建单元_通用有限元程序ANSYS及应用_03

合集下载

大型通用有限元程序ANSYS概述

目前是世界目前是世界CAE行业最大的公司之一。行业最大的公司之一。行业最大的公司之一
9 November 2009
大型通用有限元程序ANSYS概述
L1-2
LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS

ansys有限元分析考题

1. ANSYS交互界面环境包含交互界面主窗口和信息输出窗口。

2. 通用后处理器提供的图形显示方式有变形图、等值线图、矢量图、粒子轨迹图以及破裂和压碎图。

3. ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场和耦合场分析于一体的有限元分析软件。

4. 启动ANSYS 10.0的程序，进入ANSYS交互界面环境，包含主窗口和输出窗口。

5. ANSYS程序主菜单包含有前处理、求解器、通用后处理、时间历程后处理器等主要处理器，另外还有拓扑优化设计、设计优化、概率设计等专用处理器。

6. 可以图形窗口中的模型进行缩放、移动和视角切换的对话框是图形变换对话框。

7. ANSYS软件默认的视图方位是主视图方向。

8. 在ANSYS中如果不指定工作文件名，则所有文件的文件名均为 file 。

9. ANSYS的工作文件名可以是长度不超过 64 个字符的字符串，必须以字母开头，可以包含字母、数字、下划线、横线等。

10. ANSYS常用的坐标系有总体坐标系、局部坐标系、工作平面、显示坐标系、节点坐标系、单元坐标系和结果坐标系。

11. ANSYS程序提供了4个总体坐标系，分别是：总体直角坐标系，固定内部编号为0；总体柱坐标系，固定内部编号为1；总体球坐标系，固定内部编号为2；总体柱坐标系，固定内部编号为5。

12. 局部坐标系的类型分为直角坐标系、柱坐标系、球坐标系和环坐标系。

13. 局部坐标系的编号必须是大于或等于 11 的整数。

14. 选择菜单路径Utility Menu →WorkPlane→Display Working Plane，将在图形窗口显示工作平面。

15. 启动ANSYS进入ANSYS交互界面环境，最初的默认激活坐标系（当前坐标系）总是总体直角坐标系。

16. ANSYS实体建模的思路（方法）有两种，分别是自底向上的实体建模和自顶向下的实际建模。

17. 定义单元属性的操作主要包括定义单元类型、定义实常数和定义材料属性等。

有限元软件ANSYS主要菜单中文解释

有限元软件ANSYS主要菜单中文解释ANSYS9.0程序主要菜单中文解释(1) 实用菜单窗口【Utility Menu】实用菜单中的子菜单都是下拉菜单，包括有：【File】文件管理菜单【Select】选择菜单【List】显示菜单【Plot】绘图菜单【PlotCtrls】绘图控制菜单【WorkPlane】工作平面菜单【Parameters】参数控制菜单【Macro】宏管理菜单【MenuCtrls】菜单控制菜单【Help】帮助菜单a. 文件管理菜单【File】【Clear & Start New…】清除或重新启动【Change Jobname…】改变作业名【Change Directory…】改变目录【Change Title…】改变题目【Resum Jobname.db…】取回作业【Resum from…】从目录中取回【Save as Jobname.db】储存作业【Save as…】另存作业【Write DB Log file…】输出.db Log文件【Read Input from…】读入文件【Switch Output to ?】输出结果文件【List ?】显示文件内容【File Options ?】对文件进行重命名、删除和复制等操作【ANSYS File Options…】设定ANSYS文件的属性等【Import ?】导入其他CAD系统的文件【Export…】导出IGES格式的文件【Report Generator…】报告生成器【Exet…】退出b. 选择菜单【Select】【Entites…】选择实体【Component Manager…】组元管理【Comp/Assembly ?】选择组元和集合【Everything】重新激活整个模型【Everything Below ?】激活某类实体c.显示菜单【List】【File ?】显示文件内容【Status ?】显示选取内容的状态【Keypoint ?】显示关键点的属性和相关数据【Lines…】显示线的属性和相关数据【Areas】显示面的属性和相关数据【V olumes】显示体的属性和相关数据【Nodes…】显示节点的属性和相关数据【Elements ?】显示单元的属性和相关数据【Components】显示组元的属性和相关数据【Picked Entities +】显示选中的实体属性和相关数据【Properties ?】显示要查询内容的属性【Loads ?】显示载荷【Results ?】显示求解结果【Other ?】显示模型中其他的一些信息d. 绘图菜单【Plot】【Replot】重新绘制图形窗口中模型【Keypoints ?】在图形窗口中只绘制关键点【Lines】在图形窗口中只绘制线【Areas】在图形窗口中只绘制面【V olumns】在图形窗口中只绘制三维实体【Specified Entities ?】在图形窗口中只绘制指定的图元【Nodes】在图形窗口中只绘制节点【Elements】在图形窗口中只绘制单元【Layered Elements…】在图形窗口中只绘制分层的单元【Materials…】在图形窗口中只绘制材料属性【Data Tables…】在图形窗口中只绘制定义过的材料属性【Array paramentes…】在图形窗口中只绘制参数【Result ?】在图形窗口中只绘制求解结果【Multi-Plots】在图形窗口中只绘制所有图元【Components ?】在图形窗口中只绘制组元e. 绘图控制菜单【PlotCtrls】【Pan Zoom Rotate…】对模型进行移动、缩放和旋转【View Setings ?】模型观察视角的设置【Numbering…】图元编号显示控制【Symbols…】图元窗口中显示符号的控制【Style ?】模型显示风格控制【Font Controls ?】字体显示风格控制【Window Controls ?】图形窗口中的内容显示控制【Erase Options ?】在图形窗口中进行擦除操作【Animate ?】动画显示控制【Annotation ?】注释【Device Options…】设备选择【Redirect plots ?】更改绘图地址【Hard Copy ?】对屏幕进行硬拷贝【Save Plot ctrls…】储存绘图控制【Restore Plotctrls…】恢复绘图控制【Reset Plot ctrls】重新设置绘图控制【Capture Image…】扑捉图形窗口并以位图等文件保存【Restore Ima ge…】恢复扑捉图形窗口【Write Metafile ?】输出材料数据【Multi-plot Controls…】多窗口绘图控制【Multi- Window Layout…】多窗口显示模型【Best Quality Image ?】最好质量扑捉图形窗口f.工作平面菜单【WorkPlane】【Display Working Plane】是否在图形窗口中显示工作平面【Show WP Status】显示工作平面状态【WP Setting…】工作平面参数设置【Offset WP by Incre ments…】对工作平面进行旋转【Offsets WP to ?】把工作平面移动到指定的图元位置【Align WP with ?】把工作平面按指定方向设置【Change Active CS to ?】更改当前激活坐标系【Change Display CS to ?】更改当前显示的坐标系【Local Coordinage Systems ?】局部坐标系的建立或删除等相关操作g.参数控制菜单【Parameters】h. 宏管理菜单【Macro】i. 菜单控制菜单【MenuCtrls】【Color Selection…】彩色选择【Font Selection…】字体选择【Update Toolbar】更改工具栏窗口【Edit Toolbar…】编辑工具栏窗口【Save Toolbar…】保存更改后的工具栏窗口【Restore Toolbar…】恢复工具栏窗口【Message Controls…】信息控制窗口【Save Menu Layout】保存更改后的菜单布局控制j.【Help】帮助菜单ANSYS的文档都在帮助菜单中，用到时可以查看。

ansys功能及其简介

ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。

由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE 工具之一。

CAE的技术种类CAE的技术种类有很多，其中包括有限元法(FEM,即Finite Element Method),边界元法(BEM,即Boundary Element Method)，有限差法(FDM,即Finite Difference Element Method)等。

每一种方法各有其应用的领域，而其中有限元法应用的领域越来越广，现已应用于结构力学、结构动力学、热力学、流体力学、电路学、电磁学等。

ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。

因此它可应用于以下工业领域：航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。

软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。

前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。

软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。

该软件有多种不同版本，可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等。

有限元基础与ANSYS软件第3章典型结构的ANSYS建模分析

/SOLU ANTYPE,STATIC OUTPR,BASIC,ALL D,1,ALL,0 D,5,ALL,0 F,6,FY,-1000 F,7,FY,-1000 F,8,FY,-1000 F,8,FX,1000 SOLVE FINISH /POST1 PLDISP,1 PRDISP PRNSOL,U,X PRNSOL,U,Y ETABLE,AXS,LS,1 ETABLE,AXF,SMISC,1 ETABLE,AXE,LEPEL,1 PLETAB,AXS PLETAB,AXF PLETAB,AXE FINISH
一、负载的定义
ANSYS中的负载可分为边界条件和实际外力两类，主要有：自由度约束，给定节点位移值；
集中力（力矩），作用于结构节点；
表面压力负载，分布于单元面上的分布力；等等。
结构的有限元模型建立后，开始声明各种负载。负载的声明可在/prep7处理器和/solu处理器中进行，建议全部负载在 /solu处理器中声明。
M（力矩）
Comp X\Y\Z\XY\YZ\XZ X\Y\Z
X\Y\Z
PRNSOL, Item, Comp ！打印节点的解答(以节点为单位)
Item
U(位移)
S （应力）
Comp
X\Y\Z\COMP
COMP\PRIN\
可显示一般结构的2-D，3-D单元的分析结果！
对于一维的杆、梁等单元的结果的图形显示可用 ETABLE命令。
命令需位于SOLVE命令之前。 Item=ALL 所有结果，=NSOL，节点自由度结果，
=BASIC,系统默认（所包含的内容足以使用） FREQ为负载次数，=ALL时为最后负载。
SOLVE 加完负载后，可执行该命令对题目进行求解。求解过程中

ANSYS的应用及其分析全过程(包含实例详解)

ANSYS的应用及其分析全过程（包含实例详解）本章主要讲述：1．空间网格结构设计软件MSTCAD的应用；2．通用有限元分析程序ANSYS的应用及其分析全过程；总体而言，空间结构的分析方法主要有弹性力学分析方法和有限元分析方法，弹性力学原理作为广义的理论基础，其总结的共性结论有利于帮助理解空间结构的力学性能，但其建立的基本方程往往为高阶微分方程，求解较为困难，因此目前的空间结构分析基本上都是采用有限元分析方法通过计算机程序完成，因此掌握一些常用分析设计软件的应用十分必要，本章主要介绍浙江大学空间结构中心研发的空间网格结构设计软件MSTCAD的应用，这个软件作为商业软件，目前可用于网架和网壳的分析设计，简单易学，但还不能进行结构非线性分析；本章的重点在于通用有限元软件ANSYS的介绍，ANSYS的分析功能就相当强大，掌握其应用有利于开展课题研究，本章仅简单介绍其分析过程，使用时可查阅相关文献或查阅程序的帮助文件。

第二节 ANSYS8.0软件概述ANSYS是大型通用有限元软件，从1971年的2.0版本到10.0版本，其操作界面到分析功能等各方面都有巨大的改进。

ANSYS功能强大，命令繁多，掌握常用的操作就足够一般用户解决工程中的具体问题，对初学者而言，不可能一下就掌握ANSYS的所有操作功能，且无必要。

对软件的掌握应以能应用于实际工程作为标准，ANSYS不是一个专业，也不是一门理论课程，更不是一种分析方法，而只是一个有限元工具，应强调以应用为出发点，否则就算对ANSYS相当熟悉，其命令记得相当完全，但不能用其解决工程问题也是枉然。

还需注意的是，通过若干例题的考证，ANSYS软件的计算结果逼近于弹性力学的精确解，但学习和应用该软件时，因为单元类型的选定和边界条件的引入需人工干予，所以应养成对计算结果的合理性和可靠性作评价的习惯，以确保结构安全，也便于以后对其它有限元软件的学习和应用。

本节仅就ANSYS的一般情况作一个简单说明，需要强调的是，由于其功能过于强大，学习过程中应注意做笔记的习惯，以便于今后遇到类似问题时查阅，还应该注意查阅ANSYS自身的帮助系统。

有限元分析软件ANSYS简介

有限元分析软件ANSYS简介1、ANSYS程序自身有着较为强大三维建模能力，仅靠ANSYS的GUI(图形界面)就可建立各种复杂的几何模型;此外，ANSYS还提供较为灵活的图形接口及数据接口。

因而，利用这些功能，可以实现不同分析软件之间的模型转换。

“上海二十一世纪中心大厦”整体分析曾经由日本某公司采用美国ETABS软件计算，利用他们已经建好的模型，读入ANSYS并运行之，可得到计算结果，从而节省较多的工作量。

2、ANSYS功能(1)结构分析静力分析 - 用于静态载荷. 可以考虑结构的线性及非线性行为，例如: 大变形、大应变、应力刚化、接触、塑性、超弹及蠕变等.模态分析 - 计算线性结构的自振频率及振形. 谱分析是模态分析的扩展，用于计算由于随机振动引起的结构应力和应变 (也叫作响应谱或 PSD).谐响应分析 - 确定线性结构对随时间按正弦曲线变化的载荷的响应.瞬态动力学分析 - 确定结构对随时间任意变化的载荷的响应. 可以考虑与静力分析相同的结构非线性行为.特征屈曲分析 - 用于计算线性屈曲载荷并确定屈曲模态形状. (结合瞬态动力学分析可以实现非线性屈曲分析.)专项分析: 断裂分析, 复合材料分析，疲劳分析用于模拟非常大的变形，惯性力占支配地位，并考虑所有的非线性行为.它的显式方程求解冲击、碰撞、快速成型等问题，是目前求解这类问题最有效的方法. (2)ANSYS热分析热分析之后往往进行结构分析,计算由于热膨胀或收缩不均匀引起的应力. ANSYS功能:相变 (熔化及凝固), 内热源 (例如电阻发热等)三种热传递方式 (热传导、热对流、热辐射)(3)ANSYS电磁分析磁场分析中考虑的物理量是磁通量密度、磁场密度、磁力、磁力矩、阻抗、电感、涡流、能耗及磁通量泄漏等.静磁场分析 - 计算直流电(DC)或永磁体产生的磁场.交变磁场分析 - 计算由于交流电(AC)产生的磁场.瞬态磁场分析- 计算随时间随机变化的电流或外界引起的磁场电场分析用于计算电阻或电容系统的电场. 典型的物理量有电流密度、电荷密度、电场及电阻热等。

通用有限元程序ANSYS及应用(全部)

LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS
492米—可能的世界第一高楼
24 February 2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L1-4
1.有限元法理论及结构分析通用软件简介
LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS
1.1 结构分析有限元法基础结构分析的基本目的： ■ ■ 结构的变形状态结构内部的受力（应力）状态
LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS
1. 在应用菜单中选取 2. 在ANSYS程序组中选取 Help System Windows NT: Start > Programs > ANSYS 55 3. 在任何对话框中选取 Help。
24 February 2006 通用有限元程序ANSYS及应用 L1-17
■ Tool Bar — 工具条
■ Input Window — 输入窗口 ■ Graphics Window — 图形窗口 ■ Output Window — 输出窗口 ■ 状态栏其中，1、4、6是最常用的。通常，主菜单是需要顺序操作的；而通用菜单则为非顺序操作，即：可以在任意时刻、任意状态下实施其中的某些命令。
通用有限元程序ANSYS及应用
L1-28
LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS
8. 结构分析常用单元性能简介 8.1 空间杆单元 8.2 空间梁单元 8.3 平面单元
例如:
用鼠标左键点取 Preprocessor 菜单，将Preprocessor子菜单调到前面来.
24 February 2006
通用有限元程序ANSYS及应用
L1-14

ANSYS有限元基础教程第三章答案

ANSYS有限元基础教程第三章答案1.填空题（1）ANSYS 11.0的操作方式可分为GUI方式和命令方式。

（2）主菜单（Main Menu）是使用GUI模式进行有限元分析的主要操作窗口，包含了ANSYS软件的主要功能：参数选择、预处理器、求解计算器或求解计算模块、通用后处理、时间历程后处理模块或称时间历程后处理器和优化设计模块等。

（3）可以对图形视窗中的模型进行缩放、移动和视角切换的工具栏是试图工具栏。

（4）工程领域常用的数据模拟方法有有限元法、边界元法、离散单元法和有限差分法等。

就广泛性而言，主要还是有限单元法。

2．判断题（1）ANSYS是一个通用的有限元分析软件，它具有多种多样的分析能力，包括简单的线性静态分析和复杂的非线性动态分析。

（√）（2）选择开始→程序→ANSYS 11.0→ANSYS Product Launcher命令可直接启动ANSYS 11.0程序。

（×）（3）ANSYS软件中常用到的有限单元有Link单元、Beam单元、Block单元和Plane单元等。

（√）（4）一个典型的ANSYS分析过程可分为以下6个步骤：定义参数、创建几何模型、划分网格、加载数据、求解计算和结果分析。

（√）第2章实体建模1.填空题（1）实体模型由点、线、面和体组合而成，这些基本的点、线、面和体在ANSYS软件中通常称为图元。

直接生成实体模型的方法主要有自底向上和自顶向下两种。

（2）建立实体模型时，关键点是最小的图元对象，关键点即为结构中一个点的坐标，点与点连接成线，也可直接组合成面及体。

（3）布尔运算就是对生成的实体模型进行诸如交、并、减等的逻辑运算处理。

这样就给用户快速生成复杂模型提供了极大的方便。

（4）将两个或多个图元连接以生成三个或更多新的图元的布尔运算叫做搭接运算。

2.判断题（1）选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Delete→Lines Only命令，可删除线及其上的关键点。

同济大学课件——通用有限元程序ANSYS及应用共46页

同济大学课件——通用有限元程序 ANSYS及应用
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

关于国内市面上ANSYS类书籍的读书参考

关于国内市面上ANSYS类书籍的读书参考关于国内市面上ANSYS类书籍的读书参考(转载)首先，简单介绍一下ANSYS软件。

ANSYS是融结构、流体、电场、磁场和声场等分析于一体的大型通用有限元分析软件，它由美国ANSYS公司开发。

本读书参考主要以朗润书目为依据，从1999年到现在，市面上共有一百多种ANSYS书籍，在这里只列出自我感觉相对有价值的供大家学习参考，并加以简要说明。

一、经典之作1《实用工程数值模拟技术及其在ANSYS上的实践》（1999）国内最早一本讲解ANSYS使用的书籍，由西工大和当时ANSYS 驻北京办事处的人员联合编写。

推荐此书的理由：一是书中内容没有错误（不包括印刷错误在内），这是最重要的，因为以后的很多ANSYS书籍即便照着书一步一步地做例题也是做不通的，不知道是作者专门留了一手，还是太不负责任。

二是书中的内容已经很全面，从ANSYS的基本使用方法、结构静力分析、非线性分析和动力学分析到ANSYS的热分析、电磁场分析、计算流体动力学分析和高级技术分析都做了一一讲解，并附有APDL（参数化设计语言—ANSYS脚本语言）格式的例题，以后的很多ANSYS 书籍的内容几乎都是照抄这本书的。

此书的缺憾在于没有菜单式（GUI）的例题，不太适合初学者。

2《电脑辅助工程分析ANSYS使用指南》（2001）此书为大陆引进台湾的关于ANSYS使用的书籍，最新版是《ANSYS工程分析实例教程》（2006）但新旧版本在内容上基本没有什么差别。

书中对于使用ANSYS建立模型、划分网格和载荷的施加进行了比较详细地讲解，并附有练习，是学习APDL初级应用的绝好书籍。

此书也没有菜单式的例题，同样不太适合初学者。

3《有限元分析ANSYS理论与应用》（第二版，2005）此书为中译本，第一版为《有限元分析ANSYS理论与应用》（2003）第三版为《有限元分析ANSYS理论与应用》（2008）本书主要讲解有限元理论在ANSYS中的应用，内容主要包括有限元分析的基本思想、一维单元、二维单元和三维单元的有限元公式及其在ANSYS中的应用等。

ANSYS软件在工程中的应用

现代商贸工业ANSYS 软件在工程中的应用李健(张家口金鸿压缩天然气有限公司，河北张家口 075000)摘要：本文阐述了 ANSYS 软件的特点和功能应用前景。

关键词：ANSYS ；工程；应用；有限元中图分类号:TB 文献标识码:A0引言有限单元法和边界元法及有限差分法等为在工程方面中的数值模拟方法，应用和影响最广为有限单元法。

随着快速发展的计算机技术，使有限元数值模拟技术逐渐成熟起来，有限元软件的代表之一，ANSYS 软件。

ANSYS 软件可与许多计算机辅助设计软件(如 Pro/Engineer , CATIA , AutoCAD 等)相兼容，从而达到交换和共享数据的目的。

依托于ANSYS 软件的有限元分析，可以使发生在结构内部在试验中无法观察到的一些物理现象被观察到，例如弹体在不均匀介质侵彻过程中的偏转与受力等。

1 ANSYS 软件的主要特征及功能1.1 ANSYS 软件的主要特征与相关有限元软件类比，ANSYS 主要特征为：(1) 使用时很方便，因ANSYS 就是Windows 程序；(2)可应用在各种工程中，因ANSYS 的软件框架的由各个完整的模块合成；(3)不仅可对结构进行线性求解，还可分析许多种非线性的实例；(4)不仅可以对结构和电磁及流体等方向分别进行独立研究，还可以对它们之间的相互作用进行研究。

1.2 ANSYS 软件的主要功能ANSYS 软件可分析大部分工程以及科研中的相关项目。

通过ANSYS 使用流程可把有限元分析总结为三个步骤：第一，先进行前处理，主要包含定义类型, 设置属性，画出模型，分网络等工作；第二是求解，主要包含增约束，增荷载，观察错解，求出结果等工作；第三是后处理，主要包含列出结果，绘制图形，显示动画，得出结论等工作。

ANSYS 的主要功能如图1所示。

实体建模网格划分结构分析(塑性、非线性) 热分析(渗流分析)流体动力学分析电磁场分析声场分析压电分析多物理场耦合分析通用后处理模块时间历程后处理模块图1 ANSYS 的主要功能ANSYS 软件的以下几种分析常在结构分析时被用到：(1) 通过ANSYS 软件对对结构的静力分析，即对结构在静力荷载的作用下，分别对应力和位移来计算, 包含线性及非线性两种类型。

ANSYS模块介绍

ANSYS模块介绍分析功能覆盖了自然界的四种场具有独一无二的多场耦合分析功能--------------------------------------------------------------------------------使用特点与用户的长期沟通使ANSYS拥有了人见人爱的特异功能功能完备的前后处理器使ANSYS易学易用强大的图形处理能力及得心应手的实用工具使使用者轻松愉快ANSYS奇特的多平台解决方案使用户物尽其用丰富、强健、高速、可靠的求解器ANSYS和流行的CAD软件均有接口--------------------------------------------------------------------------------专用模块高速变形和高度非线性模块－ANSYS/LS-DYNA(冲击、爆炸、碰撞、实体成形、板成形) 边界元流体动力学模块ANSYS/LINFLOW(水下结构振动、气弹颤振分析)土木工程专用模块ANSYS/CivilFEM疲劳分析专用模块ANSYS-SAFE电子封装、结构及热分析专用模块ANSYS/AnsPak子模型：子模型允许把模型中的某一局部结构与其余部分分开，细致构造该局部模型并重新划分细网格进行更详细的分析，这个精细的局部模型称为子模型。

利用子模型可以在不增加整个模型复杂性和计算量的前提下获得结构中特定区域更为准确的结果。

子结构ANSYS通过把部分单元等效为一个独立单元（超单元，又称子结构）可大大节省求解运算时间或提高建模效率。

单元死活单元死活可以用来模拟材料添加与去除过程，如：山体开挖，大坝修筑，焊接过程，溶化过程。

参数化设计语言（APDL）ANSYS依靠命令驱动，APDL是一个能将ANSYS命令有机组织起来完成系统分析的工具。

APDL具有计算机语言要素，如：循环、判断、分支、变量及数组、子过程（宏）、数学函数、ANSYS函数等、变量（参数）等要素使用户应用APDL进行系列产品的分析和优化设计。

ANSYS软件及其使用

１ＡＮＳＹＳ特点及应用领域
１．１ＡＮＳＹＳ主要技术特点［４］
ＡＮＳＹＳ程序是一个功能强大的设计分析及优化软件包。与其它有限元分析软件如ＳＡＰ或ＮＡＳＴＲＡＮ等相比，它有以下特点：（１）数据统一。ＡＮＳＹＳ使用统一的数据库来存储模型数据及求解结果，实现前后处理、分析求解及多场分析的数据统一。（２）强大的建模能力。ＡＮＳＹＳ具备三维建模能力，仅靠ＡＮＳＹＳ的ＧＵＩ（图形界面）就可建立各种复杂的几何模型。（３）强大的求解功能。ＡＮＳＹＳ提供了数种求解器，用户可以根据分析要求选择合适的求解器。（４）强大的非线性分析功能。ＡＮＳＹＳ具有强大的非线性分析功能，可进行几何非线性、材料非线性及状态非线性分析。（５）智能网格划分。
摘要：由于计算机技术的迅速发展，使有限元方法在工程中得到了广泛的应用。由于ＡＮＳＹＳ软件具
有建模简单、快速、方便的特点，因而成为大型通用有限元程序的代表。本文对有限元作了一
个总体的介绍，并着重介绍了ＡＮＳＹＳ软件，简要地叙述了ＡＮＳＹＳ软件的主要技术特点和各
部分构成以及其主要的分析功能，通过一个空间托架的简单例子的详细操作说明它在力学分析
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｑｕｉｃｋｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＦＥＡｉｓｍａｄｅｅｘｔｅｎｓｉｖｅａｐｐｌｉ
cation in engineering. Because the software of ANSYS has the characteristics such as model building simply, fast and conveniently, it becomes the representative of large universal finite element procedure. This paper gives a general introduction to the finite element, mainly to the use of ANSYS. In addition, it introduces the main character of ANSYS and its primarily function of analysis. By giving a detailed operating instruction of a space bracket, it demonstrates its application in mechanics analyzing. In terms of composing and function, the software of ANSYS is really an efficient tool in engineering and it plays an important role in statics and dynamics, doing a great help to the machining stress analysis of ultra-high speed and ultra-precise those being studied. Key words: finite element; ANSYS; stress analysis

第一讲有限元软件及ANSYS的运用

1 选择分析选项静态/稳态求解模态求解谐响应求解瞬态求解谱求解特征屈曲求解子结构求解
1.9.2 加载求解
2 设置分析选项非线性选项 Large deform effects Newtou-Raphson option Adaptive descent 线性选项： Linear Options 求解器设置 Equation Solver Tolerance/Level Single Precision Memory Save
2 使用环境
硬件：软件：接口： PC机 UNIX工作站各种操作系统多种CAD软件 NT工作站大型计算机
1.5 ANSYS简介
3 工程应用
Hale Waihona Puke 1.5 ANSYS简介3 工程应用
MX
MN
Y
Z
X
NODAL SOLUTION STEP=1 SUB =2 FREQ=6.041 USUM (AVG) RSYS=0 PowerGraphics EFACET=1 AVRES=Mat DMX =.001409 SMX =.001409 0 .157E-03 .313E-03 .470E-03 .626E-03 .783E-03 .939E-03 .001096 .001252 .001409
1.9 ANSYS的分析过程
可分为三个步骤：

建立模型
加载求解查看结果
1.9.1 建立模型
1 指定工作文件名和分析标题指定工作文件名定义分析标题 2 定义单位 3 定义单元类型 4 定义单元实常熟 5 定义材料特性 6 建立有限元模型几何建模直接建模
1.9.2 加载求解
1.9.2 加载求解

ANSYS基本模块介绍

ANSYS简介开放、灵活的仿真软件，为产品设计的每一阶段提供解决方案通用仿真电磁分析流体力学行业化分析模型建造设计分析多目标优化客户化结构分析解决方案结构非线性强大分析模块Mechanical显式瞬态动力分析工具LS-DYNA新一代动力学分析系统AI NASTRAN电磁场分析解决方案流体动力学分析行业化分析工具设计人员快捷分析工具仿真模型建造系统多目标快速优化工具CAE客户化及协同分析环境开发平台ANSYS StructureANSYS Structure 是ANSYS产品家族中的结构分析模块，她秉承了ANSYS 家族产品的整体优势，更专注于结构分析技术的深入开发。

除了提供常规结构分析功能外，强劲稳健的非线性、独具特色的梁单元、高效可靠的并行求解、充满现代气息的前后处理是她的四大特色。

ANSYS Structure产品功能非线性分析·几何非线性·材料非线性·接触非线性·单元非线性动力学分析·模态分析- 自然模态- 预应力模态- 阻尼复模态- 循环模态·瞬态分析- 非线性全瞬态- 线性模态叠加法·响应谱分析- 单点谱- 模态- 谐相应- 单点谱- 多点谱·谐响应分析·随机振动叠层复合材料·非线性叠层壳单元·高阶叠层实体单元·特征- 初应力- 层间剪应力- 温度相关的材料属性- 应力梯度跟踪- 中面偏置·图形化- 图形化定义材料截面- 3D方式察看板壳结果- 逐层查看纤维排布- 逐层查看分析结果·Tsai-Wu失效准则求解器·迭代求解器- 预条件共轭梯度(PCG)- 雅可比共轭梯度(JCG)- 非完全共轭梯度(ICCG)自然模态·直接求解器- 稀疏矩阵- 波前求解器·特征值- 分块Lanczos法- 子空间法- 凝聚法- QR阻尼法(阻尼特征值)并行求解器·分布式并行求解器-DDS-自动将大型问题拆分为多个子域，分发给分布式结构并行机群不同的CPU（或节点）求解- 支持不限CPU数量的共享式并行机或机群- 求解效率与CPU个数呈线性提高·代数多重网格求解器-AMG- 支持多达8个CPU的共享式并行机- CPU每增加一倍，求解速度提高80％- 对病态矩阵的处理性能优越, ,屈曲分析·线性屈曲分析·非线性屈曲分析·热循环对称屈曲分析断裂力学分析·应力强度因子计算·J积分计算·裂纹尖端能量释放率计算大题化小·P单元技术·子结构分析技术·子模型分析技术设计优化·优化算法- 子空间迭代法- 一阶法·多种辅助工具- 随机搜索法- 等步长搜索法- 乘子计算法- 最优梯度法- 设计灵敏度分析·拓扑优化二次开发特征·ANSYS参数化设计语言(APDL) ·用户可编程特性（UPF）·用户界面设计语言(UIDL)·专用界面开发工具（TCL/TK）·外部命令概率设计系统(PDS)·十种概率输入参数·参数的相关性·两种概率计算方法- 蒙特卡罗法*直接抽样* Latin Hypercube抽样- 响应面法*中心合成*Box-Behnken设计·支持分布式并行计算·可视化概率设计结果- 输出响应参数的离散程度*Statistics* LHistogram* Sample Diagram- 输出参数的失效概率* Cumulative Function* Probabilities- 离散性灵敏度*Sensitivities* Scatter Diagram* Response Surface前后处理(AWE)·双向参数互动的CAD接口·智能网格生成器·各种结果的数据处理·各种结果的图形及动画显示·全自动生成计算报告支持的硬软件平台·Compaq Tru64 UNIX ·Hewlett-Packard HP-UX ·IBM RS/6000 AIX ·Silicon Graphics IRIX ·Sun Solaris·Windows: 2000,NT,XP ·LinuxANSYS MultiphysicsTM MultiphysicsANSYS MultiphysicsTM集结构、热、计算流体动力学、高/低频电磁仿真于一体，在统一的环境下实现多物理场及多物理场耦合的仿真分析；精确、可靠的仿真功能可用于航空航天、汽车、电子电气、国防军工、铁路、造船、石油化工、能源电力、核工业、土木工程、冶金与成形、生物医学等各个领域，功能强大的各类求解器可求解从冷却系统到发电系统、从生物力学到MEMS等各类工程结构。

工程分析应用软件(ANSYS)第1章有限元基本理论

1.7 单元形函数(续)
DOF值二次分布
.
.
二次曲线的线性近似 (不理想结果)
真实的二次曲线
.
.
1
节点
单元
2
节点
单元
线性近似 (更理想的结果)
真实的二次曲线
.. . . .
3
节点
单元
二次近似 (接近于真实的二次近似拟合) (最理想结果)
.
.
4
节点
单元
1.7 单元形函数(续)
❖ DOF值可以精确或不太精确地等于在节点处的真实解，但单元内的平均值与实际情况吻合得很好。
x
x
yx
y
zx
z
X
0
xy
x
y
y
zy
z
Y
0
xz
x
yz
y
z
z
Z
0
1.3.2 几何方程
x
u x
y
v y
z
w z
xy yz
v x w y
u y v z
zx
u z
w x
1.3.3 物理方程(本构方程)
x e 2G x
y e 2G y
z e 2G z
❖ 即对单元假设一个位移差值函数(位移模式)，得到用节点位移表示单元体内任一点的唯一的关系式
{u} [N ]{}e
1.9.2 选择位移模式(续)
❖ 有了位移模式，就可利用几何关系和应力-应变关系表出用单元节点位移表示单元中应变和应力的表达式
{} [B]{ }e
{} [D][B]{ }e
f
u v
Ni 0
0 Ni
Nj 0

有限单元法和ANSYS简介

1．图形显示 2．多窗口绘图多窗口绘图的目的是可以在建模时从各个角度方便地观察图形，在后处理时能够方便地进行结果比较，进行多操作绘图需要通过以下过程实现：（1）定义窗口布局；（2）选择要在窗口中显示的内容；（3）若要显示单元和图形，选择用于绘图的单元和图形显示类型；（4）执行多窗口绘图命令，进行多窗口绘图显示。 3．增强图形显示
1.1
有限单元法简介
有限单元法是目前在工程领域内常用的数值模拟方法之一。本节主要介绍了有限单元法的发展历史，有限单元法的基本模型和三种主要的分类方式，以及有限单元法的分析步骤。
1.1.1
有限单元法的基本思想
目前在工程领域内常用的数值模拟方法包括有限单元法、边界元法、离散单元法和有限差分法等。就应用的广泛性而言，有限单元法应用最广。其基本思想是将连续的结构离散成有限多个单元，并在每一个单元中设定有限数量的节点，将连续体看作是只在节点处相连续的一组单元的集合体，同时选定场函数的节点值作为基本未知量，并在第一单元中假设一个插值函数来表示单元中场函数的分布规律，进而利用弹性力学、固体力学、结构力学等力学中的变分原理去建立用以求解节点未知量的有限元方程，从而将一个连续域中的无限自由度问题转化为离散域中的有限自由度问题。求解后就可以利用解得的节点值和设定的插值函数确定单元上以至整个集合上的场函数。
1.2.1
ANSYS的发展历程
ANSYS公司成立于1970年，总部位于美国宾西法尼亚的匹兹堡，致力于CAE技术的研究和发展，并通过CAE技术帮助企业优化设计流程。ANSYS软件的创始人是美国匹斯堡大学力学系教授、著名有限元权威John Swanson博士。ANSYS 灵活、开放的解决方案为概念设计到最终测试的设计全过程提供了有效的CAE协同环境，使客户可以在设计的各个阶段大规模采用CAE技术，最大程度地发挥CAE对设计流程的贡献，从而大幅度地缩短研发流程、降低研发费用、提高设计质量。

ansys有限元分析考题

1. ANSYS交互界面环境包含交互界面主窗口和信息输出窗口。

2. 通用后处理器提供的图形显示方式有变形图、等值线图、矢量图、粒子轨迹图以及破裂和压碎图。

3. ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场和耦合场分析于一体的有限元分析软件。

4. 启动ANSYS 10.0的程序，进入ANSYS交互界面环境，包含主窗口和输出窗口。

5. ANSYS程序主菜单包含有前处理、求解器、通用后处理、时间历程后处理器等主要处理器，另外还有拓扑优化设计、设计优化、概率设计等专用处理器。

6. 可以图形窗口中的模型进行缩放、移动和视角切换的对话框是图形变换对话框。

7. ANSYS软件默认的视图方位是主视图方向。

8. 在ANSYS中如果不指定工作文件名，则所有文件的文件名均为 file 。

9. ANSYS的工作文件名可以是长度不超过 64 个字符的字符串，必须以字母开头，可以包含字母、数字、下划线、横线等。

10. ANSYS常用的坐标系有总体坐标系、局部坐标系、工作平面、显示坐标系、节点坐标系、单元坐标系和结果坐标系。

12. 局部坐标系的类型分为直角坐标系、柱坐标系、球坐标系和环坐标系。

13. 局部坐标系的编号必须是大于或等于 11 的整数。

14. 选择菜单路径Utility Menu →WorkPlane→Display Working Plane，将在图形窗口显示工作平面。

15. 启动ANSYS进入ANSYS交互界面环境，最初的默认激活坐标系（当前坐标系）总是总体直角坐标系。

16. ANSYS实体建模的思路（方法）有两种，分别是自底向上的实体建模和自顶向下的实际建模。

17. 定义单元属性的操作主要包括定义单元类型、定义实常数和定义材料属性等。

建单元_通用有限元程序ANSYS及应用_03

大型通用有限元程序ANSYS概述

ansys有限元分析考题

有限元软件ANSYS主要菜单中文解释

ansys功能及其简介

有限元基础与ANSYS软件第3章典型结构的ANSYS建模分析

ANSYS的应用及其分析全过程(包含实例详解)

有限元分析软件ANSYS简介

通用有限元程序ANSYS及应用(全部)

ANSYS有限元基础教程第三章答案

同济大学课件——通用有限元程序ANSYS及应用共46页

关于国内市面上ANSYS类书籍的读书参考

ANSYS软件在工程中的应用

ANSYS模块介绍

ANSYS软件及其使用

第一讲 有限元软件及ANSYS的运用

ANSYS基本模块介绍

工程分析应用软件(ANSYS)第1章 有限元基本理论

有限单元法和ANSYS简介

ansys有限元分析考题

第一讲有限元软件及ANSYS的运用

工程分析应用软件(ANSYS)第1章有限元基本理论