Ansys有限元分析全面介绍
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弹簧的自由度仅一个，它的方向为载荷作用的方向。 对于在3维空间 里的1个[点]，定义了表示3个轴方向的移动和饶各轴旋转的共计6个成分的 自由度。 有限元法求出各个节点的自由度的成分，计算出变形和应力
有限元法的理论基础
约束决定成败！ 注意约束条件和边界条件的处理！
有限元法的理论基础
一个一个的单元必须借助于节点连续地将它们连接起来，以几何模型为原型， 生成作为有限元法基础的单元及节点。把这种具体的操作称为单元划分或者 网格划分
发电机模型简化方法
❖ 整流桥、调节器、护罩均可以简化成质量点，除非，这些件是 需要分析关注的点。
❖ 尽量的去处倒角、小面，细边
❖ 运用虚拟拓扑技术(Virtual Topology)合并分裂的面
④ ⑤
发电机模型简化方法
二、ANSYS常见分析类型介绍
ANSYS分析类型介绍
电场分析 显式动力学 流体力学
是世界范围内 较为权威的 CAE软件.
多物理场耦 合分析最强， 结构非线性 最强；
进入中国较 晚
汽车行业用 多；
强大网格划 分能力
ANSYS介绍
最新发布版 本：
15.0
官方宣传视频
➢ANSYS软件是融结构、流体、电磁场、声场和耦合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公司开发，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。 ➢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。
有限元法的理论基础
象圆棒那样同一材料性质的构件，在弹性范围内把弹性模量（E）称为材料固 有特性而作为常数，则应力（σ）和应变（ε）存在比例关系，即：
σ = E・ε 其中σ = Ｆ/A ε = ｕ/L A：表示构件的剖面面积，L：表示为构件的长度，F：载荷 U：伸长量
非线性有限元分析
➢ 材料非线性 ——应力应变关系是非线性的 ——塑性屈服、非线性弹性（塑料、岩石、土壤）、蠕变（高温环境随
CAE与有限元
CAE
FEM
BEM
边界元法（Boundary Element Method）
SEA
统计能力分析 （Statistical Energy Analysis）
FDM
有限差分法（Finite Difference Element Method）
有限元法的理论基础
胡克定律：F=K ・U K--弹簧系数 U--伸长量，位移
几何模型材料赋予、网格设置 与划分平台 求解计算有限元分析模型
完成应力分布、位移响应等云 图的显示 分析结果，即完成分析的结果
ANSYS介绍
前处理过程模拟举例
F
材料库
ANSYS介绍--零件材料库
七大类材料库，分别 适用于不同分析类型
每种材料库中软件 提供了丰富的材料
类型
选中的材料性能 单独显示出来
б= Fn A
△l
ε= l
△l=Fn l /EA
现有的CAE软件
ANSYS
ABAQUS
MSC
ADINA
Hypermesh
进入中国较 早，使用较 多，且软件 应用领域较 广；
流体力学最 强，线性问 题最强
结构力学方 面最强
显式非线性 问题最强， 最专业
旗下包括众多 软件，其中
MSC Nastran
为结构力学方 面代表；
后处理模块
将计算结果以图表、 曲线、云图等形式 显示或输出。gital Content & Contents mall developed by .
ANSYS介绍
ANSYS有限元分析过程主要包括三个步骤：
ANSYS介绍
求解的类型和求解器的类型
材料库，可从中选择和设置工 程材料
几何建模工具或导入外部几何 模型
时间变大） ➢ 几何非线性 ——应变位移关系是非线性的 ——大位移小应变（梁或板壳的大挠度弯曲）、大位移大应变（橡胶部
件成形） ➢ 状态非线性 ——由于系统的刚度和边界条件的性质随物体的运动发生变化所引起的
非线性响应
有限元法的理论基础
位移——结构体中各点的移动量； 应变——对于原来长度而言位移所占 的比例。
选中材料的各项 性能
ANSYS介绍
注意输入模型格 式：.x_t/.x-b
.IGS/IGES .ACIS(SAT)
建模中需要遵循的要点： ➢ 从外部输入模型，特针对一些复杂零件，自画零件求解更加方便
➢ 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。
CAE概念
CAE(Computer Aided Engineering), 即计算机辅助工程。用计算机对
工程和产品的功能、性能、安全可靠性等进行计算、分析、优化设计，对其 未来的工作状态和运行行为进行模拟仿真，以及早发现设计缺陷，改进和优 化设计方案，证实未来工程/产品的各项性能是否达到设计指标。
水动力衍射 线性屈曲分析 静磁场分析 模态分析
稳态热力学/热电分析
结构静力分析
➢ 用于求解静力载荷作用下结构的位移和应力等。 ➢ 静力分析包括线性和非线性分析。 ➢ 非线性分析涉及塑性，应力刚化，大变形，大应变，超弹性，接触面和
蠕变。 ➢ 载荷类型包括：
ANSYS介绍
wenku.baidu.com
ANSYS介绍
Mechanical界面 大部分前处理，求解 及后处理都在这里实现
自带几何画图模块 DesignModeler
预处理模块
The提供了一个实 体建模、网格划分、 定义边界约束及载 荷工具。 all developed by
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。gn Digital c.
ANSYS有限元分析应用
----应力应变
www.themegallery.com
Logo
1 FEA理论及ANSYS软件分析介绍
目 录
2 ANSYS分析类型介绍 3 线性结构分析典型操作演示 4 发电机产品设计与CAE分析
5 ANSYS网格划分方法与技巧
一、FEA理论及ANSYS软件分析介绍
CAE概念
有限元法的理论基础
约束决定成败！ 注意约束条件和边界条件的处理！
有限元法的理论基础
一个一个的单元必须借助于节点连续地将它们连接起来，以几何模型为原型， 生成作为有限元法基础的单元及节点。把这种具体的操作称为单元划分或者 网格划分
发电机模型简化方法
❖ 整流桥、调节器、护罩均可以简化成质量点，除非，这些件是 需要分析关注的点。
❖ 尽量的去处倒角、小面，细边
❖ 运用虚拟拓扑技术(Virtual Topology)合并分裂的面
④ ⑤
发电机模型简化方法
二、ANSYS常见分析类型介绍
ANSYS分析类型介绍
电场分析 显式动力学 流体力学
是世界范围内 较为权威的 CAE软件.
多物理场耦 合分析最强， 结构非线性 最强；
进入中国较 晚
汽车行业用 多；
强大网格划 分能力
ANSYS介绍
最新发布版 本：
15.0
官方宣传视频
➢ANSYS软件是融结构、流体、电磁场、声场和耦合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公司开发，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。 ➢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。
有限元法的理论基础
象圆棒那样同一材料性质的构件，在弹性范围内把弹性模量（E）称为材料固 有特性而作为常数，则应力（σ）和应变（ε）存在比例关系，即：
σ = E・ε 其中σ = Ｆ/A ε = ｕ/L A：表示构件的剖面面积，L：表示为构件的长度，F：载荷 U：伸长量
非线性有限元分析
➢ 材料非线性 ——应力应变关系是非线性的 ——塑性屈服、非线性弹性（塑料、岩石、土壤）、蠕变（高温环境随
CAE与有限元
CAE
FEM
BEM
边界元法（Boundary Element Method）
SEA
统计能力分析 （Statistical Energy Analysis）
FDM
有限差分法（Finite Difference Element Method）
有限元法的理论基础
胡克定律：F=K ・U K--弹簧系数 U--伸长量，位移
几何模型材料赋予、网格设置 与划分平台 求解计算有限元分析模型
完成应力分布、位移响应等云 图的显示 分析结果，即完成分析的结果
ANSYS介绍
前处理过程模拟举例
F
材料库
ANSYS介绍--零件材料库
七大类材料库，分别 适用于不同分析类型
每种材料库中软件 提供了丰富的材料
类型
选中的材料性能 单独显示出来
б= Fn A
△l
ε= l
△l=Fn l /EA
现有的CAE软件
ANSYS
ABAQUS
MSC
ADINA
Hypermesh
进入中国较 早，使用较 多，且软件 应用领域较 广；
流体力学最 强，线性问 题最强
结构力学方 面最强
显式非线性 问题最强， 最专业
旗下包括众多 软件，其中
MSC Nastran
为结构力学方 面代表；
后处理模块
将计算结果以图表、 曲线、云图等形式 显示或输出。gital Content & Contents mall developed by .
ANSYS介绍
ANSYS有限元分析过程主要包括三个步骤：
ANSYS介绍
求解的类型和求解器的类型
材料库，可从中选择和设置工 程材料
几何建模工具或导入外部几何 模型
时间变大） ➢ 几何非线性 ——应变位移关系是非线性的 ——大位移小应变（梁或板壳的大挠度弯曲）、大位移大应变（橡胶部
件成形） ➢ 状态非线性 ——由于系统的刚度和边界条件的性质随物体的运动发生变化所引起的
非线性响应
有限元法的理论基础
位移——结构体中各点的移动量； 应变——对于原来长度而言位移所占 的比例。
选中材料的各项 性能
ANSYS介绍
注意输入模型格 式：.x_t/.x-b
.IGS/IGES .ACIS(SAT)
建模中需要遵循的要点： ➢ 从外部输入模型，特针对一些复杂零件，自画零件求解更加方便
➢ 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。
CAE概念
CAE(Computer Aided Engineering), 即计算机辅助工程。用计算机对
工程和产品的功能、性能、安全可靠性等进行计算、分析、优化设计，对其 未来的工作状态和运行行为进行模拟仿真，以及早发现设计缺陷，改进和优 化设计方案，证实未来工程/产品的各项性能是否达到设计指标。
水动力衍射 线性屈曲分析 静磁场分析 模态分析
稳态热力学/热电分析
结构静力分析
➢ 用于求解静力载荷作用下结构的位移和应力等。 ➢ 静力分析包括线性和非线性分析。 ➢ 非线性分析涉及塑性，应力刚化，大变形，大应变，超弹性，接触面和
蠕变。 ➢ 载荷类型包括：
ANSYS介绍
wenku.baidu.com
ANSYS介绍
Mechanical界面 大部分前处理，求解 及后处理都在这里实现
自带几何画图模块 DesignModeler
预处理模块
The提供了一个实 体建模、网格划分、 定义边界约束及载 荷工具。 all developed by
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。gn Digital c.
ANSYS有限元分析应用
----应力应变
www.themegallery.com
Logo
1 FEA理论及ANSYS软件分析介绍
目 录
2 ANSYS分析类型介绍 3 线性结构分析典型操作演示 4 发电机产品设计与CAE分析
5 ANSYS网格划分方法与技巧
一、FEA理论及ANSYS软件分析介绍
CAE概念