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有限元分析培训FiniteElementAnalysisTraining设计CAD制造试验批量生产重新设计循环传统设计过程概念设计设计CADCAE制造试验批量生产CAE驱动设计过程优化循环划分有限元网格施加约束及载荷边界条件导入或建立几何模型HyperMesh、ANSA、Patran、SimXpert、MEDINA、FEMAP等选择分析求解器Nastran、ABAQUS、ADINA、Ls-Dyna、Marc、ANSYS、Samcef、MADYMO、Radioss等划分有限元网格施加约束及载荷边界条件设置材料特性及单元特性设置分析参数提交分析结果后处理有限元一般分析流程非线性分析流体分析ANSYSSamcefLinearNastranBulkFEPG（国产）FluentMSCMarcADINAStar-CDStar-CCM+XFlowPowerFlowSamcefMecano显式分析LS-DYNAMSCDytranRadiossBlockMADYMO第二讲几何与拓扑自由边表示一条只属于一个曲面的边。共享边表示一条属于或被两个相邻曲面共享的边。重复边是属于三个或多个曲面的。自由边共享边重复边（T形边）体表示曲面围成的封闭空间，可以是任何形状。体是三维的对象，可以用来自动划分四面体和六面体网格。流体分析中对应的是域。Geometry（几何要素）Point：点Curve：曲线Surface：面Solid：体网格Nodes：节点Elements：单元Grid（网格要素）Vertex：点Edge：边face：面Block：块Line（直线）Bezier（贝塞尔曲线）CubicSpline（三次样条曲线）：三次样条曲线是很重要的曲线类型，它以多段三次样条曲线逼近用户指定点，各段曲线之间光滑连接。Polyline（多折线）：多折线与三次样条曲线同样要指定两个以上的控制点才能生成Interpolate（插值曲线）：给出若干个点，插值曲线经过所有给出的点。NURBS（非均匀有理B样条曲线）：曲线必须定义点数、曲线的阶次、NURBS点的数据、节点、齐次坐标、节点向量等。常见的曲面类型OpenGL简介OpenGraphicsLibrary交互式3D图像标准。目前唯一真正具有开放性、平台无关性和厂商公平性的图形工业标准。Vertex定点FrameBuffer帧缓冲区MatrixStack矩阵堆栈Pixel像素颜色模式：3+1GreenRedBlueRGB+Alpha红绿蓝+透明度仿射投影变换光照计算纹理计算反走样关键控制点边线用组合直线段模拟表面用组合平面区域模拟实体用网格单元填充几何离散化的实质:确定网格节点的空间分布网格节点实质：数值计算插值点非结构化网格结构化网格空间离散化：划分网格自动化程度高，能应对复杂的几何体数据结构简单精度高，计算速度快网格是对几何模型数据进行离散的一种方式。网格质量直接影响求解精度、求解收敛性和求解速度。划分网格是有限元分析中最耗时间的部分。结构化网格可以用一套固定的方式命名，例如左图中的红色节点可以命名为i5j4，非结构网格的节点则不能用一套固定的法则予以有序的命名。A映射法体映射Aˊ保角映射法要求多边形有相同的顶点数。可被映射法替代。应用较少，因为其单元形状和网格深度目前难以控制。B偏微分方程法1974年，J.F.Thompson椭圆型方程控制正交性网格线光滑可以处理复杂的边界线PoissonLaplaceThomas&Middlecoff基本几何形状的网格画法优化网格质量：少+饱满钱币原理面网格到体网格的几种生成方法ANSYSWorkbench培训ANSYSWorkbenchANSYSAPDLANSYSAPDL---ANSYS参数化设计语言ANSYSParametricDesignLanguage1997年ANSYSDesignSpace2000年ANSYSWorkbenchEnvironment1．协同访真、项目管理集设计、仿真、优化、网格变形等功能于—体，对各种数据进行项目协同管理。2．双向的参数传输功能支持加与眺间的双向参数传翰功能。3．高级的袭配部件处理工具具有复杂装配件接触关系的自动识别触建模功能。4．先进的网格处理功能可对复杂的几何模型进行高质量的网格处理。5．分析功能支持几乎所有州sYs的有限元分析功能，6.可定制的材料库自带可定制的工程材料数据库者进行编辑、应用。7．易学易用界面友好，工程应用的整体性、流程性都大大增强。ANSYSWorkbench采用的方法(单元类型、求解器、结果处理方式等)与经典ANSYS是一样的，只不过Workbench采用了更加工程化的方式来适应操作者，使即使是没有多长有限元软件应用经历的人也能很快地完成有限元的分析工作。ANSYSWorkbench的特点零件/装配/参数参数CAE模型CAE结果ANSYSWorkbench工程数值模拟一般过程如下：1、选择工程问题的分析类型，将分析系统加入工程流程图2、使用分析系统3、DesignModeler建立几何模型或CAD接口关联几何模型。4、利用提供的工程材料或自定义来分配材料属性。5、施加载荷和边界条件。6、设置需要求解得到的结果。7、计算求解。8、查看评估结果。9、添加关联系统10、查看参数和设计点11、生成有限元数值模拟分析报告。主菜单包括：文件操作【File】，窗口显示【View】，工具【Tools】，单位制【Units】，帮助信息【Help】基本工具条包括：新建文件【New】，打开文件【Open】，保存文件【Save】，另存为文件【SaveAs】，导入模型【Import】，紧凑视图模式【CompactMode】ANSYSWorkbench的界面工具箱（Toolbox）包括如下4个子组：●AnalysisSystem：可用在示意图中的预定义的模板。●ComponentSystem：可存取多种程序来建立和扩展分析系统。●CustomSystem：为耦合应用预定义分析系统。用户也可以建立自己的预定义系统。●DesignExploration：参数管理和优化工具。ANSYSWorkbench的界面分析类型说明Electric(ANSYS)ANSYS电场分析ExplicitDynamics(ANSYS)ANSYS显式动力学分析FluidFlow(CFX)CFX流体分析FluidFlow(Fluent)FLUENT流体分析HamonicResponse(ANSYS)ANSYS谐响应分析LinearBuckling(ANSYS)ANSYS线性屈曲Magnetostatic(ANSYS)ANSYS静磁场分析Modal(ANSYS)ANSYS模态分析RandomVibration(ANSYS)ANSYS随机振动分析ResponseSpectrum(ANSYS)ANSYS响应谱分析ShapeOptimization(ANSYS)ANSYS形状优化分析StaticStructural(ANSYS)ANSYS结构静力分析StaticStructural(SAMCEF)SAMCEF结构静力分析Steady-StateThermal(ANSYS)ANSYS稳态热分析Thermal-Electric(ANSYS)ANSYS热电耦合分析TransientStructural(ANSYS)ANSYS结构瞬态分析TransientStructural(MBD)MBD多体结构动力分析TransientThermal(ANSYS)ANSYS瞬态热分析组件类型说明AUTODYNAUTODYN非线性显式动力分析BladeGen涡轮机械叶片设计工具CFXCFX高端流体分析工具EngineeringData工程数据工具ExplicitDynamic（LS-DYNA）LS-DYNA显式动力分析FiniteElementModelerFEM有限元模型工具FLUNETFLUNET流体分析Geometry几何建模工具MechanicalAPDL机械APDL命令MechanicalModel机械分析模型Mesh网格划分工具Results结果后处理工具TurboGrid涡轮叶栅通道网格生成工具VistaTF叶片二维性能评估工具ANSYSWorkbenchDesignModeler界面正视图显示点模型显示显示平面轴测图下一图面上一图面框选放大镜局部聚焦窗口缩放缩放平移旋转扩展选择选择体选择面选择线选择点选择方式选择恢复窗口布局草绘（Sketching）工具推荐切割工具：SpaceClaim，SolidWorks构建平面命令说明FromPlane基于另一个已有面创建平面FromFace利用已有几何体表面创建平面FromPointandEdge用一点和一条直线的边界定义平面FromPointandNormal用一点和一条边界方向的法线定义平面FromThreePoint用三点定义平面FromCoordinates通过键入距离原点的坐标和法线定义平面平面生成方法多体零件的装配模型中，零件实体间无接触，1个零件可以有多种材料实体，每个实体独立划分网格但实体间的关联被保留。单体零件的装配模型中，零件实体间接触连接，每一个实体都独立地划分网格，节点不共享。生成多体零件单体零件与多体零件ANSYSWorkbench中网格划分方法ANSYSWorkbench几何切割原则第三讲ANSYSWorkbench网格划分方法网格划分命令Automatic：程序自动划分网格Tetrahedrons：采用四面体单元划分。HexDominant：主要采用六面体单元划分，但是包含少量金字塔单元和四面体单元。Sweep：扫掠划分，可以扫掠的实体划分后具有的是六面体单元，也可能包含楔形单元，其他实体采用四面体单元划分，扫掠划分要求实体在某一方向上具有相同的拓扑结构，在【Mesh】分支上点击右键选择【ShowSweepableBodies】可以看到能够采用扫掠划分的体，此时该体被选中。Multizone：多重区域网格划分自动对几何体进行分解成映射区域和自由区域，可以自动判断区域并生成纯六面体网格，对不满足条件的区域采用更好的非结构网格划分，多重区域网格划分和扫掠网格划分相似，但更适合于用扫掠方法不能分解的几何体。2D检查项单元数标准完美ElementQuality单元质量100%0.11Aspectratio长宽比95%51100%7JacobianRatio雅克比95%1.41100%3.3WarpingFactor翘曲度95%0.080100%0.1ParallelDeviation平行度偏差95%130°0°100%140°MaximumCornerAngle最大内角95%140°90°100%150°Skewness歪斜度95%0.50100%0.75正多边形检查项单元数标准完美ElementQuality单元质量100%0.11Aspectratio长宽比95%51100%7JacobianRatio雅克比95%1.41100%3.3WarpingFactor翘曲度95%0.080100%0.1ParallelDeviation平行度偏差95%130°0°100%140°MaximumCornerAngle最大内角95%140°90°100%150°Skewness歪斜度95%0.50100%0.75正多边形3D后处理备用选项导出选项Pro/E导出文件→保存副本，在弹出的保存副本对话框选择保存类型为step格式。输出step文件时，导出step文件的选项，只需勾选实体即可，不要保持默认的实体与壳体选项，以免导入CAE前处理软件时会出错。如果step格式在HyperMesh中出现多出很多重复部件的情况，保存副本时可以保存为Parasolid格式（*.x_t）格式，x_t格式导入HyperMesh中并在Tool→color→autocolor中自动赋予颜色（HyperMesh12.0及以上版本）模型输入等效节点载荷向量装配矩阵求解矩阵应力恢复收敛判