同济大学ANSYS程序应用_第二讲(课辅)
ANSYS培训ppt课件
对线弹性材料特性， 可指定各向同性或正交各向异性特性 (EX， EY， EZ 等)
Hill 准则不描述强化; 它仅描述屈服准则。Hill 势与等向、随动和混
合强化模型相结合。
在这些模型中， von Mises 用作 ‘参照’ 屈服应力。Hill 模型则用来确定六个
方向的实际屈服应力值。
s3
粘塑性 ：高温金属 蠕变：数十种蠕变模型，显式&隐式，
与弹塑性联合使用 非线性弹性 粘弹性：玻璃类、塑料类材料 超弹性：各种橡胶类、泡沫类材料 膨胀：核材料 混凝土材料 ……
弹性回顾: • 讨论塑性之前，先回顾一下金属的弹性。
– 弹性响应中，如果产生的应力低于材料的屈服点，卸 载时材料可完全恢复到原来的形状。
3
1 2 3
1
从轴 1=2=3 的角度看，von Mises 屈服准则如下所示。
s3
s
塑性 弹性
s1
主应力空间
sy
e
s2 单轴应力－应变
15
缺省时，所有的率无关塑性模型采用 von Mises 屈服准则，除非另外说明。
双线性等向强化 (BISO) 多线性等向强化 (MISO) 非线性等向强化 (NLISO) 双线性随动强化 (BKIN) 多线性随动强化 (KINH & MKIN) Chaboche 非线性随动强化 (CHAB)
规定屈服面的修正:
后继屈服面
– 随动 强化。
2
• 屈服面大小保持不变， 并
初始屈服面
沿屈服方向平移。
1
– 等向 强化。
后继屈服面
• 屈服面随塑性流动在所有方 2 向均匀膨胀。
初始屈服面
《ANSYS教程》课件
2000年代
推出ANSYS Workbench，实 现多物理场耦合分析。
1970年代
ANSYS公司成立，开始开发有 限元分析（FEA）软件。
1990年代
扩展软件功能，增加流体动力 学、电磁场等分析模块。
2010年代
持续更新和优化，加强与CAD 软件的集成，提高计算效率和 精度。
软件应用领域
航空航天
2023
PART 07
后处理与可视化
REPORTING
结果查看与图表生成
结果查看
通过后处理，用户可以查看分析结果，如应力、应变、位移等。
图表生成
根据分析结果，可以生成各种类型的图表，如柱状图、曲线图、等值线图等，以便更直观地展示结果 。
可视化技术
云图显示
通过云图显示，可以清晰地展示模型 的应力、应变分布情况。
压力载荷等。
在设置边界条件和载荷 时，需要考虑实际工况 和模型简化情况，确保 分析的准确性和可靠性
。
求解和后处理
求解是ANSYS分析的核心步骤，通过求解可以得到模型在给定边界条件和 载荷下的响应。
ANSYS提供了多种求解器，如稀疏矩阵求解器、共轭梯度求解器等，可以 根据需要进行选择。
后处理是分析完成后对结果的查看和处理，ANSYS提供了丰富的后处理功 能，如云图显示、动画显示等。
VS
详细描述
非线性分析需要使用更复杂的模型和算法 ，以模拟结构的非线性行为。通过非线性 分析，可以更准确地预测结构的极限载荷 和失效模式，对于评估结构的可靠性和安 全性非常重要。
2023
PART 04
流体动力学分析
REPORTING
流体静力学分析
静力学分析用于研究流体在静 止或准静止状态下的压力、应
ANSYS11.0基础与实例教程-第2章 程序设计语言APDLPPT课件
ANSYS11.0基础与实例教程 创建宏文件有以下四种方法:
➢使用*CREATE命令创建宏文件,在命令输入窗口中输入 *CREATE , matpropl , mac MP , EX , 1 , 2 .1E11 MP , NUXY , 1 , . 27 MP , DENS , 1 , 7 835 MP , KXX , l , 42 * END
在ANSYS 程序中调用宏文件有如下3 种方式： ( 1 ) * USE , mymacroname
( 2 ) mymacroname
( 3 ) / INPUT , ' mymacroname ' , , , , 0
《力学分析应用软件基础》多媒体课件 2021/4/4
11/12第二学期 6
河南科技大学规划与建筑工程学院力学系
ANSYS11.0基础与实例教程
➢使用／TEE命令创建宏文件,在命令输入窗口中执行 /TEE, Lable, Fname, Ext,-其中Lable是/TEE命令的操作标识字，有以下三种
值： NEW, 新创建一个命令流记录文件 APPEND，打开同名文件并追加信息 END，关闭刚才打开的文件
《力学分析应用软件基础》多媒体课件 2021/4/4
第二章 程序设计语言APDL
2.2 APDL语言的流程控制
*GO无条件分支
*IF *IFELSE *EL，SE*ENDIF条件分支
（比较运算符：NQ、NE、LT、GT、LE、GE、ABLT、ABGT）
*DO *ENDDO循环
* DOWHILE循环
*REPEAT循环
《力学分析应用软件基础》多媒体课件 2021/4/4
ANSYS11.0 基础与实例教程
2015_结构分析与程序应用(通用有限元程序ANSYS及应用)_02
■ Prob Design（概率设计）：这是ANSYS 6.0以后版本的新增功能，结合
设计和生产等过程中的不确定因素，来进行设计
■ Radiation Opt（辐射选项）：如定义辐射率、完成热分析的其他设置、
写辐射矩阵，计算视角因子等
■ Run-Time Stats（运行时间估计器）：包含了RUNSTAT操作，如估计运行
条（Mechanical Toolbar），也可以创建、编辑或者删除工具条上的快捷 按钮，决定输出哪些信息。
■ Help（帮助）：ANSYS提供了功能强大、内容完备的帮助，包括大量关
于GUI命令、基本概念、单元等的帮助。熟练使用帮助是ANSYS进步的 必要条件。这些帮助以Web页方式存在，可以很容易地访问。 打开方式：通过Help菜单；单击Help按钮；输入Help命令。
ANSYS有限元1-18
2.1 通用菜单(续)
通用菜单主题
■ Work Plane（工作平面）：用于打开、关闭、移动、旋转工作平面或者
对工作平面进行其他操作，还可以对坐标系进行操作。
■ Parameters（参量）：用于定义、编辑或者删除标量、矢量和数组参量。 ■ Macro（宏）：用于创建、编辑、删除或者运行宏或数据块。 ■ Menu Ctrls（菜单控制）：决定哪些菜单成为可见的，是否使用机械工具
时间、估计文件大小等
■ Session Editor（记录编辑器）：用于查看在保存或者恢复之后的所有
操作记录
11 March 2015
二O一五年 · 春季学期 · 结构分析与程序应用
ANSYS有限元1-22
2.5.1 优选项
■ 优选项选择分析任务涉及到的学科，以及在该学科中所用的方法。该步 骤不是必须的，可以不选，但会导致在以后分析中，面临一大堆选择项 目。所以，让该优选项过滤掉你不需要的选项是明智的办法。尽管默认 的是所有学科，但这些学科并不是都能同时使用。 ■ 在学科方法中，p-Method 方法是高阶计算方法，通常比 h-Method 方法 具有更高的精度和收敛性，但是，该方法消耗的计算时间比后者大大增 如。且不是所有学科都适用p-Method方法，只有在结构静力分析、热稳 态分析、电磁场分析中可用。其他场合下都采用h-Method方法。 h-Method 方法：以加密网格划分的方法提高结果的计算精度 p-Method 方法：以增加单元内插值函数阶数的方法提高计算精度
《ANSYS基础》上机指导书
第二讲《ANSYS基础》上机指导书CAD/CAM实验室，USTC实验要求：1、基本熟悉ANSYS界面，能够顺利导入CAD软件的模型。
2、熟悉实体建模和网格划分过程。
练习1：打开ANSYS，熟悉界面，练习导入其它CAD软件的模型文件步骤：1、在X盘新建一个ansys_ex1文件夹作为工作目录2、在【开始】>【程序】中找到ANSYS 9.0>【ANSYS Product Launcher】,点击打开ANSYS9.0Launcher对话框。
单击界面上的【File Management】选项卡，点击【Working Directory】右边的Browse按钮，找到X:\ansys_ex1文件夹。
【Job Name】中填入basic。
然后点击下面的RUN按钮进入ANSYS。
1233、熟悉ANSYS的界面，对照下图了解界面上各个窗口的内容。
注意ANSYS主界面打开的同时，还会开启一个ANSYS 9.0 Out Put Window。
这是ANSYS的信息输出窗口，运行过程中不能关闭。
4、对照下图了解各实用菜单的功能5、点击实用菜单（注：以下用Utility Menu 表示）上的PlotCtrls -> Pan Zoom Rotate …打开【Pan －Zoom －Rotate 】对话框，对照下图了解了解平移－缩放－旋转对话框的使用。
实用菜单命令输入窗口图形显示窗口工具条 主菜单提示窗口显示调整工具文件选择列表显示显示控制工作平面参数设置 宏设置菜单设置帮助6、对照下图了解主菜单的主要功能，点击菜单前面的“+”展开菜单项，熟悉各菜单的内容。
7、练习导入I-DEAS 的.igs 模型文件：（如果操作过程中出现警告，不予理睬） GUI: Utility Menu> File > import > IGES … 打开 【Import IGES File 】对话框，选中Defeature model 选项，单击OK 。
ANSYS讲义
11. ANSYS土木工程专用包 ANSYS的土木工程专用包ANSYS/CivilFEM用来研究 钢结构、钢筋混凝土及岩土结构的特性，如房屋建筑、 桥梁、大坝、硐室与隧道、地下建筑物等的受力、变 形、稳定性及地震响应等情况，从力学计算、组合分 析及规范验算与设计提出了全面的解决方案，为建筑 及岩土工程师提供了功能强大且方便易用的分析手段。
8. ANSYS/ED：该模块是一个功能完整的设计模拟程序， 它拥有ANSYS隐式产品的全部功能，只是解题规模受 到了限制（目前节点数1000）。该软件可独立运行， 是理想的培训教学软件。 9. ANSYS/LS-DYNA：该程序是一个显示求解软件，可 解决高度非线性结构动力问题。该程序可模拟板料成 形、碰撞分析、涉及大变形的冲击、非线性材料性能 以及多物体接触分析，它可以加入第一类软件包中运 行，也可以单独运行。 10.ANSYS/LS-DYNA PrepPost ： 该 程 序 具 有 所 有 的 ANSYS/LS-DYNA的前后处理功能，具体包括：实体 建模、网格剖分、加载、边界条件、等值线显示、计 算结果评价以及动画，但没有求解功能。 11.ANSYS/University：该模块是一个功能完整的设计模 拟程序，它拥有ANSYS隐式产品的全部功能，只是解 题规模受到了限制（目前节点数16000和32000两种）。 该软件可独立运行，适用与高校进行教学或科研。
二、主要模块简介
ANSYS/ Multiphysics
ANSYS/ LS-DYNA
ANSYS/ Emag
ANSYS/ Mechanical
ANSYS/ FLOTRAN
ANSYS/ Thermal
ANSYS/ Structural
ANSYS/
LinearPlus
同济大学课件——通用有限元程序ANSYS及应用共46页
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
ANSYS模态分析教程及实例讲解
任何结构都具有其固有频率（固有周期），其值由其本身的结构所决定 自由振动是一种无衰减力的振动状态，它将永远不停地振动下去。
频率分析的相关知识
• 静力分析中，节点位移是主要的未知量。[K]d=F中[K]为刚度 矩阵，d为节点位移的未知量，而F为节点载荷的已知量。
要点：振动的形式（振形）称为振动模态。 一般从低频开始，称为1阶、2阶、3阶……固有频率，并且具
有与各个固有频率对应的振动模态。
频率分析的相关知识
• 共振（以荡秋千为例） –荡得好的人荡几下马上就能荡得很高
–这是因为与秋千摆动的节拍和时间配合起来的原因。 –换句话说，与秋千的固有频率（固有周期）相配合，这
– 小变形 – 弹性范围内的应变和应力 – 没有诸如两物体接触或分离时的刚度突变。
应力
弹性模量 (EX)
应变
准备工作
A. 哪种分析类型？
• 如果加载引起结构刚度的显著变化，必须进行 非线性分析。引起结构刚度显著变化的典型因 素有： – 应变超过弹性范围（塑性） – 大变形，例如承载的鱼竿 – 两体之间的接触
• 在动力学分析中，增加阻尼矩阵[C]和质量矩阵[M]
上式为典型的在有阻尼的交迫振动方程。当缺少阻尼及外力 时，该缺少阻尼及外力时（自由振动），该方程式简化为
频率分析的相关知识
• 固有振动模态（以弦的振动为例）
– 两端被固定住的弦，以手指弹一下张紧的弦，弦则振动 起来，振动在空气中传播发出声音。弦以下图所示的各
第三讲模态分析
• 在开始ANSYS分析之前，您需要作一些决定， 诸如分析类型及所要创建模型的类型。
• 标题如下：
ANSYS基础培训PPT课件
培训手册
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
培训手册
• 流动准则 • 屈服准则 • 强化准则
材料非线性
单元非线性
• 接触 – 点----点 – 点----线 – 点----面 – 面----面 – 刚----柔 – 柔----柔
{σ}=[D][B]{δ}e
{σ}—单元内任一点的应力矩阵
[D]—与单元材料有关的弹性矩阵
利用变分原理，建立作用于单元上的节点力和位
移之间的关系式
{F}e=[K]e{δ}e
培训手册
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
实体几何模型载荷
培训手册
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
优点 缺点
改变网格不影响载荷 涉及到的加载实体少
生成的单元在当前激活的单元座标下，节 点为总体直角座标，因此实体与有限元模 型可能有不同座标系统和载荷方向 实体载荷在凝聚分析中不方便，因载荷加 在主自由度上施加关键点约束较繁锁 不能显示所有实体载荷
简例（续）
培训手册
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
下面以小变形弹性静力问题为例，加以详细介绍。 几何方程：eij=1/2(ui,j+uj,i) 物理方程：sij=aijklekl 平衡方程：sij,j+fi=0 边界条件：
位移已知边界条件 ui=ui （在边界Гu上位移已知） 外力已知边界条件 sij,j+pi=0（在边界Гp上外力已知）
《ANSYS软件应用》课程教学大纲
《ANSYS 软件应用》课程教学大纲课程代码 010011S课程名称中文名：ANSYS 软件应用 英文名：App1icationofANSYS课程类别 专业课 修读类别 任选学分1.5学时24（理论4+上机20）开课学期第7学期开课单位材料科学与工程学院无机非金属材料系 适用专业无机非金属材料工程专业先修课程材料力学、结构力学等后续有关专毕业设计（论文） 业课程和教 学环节主讲教师/葛俊颖/副教授 职称考核方式及作业成绩+上机考核成绩 教材及主要（1）《有限元法基础及ANSYS 应用》（教材），王新荣等主编，科学出版 参考书社，2008（2）《ANSYS 工程结构数值分析》，王新敏编著，人民交通出版社，2007（3）《基于ANSYS 的桥梁结构分析》，葛俊颖主编，中国铁道出版社，2007一、课程性质和目标《ANSYS 软件应用》课程属无机非金属材料工程专业的一门专业基础课，内容上主要为有限元分析的基本概念和ANSYS 软件的应用，侧重上机操作，旨在使学生认识如何用有限元法模拟混凝土结构。
用三维梁单元进行钢筋混凝土和预应力混凝土结构的总体分析；用混凝土实体单元进行混凝土开裂、压碎等的非线性分析方法；认识混凝土水化热分析。
知识目标：课程目标1：利用三维梁单元分析钢筋混凝土、预应力混凝土结构及构件的总体分析，在不考虑结构及构件的截而削弱的情况下，计算结构内力和变形、混凝土和钢筋的应力、预应力的施加等。
课程目标2：利用混凝土单元模拟混凝土开裂及压碎，钢筋及预应力钢筋在混凝土实体单元中的模拟。
各环节所占比例(50%)+(50%)课程目标3：模拟混凝土浇筑过程中由于水化热在结构及构件中产生的温度应力。
能力目标：课程目标4：熟练使用ANSYS中的梁单元和实体单元进行结构建模，能够独立完成混凝土结构的总体分析、局部开裂和压碎分析以及混凝土水化热分析。
二、本课程所支撑的毕业要求（1）本课程所能支撑的毕业要求和课程目标的对应关系序号毕业要求指标毕业要求指标点具体内容课程目标点1 毕业要求5-1有限元分析的基本原理和方法，能够熟练应用课程目标1、2、3ANSYS软件分析混凝土结构。
同济大学课件——通用有限元程序ANSYS及应用-精品文档
LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS
通用有限元程序ANSYS及应用
( 三)
主 讲： 钱 江 结构工程与防灾研究所
Tel：65986113 (B310) Email:
二O一O年三月十九日
19 March 2010
通用有限元程序ANSYS及应用
L3-2
LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS
坐标系的用途
■ 用于创建几何模型 ■ 用于指定载荷和自由度方向 ■ 用于解释结果（包括图示或列表）
19 March 2010
通用有限元程序ANSYS及应用
L3-3
应用坐标系创建几何模型
LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS
■
列出节点坐标系：Utility Menu: List > Nodes
■ ■
这些坐标都用显示坐标系( DSYS )表示。 缺省时，DSYS被设置为全局直角坐标系，因此无论 模型在何种坐标系中创建，列出的坐标值都位于全局 直角坐标系中。 改变显示坐标系：Utility Menu: WorkPlane > Change Display CS to
通用有限元程序ANSYS及应用
■
19 March 2010
L3-15
坐标系 — 总结
LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS
■ ■ ■ ■
工作平面
用于定义和定位几何项
全局坐标系
局部坐标系 — 用于辅助定义和定位几何项 节点坐标系 — 用于载荷和自由度定向
ห้องสมุดไป่ตู้
■
ANSYS讲义_2
XJTU
工作平面与坐标系
工作平面
所有的工作平面控制在Utility Menu 所有的工作平面控制在Utility > WorkPlane. WorkPlane. 工作平面设置菜单控制以下: 工作平面设置菜单控制以下:
– WP 显示 – 只显示栅格(default), 只显示 只显示栅格(default), 三轴或都显示 – 捕捉 – 允许拾取工作平面上的位置,将 光标捕捉的最近的栅格点 – 栅距 – 栅格线之间的距离 – 栅格尺寸 – 显示的工作平面有多大
XJTU
例题
考虑悬臂梁如图所示,求x=L变形量. 已知条件:杨氏系数E=200E9; 截面参数:t=0.01m, w=0.03m, A=3E-4,I=2.5E-9; 几何参数:L=4m, a=2m, b=2m; 边界外力F=2N,q=0.05N/m.
XJTU
3. 工作平面与坐标系
XJTU
工作平面与坐标系
XJTU
ANSYS命令显示以及输入 命令显示以及输入 2. ANSYS 的基本使用 工具条
应用菜单
图形显示区
应用菜单
XJTU
基本流程叙述如下:
1. 前处理(General Preprocessor, PREP7) 前处理( )
1) 建立有限元模型所需输入的资料,如节点,坐标资料,单元 内节点排列次序 2) 材料属性 3) 单元划分
XJTU
有限元与ANSYS 有限元与ANSYS
节点和单元 (续)
信息是通过单元之间的公共节点传递的. 信息是通过单元之间的公共节点传递的.
2 nodes
. . .
B
1 node
. .
A
. .
. .
ansys讲义2
二维实体单元：
◦ 用于模拟实体的截面。
◦ 必须在整体直角坐标系 X-Y 平面内建立模型。
◦ 所有荷载作用在 X-Y 平面内，其响应（位移）也在 X-Y
平面内。
◦ 单元特性可能是下边的一种：
平面应力
平面应变
轴对称广义平面应变
Y
ZX
平面应力 假设Z轴方向应力等于零。
◦ 用于Z方向尺寸远小于X、Y方向尺寸的模型。 ◦ 可选择不同厚度 (Z 方向)。 ◦ 用于分析诸如只受面内荷载的平板，承受压力或离心力的
Section来计算一个梁单元的截面属 性，再通过定义实常数来定义单元。
材料特性
每一分析都需要输入一些材料特性：
例如：结构单元所需的杨氏模量 热单元所需的热传导系数KXX等。 指定材料属性 这种方法，采用 GUI 方式直接指定想要的材料属性，以 取代选择材料名称。 指定材料属性：
BEAM4 广泛应用于空间钢架，框架等空间梁柱结构中， 一种可承受拉、压、弯、扭作用的单 轴受力单元， 该单元的每个节点有6个自由度，即x、y、z3个方向 线位移和绕x、y、z 3个轴的角位移
壳单元：
◦ 用来模拟平面或曲面。如板材、飞机的蒙皮等
◦ 厚度和大小取决于实际应用，一般，壳单元用于主尺寸不 小于10倍厚度的结构。
单元种类
ANSYS 提供了许多不同种类的单元。经常采用的单元有：
线单元 壳 二维实体 三维实体
线单元：
梁 单元用于模拟，薄壁管，各种截面构件，角钢，细长薄
壁构件（只考虑膜应力和弯曲应力）。
杆 单元用于模拟螺杆，预应力螺栓和珩架。 弹簧 单元用于模拟弹簧，螺杆或细长构件，或用等效刚度
替代复杂结构。
[Add]添加新单元类型 选择想要的类型 (比如 SOLID92) 并按 OK [Options] 指定附加单元选项。
教案ansys2
（ 5 ） MEMORY REQUESTED(megabytes)（ 内存分配） 选项组： 设置工作空间和数据 REQUESTED(megabytes)（ 内存分配 ） 选项组 ： 库的大小。其中for space为分配内存空间 分配一定的内存给ANSYS使用， 为分配内存空间， ANSYS使用 库的大小。其中for total space为分配内存空间，分配一定的内存给ANSYS使用，分 配的值越大，ANSYS运行速度就越快 视计算机配置而定，默认为64 运行速度就越快， 64M 配的值越大，ANSYS运行速度就越快，视计算机配置而定，默认为64M；for datebase 为分配数据库内存，将分配给ANSYS的内存的一部分在分配给数据库使用， ANSYS的内存的一部分在分配给数据库使用 为分配数据库内存，将分配给ANSYS的内存的一部分在分配给数据库使用，根据分配 给ANSYS的内存的大小而定，默认为32M。 ANSYS的内存的大小而定，默认为32M 的内存的大小而定 32 up：start70 ans文件包含大量的运行设置 70. （6）Read START ANS file at start up：start70.ans文件包含大量的运行设置 命令，在启动时执行该文件将按照其内容进行设置，否则不读取其包含的设置，默认 命令，在启动时执行该文件将按照其内容进行设置，否则不读取其包含的设置， 为“Yes”。 Yes 。 configuration按钮 配置图形界面的显示方式。 按钮： （7）GUI configuration按钮：配置图形界面的显示方式。 Selection（语言选择） 选择程序语言环境， （8）Language Selection（语言选择）：选择程序语言环境，一般只提供英文环 境。 executable：执行自定义的ANSYS ANSYS。 （9）Execute a customized ANSYS executable：执行自定义的ANSYS。 ENVIRONMENT（选择ANSYS的运行环境） ANSYS的运行环境 （10）ANSYS ENVIRONMENT（选择ANSYS的运行环境）。 10）
ansys教学课件-2
PIPE5 9
PIPE6 0
3D弹性沉管元
3D塑性弯管元
2
2+1
EDGB
EPCSDB
13/108
1.2.4 2D实体单元
ANSYS
工程结构数值分析
2D实体单元是一类平面单元，可用于平面应力、平 面应变和轴对称问题的分析，此类单元均位于XY平面 内，且轴对称分析时 Y 轴为对称轴。单元由不同的节 点组成，但每个节点的自由度均为2个（谐结构实体单 元除外），即 Ux 和 Uy 。各种单元的具体特性如表 1-7 所示。
单元 名称 PIPE1 6 PIPE1 7 PIPE1 8 PIPE2 0 简 称
节点 数
2 2~4 2+1 2
特 性 EDGB EDGB EDB EPCSDG B
备
注
3D弹性直管元 3D弹性T型管元 3D弹性弯管元 3D塑性直管元
可考虑两种温度梯度及内部和外部压 力 可考虑绝热、内部流体、腐蚀及应力 强化 同PIPE16 可模拟海洋波，可考虑水动力和浮力 等，其余同PIPE16，且可模拟电缆 同PIPE18
杆、梁单元→板壳单元→实体单元
18/108
1.2.6 壳单元
单元名称 SHELL28 SHELL41 SHELL43 SHELL51 SHELL61 SHELL63 SHELL91 SHELL93 SHELL99 SHELL143 SHELL150 SHELL181 SHELL208 SHELL209 简 称 /3D 剪切/扭转板 膜壳 塑性大应变壳 轴对称结构壳 轴对称谐波壳 弹性壳 非线性层壳 结构壳 线性层壳 塑性小应变壳 结构壳P元 有限应变壳 节点 数 4 4 4 2 2 4 8 8 8 4 8 4 2 3 Uxy,Rotz Uxyz,Rxyz Uxyz,Rotz
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第3章 应用ANSYS 进行有限元分析的基本过程示例如第一章所介绍，ANSYS 是一个功能强大、适用领域广泛的通用软件，要全面掌握、处处精通它是非常困难的，而事实上也没有这个必要。
对一个具体的用户而言，真正重要的是，在你所关心的研究领域中，了解如何使用ANSYS 建立计算模型，熟悉ANSYS 必须的操作步骤，并能在出现问题时知道如何获得必要的信息和帮助。
本章将通过一个具体的建筑结构实例，演示应用ANSYS 进行有限元分析的交互式（GUI ）操作基本过程，并在最后给出命令行输入文件供熟练的用户参考。
3.1 问题概述某三层框架结构，层高4米，结构平面图如图3.1所示，其主要承重构件的截面尺寸及材料力学性能参数如下：框架柱： 500mm ×500mm 混凝土柱外环梁： 300mm ×500mm 混凝土梁楼面梁： 10×500工字钢，高H ＝500mm ，宽B ＝200mm ，翼缘t 1＝16mm ，腹板t 2＝10mm楼面板： 100mm 混凝土楼面板材料特性：混凝土C30，弹模E ＝3.0×1010N/m 2，泊松比ν＝0.2，密度ρ＝2500Kg/ m 3；型钢钢材，弹模E ＝2.1×1011N/m 2，泊松比ν＝0.3，密度ρ＝7800Kg/ m 3；单位制： 国际单位制：米、公斤、秒计算结构的自振频率、模态以及在0.15g 水平惯性力和自重作用下的结构变形。
YB7B8B9Z9 Z10 Z11Z12B 11B 17B 13B 15Z5 B4Z6 B5B6Z7Z8B 12B 14B 16B 10XZ1 B1Z2 B2B3Z4 Z3图3.1 三层框架结构平面示意图3.2 定义材料、几何参数和单元类型（1） 启动ANSYS。
设置相关工作目录和工作文件名，注意：工作目录不能用中文。
（2） 定义分析类型。
GUI操作流程：选择Main Menu > Preferences命令，弹出一个优选对话框（见图3.2），选中Structural复选框，单击OK按钮，表示只进行结构分析。
这个步骤并不是必须的，但执行该操作可以为后续选择带来方便。
图3.2 定义分析类型（3） 定义分析标题。
GUI操作流程：选择Utility Menu > File > Change Title命令，在如图3.3所示的Change Title 对话框中指定分析标题为Frame Structure Analysis图3.3 定义分析标题（4） 定义单元类型。
GUI操作流程：选择Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete命令，在弹出的Element Type对话框中单击Add按钮（如图3.4所示），在新的Library of Element Types对话框中选择Beam4用于模拟框架柱，然后单击Apply按钮；按上述步骤继续选择Beam4为Element Type 2用于模拟外环梁；选择Beam4为Element Type 3用于模拟楼面梁；选择Shell63为Element Type 4用于模拟楼面板。
全部完成后单击Close按钮，关闭对话框。
（A）增加单元（B）单元类型选择图3.4 定义单元类型（5） 定义实常数。
GUI操作流程：选择Main Menu > Preprocessor > Real Constants > Add/Edit/Delete命令，在弹出的Real Constants对话框中选择Add，显示Choose Element Type对话框，选中Type 1 Beam4后，单击OK按钮（如图3.5A所示），在弹出的Real Constant Set Number 1，for Beam4对话框中如图3.5B输入框架柱各参数；（A）选择单元种类（B）输入实常数数值图3.5 定义实常数Cross-sectional AREA＝0.25Area moment of inertia IZZ = 1/192Area moment of inertia IYY = 1/192Thickness along Z axis TKZ = 0.50Thickness along Y axis TKY = 0.50Torsional moment of inertia IXX = 2/192按上述步骤继续完成Element Type 2 Beam4外环梁参数定义，各参数如下：Cross-sectional AREA＝0.15Area moment of inertia IZZ = 0.001125Area moment of inertia IYY = 0.003125Thickness along Z axis TKZ = 0.50Thickness along Y axis TKY = 0.30Torsional moment of inertia IXX = 0.00425按上述步骤继续完成Element Type 3 Beam4楼面梁参数定义，各参数如下：Cross-sectional AREA＝0.01108Area moment of inertia IZZ = 0.21372e-04Area moment of inertia IYY = 0.46037e-03Thickness along Z axis TKZ = 0.50Thickness along Y axis TKY = 0.20Torsional moment of inertia IXX = 0.48174e-03选择Element Type 4 Shell63后，在新的Real Constant Set Number 4，for Shell63对话框中如图3.6输入各数值，完成楼面板参数定义；图3.6 定义楼面板实常数全部完成后单击Close按钮，关闭对话框。
注意：不同的单元类型，其对应的实常数对话框格式和内容均会有所不同，输入数据时一定要仔细核对。
（6） 定义材料属性。
GUI操作流程：选择1，Main Menu > Preprocessor > Material Props > Material Models命令，将弹出如图3.7所示的Define Material Model Behaviour对话框，然后选择2，Material Models Available > Structural > Linear > Elastic > Isotropic，弹出如图3.8所示的Linear Isotropic Material Properties for MaterialNumber 1对话框，输入参数EX＝3.0e10，PRXY＝0.2，分别定义混凝土材料弹性模量和泊松比；接着执行选择3，Material Models Available > Structural > Density，弹出如图3.9所示的Density for Material Number 1对话框，输入参数DENS＝2500，定义混凝土材料密度；图3.7 材料属性对话框图3.8 弹性模量输入对话框图3.9 材料密度输入对话框按上述步骤继续完成Material Number 2型钢材料属性的定义，最后用材料属性对话框中的Material下拉菜单选项Exit，完成材料属性定义，关闭对话框。
（7） 保存数据。
选择ANSYS Toolbar > SA VE_DB命令，保存数据。
3.3 创建几何模型（1） 生成关键点（Keypoint）。
GUI操作流程：选择Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoint > In Active CS命令，将弹出如图图3.10所示的Create Keypoints in Active Coordinate System对话框，在对话框的Keypoint number 栏中输入1，在X、Y、Z坐标栏中输入（0，0，0），单击Apply生成框架柱Z1的下端点Keypoint 1；同样地输入（0，0，4）生成框架柱Z1的上端点Keypoint 2。
图3.10 关键点坐标输入对话框（2） 生成框架柱Z1线元（Line）。
GUI操作流程：选择Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Straight Line 命令，弹出图3.11所示选取对话框，顺序点击Keypoint 1和Keypoint 2，即在两点之间生成一条直线。
图3.11 创建直线选取对话框图3.12 生成的框架柱和梁几何模型重复执行（1）、（2）操作过程，生成全部框架柱和梁的线元，得到如图3.12所示的框架结构几何模型。
（3） 生成楼面板面元（Area）。
GUI操作流程：选择1，Utility Menu > Selet > Entities…命令，弹出图3.13所示选取图元对话框，如图 3.13所示，在选取类型表中选Lines，选取标准表中选ByLocation，参数设定窗中输入Z坐标限定范围Min，Max为（4，4），单击OK按钮，即选中标高4米处二层楼面内全部线元。
选择2，Utility Menu > PlotCtrls > Numbering…命令，弹出图3.14所示图元编号控制对话框，选定Line numbers ON；图3.13 选取图元对话框图3.14 图元编号控制对话框图3.15 二层楼面内线元编号显示选择3，Utility Menu > Plot > Replot命令，执行后得到如图3.15所示的线元编号显示。
选择4，Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Areas > Arbitrary > by Lines命令，弹出图3.16所示选取对话框，顺序点击线元L13、L24、L16和L22，即在此四条线段所围区域内生成楼板面元。
重复执行选择4操作，生成二层楼面内全部楼板面元；再次执行选择1操作，选取其余楼层，并继续执行选择2～选择4，完成所有楼面面元的生成，最终得到如图3.17所示的框架结构几何模型。
图3.16 创建面元选取对话框图3.17 生成的三层框架结构几何模型3.4 划分网格（1） 定义图元属性（Keypoint）。