ANSYS有限元分析步骤2

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实体建模—面（任意形状）
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Through KPs：通过关键点定义一个面 注意：定义一个面至少需要3个或3个以上的关键点 Overlaid on Area：在已有面的基础上分割产生新的面 By Lines：通过的边界线定义一个面 注意：所选择的边界线必须构成一个封闭区域 By Skinning：通过引导线生成蒙皮似的光滑面
ANSYS有限元分析步骤
ANSYS有限元分析典型步骤
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一、前处理
（1）选取单元类型 （2）设置材料属性 （3）建立实体模型 （4）划分网格
二、加载求解
（1）施加载荷 （2）求解
三、后处理
（1）查看分析结构 （2）检查结果的正确性
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2、按不同的分析类型可分为不同的单元库（是否为耦合分析）
例如：结构分析单元库、电磁场矢量单元库等
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一、前处理
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（3）单元的节点和自由度 1、节点 节点是有限元之间虚拟的连接点，是有限元处理载荷时的重要依据。 它是构建模型的最小的元素，由节点构成线，线构成面，面而构 成体。同时节点也是ANSYS中计算各种物理量的最小单元, 例如 solid70单元是8节点, 一个单元就是一个立方体, 节点就是这个立方 体上的8个顶点。这个立方体单元受到的外力作用都要通过节点来 加载, 外力的作用不是直接作用在这个单元上, 而是通过节点来使 这个立方体单元发生变形。
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实体建模—面（正多边形）
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Triangle：正三角形 Square：正方形 Pentagon：正五边形 Septagon：正九边形
Octagon：正八边形
By Inscribed Rad：设置内切圆的半径来绘制正多边形 By Circumscr Rad：设置外接圆的半径来绘制正多边形 By Side Length：根据边长来绘制正多边形 By Vertices：在工作平面上选取顶点绘制多边形 College of Materials Science & Engineering
实体建模—体
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Arbitrary：任意形状体 Block：长方体
Cylinder：圆柱体
Prism：棱柱体 Sphere：球体 Cone：圆锥体 Torus:圆环体
Fill between KPs：在已知的两个关键点之间插入一系列的关
键点
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实体建模—直线
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Straight Line：生成直线 In Active Coord：通过两关键点生成直线 Overlaid on Area ：在选中面上两个关键点间创建该面上最短 的线 Tangent to Line：生成一条在一直曲线端点与之相切的曲线 Norm to line：生成一条与已知线垂直正交的直线 At angle to line：生成与一条已知线成一定角度的直线
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实体建模—建模的方法
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1、实体建模的方法 实体模型中的对象：（按几何关系划分为）关键点、线、面、体。 从几何关系上看：体包含面，面包含线，线又包含点。所以这些几 何对象的级别是由关键点到体几次上升。
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实体建模—关键点
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On Working Plane：在工作平面上定义关键点 In Active CS：在当前激活坐标系中定义关键点 On Line：在已知线上给定位置定义关键点 On Line w/Ratio：在已知线段上按给定比例定义关键点 On Node：在已知节点上定义关键点 KP between KPs：在已有的两个关键点之间定义关键点
By Offset：平移一个面而生成另一个面
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实体建模—面（矩形）
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By 2 Corners：输入矩形对角顶点坐标来绘制矩形 By Centr & Cornr：输入矩形几何中心点坐标以及一个顶点
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一、前处理
NORTH UNIVERSITY OF CHINA 2、设置材料属性
3、建立实体模型
ANSYS中包含两种模型： （1）实体模型 包括关键点、线、面、体等几何对象 （2）有限元模型
包括单元和节点
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注意：实体模型并不参与有限元计算，所有施加在几何实体边界上 的载荷或约束必须最终传递到有限元模型上（节点或单元）进行求 解。
实体模型——在ANSYS中，对于复杂模型一般是先建立其实体模型，然后 网格划分后得到有限元模型。由于实体建模所需处理的数据量相对较少，而 且支持使用面和体的布尔运算，能够进行自适应网格划分，便于几何改进和 单元类型的变化，所以对于三维实体模型更为合适。 有限元模型——对于简单和小模型，采用直接设置单元和节点来生成有限元 模型的直接生成法比较方便。
（1）在ANSYS中建立实体模型
自底向上建模：先创建关键点，再利用这些关键点定义较高级别的
对像（依次为线、面和体）。
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实体建模
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自顶向下建模：直接利用高级别的对象建立实体模型。 （2）从其他制图软件中输入实体模型 ANSYS12.0除了能够利用自带的功能建立模型外，还提供了强大的 与其他如AuToCAD、UG、Pro/E等软件的接口。可以用自己熟悉
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实体建模—面
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面包括：
任意形状的面（Arbitrary） 矩形（Rectangle）
圆（Circle）
多边形（Polygon）
注意：生成面的同时也将自动地生成依附于改面的线和关 键点。同样，面也可以在定义体时自动地生成
的AuToCAD、UG、Pro/E等软件建立好模型，然后再把它导入到
ANSYS 12.0中已进行分析。
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实体建模—坐标系
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模型的建立都是在一定坐标系下完成的，ANSYS12.0中有三类总体坐 标系可供选择：笛卡尔坐标系、柱坐标系和球坐标系。 总体坐标系及其在ANSYS中的编号 总体坐标系 笛卡尔坐标 柱坐标（Z） ANSYS编号 0 1
一、前处理
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1、选取单元类型
（1）单元的概念
有限元，英文名是Finite Elements，直译为有限个单元。其中 Element就是所提的单元。 可以这样理解单元：一栋房子，它的几何形状是一个长方体，这个 长方体在ANSYS中称为实体模型，这个长方体是由一块块砖搭建而
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实体建模—面
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面包括：
任意形状的面（Arbitrary） 矩形（Rectangle）
圆（Circle）
多边形（Polygon）
注意：生成面的同时也将自动地生成依附于改面的线和关 键点。同样，面也可以在定义体时自动地生成
球坐标
柱坐标（Y）
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实体建模—坐标系
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启动ANSYS12.0后，系统默认的激活坐标系是总体笛卡尔坐标系。如 果在整个分析过程中不改变当前的默认坐标系，那么显示坐标系、节点坐标 系、单元坐标系、结果坐标系等全部默认为总体笛卡尔坐标系。
成。这些个有限数目的砖 ，组成了同样一个长方体，这些砖在
ANSYS中则成为单元。
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一、前处理
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（2）单元的分类 1、按维数分
单元分类 杆单元类 （一维） 平面单元类（二维） 体单元类 （三维） 前缀名 BEAM PLANE SOLID
坐标来绘制矩形
By Dimensions：输入矩形几何尺寸来绘制矩形
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实体建模—面（圆）
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注意：Circle（圆）菜单包括不仅是圆对象，还包括圆环、 扇形等可以由半径和圆心确定的图形 Solid Circle：实心圆 Annulus：圆环 Partial Annulus：扇形 By End Point：输入直径的2个端点坐标来绘制圆 By Dimensions：输入圆的半径和圆心坐标来绘制圆图形
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实体建模—圆弧
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Through 3 KPs：通过三个关键点生成一段圆弧 By End KPs & Rad：通过两关键点和一个半径生成一段圆弧 By Cent & Rad：通过定义圆心和半径定义圆弧 Full Circle：生成一个圆的边界弧线
一、前处理
NORTH UNIVERSITY OF CHINA 2、设置材料属性
3、建立实体模型
ANSYS中包含两种模型： （1）实体模型 包括关键点、线、面、体等几何对象 （2）有限元模型
包括单元和节点
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一、前处理
位移 温度 电位 压力 磁位
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节点、自由度、单元、有限元模型的关系
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载荷 （ 节点: 空间中的坐标位置，具有一定自由度并 存在相互物理作用。
单元: 一组节点自由度间相互作用的数值、矩阵 描述（称为刚度或系数矩阵)。单元有线、 面或实体或者二维或三维的单元等种类。
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一、前处理
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2、自由度 自由度(DOFs) 用于描述一个物理场的响应特性。
UY ROTY
分析类型
自由度
ROTZ UZ
UX ROTX
结构 DOFs
结构 热 电 流体 磁
载荷
有限元模型由一些简单形状的单元组成，单元之
间通过节点连接，并承受一定载荷。
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SOLቤተ መጻሕፍቲ ባይዱD70单元
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SOLID70具有三个方向的热传导能力。该单元有8个节点且每个节 点上只有一个温度自由度，可以用于三维静态或瞬态的热分析。该 单元能实现匀速热流的传递。假如模型包括实体传递结构单元，那 么也可以进行结构分析，此单元能够用等效的结构单元代替（如 SOLID45单元）