ANSYS(成都)ANSYSSTRUCTURAL基础培训
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ANSYS基础培训PPT资料【优选版】
ANSYS基础培训PPT资料【优选版】一、引言ANSYS 作为一款功能强大的工程仿真软件，在众多领域都有着广泛的应用。
为了帮助大家更好地掌握 ANSYS 的基础知识，我们精心准备了这份基础培训 PPT 资料。
二、ANSYS 软件概述（一）ANSYS 是什么ANSYS 是一款集结构、热、流体、电磁、声学等多物理场于一体的大型通用有限元分析软件。
它能够帮助工程师和研究人员在产品设计阶段就对其性能进行准确的预测和优化，从而减少试验次数、缩短研发周期、降低成本。
（二）ANSYS 的主要功能模块1、结构分析模块用于分析各种结构在静态、动态、线性和非线性条件下的应力、应变和位移等。
2、热分析模块可以模拟传热过程，包括稳态和瞬态热分析，以及热结构耦合分析。
3、流体分析模块用于分析流体流动、压力分布、传热和传质等现象。
4、电磁分析模块包括静电场、静磁场、时变电磁场等分析功能。
（三）ANSYS 的工作流程1、前处理包括几何建模、定义材料属性、划分网格等。
2、求解设置求解类型、加载边界条件和载荷，然后进行求解计算。
3、后处理对求解结果进行可视化处理，如查看应力云图、位移云图等，并进行数据分析。
三、ANSYS 前处理（一）几何建模1、直接建模通过 ANSYS 自带的建模工具创建几何模型。
2、导入外部模型可以导入其他 CAD 软件创建的模型，如 SolidWorks、ProE 等。
（二）定义材料属性1、常见材料类型如金属、塑料、橡胶等，并设置相应的弹性模量、泊松比、密度等参数。
2、材料库ANSYS 提供了丰富的材料库，方便用户选择和使用。
（三）网格划分1、网格类型包括四面体网格、六面体网格、混合网格等。
2、网格控制可以设置网格尺寸、网格质量等参数，以保证计算精度和效率。
四、ANSYS 求解（一）加载边界条件1、位移边界条件指定某些节点的位移值。
2、力边界条件施加集中力或分布力。
3、热边界条件设定温度、热流密度等。
（二）选择求解器1、直接求解器适用于小型问题。
ANSYS 基础培训教程 Day4-2
Powerdynamics PCG 求解器 法 缩减法 波前求解器
2-18
模态分析
C. 步骤
模态分析中的四个主要步骤： • • • 建模 选择分析类型和分析选项 施加边界条件并求解
培训手册
DYNAMICS 6.0
•
评价结果
2-19
模态分析步骤
建模
• 必须定义密度！
培训手册
DYNAMICS 6.0
• •
培训手册
DYNAMICS 6.0
模态提取 是用来描述特征值和特征向量计算的术语。 模态扩展有两重含义。对于缩减法，模态扩展是从缩减模态形式计算全
模态形式；对于其它的方法，模态扩展仅仅是表示把模态形式写入结果 文件。
2-7
模态分析 – 术语和概念
模态提取法
• 在ANSYS中有以下几种模态提取方法：
… 施加边界条件和求解
位移约束（接上页）：
培训手册
DYNAMICS 6.0
2-30
对于一个平板中心开孔的模型，全部模型和四分之一模型的最小非零振动频率如 下所示。对于反对称工况，由于ROTX沿对称边界上非零，所以它丢失了 53Hz 的 模态形状
模态分析步骤
… 施加边界条件和求解
求解： • • 通常采用一个载荷步 为了研究不同位移约束的效果，可以采用多载荷 步（例如，对称边界条件采用一个载荷步，反对 称边界条件采用另一个载荷步）
• 阻尼：
– 阻尼仅在选用阻尼模态提取法时使用 – 可以使用阻尼系数阻尼和阻尼 – 对BEAM4 和 PIPE16 单元，允许使用陀螺阻尼
•
QR 阻尼
– 各种阻尼都允许
2-26
模态分析步骤
施加边界条件和求解
ANSYS基础培训PPT课件
• Spectrum -- 谱分析
• Eigen Buckling -- 特征值屈曲分析（线性）
• Substructural -- 子结构分析
• 。。。。。。
ANSYS基础培训
ANSYS非线性
• 材料非线性 • 几何非线性 • 单元ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ线性
ANSYS基础培训
几何非线性
• 大应变 • 大挠度 • 应力刚化 • 旋转软化
ANSYS基础培训
ANSYS文件结构
二进制文件
Jobname.db （数据库文件） Jobname.dbb （备份文件） Jobname.rst （结构分析结果文件） Jobname.rth （热分析结果文件） Jobname.rmg （电磁场分析结果文件） Jobname.rfl （流体分析结果文件） Jobname.tri （三角化刚度矩阵文件） Jobname.emat （单元矩阵文件） Jobname.esav （单元保存文件）
根据节点间位移协调关系。U11= U22，V11=V22 又根据各节点的平 衡条件有
{F}=[K]{δ}
ANSYS基础培训
有限元分析步骤
有限元法可分为几步： • 结构的离散化 • 选择位移模式 即假定位移是坐标的某种简单的函数这种函数称为位移模式或插值函数通 常选多项式作为位移模式一般来说，多项式的项数应等于单元的自由度数。
ANSYS基础培训
ANSYS文件结构（续）
文本文件 Jobname.log（命令日志文件） Jobname.err（错误及警告信息文件）
ANSYS6.0可以改变 Jobname Work directory
ANSYS基础培训
ANSYS内存管理
ANSYS基础培训
基础培训2_1
网格划分－控制网格密度
控制网格密度的方法：
ANSYS 提供总体及局部的网格控制: 总体控制
SmartSizing（智能网格控制） 总体单元尺寸 缺省尺寸
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
局部控制
关键点尺寸
线尺寸
面尺寸
网格划分－控制网格密度
Training Manual
由于结构形状的多样性，在许多情况下，由缺 省单元尺寸或智能尺寸产生的网格并不合适 包括应力集中和奇异点的模型 在这些情况下，网格划分时必须做更多的处理。 可以通过指定下述的单元尺寸来进行更多的 控制：
总体单元尺寸，根据面的边界（线）上所用单元的边长或 每条线 上划分的单元数进行控制 指定线上的单元划分数 关键点附近的单元尺寸等
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
网格细划前
5.如果想调整细划深度 或控制其它的细划选 项，则选择Yes.
6.单击OK
网格细划后
网格划分－修改网格
四边形网格细划－例题
Training Manual
四边形网格细划
局部放大效果（没有三角形）
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
数目急剧变化
当分析时要求表面高精度，层状网格是最 有用的。（例如，模拟CFD的边界层效应 和电磁分析中的集肤效应）
打开层状网格划分器：
Main Menu: Preprocessor >meshing> MeshTool > Layer Set button
指定：线上的单元尺寸，线上两端单元的比例和内部网格层 的厚度。
ANSYS入门培训共227页
概述
Training Manual
• 在这一节，我们将在介绍有限单元分析同时给出ANSYS功能的概述 。
• 标题:
A. 什么是有限元分析？ B. 关于ANSYS C. 关于ANSYS公司
January 30, 2001 Inventory #001441
1-6
Introduction to ANSYS 5.7 - Part 1
• 电路耦合
– 电磁装置与电路的耦合
Training Manual
January 30, 2001 Inventory #001441
1-19
Introduction to ANSYS 5.7 - Part 1
有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS
…电磁分析
• 电磁分析类型:
– 静态磁场分析用于计算由直流电(DC)或永磁体产生的磁场。 – 交变磁场分析用于计算由交流电(AC)产生的磁场 – 瞬态磁场分析用于计算随时间变化的磁场。
有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS
…结构分析
• 用ANSYS/LS-DYNA进行显示动力分析
– 模拟以惯性力为主的大变形分析。 – 用于模拟冲击、碰撞、快速成形等。
Training Manual
January 30, 2001 Inventory #001441
1-15
Introduction to ANSYS 5.7 - Part 1
• 建立或输入一个实体模型并进行单元划分
• 加载,求解和观察结果
• 利用一些高级工具—逻辑运算,APDL语言,批处理模式,滚动工具条等 。
January 30, 2001 Inventory #001441
1-3
Training Manual
• 在这一节，我们将在介绍有限单元分析同时给出ANSYS功能的概述 。
• 标题:
A. 什么是有限元分析？ B. 关于ANSYS C. 关于ANSYS公司
January 30, 2001 Inventory #001441
1-6
Introduction to ANSYS 5.7 - Part 1
• 电路耦合
– 电磁装置与电路的耦合
Training Manual
January 30, 2001 Inventory #001441
1-19
Introduction to ANSYS 5.7 - Part 1
有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS
…电磁分析
• 电磁分析类型:
– 静态磁场分析用于计算由直流电(DC)或永磁体产生的磁场。 – 交变磁场分析用于计算由交流电(AC)产生的磁场 – 瞬态磁场分析用于计算随时间变化的磁场。
有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS
…结构分析
• 用ANSYS/LS-DYNA进行显示动力分析
– 模拟以惯性力为主的大变形分析。 – 用于模拟冲击、碰撞、快速成形等。
Training Manual
January 30, 2001 Inventory #001441
1-15
Introduction to ANSYS 5.7 - Part 1
• 建立或输入一个实体模型并进行单元划分
• 加载,求解和观察结果
• 利用一些高级工具—逻辑运算,APDL语言,批处理模式,滚动工具条等 。
January 30, 2001 Inventory #001441
1-3
《ANSYS入门培训》课件
求解器
ANSYS有多种求解器，包括静力分析、热应力分析、 疲劳分析、模态分析等。
有限元分析
ANSYS使用有限元分析方法，能够精确求解各种工 程问题。
计算流体力学
ANSYS可以进行复杂流体的数值计算，如湍流流动、
ANSYS的后处理和可视化
ANSYS可以进行多种后处理和可视化工作，以更直观地呈现分析结果。
应力云图
ANSYS可以生成应力云图，方便工程师分析和评估模型的稳定性。
温度分布图
ANSYS可以显示温度分布图，方便工程师评估模型的热特性。
可视化工具
ANSYS提供了多种可视化工具，如动画、3D图等。
ANSYS的数据管理和文件输出
ANSYS的数据管理和文件输出需要注意多个方面，确保分析结果的正确性。
优化设计
ANSYS可以进行优化设计，以实现最佳性能和最小 成本。
参数化设计
ANSYS可以进行参数化设计，方便工程师实现多种 设计方案。
ANSYS的案例分析
ANSYS在多个领域有着广泛的应用。
汽车行业
ANSYS有很多案例应用于汽车领域，包括车身设计、 发动机分析等。
航空航天
ANSYS在航空航天领域也有相当多的应用示例，包 括结构、气动和热分析等。
数据管理 文件格式 结果输出
ANSYS需要管理多个不同的文件，以确保分析结 果的一致性。
ANSYS支持多种文件格式，如ANSYS文件、CGNS、 ABAQUS、LS-DYNA等。
ANSYS可以输出多种结果文件，如结果数据库文 件、文本文件、图形文件等。
ANSYS的优化和参数化
ANSYS可以进行优化和参数化，以实现最佳设计。
3
电磁场分析
ANSYS可以进行电磁场分析，如电磁兼容性、高频电磁、电磁散射等。
ANSYSSTRUCTURAL基本
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
ANSYS/Structural求解功能 培训手册
ANSYS/Structural求解功能
• Static -- 结构静力问题（包括线性和非线性问题） • Modal -- 模态振动特性计算分析（结构固有频率和振型） • Harmonic -- 谐波分析 • Transient -- 瞬态分析 • Spectrum -- 谱分析 • Eigen Buckling -- 特征值屈曲分析（线性） • Substructural -- 子结构分析 • 。。。。。。
培训手册
2000，4
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
ANSYS坐标系类型
• 直角坐标系 • 圆柱坐标系 • 球坐标系 • 环形坐标系
培训手册
2000，4
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
初级培训
ANSYS/STRUCTURAL 基础
ANSYS公司成都办事处
有限元法基础
Hale Waihona Puke 培训手册CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
• 有限单元法在50年代起源于航空工程飞机结构的矩阵分 析，结构矩阵分析认为，一个结构可以看作是由有限个 力学小单元相互连接而成的集合体，表征单元力学特性 的刚度矩阵可比喻作建筑中的砖瓦。装配在一起就能提 供整个结构的力学特性。
2000，4
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
简例（续）
Ansys基础培训1-5-几何建模-建模方法和技巧_50
11/50
建立几何模型
—
•
建立点、线、面、体
演示:
– 清除数据库
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
– 显示工作平面并通过拾取方式建立几个关键点，注意拾取时显示的坐标值。
– 打开格栅，改变间距，并激活捕捉。 – 建立更多的关键点.注意指针如何捕捉格栅上的点。 – 定义两个矩形 — 一个用拾取角点，另一个通过定义尺寸。 – 把工作平面平移到几个关键点的中心, 然后在面内旋转30º 。 – 通过拾取角点或定义尺寸生成多于两个矩形。注意矩形方位。 – 将工作平面原点恢复到总体坐标系原点，然后用拾取或输入尺寸的方法生成 三维图元。
– 删除“母体”中一块或多块与子体重合的部分。 – 对于建立带孔的实体或准确删除部分实体特别方便。
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
25/50
建立几何模型
—
操作
Training Manual
• 相交( intersect)
– 只保留两个或多个实体重叠的部分。 – 如果输入了多于两个的实体，则有两种选择： 公共相交和两 两相交。 • 公共相交只保留全部实体的共同部分。 • 两两相交则保留每一对实体的共同部分，这样，结果可能 有多个实体
Training Manual
• 定义关键点:
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
• 建立关键点只需要关键点编号及坐标值。
– 关键点编号缺省值为下一个整数数。 – 坐标位置可以通过在工作平面上拾取或输入X,Y,Z 坐标值确 定，坐标值的确定依赖于当前激活坐标系。
8/50
建立几何模型
– 建立一个块体:
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（1-1）
2000，4
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
简例（续）
培训手册
即 {F} 1=[K] 1{δ }1 在（1-1）中令U11=1，V11=U21=V21=0 则F1x1=K11 ，F1y1=K21 ，F1x2=K31 ，F1y2=K41
上式表明，当节点1沿X方向产生一单位位移， 而单元1的其余节点位移为零时，各节点施于单元1 上的力将组成一平衡力系，表示单元1抵抗位移U11 的刚度。
2000，4
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
简例（续）
培训手册
上标表示单元号码，下标表示节点号码。因铰接不存 在力矩，每节点力和位移各有两个分量，共四个自由度， 用四个方程来描述力—位移关系：
F1x1=K11U11+K12V11+K13U21+K14V21 F1y1=K21U11+K22V11+K23U21+K24V21 F1x2=K31U11+K32V11+K33U21+K34V21 F1y2=K41U11+K42V11+K43U21+K44V21
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
初级培训
ANSYS/STRUCTURAL 基础
ANSYS公司成都办事处
2004.9.8
有限元法基础
培训手册
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
• 有限单元法在50年代起源于航空工程飞机结构的矩阵分 析，结构矩阵分析认为，一个结构可以看作是由有限个 力学小单元相互连接而成的集合体，表征单元力学特性 的刚度矩阵可比喻作建筑中的砖瓦。装配在一起就能提 供整个结构的力学特性。
有限元分析步骤（续） 培训手册
• 集合所有单元的平衡方程，集合依据的是所有相邻 单元在公共节点处的位移相等；建立总体的有限元 方程组。 • 引入边界条件 • 求解有限元方程组，得到未知节点位移 • 计算单元应力，对不同的单元，对应力的处理还有 不同的方法
2000，4
ANSYS文件结构
二进制文件
Jobname.db （数据库文件） Jobname.dbb （备份文件） Jobname.rst （结构分析结果文件） Jobname.rth （热分析结果文件） Jobname.rmg （电磁场分析结果文件） Jobname.rfl （流体分析结果文件） Jobname.tri （三角化刚度矩阵文件） Jobname.emat （单元矩阵文件） Jobname.esav （单元保存文件）
{f}=[N]{δ }e (1-9) {f}—单元内任一点的位移列阵 {δ }e —单元的节点位移列阵 [N]—形函数矩阵
2000，4
有限元分析步骤（续）
• 分析单元的力学特性
由（1-9）导出节点位移表示单元应变的关系式
{ε }=[B]{δ }e
(1-10)
{ε }—单元内任一点的应变列阵
[B]—单元应变矩阵
根据节点间位移协调关系。U11= U22，V11=V22 又根据各节点的平衡条件有
{F}=[K]{δ }
2000，4
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
有限元分析步骤
培训手册
有限元法可分为几步：
• 结构的离散化 • 选择位移模式 即假定位移是坐标的某种简单的函数这种函数称为位移 模式或插值函数通常选多项式作为位移模式一般来说， 多项式的项数应等于单元的自由度数。
由（1-10）导出
{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
2000，4
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
2000，4
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
简例（续）
培训手册
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）
• 应用有限元法求解连续体时，把求解区域分为有限个单 元，并在每个单元上指定有限个节点。一般可以认为相 邻单元在节点连接成一组单元的集合体，用以模拟或逼 近求解区域进行分析，同时选定场函数的节点值。例如 取节点位移作为基本未知量。假设一个插值函数近似地 表示位移分布规律。再利用变分原理或其它方法建立单 元节点力和位移之间的力学特性关系。得到一组以节点 位移为未知量的代数方程组。从而求解节点位移分量。
培训手册
2000，4
CFD Ana）
文本文件
Jobname.log（命令日志文件） Jobname.err（错误及警告信息文件）
ANSYS6.0可以改变 Jobname Work directory
培训手册
2000，4
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
培训手册
2000，4
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
建模
• 确定工作名和分析标题（/TITLE） • 定义单位 • 选单元 • 定义实常数 • 定义材料性质 • 创建几何模型 • 建立有限元模型
培训手册
2000，4
2000， 4
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
培训手册
ANSYS内存管理
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
ANSYS内存管理 (续)
Workspace
培训手册
2000，4
ANSYS 分析过程
• 建模 ( /prep7) • 加载及求解 (/solu) • 观察结果 (/post1, /post26)
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
ANSYS/Structural求解功能 培训手册