第四章ANSYS网格划分加载与求解
ansys有限元求解基本方法 -回复
ansys有限元求解基本方法-回复ANSYS有限元求解基本方法有限元法（Finite Element Method，FEM）是一种高效且广泛应用于工程领域的数值分析方法。
它将复杂的实际结构问题转化为计算机理解的离散化网格，然后应用数值方法对这个网格进行计算，以求解结构的行为和性能。
ANSYS是目前应用最广泛的有限元软件之一，本文将介绍ANSYS 中有限元求解的基本方法。
1. 网格划分（Meshing）：在使用ANSYS进行有限元分析之前，首先需要将复杂的实际结构转化为有限元网格。
网格划分是有限元分析的第一步，它直接影响到后续的求解精度和计算效率。
ANSYS提供了多种网格划分工具，包括自动划分和手动划分。
自动划分是指ANSYS根据用户设定的参数自动生成网格，手动划分是指用户手动绘制网格。
2. 定义材料和边界条件：在进行有限元分析之前，需要定义材料的力学性质和边界条件。
材料的力学性质包括弹性模量、泊松比、屈服强度等，边界条件包括约束和外载荷等。
ANSYS提供了简单易用的界面，可以方便地输入这些参数。
3. 选择求解器和求解方法：在网格划分和参数定义完成后，需要选择适当的求解器和求解方法。
ANSYS提供了多种求解器和求解算法，用于求解不同类型的问题。
选择合适的求解器和求解方法可以提高计算效率和求解精度。
4. 求解并后处理：在进行有限元求解之前，可以进行预处理操作，如自适应网格划分、模型简化等，以提高求解效率。
然后，通过点击求解按钮，ANSYS将自动进行有限元求解。
求解完成后，可以进行后处理操作，如显示位移、应力、应变等结果，以及生成图形和报表等。
ANSYS在有限元求解过程中还提供了许多高级功能，如非线性分析、动力学分析、热传导分析等。
这些高级功能可以进一步扩展ANSYS的应用范围和分析能力。
综上所述，ANSYS有限元求解的基本方法包括网格划分、定义材料和边界条件、选择求解器和求解方法、求解并后处理。
通过这些步骤，可以对复杂的实际结构进行准确、可靠的分析和设计，为工程实践提供重要的支持和指导。
ANSYS建模与分网手册.pdf
建模与网格划分指南第一章发表时间：2007-8-6 作者: 安世亚太 来源: e-works关键字: CAE 教程网格划分第一章 模型生成概述1.1 什么是模型生成？有限元分析的最终目的是要还原一个实际工程系统的数学行为特征，换句话说分析必须是针对一个物理原型准确的数学模型。
广义上讲，模型包括所有的节点、单元、材料属性、实常数、边界条件，以及其它用来表现这个物理系统的特征。
在ANSYS术语中，模型生成一般狭义地指用节点和单元表示空间体域及实际系统连接的生成过程。
因此，在这里讨论的模型生成指模型的节点和单元的几何造型。
ANSYS程序为用户提供了下列生成模型的方法：·在ANSYS中创建实体模型·利用直接生成方法·输入在计算机辅助设计（CAD）系统创建的模型。
1.2 ANSYS中建模的典型步骤通常的建模过程应该遵循以下要点：·开始确定分析方案。
在开始进入ANSYS之前，首先确定分析目标，决定模型采取什么样的基本形式，选择合适的单元类型，并考虑如何能建立适当的网格密度。
·进入前处理（PREP7）开始建立模型。
多数情况下，将利用实体建模创建模型。
·建立工作平面。
·利用几何元素和布尔运算操作生成基本的几何形状。
·激活适当的坐标系。
·用自底向上方法生成其它实体，即先定义关键点，然后再生成线、面和体。
·用布尔运算或编号控制将各个独立的实体模型域适当的连接在一起。
·生成单元属性表（单元类型、实常数、材料属性和单元坐标系）。
·设置单元属性指针。
·设置网格划分控制以建立想要的网格密度，这个步骤并不总是必要的，因为进入了ANSYS程序有缺省单元尺寸设置存在（参见§7）。
（若需要程序自动细化网格，此时应退出前处理（PREP7），激活自适应网格划分。
）·通过对实体模型划分网格来生成节点和单元。
学习使用ANSYS进行工程模拟
学习使用ANSYS进行工程模拟第一章：引言在工程领域中，进行仿真模拟是一项非常重要的工作。
它可以帮助工程师们预测并分析各种工程问题，优化设计方案，并最终提高产品的性能和可靠性。
ANSYS是一款强大的工程仿真软件，被广泛应用于机械、电气、材料等领域。
本文将介绍学习使用ANSYS进行工程模拟的基本步骤和技巧。
第二章：ANSYS的基本概念2.1 ANSYS的优势ANSYS具有较强的计算能力和丰富的物理模型库，可以模拟各种不同物理场景，如结构力学、流体力学、电磁场等。
此外，它还提供了友好的图形界面和强大的后处理功能，方便用户进行结果的可视化和分析。
2.2 ANSYS的基本组成ANSYS主要由前处理、求解器和后处理三个部分组成。
前处理用于建模和定义问题，求解器负责进行数值计算，而后处理则用于可视化和分析模拟结果。
第三章：ANSYS的建模和前处理3.1 几何建模在ANSYS中，可以通过多种方式进行几何建模，如直接绘制、导入CAD文件等。
工程师需要根据实际需要对几何模型进行修复和简化，并保证模型的准确性和完整性。
3.2 材料属性定义在进行仿真模拟之前，需要为材料定义其物理性质和力学特性。
ANSYS提供了丰富的材料模型和材料数据库，根据具体需求选择合适的材料模型，并设置相应的参数。
3.3 加载和约束定义在建模过程中，需要对模型施加外部加载和约束条件。
加载可以是压力、力、温度等，约束可以是固定边界、挠度约束等。
通过定义加载和约束，可以模拟真实工作条件下的模型行为。
第四章：ANSYS的求解器和数值计算4.1 选择求解器类型ANSYS提供了多种求解器类型，如静态求解器、动态求解器、热传导求解器等。
根据具体问题的特性选择合适的求解器类型，并设置求解参数。
4.2 网格划分在进行数值求解之前，需要对模型进行网格划分。
网格划分的好坏直接影响到数值计算的精度和效率。
ANSYS提供了不同类型的网格划分算法和自适应网格技术，可以根据具体应用场景选择合适的划分方法。
ANSYS Workbench 19.0基础入门与工程实践 第4章 网格划分
4.4.2 局部网格控制
• 局部网格控制主要用于细化仿真中比较关注的部位，同时对于存在大曲率、多 连接相贯等位置处的网格进行细化处理，保证获得质量较高的网格单元。
1．Sizing（尺寸控制）
• 通过插入Sizing控制局部网格尺寸的方式有两种，分别如下。 • （1）Element size（单元大小）： • （2）Sphere of Influence（球体影响范围）：
• 协调修补算法基于自下而上的网格划分技术，在划分过程中充分考虑几何体的微 小特征，对于包含倒角、圆孔等特征的几何模型也能获得较好的网格质量；而独 立修补算法采用自上而下的网格划分技术，由内而外，由体至面，划分网格时忽 略对几何特征的处理，适合对网格尺寸要求较为统一的几何模型。
4.3.3 自动划分法
• 扫掠法是针对几何结构比较规则的模型进行网格划分的手段，用于生成六面体 或者棱柱网格单元。采用该方法进行网格划分需要保证几何模型是可以扫掠的， 在源面与目标面之间有相同的拓扑结构，如图所示，类似的几何体具备扫掠特 征，可以采用扫掠法进行网格划分。
4.3.2 四面体划分法
• 四面体网格划分适用于几乎所有几何体，尤其是几何模型比较复杂，无法直接生 成六面体网格的模型。四面体网格生成提供两种算法，分别为协调修补算法 （Patch Conforming）和独立修补算法（Patch Independent）。
3．雅克比比率（Jacobian Ratio）
• 雅克比比率指单元内各特定点（积分点）的雅克比行列式的值的最大值与最小 值之比，用于表征单元的扭曲程度。通常二次三角形单元以及四面体单元的边 中节点与单元角节点的中点位置重合，雅克比比率为1，边中节点离单元边中 点越远，雅克比比率越大，如图所示为三角形单元扭曲程度的雅克比比率。
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。
ANSYS的建模方法和网格划分
ANSYS的建模方法和网格划分ANSYS的建模方法和网格划分ANSYS是一种广泛应用于工程领域的数值分析软件，它的建模方法和网格划分是进行仿真分析的关键步骤。
本文将介绍ANSYS的建模方法和网格划分的基本原理和常用技术。
一、建模方法1.1 几何建模在ANSYS中，几何建模是将实际物体转化为计算机能够识别和处理的几何形状，是进行仿真分析的基础。
几何建模可以通过直接绘制几何形状、导入CAD模型或利用几何操作进行创建。
直接绘制几何形状是最简单的建模方法，可以通过ANSYS的几何绘制工具直接绘制点、线、面、体等几何形状。
这种方法适用于几何形状较简单的情况。
导入CAD模型是将已有的CAD文件导入到ANSYS中进行分析。
导入的CAD文件可以是各种格式，如IGES、STEP、SAT等。
通过导入CAD模型，可以方便地利用已有的CAD设计进行分析。
几何操作是通过几何操作工具进行模型的创建和修改。
几何操作工具包括旋转、缩放、挤压、倒角等操作。
利用几何操作可以对模型进行非常灵活的设计和修改。
1.2 材料属性定义在进行仿真分析前，需要定义材料的物理性质和力学性能。
在ANSYS中，可以通过在建模环境中定义材料属性的方法进行。
定义材料属性包括确定材料的密度、弹性模量、泊松比、热膨胀系数等物理性质。
这些属性对于仿真分析的准确性和可靠性起到重要作用。
定义材料的力学性能包括确定材料的材料模型和本构关系，如线弹性、非线弹性、塑性、强化塑性等。
这些性能可以根据实际需要进行选择和确定。
1.3 界面条件设置界面条件设置是定义与外部环境或其他系统之间的边界条件和加载条件。
在ANSYS中，可以通过多种方式进行界面条件设置。
界面条件设置包括确定材料与外界的热传导、流体传输、气固反应、接触等边界条件。
这些条件对于模拟实际工程问题的边界反应至关重要。
加载条件设置包括定义外加力、固定边界、压力加载、温度加载等力学和热力加载条件。
通过加载条件设置，可以模拟实际工程中的载荷和边界约束。
ANSYS仿真与分析系统入门教程
ANSYS仿真与分析系统入门教程第一章：ANSYS仿真与分析系统概述1.1 ANSYS仿真与分析系统的定义和作用1.2 ANSYS仿真与分析系统的历史和发展1.3 ANSYS仿真与分析系统的应用领域第二章：ANSYS仿真与分析系统的基本原理2.1 有限元分析方法2.2 基本原理和概念的介绍2.3 ANSYS仿真与分析系统的工作流程第三章：ANSYS仿真与分析系统的基本操作3.1 ANSYS仿真与分析系统的安装和启动3.2 创建和设置仿真模型3.3 导入和编辑几何模型3.4 定义边界条件和加载条件3.5 选择材料属性3.6 网格划分和生成3.7 设置求解器和求解选项3.8 运行仿真分析3.9 结果后处理和分析第四章：ANSYS仿真与分析系统的高级应用4.1 基于ANSYS仿真与分析系统的结构分析4.2 基于ANSYS仿真与分析系统的流体分析4.3 基于ANSYS仿真与分析系统的热传导分析4.4 基于ANSYS仿真与分析系统的电磁场分析4.5 基于ANSYS仿真与分析系统的多物理场耦合分析第五章：ANSYS仿真与分析系统案例分析5.1 结构分析案例分析5.2 流体分析案例分析5.3 热传导分析案例分析5.4 电磁场分析案例分析5.5 多物理场耦合分析案例分析第六章：ANSYS仿真与分析系统的应用展望6.1 ANSYS仿真与分析系统的发展趋势6.2 ANSYS仿真与分析系统的应用前景6.3 ANSYS仿真与分析系统的挑战与解决方案第一章：ANSYS仿真与分析系统概述ANSYS仿真与分析系统是一种基于有限元分析方法的工程仿真软件，用于模拟与分析物理系统的行为。
它提供了一种模拟真实世界工程问题的方式，能够对结构、流体、热传导、电磁场等多种物理场进行分析和优化。
ANSYS仿真与分析系统已经在汽车、航空航天、能源、电子、医疗等领域得到广泛的应用。
第二章：ANSYS仿真与分析系统的基本原理ANSYS仿真与分析系统基于有限元分析方法，将连续物体离散为有限个单元，通过求解单元边界上的方程来模拟整个物理系统的行为。
ansys有限元软件网格划分精讲全解
建立有限元模型 – 定义单元属性
实常数
• 实常数用于描述那些用单元几何形状不能完全确定的几何 参数。例如： – 梁单元是由连接两个节点的线定义的，这只定义了梁 长度，要指明梁的横截面属性，如面积，惯性矩就要 用实常数。 – 壳单元是由四边形和三角形来定义的，这只定义了壳 的表面，要指明壳的厚度，必须用实常数。 – 多数三维实常数单元不需要实常数，因为单元几何模 型已经由节点完全确定了。
建立有限元模型 – 定义单元属性
定义截面特性
– Main Menu > Preprocessor > Sections
• 能够导入截面 • 能够建立梁，壳和 Pretension 截面。
• 或者使用SECxxx 系列命令。
• 定义单元类型需要不同的截面特性 ，详细内容见单元参考手册.
建立有限元模型 – 定义单元属性
建立有限元模型 – 定义单元属性
材料特性
• 使用树形结构选中 定义好的材料类型 。
• 然后输入各个材料 的特征值。
• 或使用 MP 命令
– mp,ex,1,30e6 – mp,prxy,1,.3
建立有限元模型 – 定义单元属性
材料特性
• 添加温度相关的材料属 性
• 绘出材料属性—温度曲 线
建立有限元模型 – 定义单元属性
• 网格工具MeshTool
– 分配单元属性 – 网格密度控制 – 生成和改变网格 – 网格划分方式
• 自由网格、映射网 格，扫掠网格
• 网格拖拉 • 过渡单元
建立有限元模型 – 指定网格控制
• 网格密度
– 有限单元法的基本原则是：单元数（网格密 度）越多，所得的解越逼近真实值。
(仅供参考)ansys作业(网格重划分)报告(含命令流文件及GUI操作)
TARGET169 CONTA171 Augmented Lagrangian
4.2
AISI8620 E =200e3MPa µ=0.3
σy = ( σy + 3G ε¯p)
(1)
σ0 σ0 σ0
σy = σ0 = G=
385.4MPa
N =0.13
ε¯p=
138mm
5
5.1
1 10
NCNV
NLGEOM ON 20
time=0.9 substep48 time=1
4
4.1
•
396
plane182
KEYOPT(3)=1
B-bar
KEYOPT 1 =0 u-p
keypot(6)=1
full integration B-bar mixed u-P formulation
• 0
formulation (KEYOPT(2) = 0)
et,2,169 et,3,171 keyopt,3,10,2
r,2 r,3
添加 169 接触单元 添加 171 单元 !Update contact stiffness each iteration 更新每次迭代的接触刚度
finish
5 第一次加载并求解
/solu
进入求解模块
outres,all,all
3 定义材料特性:
!! Material is AISI 8620 mp,ex,1,200e3 mp,nuxy,1,0.3
!MPa 单位为兆帕 设置弹性模量和泊松比
tb,nliso,1,,,power c11=385.4 c12=0.134 tbdata,1,c11,c12
4 定义单元类型:
ansys14.0培训系统手册第四章
应力分析
概述
• 应力分析 是用来描述包括应力和应变在内的物理量分析的 通用术语，也就是结构分析。 • 正如第二章描述的， ANSYS 的应力分析包括如下几个类型: 静态分析 瞬态动力分析 模态分析 谱分析 谐响应分析 显式动力学 • 本章将以一个线性静态分析为例来描述分析步骤，只要掌 握了这个分析步骤，很快就会作其他分析。
使用材料库 • 这种方法能够对给定的材料选择预先已定义的材料性质。 • ANSYS 为一些常用材料提供了结构和热的典型材料性质（线 性），但我们强烈建议你建立自己的材料库。 • 从材料库选取材料:
– 先定义库的路径.
• Preprocessor > Material Props > Material Library > Library Path – 输入要读取的材料数 据库的位置，例如： /v100/ansys/matlib. • 或使用 /MPLIB 命令
应力分析- 前处理
• 演示: – 输入 pipe.igs : • 选择“No Defeaturing” 方式 • 其他全部缺省 – 确定模型显示方向 – 保存 pipe.db
...几何模型
January 30, 2006
应力分析- 前处理
...几何模型
• 前处理 几何模型 – 网格划分 • 求解 – 加载 – 求解 • 后处理 – 结果评价 – 检查结果正确性
January 30, 2006
应力分析 - 前处理
...网格划分
• 定义实常数: – Preprocessor > Real Constants • [Add] 增加一种新的实常数设置。 • 如果定义了多个单元类型,首先选择要指定实常数的 单元类型 • 接着输入实常数值. – 或使用 R 系列命令 • 不同的单元类型需要不同的实常数，有些单元类型不需要 任何实常数。获取详细资料，请参考在线帮助中的单元手 册部分。
ansys有限元求解基本方法 -回复
ansys有限元求解基本方法-回复ANSYS有限元求解基本方法ANSYS（Analysis System）是一种广泛应用于工程领域的有限元分析软件，它在解决各种结构力学问题中展现出了强大的求解能力。
本文将介绍ANSYS中有限元求解的基本方法，包括前处理、网格划分、加载和约束条件的设置、求解和后处理等步骤。
一、前处理在使用ANSYS进行有限元求解之前，首先需要准备模型并进行前处理。
这包括对模型进行几何建模、材料属性定义、截面属性定义等步骤。
通过ANSYS提供的建模工具，我们可以将实际结构转化为数学模型。
此外，还需要为模型添加边界条件和初始条件，以便后续的求解过程中使用。
二、网格划分网格划分是有限元分析的关键步骤之一。
它将模型分割成许多小的网格单元，每个单元内的物理量可以通过数学公式进行近似计算。
在ANSYS中，网格划分可以使用不同类型的单元来实现，如三角形单元、四面体单元、六面体单元等。
划分后的精度和效率将直接影响到后续的求解结果。
三、加载和约束条件设置在进行有限元求解之前，需要给模型施加适当的加载和约束条件。
加载条件指的是施加在结构上的额外力或位移。
可以通过在模型上添加点荷载、面荷载或体积荷载等方式来实现。
约束条件则是模型上的限制，如固支条件、弹簧支座、对称边界等。
这些条件将起到限制结构运动和变形的作用。
四、求解在完成前处理和加载约束条件设置之后，就可以进行求解。
ANSYS通过解析优化的算法和求解器，对给定的模型和约束条件进行求解。
其中，有限元法是一种常用的求解方法。
在求解过程中，ANSYS会对每个单元上的物理量进行计算，并逐步迭代直到收敛为止。
求解结果可以包括应力、应变、位移等物理量。
五、后处理求解完成后，需要对求解结果进行后处理。
这包括对应力、应变和位移等物理量的分析和可视化。
ANSYS提供了丰富的后处理工具，可以生成各种图表和图像来展示求解结果，如云图、变形图、位移云图等。
此外，还可以对结果进行进一步的计算和分析，以满足工程实际需要。
ANSYS网格划分详细介绍
ANSYS网格划分详细介绍ANSYS网格划分详细介绍众所周知，对于有限元分析来说，网格划分是其中最关键的一个步骤，网格划分的好坏直接影响到解算的精度和速度。
在ANSYS中，大家知道，网格划分有三个步骤：定义单元属性（包括实常数）、在几何模型上定义网格属性、划分网格。
在这里，我们仅对网格划分这个步骤所涉及到的一些问题，尤其是与复杂模型相关的一些问题作简要阐述。
一、自由网格划分自由网格划分是自动化程度最高的网格划分技术之一，它在面上（平面、曲面）可以自动生成三角形或四边形网格，在体上自动生成四面体网格。
通常情况下，可利用ANSYS 的智能尺寸控制技术（SMARTSIZE命令）来自动控制网格的大小和疏密分布，也可进行人工设置网格的大小（AESIZE、LESIZE、KESIZE、ESIZE等系列命令）并控制疏密分布以及选择分网算法等（MOPT命令）。
对于复杂几何模型而言，这种分网方法省时省力，但缺点是单元数量通常会很大，计算效率降低。
同时，由于这种方法对于三维复杂模型只能生成四面体单元，为了获得较好的计算精度，建议采用二次四面体单元（92号单元）。
如果选用的是六面体单元，则此方法自动将六面体单元退化为阶次一致的四面体单元，因此，最好不要选用线性的六面体单元（没有中间节点，比如45号单元），因为该单元退化后为线性的四面体单元，具有过刚的刚度，计算精度较差；如果选用二次的六面体单元（比如95号单元），由于其是退化形式，节点数与其六面体原型单元一致，只是有多个节点在同一位置而已，因此，可以利用TCHG命令将模型中的退化形式的四面体单元变化为非退化的四面体单元，减少每个单元的节点数量，提高求解效率。
在有些情况下，必须要用六面体单元的退化形式来进行自由网格划分，比如，在进行混合网格划分（后面详述）时，只有用六面体单元才能形成金字塔过渡单元。
对于计算流体力学和考虑集肤效应的电磁场分析而言，自由网格划分中的层网格功能（由LESIZE命令的LAYER1和LAYER2域控制）是非常有用的。
Ansys基础培训2-4-加载与求解-43
求解器
– 直接消去求解器
• 波前(Frontal direct) • Sparse direct (稀疏矩阵直接法)
Training Manual
ANSYS的求解器可以分为两种类型:
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
– 迭代求解器
• PCG (预条件共轭梯度) • ICCG (不完全的乔里斯基共轭梯度) • JCG (雅可比共轭梯度)
• 加载
– 定义载荷 – 检查载荷 – 节点坐标系
前 处 理
设定属性（单元类 型，材料属性，实 常数，截面属性„）
亦可直接 建立有限 元模型。 （直接建 立单元和 节点）
网格划分（离散）
• 求解
– 求解控制 – 求解器 – 多载荷步求解
求 解 后 处 理
对于 多载 荷步 分析
施加载荷 设定求解控制 求解
线上施加压力
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
单元表面施加压力
线约束
节点约束
实体模型
FEA 模型
关键点上的力
节点力
定义载荷
Training Manual
• 无论怎样加载，求解器都要求载荷加在有限元模型上。 因此，在求解时加在实体模型上的载荷，将自动转化 到有限元模型上。 • 在求解之前，通过使用Solution Define load Operate Transfer to FE可以将实体模型载荷转化 到有限元模型上。在察看实体模型和有限元模型上所 有载荷的时候经常用到。 –例如，如果压力是加在面上，在绘制单元的时候将 见不到压力，必须通过SBCTRAN 命令或者在求解之 后才能看到。
– 输入量:
力和力矩 FX, FY, FZ, MX, MY, MZ 位移约束 UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ 耦合及约束方程 等等
ansys有限元分析基本流程
第一章实体建模第一节基本知识建模在ANSYS 系统中包括广义与狭义两层含义，广义模型包括实体模型和在载荷与边界条件下的有限元模型，狭义则仅仅指建立的实体模型与有限元模型。
建模的最终目的是获得正确的有限元网格模型，保证网格具有合理的单元形状，单元大小密度分布合理，以便施加边界条件和载荷，保证变形后仍具有合理的单元形状，场量分布描述清晰等。
一、实体造型简介1．建立实体模型的两种途径①利用ANSYS 自带的实体建模功能创建实体建模：②利用ANSYS 与其他软件接口导入其他二维或三维软件所建立的实体模型。
2．实体建模的三种方式(1) 自底向上的实体建模由建立最低图元对象的点到最高图元对象的体，即先定义实体各顶点的关键点，再通过关键点连成线，然后由线组合成面，最后由面组合成体。
(2) 自顶向下的实体建模直接建立最高图元对象，其对应的较低图元面、线和关键点同时被创建。
(3) 混合法自底向上和自顶向下的实体建模可根据个人习惯采用混合法建模，但应该考虑要获得什么样的有限元模型，即在网格划分时采用自由网格划分或映射网格划分。
自由网格划分时，实体模型的建立比较1e 单，只要所有的面或体能接合成一体就可以：映射网格划分时，平面结构一定要四边形或三边形的面相接而成。
二、ANSYS 的坐标系ANSYS 为用户提供了以下几种坐标系，每种都有其特定的用途。
①全局坐标系与局部坐标系：用于定位几何对象(如节点、关键点等)的空间位置。
②显示坐标系：定义了列出或显示几何对象的系统。
③节点坐标系：定义每个节点的自由度方向和节点结果数据的方向。
④单元坐标系：确定材料特性主轴和单元结果数据的方向。
1．全局坐标系全局坐标系和局部坐标系是用来定位几何体。
在默认状态下，建模操作时使用的坐标系是全局坐标系即笛卡尔坐标系。
总体坐标系是一个绝对的参考系。
ANSYS 提供了4种全局坐标系：笛卡尔坐标系、柱坐标系、球坐标系、Y- 柱坐标系。
4种全局坐标系有相同的原点，且遵循右手定则，它们的坐标系识别号分别为：0是笛卡尔坐标系(cartesian), 1是柱坐标系(Cyliadrical) , 2 是球坐标系(Spherical)，5 是Y-柱坐标系(Y-aylindrical)，如图2-1 所示。
第4章有限元网格划分与模型介绍
4.6.2
划分实体模型
针对实体模型划分网格，生成节点和单元的网格划分 过程包括三个步骤： 1．定义单元属性 2．定义网格生成控制 3．生成网格
4.6.3
有限元模型的修改
划分完有限元网格后，检查建立的有限元模型是否能 够满足分析的要求，如果不满足，则需要修改已经建立的有 限元模型。常用的修改有限元模型的方法主要包括： 1．局部细化网格 2．移动和复制节点和单元 3．控制面、线和单元的法向 4．修改单元属性
4.7
直接生成有限元模型
直接生成有限元模型的方法适合于，较简单的实体模 型的有限元分析问题。直接生成有限元模型实际上是直接定 义有限元模型中的节点和单元。对于一个简单模型，这是一 种很直接方便的方法，但对于一个复杂的模型，采用这种方 法的数据量将非常大并且操作也非常繁琐。
4.7.1
节点
采用直接生成有限元模型方法必须按照固定步骤来完 成模型的创建。首先需要定义好节点，然后按照节点的顺序 构造单元。生成节点的方法： 1．定义单个节点 2．从已定义的节点派生另外的节点 3．查看和删除节点
本节以梁为例，说明如何通过节点和单元生成梁的有 限元模型。 1．建立工作文件名和工作标题 2．定义单元类型 3．定义材料性能 4．创建几何模型
4.8
生成有限元模型实例
本节以工程中广泛使用的轴承座为例，演示如何在ANSYS 中建立轴承座模型。如何针对轴承座实体模型划分网格。 1．创建轴承座基座模型 2．创建支撑部分的模型 3．创建轴瓦支架的上部 4．在轴承孔的位置创建圆柱体 5．从轴瓦支架减去圆柱体形成轴孔 6．在底座的上部前面边缘线上创建一个关键点 7．创建一个三角形并形成三棱柱。 8．构建完成最终的轴承座模型 9．定义单元属性 10．划分网格
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6.5 荷载步及时间选项
6.5 多步求解及重启动
留待以后结合实例介绍
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5.2 模型修改
如果发现生成的网格不理想，可以通过下面的方法改变网格:
采用新的指定重新划分网格 (全局修改)。 － － － 直接重划分 使用Accept/reject提示 清除网格，然后再重新划分
指定区域细划 (局部修改) 。
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6.2 模型修改 关于单元形状检查的说明
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网格划分示例
控制网格形状
5.2 模型修改
全局修改 局部修改
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5.1 分网要点
控制网格密度
有限元方法为数值计算方法，计算结果存在离散误差。但网格越 密时，计算结果越接近数学模型的真实解。
通常情况下，网格的密度应在这两种之间。用户应根据分析目的 和结果的精度要求决定网格划分的密度大小。
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5.1 分网要点
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6.4 求解器选择及求解
求解前的模型检查
在求解初始化前，应进行分析数据检查，包括下面内容: •统一的单位 •单元类型和选项 •材料性质参数 – 考虑惯性时应输入材料密度 – 热应力分析时应输入材料的热膨胀系数 •实常数 (单元特性) •单元实常数和材料类型的设置 •实体模型的质量特性 (Preprocessor > Operate > Calc Geom Items) •模型中不应存在的缝隙 •壳单元的法向 •节点坐标系 •集中、体积载荷 •面力方向
ANSYS提供了三个求解器用于一般求解：波前求解器（ Frontal solver）和 PCG求解器（ PCG solver）（预条件共 扼梯度, 或者 “Power求解器”）。稀疏矩阵求解器（Sparse solver） 也可以使用，主要用于非线性问题。
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6.4 求解器选择及求解
波前(Wavefront)求解器
网格划分工具是网格控制的一种快捷方式 打开网格划分工具:
Main Menu: Preprocessor > MeshTool
1 单元属性控制 2 智能网格划分控制 3 尺寸控制 4 指定单元形状 5 自由网格划分或映射网格划分 6 执行网格划分 7 清除网格 8 局部细划 8 4 5 6 7 1
2
3
仅输入一个数值即为均布压力
输入两个数值则定义线布压力 注意：压力数值为正表示其方向 指向作用面
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6.2 荷载施加及修改
加载面力载荷（续）：
线布压力载荷沿起始关键点(I) 线性 变化到第二个关键点 (J)。
如果加载后坡度的方向相反, 将两 个压力数值对调即可。
500 I
L3
500 J VAL I = 500
连杆
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6. 基本的加载及求解过程
6.1 荷载概述
6.2 荷载施加及修改
6.3 荷载步及时间选项 6.4 求解器选择及求解 6.5 多步求解及重启动
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6.1 荷载概述
载荷分类
ANSYS中的载荷可分为:
自由度DOF －定义节点的自由度（ DOF ） 值 (结构分析_位移) 集中载荷 － 点载荷 (结构分析_力) 面载荷 － 作用在表面的分布载荷 (结构分析_压力) 体积载荷 － 作用在体积或场域内 (热分析_体积膨胀) 惯性载荷 － 结构质量或惯性引起的载荷 (重力、角速度等)
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6.2 荷载施加及修改
可在实体模型或 FEA 模型 (节点和单元) 上加载.
沿线均布的压力
沿单元边界均布的压力
在节点处约束 在关键点处 约束
实体模型
FEA 模型
在关键点加集中力
在节点加集中力
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6.2 荷载施加及修改
直接在实体模型加载的优点:
+ 几何模型加载独立于有限元网格。重新划分网格或局部网格修改不 影响载荷。
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6.4 求解器选择及求解
求解器 的功能是求解关于结构自由度的联立线性方程组 - 这个
过程可能需要花费几分钟(1,000个自由度)到几个小时或者几天 (100,000 - 1,000,000 自由度)，基本上取决于你所用计算机的 速度。对于简单分析，可能需要一、两次求解。对于复杂的瞬 态或非线性分析，可能需要进行几十次、几百次、或者甚至几 千次求解。
通用有限元程序ANSYS及应用
( 四)
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第四讲 内容提要
5. 网格划分
5.1 分网要点 5.2 模型修改
6. 基本的加载及求解过程
6.1 荷载概述 6.2 荷载施加及修改 6.3 荷载步及时间选项 6.4 求解器选择 6.5 多步求解及重启动
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5.网格划分
5.1 分网要点
控制网格密度
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6.3 荷载步及时间选项
载荷步文件方法
• • 当用户想离开计算机时，使用此方法求解多重载荷步是很方便的 程序将每个载荷步写到一个载荷步文件，此文件名为jobname.sxx（sxx为载荷步 号），然后使用一条命令，读进每个载荷步文件并开始求解 为了使用载荷步文件方法： 1. 定义第一个载荷步 2. 写荷载步文件： Main Menu: Solution > Load Step Opts > Write LS File (Jobname.sxx) 3. 为了进行第二次求解按需要改变载荷条件 4. 写到第二个文件 5. 利用载荷步文件进行求解 Main Menu: Solution > -Solve- From LS Files (Jobname.sxx)…
1000
500 I L3 J
VAL I = 500 VAL J = 1000
1000 I L3 500 J VAL I = 1000 VAL J = 500
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6.2 荷载施加及修改
校验载荷
通过 plotting 画出载荷:
Utility Menu: PlotCtrls > Symbols ...
波前求解器经常发出“主对角值”或“主元”为小或负的警告 或错误信息，指出求解发生奇异。任何一条信息都指出某个特 定的自由度从你的约束中忽略掉。
Power求解器
Power求解器不检验求解的奇异问题。存在奇异的情况下，它 仍可以计算求解，或者结果不收敛，但仍然进行所有的PCG迭 代计算，并输出错误信息。
+ 加载的操作更加容易，尤其是在图形中直接拾取时。
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6.2 荷载施加及修改
无论采取何种加载方式，ANSYS求解前都将载荷转化到有限元模型。 因此，加载到实体的载荷将自动转化到 其所属的节点或单元上。
沿线均布的压力
均布压力转化到以线为边界 的各单元上
实体模型
加载到实 体的载荷 自动转化 到其所属 的节点或 单元上
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6.3 荷载步及时间选项
使用向量参数方法
• 主要用于瞬态和非线性稳－静态分析。 • 使用向量参数和循环语句来定义一个载荷随时间变化的表
*DO,FYVAL,1,10,1 F,1,FY,FYVAL SOLVE *ENDDO *DIM,LOADVALS,,5 LOADVALS(1)=1,2,3,5,7 *DO,II,1,5,1 F,1,FY,LOADVALS(II) SOLVE *ENDDO
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6.4 求解器选择及求解
求解失败的可能原因
没有获得结果的原因是什么? 往往是求解输入的模型不完整 或存在错误，典型原因有:
• 约束不够 ! (通常出现的问题)。 • 当模型中有非线性单元 (如缝隙 gaps、滑块sliders、铰hinges 、索cables等），整体或部分结构出现崩溃或“松脱”。 • 材料性质参数有负值, 如密度或瞬态热分析时的比热值。 • 未约束铰接结构，如两个水平运动的梁单元在竖直方向没有约 束。 • 屈曲 - 当应力刚化效应为负（压）时，在载荷作用下整个结构 刚度弱化。如果刚度减小到零或更小时，求解存在奇异性，因 为整个结构已发生屈曲。
Structural 下单列的各选项则只删除模型选 定的载荷。 当实体模型被删除时, ANSYS 将自动删除其 上所有的载荷。 但在删除由两关键点扩展形成的位移约束时 例外！此时程序只删除两关键点上的约束， 而加载时扩展形成的中间节点的约束必须用 手工删除。
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6.3 荷载步及时间选项
6.3 荷载步及时间选项
• 实体模型载荷显示在几何模型上 (体、面、线或关键点) • 有限元模型载荷在画节点或单元 时显示
或通过 listing列表载荷: Utility Menu: List > Loads
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6.2 荷载施加及修改
注意: 在实体模型上施加的载荷，只有到求解初始 化时，才会被自动转化到有限元模型中的节 点和单元上。 但也可以不进行求解，通过执行以下操作将实体模 型上的载荷转化到有限元节点和单元上:
控制网格形状
网格划分通常可以通过自由分网与映射分网二种方式进行，二种方式 中用户对网格形状的控制能力不同。
自由网格
映射网格
自由分网：用户对单元的形状几乎没有控制能力 映射分网：受映射网格模式及其单元形状限制；通常单元排列整齐；几 何模型应由规则的面或体构成。
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5.1 分网要点 — 网格划分工具
Main Menu: Solution > -Define Loads > -Operate > -Transfer to FE >
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6.2 荷载施加及修改
删除载荷
Main Menu: Solution > -Define Loads > -Delete