ANSYS软件简单介绍
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2； 以总体笛卡儿坐标系的Y轴为轴的总体柱坐标系，参考号：5 ；
局部坐标系
用来定位几何体；
也可以是笛卡儿坐标系、柱坐标系、球坐标系；
总体坐标系和局部坐标系是构建其他坐标系（节点坐标系，单元坐标 系等）的基础。
2020/9/15
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS的坐标系
节点坐标系
用于定义节点自由度的方向；
File
A1
为下一步网格划分和求解而输入 ANSYS的模型
15
ANSYS的CAD接口产品
为CAD的文件格式到ANSYS的传输提供一个界面. 保存原始模型的特性（不需要先输出再输入） 在有些情况下，可以从CAD程序中直接进入ANSYS. 使用接口输入，需要下面的licenses:
Parasolids: Connection for Parasolids , ANSYS Pro/E: Pro/E, Connection for Pro/E, ANSYS Unigraphics: Unigraphics, Connection for Unigraphics,
创建或读入几何模型（Modeling) 定义材料属性(Define Material Properities) 划分网格（节点及单元）(Meshing)
施加载荷并求解——求解（Solution)
施加载荷及载荷选项，设定约束条件（Define Loads) 求解(Solve)
查看结果——后处理(Post prosessor)
A模、网格划分、定义边界约束及载荷工具。
分析计算模块
结构、流体动力学、电磁场、声场、压电及多物理场耦合分析，以及 灵敏度分析及优化分析能力。
后处理模块
将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。
2020/9/15
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结果坐标系
对结果数据进行显示时，通常先被变换到激活的结果坐标系，然后再 输出，所以可以定义不同坐标系，以输出计算结果。
2020/9/15
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS的工作平面
工作平面是一个无限的平面，有原点、二维坐标系，可以把 工作平面假想成一个绘图板，用户可以在平面上任意绘图；
工作平面可以被移动和旋转；
同一时刻只能定义一个工作平面，（当通过移动和旋转产生 新的工作平面时，就删除原有的工作平面）；
工作平面是建模的辅助工具，建立几何模型时，一般只能在 当前工作平面内创建；
由于工作平面无限大，在布尔操作（分割）时，比较有用； 进入ANSYS时，有一个默认的工作平面，即总体笛卡儿坐标
系的X-Y平面，工作平面的X、Y轴分别取为总体笛卡儿坐标 系的X轴和Y轴。
注意──在大变形分析中不修正结点坐标系方向。因此计 算出的位移在最初的方向上输出。
2020/9/15
南京农业大学工学院机械工程系
载荷和位移方向
2020/9/15
变形前后载荷方向
南京农业大学工学院机械工程系
模型输入ANSYS的方法
ANSYS中可用的模型输入方法
Objective
Connection for Pro/E Program
2020/9/15
南京农业大学工学院机械工程系
静力分析的定义
静力分析计算在固定不变的载荷作用下结构的效应，
它不考虑惯性和阻尼的影响，如结构受随时间变化载
Definition
荷的情况。
静力分析可以计算那些固定不变的惯性载荷对结构的 影响（如重力和离心力），以及那些可以近似为等价 静力作用的随时间变化载荷（如通常在许多建筑规范 中所定义的等价静力风载和地震载荷）。
ANSYS界面介绍
工具条
常用工具
应用菜单
输入窗口
主菜单
2020/9/15
视图控制
运行信息 输出窗口
南京农业大学工学院机械工程系
图形窗口
ANSYS的单位制
ANSYS软件没有为分析指定系统单位，在分析中可以使用任 何一套自封闭（单位量纲之间可以互相推导得出）的单位制； 所有的单位基本由长度、力和时间的量纲推导得出。
2020/9/15
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载荷和位移方向
Lesson Objectives
➢ 当结构经历大变形时应该考虑到载荷将发生了什么变化。 在许多情况中，无论结构如何变形施加在系统中的载荷 保持恒定的方向；而在另一些情况中，力将改变方向， 并且力随着单元方向的改变而变化。
➢ ANSYS程序对这两种情况都可以建模，依赖于所施加的 载荷类型。加速度和集中力将不管单元方向的改变而保 持它们最初的方向，表面载荷作用在变形单元表面的法 向，且可被用来模拟“跟随”力。
ANSYS基本介绍
南京农业大学工学院机械工程系
有限元法与CAE
CAE（Computer Aided-Engineering)即计算机辅助工程，其 能对多种类型的工程/产品进行计算分析，模拟仿真，性能预 测、评价与优化。 CAE软件主要由有限元软件、优化设计软件、 计算流体软件、电磁场计算软件、最优控制软件和其它专业性 的计算软件组成。 CAE软件可分为专用和通用两类：
查看分析结果(Results) 检验结果（分析是否正确）
2020/9/15
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ANSYS建立模型的基本概念
建立模型的方法
在ANSYS中实体建模、直接生成；
实体建模需要描述模型的几何边界，更加通用和有效；
直接生成方法必须直接确定每个节点的位置、单元的大小、形状和连接关 系，一般用于规模小的问题，采用GUI或命令流的方式便于实现。
目前在工程领域内常用的数值模拟方法有：
有限元法（亦称有限单元法）（Finite Element Method, FEM)
边界元法(Boundary Element Method, BEM)
有限差分法（Finite Difference Method, FDM)
目前，就实用性和应用的广泛性而言，主要是有限单元法（ FEM）。
ANSYS装饰技术可以过滤掉坏图元.
输入完成后，仔细检查模型，从中删掉不想要的图 元.
在完成输入后，如果发现一些小面被丢失，则关掉 small选项，重新输入模型.
可能需要花费更多的时间和占用更多的内存.
2020/9/15
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18
IGES输入选项和工具（续）
Marge间隙，建立实体模型，删除小面
ANSYS 输 入 IGES 文件选项，自动 Merge 间 隙 ， 删 除 小面，建立实体
2020/9/15
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IGES输入过程
输入IGES模型
Objective
.
1. ..... 2. ..... 3. .....
Connection for Unigraphics Program
Connection for CADDS
Program
一般准则：
如果有相关接口，则应首选 它来输入模型，否则，使用 IGES输入方法
A1
CAD 中的模型
IGES File
Connection for
SAT File
Connection for Parasolid
2020/9/15
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS基本介绍
ANSYS软件是在20世纪70年代由总部位于美国宾夕法尼亚 州匹兹堡的ANSYS公司研制开发的大型通用有限元分析程 序。是融结构、热、流体、电磁、声学于一体，以有限元为 基础地大型通用CAE软件，目前推出最新版本是10.0。
ANSYS软件能够在PC机，工作站或巨型计算机上运行， ANSYS文件在其所有产品系列和工作平台上一般高版本向 下兼容低版本的数据文件。
CAE专用软件，如美国ETA公司的汽车专用软件LS/DYNA－3D及 ETA/FEMB等。
CAE通用软件，如ASKA（德） 、PAFECT（英）、SYSTUS（法）、 ABAQAS、ADINA、 ANSYS、 ALGOR、 MODULEF、FASTRAN 、 PATRAN、NASTRAN、MARC（美）等。
每个节点都有自己的节点坐标系，默认时，总是平行于总体笛卡儿坐 标系；
单元坐标系
用于规定正交材料特性的方向，面压力的方向和结果（如应力和应变） 的输出方向；
二维和三维实体的单元坐标系总是平行于总体笛卡儿坐标系；
显示坐标系
在默认时，在其他坐标系中定义的节点和关键点，其列表输出的坐标 值都是总体笛卡儿坐标值，改变显示坐标系会影响图形显示效果。除 非很有必要，一般应将显示坐标系设为总体笛卡儿坐标系。
导入其他CAD系统创建的模型；
如果模型过于复杂，则在专用CAD中建立模型，然后通过ANSYS提供的 接口导入模型；
ANSYS支持的接口通常包括: IGES、CATIA、Pro/E、UG、SAT、PARA、 IDEAS。
建模中需要遵循的要点
确定分析目标，模型基本形式，单元类型，适当的网格密度； 尽量采用理论简化模型，如：能简化为平面问题就不用三维实体分析； 注意模型对称性； 建模时对模型做一些必要简化，去掉一些不必要的细节，如：倒角等； 采用适当的单元类型和密度，尽量采用带中节点单元类型，等。
ANSYS SAT: Connection for SAT, ANSYS
2020/9/15
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IGES输入
A1IGES File
Utility Menu: File > Import > IGES
以IGES格式保 存的文件
A1
为下一步网格划分和求解而输 入ANSYS的模型
当使用IGES输入文件时， Default defeature 选项允许 使用下面将要说明的三种 工具。Alte no Defeature选 项允许进行标准的布尔操 作和建模操作，但没有修
质量＝重量/重力加速度=力×时间2 /长度 ＝N×s2/mm=(N×s2/m)×103=Ton(吨）
应力＝力/长度2＝N/mm2=(N/m2)×106=Mpa（兆帕）
2020/9/15
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS基本分析步骤介绍
创建有限元模型——前处理（Pre processor)
2020/9/15
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ANSYS的坐标系
总体坐标系
用来定位几何体；
是一个绝对参考系，ANSYS提供3种总体坐标系（都是右手 系）：
笛卡儿坐标系，是默认的坐标系，坐标系参考号：0 ； 柱坐标系，X轴代表径向R，Y轴代表周向θ，Z轴代表轴向Z向 ，
坐标系参考号：1 ； 球坐标系， X轴代表R，Y轴代表θ，Z轴代表φ ，坐标系参考号：
Procedure
输入IGES模型的菜单路径:
Utility Menu: File > Import > IGES...
1. 选择一种输入选项.
2. 单击OK
20
IGES输入过程(续）
3.选择将要输入的IGES文件. 4.单击 打开.
21
IGES输入检修技术
提示:
如果输入不成功，关闭MERGE和Solid选项，重新 输入.
面积＝长度2、体积=长度3、惯性矩=长度4； 应力=力/长度2、 弹性模量=力/长度2； 集中力=力、线分布力=力/长度、面分布力=力/长度2 ； 重量=力、质量=重量/重力加速度=力/(长度/秒2) ； 容重＝力/长度 3，密度＝质量/体积＝容重/重力加速度＝力×时
间2/长度4
例一：国际单位m, kg, N, s, C°（最简单也是最保险的单位制） 例二：长度单位为mm, 力单位为N,时间单位为S，得出一套单位如下：
2020/9/15
南京农业大学工学院机械工程系
静力分析中的载荷
静力分析用于计算由那些不包括惯性和阻尼效应的 Definition 载荷作用于结构或部件上引起的位移，应力，应变
和力。固定不变的载荷和响应是一种假定；即假定 载荷和结构的响应随时间的变化非常缓慢。静力分 析所施加的载荷包括： ➢ 外部施加的作用力和压力 ➢ 稳态的惯性力（如重力和离心力） ➢ 位移载荷 ➢ 温度载荷
复工具。
17
IGES输入选项和工具
ANSYS中可用的IGES选项和工具.
Objective
可用的修复工具:
1.拓扑修复工具 2.几何修复工具 3.几何简化工具
拓扑修复工具
显示并列示分开的边界，对边界和间隙
进行marge操作，删除多余的线和面.
几何修复工具
创建丢失的线和面，修复模型.
几何简化工具
检查并显示短小的线或环，将分开的线 或面连来，填充面或孔，去掉突起.
局部坐标系
用来定位几何体；
也可以是笛卡儿坐标系、柱坐标系、球坐标系；
总体坐标系和局部坐标系是构建其他坐标系（节点坐标系，单元坐标 系等）的基础。
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ANSYS的坐标系
节点坐标系
用于定义节点自由度的方向；
File
A1
为下一步网格划分和求解而输入 ANSYS的模型
15
ANSYS的CAD接口产品
为CAD的文件格式到ANSYS的传输提供一个界面. 保存原始模型的特性（不需要先输出再输入） 在有些情况下，可以从CAD程序中直接进入ANSYS. 使用接口输入，需要下面的licenses:
Parasolids: Connection for Parasolids , ANSYS Pro/E: Pro/E, Connection for Pro/E, ANSYS Unigraphics: Unigraphics, Connection for Unigraphics,
创建或读入几何模型（Modeling) 定义材料属性(Define Material Properities) 划分网格（节点及单元）(Meshing)
施加载荷并求解——求解（Solution)
施加载荷及载荷选项，设定约束条件（Define Loads) 求解(Solve)
查看结果——后处理(Post prosessor)
A模、网格划分、定义边界约束及载荷工具。
分析计算模块
结构、流体动力学、电磁场、声场、压电及多物理场耦合分析，以及 灵敏度分析及优化分析能力。
后处理模块
将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。
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结果坐标系
对结果数据进行显示时，通常先被变换到激活的结果坐标系，然后再 输出，所以可以定义不同坐标系，以输出计算结果。
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ANSYS的工作平面
工作平面是一个无限的平面，有原点、二维坐标系，可以把 工作平面假想成一个绘图板，用户可以在平面上任意绘图；
工作平面可以被移动和旋转；
同一时刻只能定义一个工作平面，（当通过移动和旋转产生 新的工作平面时，就删除原有的工作平面）；
工作平面是建模的辅助工具，建立几何模型时，一般只能在 当前工作平面内创建；
由于工作平面无限大，在布尔操作（分割）时，比较有用； 进入ANSYS时，有一个默认的工作平面，即总体笛卡儿坐标
系的X-Y平面，工作平面的X、Y轴分别取为总体笛卡儿坐标 系的X轴和Y轴。
注意──在大变形分析中不修正结点坐标系方向。因此计 算出的位移在最初的方向上输出。
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载荷和位移方向
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变形前后载荷方向
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模型输入ANSYS的方法
ANSYS中可用的模型输入方法
Objective
Connection for Pro/E Program
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静力分析的定义
静力分析计算在固定不变的载荷作用下结构的效应，
它不考虑惯性和阻尼的影响，如结构受随时间变化载
Definition
荷的情况。
静力分析可以计算那些固定不变的惯性载荷对结构的 影响（如重力和离心力），以及那些可以近似为等价 静力作用的随时间变化载荷（如通常在许多建筑规范 中所定义的等价静力风载和地震载荷）。
ANSYS界面介绍
工具条
常用工具
应用菜单
输入窗口
主菜单
2020/9/15
视图控制
运行信息 输出窗口
南京农业大学工学院机械工程系
图形窗口
ANSYS的单位制
ANSYS软件没有为分析指定系统单位，在分析中可以使用任 何一套自封闭（单位量纲之间可以互相推导得出）的单位制； 所有的单位基本由长度、力和时间的量纲推导得出。
2020/9/15
南京农业大学工学院机械工程系
载荷和位移方向
Lesson Objectives
➢ 当结构经历大变形时应该考虑到载荷将发生了什么变化。 在许多情况中，无论结构如何变形施加在系统中的载荷 保持恒定的方向；而在另一些情况中，力将改变方向， 并且力随着单元方向的改变而变化。
➢ ANSYS程序对这两种情况都可以建模，依赖于所施加的 载荷类型。加速度和集中力将不管单元方向的改变而保 持它们最初的方向，表面载荷作用在变形单元表面的法 向，且可被用来模拟“跟随”力。
ANSYS基本介绍
南京农业大学工学院机械工程系
有限元法与CAE
CAE（Computer Aided-Engineering)即计算机辅助工程，其 能对多种类型的工程/产品进行计算分析，模拟仿真，性能预 测、评价与优化。 CAE软件主要由有限元软件、优化设计软件、 计算流体软件、电磁场计算软件、最优控制软件和其它专业性 的计算软件组成。 CAE软件可分为专用和通用两类：
查看分析结果(Results) 检验结果（分析是否正确）
2020/9/15
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS建立模型的基本概念
建立模型的方法
在ANSYS中实体建模、直接生成；
实体建模需要描述模型的几何边界，更加通用和有效；
直接生成方法必须直接确定每个节点的位置、单元的大小、形状和连接关 系，一般用于规模小的问题，采用GUI或命令流的方式便于实现。
目前在工程领域内常用的数值模拟方法有：
有限元法（亦称有限单元法）（Finite Element Method, FEM)
边界元法(Boundary Element Method, BEM)
有限差分法（Finite Difference Method, FDM)
目前，就实用性和应用的广泛性而言，主要是有限单元法（ FEM）。
ANSYS装饰技术可以过滤掉坏图元.
输入完成后，仔细检查模型，从中删掉不想要的图 元.
在完成输入后，如果发现一些小面被丢失，则关掉 small选项，重新输入模型.
可能需要花费更多的时间和占用更多的内存.
2020/9/15
南京农业大学工学院机械工程系
18
IGES输入选项和工具（续）
Marge间隙，建立实体模型，删除小面
ANSYS 输 入 IGES 文件选项，自动 Merge 间 隙 ， 删 除 小面，建立实体
2020/9/15
南京农业大学工学院机械工程系
IGES输入过程
输入IGES模型
Objective
.
1. ..... 2. ..... 3. .....
Connection for Unigraphics Program
Connection for CADDS
Program
一般准则：
如果有相关接口，则应首选 它来输入模型，否则，使用 IGES输入方法
A1
CAD 中的模型
IGES File
Connection for
SAT File
Connection for Parasolid
2020/9/15
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS基本介绍
ANSYS软件是在20世纪70年代由总部位于美国宾夕法尼亚 州匹兹堡的ANSYS公司研制开发的大型通用有限元分析程 序。是融结构、热、流体、电磁、声学于一体，以有限元为 基础地大型通用CAE软件，目前推出最新版本是10.0。
ANSYS软件能够在PC机，工作站或巨型计算机上运行， ANSYS文件在其所有产品系列和工作平台上一般高版本向 下兼容低版本的数据文件。
CAE专用软件，如美国ETA公司的汽车专用软件LS/DYNA－3D及 ETA/FEMB等。
CAE通用软件，如ASKA（德） 、PAFECT（英）、SYSTUS（法）、 ABAQAS、ADINA、 ANSYS、 ALGOR、 MODULEF、FASTRAN 、 PATRAN、NASTRAN、MARC（美）等。
每个节点都有自己的节点坐标系，默认时，总是平行于总体笛卡儿坐 标系；
单元坐标系
用于规定正交材料特性的方向，面压力的方向和结果（如应力和应变） 的输出方向；
二维和三维实体的单元坐标系总是平行于总体笛卡儿坐标系；
显示坐标系
在默认时，在其他坐标系中定义的节点和关键点，其列表输出的坐标 值都是总体笛卡儿坐标值，改变显示坐标系会影响图形显示效果。除 非很有必要，一般应将显示坐标系设为总体笛卡儿坐标系。
导入其他CAD系统创建的模型；
如果模型过于复杂，则在专用CAD中建立模型，然后通过ANSYS提供的 接口导入模型；
ANSYS支持的接口通常包括: IGES、CATIA、Pro/E、UG、SAT、PARA、 IDEAS。
建模中需要遵循的要点
确定分析目标，模型基本形式，单元类型，适当的网格密度； 尽量采用理论简化模型，如：能简化为平面问题就不用三维实体分析； 注意模型对称性； 建模时对模型做一些必要简化，去掉一些不必要的细节，如：倒角等； 采用适当的单元类型和密度，尽量采用带中节点单元类型，等。
ANSYS SAT: Connection for SAT, ANSYS
2020/9/15
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IGES输入
A1IGES File
Utility Menu: File > Import > IGES
以IGES格式保 存的文件
A1
为下一步网格划分和求解而输 入ANSYS的模型
当使用IGES输入文件时， Default defeature 选项允许 使用下面将要说明的三种 工具。Alte no Defeature选 项允许进行标准的布尔操 作和建模操作，但没有修
质量＝重量/重力加速度=力×时间2 /长度 ＝N×s2/mm=(N×s2/m)×103=Ton(吨）
应力＝力/长度2＝N/mm2=(N/m2)×106=Mpa（兆帕）
2020/9/15
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS基本分析步骤介绍
创建有限元模型——前处理（Pre processor)
2020/9/15
南京农业大学工学院机械工程系
ANSYS的坐标系
总体坐标系
用来定位几何体；
是一个绝对参考系，ANSYS提供3种总体坐标系（都是右手 系）：
笛卡儿坐标系，是默认的坐标系，坐标系参考号：0 ； 柱坐标系，X轴代表径向R，Y轴代表周向θ，Z轴代表轴向Z向 ，
坐标系参考号：1 ； 球坐标系， X轴代表R，Y轴代表θ，Z轴代表φ ，坐标系参考号：
Procedure
输入IGES模型的菜单路径:
Utility Menu: File > Import > IGES...
1. 选择一种输入选项.
2. 单击OK
20
IGES输入过程(续）
3.选择将要输入的IGES文件. 4.单击 打开.
21
IGES输入检修技术
提示:
如果输入不成功，关闭MERGE和Solid选项，重新 输入.
面积＝长度2、体积=长度3、惯性矩=长度4； 应力=力/长度2、 弹性模量=力/长度2； 集中力=力、线分布力=力/长度、面分布力=力/长度2 ； 重量=力、质量=重量/重力加速度=力/(长度/秒2) ； 容重＝力/长度 3，密度＝质量/体积＝容重/重力加速度＝力×时
间2/长度4
例一：国际单位m, kg, N, s, C°（最简单也是最保险的单位制） 例二：长度单位为mm, 力单位为N,时间单位为S，得出一套单位如下：
2020/9/15
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静力分析中的载荷
静力分析用于计算由那些不包括惯性和阻尼效应的 Definition 载荷作用于结构或部件上引起的位移，应力，应变
和力。固定不变的载荷和响应是一种假定；即假定 载荷和结构的响应随时间的变化非常缓慢。静力分 析所施加的载荷包括： ➢ 外部施加的作用力和压力 ➢ 稳态的惯性力（如重力和离心力） ➢ 位移载荷 ➢ 温度载荷
复工具。
17
IGES输入选项和工具
ANSYS中可用的IGES选项和工具.
Objective
可用的修复工具:
1.拓扑修复工具 2.几何修复工具 3.几何简化工具
拓扑修复工具
显示并列示分开的边界，对边界和间隙
进行marge操作，删除多余的线和面.
几何修复工具
创建丢失的线和面，修复模型.
几何简化工具
检查并显示短小的线或环，将分开的线 或面连来，填充面或孔，去掉突起.