYS软件分析步骤7、求解—ANSYS程序中有几种解联立方程系统的方法ANSYS软件分析步骤解法典型应用场合模型尺寸内存使用硬盘使用正向直接解法(直接消除法)要求稳定性（非线性分析）或内存受限制时低于50000自由度低高稀疏矩阵直接解法要求稳定性和求解速度（非线性分析）；线性分析时迭代法收敛很慢时（尤其对病态矩阵，如形状不好的单元）自由度为10000～500000（多用于板壳和梁模型）中高雅可比共轭梯度法在单场问题（如热，磁，声，多物理问题）中求解速度很重要时自由度为50000～1000000以上中低不完全乔类斯基共轭梯度法在多物理模型应用中求解速度很重要时，处理其它迭代法很难收敛的模型（几乎是无穷矩阵）自由度为50000～1000000以上高低预条件共轭梯度法当求解速度很重要时（大型模型的线性分析）尤其适合实体单元的大型模型自由度为50000～1000000以上高低代数多栅求解器与预条件共轭梯度法相同，此外，可以在共享存储器的并行机上升级到8处理器。自由度为50000～1000000以上高低分布式求解器与稀疏矩阵求解法类似，但可运行于分布式并行系统自由度为100000～5000000以上高低8.结果后处理在进入通用后处理阶段后，想画出分析的结果，选择：PlotResults.想用列表的形式列出分析的结果，选择：ListResults.想要查询某些结点或者单元处的应力值以及其它分析选项，选择：QueryResults.ANSYS软件分析步骤