ANSYS讲义_4
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《ansys讲义》PPT课件
– 十分有用，如图，找到两条线的交点并保留四条线段。
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2
1
分割
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6
3L
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4
5
3.3 实体建模 其它操作
布尔操作对由上到下和由下到上建模方法生成的实体都有效。 除布尔操作外，还可用许多其它的操作:
– 拖拉 – 缩放 – 移动 – 拷贝 – 反射 – 合并 – 倒角
Extrude Scale Move/modify Copy Reflect Merge Fillet
注意：所有的方向都表达为激活坐标系 下的方向，且激活的坐标系必须为笛 卡尔坐标系。
合并（Merge）（Numbering Ctrls>Merge Items>Keypoints） 通过合并重合的关键点或节点等，将两个实体贴上； －合并关键点将会自动合并重合的高级实体。 通常在反射、拷贝、或其它操作引起重合的实体时需要合并。
出的在端点(边界点)的值的条件，称为边界条件，微分方程和边界条件构成数学模型就称为边值问题。 三类边界条件: 边值问题中的边界条件的形式多种多样，在端点处大体上可以写成这样的形式，Ay+By'=C，若B=0，A≠0,则称为第一类边界条
件或狄里克莱(Dirichlet)条件；B≠0,A=0，称为第二类边界条件或诺依曼(Neumann)条件；A≠0,B≠0，则称为第三类边界条件或 洛平(Robin)条件。 总体来说， 第一类边界条件： 给出未知函数在边界上的数值； 第二类边界条件： 给出未知函数在边界外法线的方向导数； 第三类边界条件： 给出未知函数在边界上的函数值和外法向导数的线性组合。
重新定位工作平面
例如, Align WP with Keypoints 提示你拾取三个关键点：第一 个定义原点，第二个定义X轴， 另一个定义X-Y平面
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分割
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3.3 实体建模 其它操作
布尔操作对由上到下和由下到上建模方法生成的实体都有效。 除布尔操作外，还可用许多其它的操作:
– 拖拉 – 缩放 – 移动 – 拷贝 – 反射 – 合并 – 倒角
Extrude Scale Move/modify Copy Reflect Merge Fillet
注意：所有的方向都表达为激活坐标系 下的方向，且激活的坐标系必须为笛 卡尔坐标系。
合并（Merge）（Numbering Ctrls>Merge Items>Keypoints） 通过合并重合的关键点或节点等，将两个实体贴上； －合并关键点将会自动合并重合的高级实体。 通常在反射、拷贝、或其它操作引起重合的实体时需要合并。
出的在端点(边界点)的值的条件，称为边界条件，微分方程和边界条件构成数学模型就称为边值问题。 三类边界条件: 边值问题中的边界条件的形式多种多样，在端点处大体上可以写成这样的形式，Ay+By'=C，若B=0，A≠0,则称为第一类边界条
件或狄里克莱(Dirichlet)条件；B≠0,A=0，称为第二类边界条件或诺依曼(Neumann)条件；A≠0,B≠0，则称为第三类边界条件或 洛平(Robin)条件。 总体来说， 第一类边界条件： 给出未知函数在边界上的数值； 第二类边界条件： 给出未知函数在边界外法线的方向导数； 第三类边界条件： 给出未知函数在边界上的函数值和外法向导数的线性组合。
重新定位工作平面
例如, Align WP with Keypoints 提示你拾取三个关键点：第一 个定义原点，第二个定义X轴， 另一个定义X-Y平面
ansys基础培训4_2 (1)
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
非线性分析典型步骤
Training Manual
非线性求解选项可以控制多种直接影响 收敛性的工具:
收敛容差准则 最大平衡迭代 数 增强收敛工具 二分准则(回代) 蠕变应变率选 项
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
非线性分析典型步骤
外载
1.0
2.0
“时间"
非线性分析基本概念
“时间” 特性:
“时间” 值在每一载荷步结 束时指定；
Solution > Sol’n Control
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
每一子步与单一的时间值相 Load 对应；
“时间” 必须为正值且非零；
5.7
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
Training Manual
非线性分析入门
主要内容
基本概念
典型的分析过程 接触分析
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
非线性分析入门
本章对非线性求解仅作简要介绍：
A. B. C. 基本概念 典型步骤 练习
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
材料非线性
塑性死活 接触 点对点 点对面 面对面
当然, 所有三种类型非线性通常组合在一起出 现，ANSYS 可以很容易地处理组合的非线性问 题。
非线性分析基本概念
Training Manual
当载荷引起刚度的显著变化，载荷－ 变形曲线变为非线性。 问题：用线性方程来求解非线性位移 响应。
ansys基础培训4_2 (3)
…观察结果
热流通量： • 画热通量等值线图：
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
– General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solu或用 PLNSOL 命令 – General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Element Solu或用 PLESOL 命令
– General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solution > Temperature – 或使用 PLNSOL 命令。
C. 后处理
…观察结果
热梯度： • 画热梯度等值线图：
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
B. 求解
热生成
热生成 • 施加热生成：
– Maine Menu > Solution > Define Loads > Apply > Thermal > Heat Generation • 选择施加热生成的实体模型，通常对 2-D 模型是在面上，3-D 模型是在体 上。 • 在图形窗口拾取相应的实体。 • 然后输入热生成值。 • 或使用 BF 系列命令： BFL, BFA, BFE, BF。
耦合场分析
顺序耦合方法
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
ANSYS第四章
湖北汽车工业学院 马迅
应变分量与位移分量之间几何方程如下：
εr = ∂u ∂r εz =
εθ =
∂w ∂z
rdθ
γ rz =
∂u ∂ w + ∂z ∂r
= u r
0 0 u ∂ w ∂z ∂ ∂r
(r + u )dθ − rdθ
写成矩阵 形式：
存储图片菜单
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湖北汽车工业学院 马迅
查看单元和节点数目的办法
第四章 轴对称问题、空间问题
湖北汽车工业学院 马迅
2. 制动鼓强度刚度的有限元分析
计算在压力载荷、角速度载荷组合作用下制动鼓 的应力和变形情况。
12
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位移分量为：δ ={u，w}T 应变分量为： {ε}={εr，εθ，εz，γrz}T 应力分量为：{σ}={σr，σθ，σz，τrz}T
εθ =
(r + u )dθ − rdθ
rdθ
=
u r
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∂ ∂r ε r 1 ε θ r {ε } = = ε z 0 γ rz ∂ ∂z ∂ 0 ∂r 1 0 u = r ∂ w 0 ∂z ∂ ∂ ∂r ∂z 0 0 N i ∂ 0 ∂z ∂ ∂r
ANSYS完整课件讲义
ANSYS的分析方法(续)
2-2.
ANSYS分析步骤在GUI中的体现
分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现。
1. 建立有限元模型
2. 施加载荷求解 3. 查看结果
19
ANSYS的分析方法(续)
ANSYS GUI中的功能排 列按照一种动宾结构 ，以动词开始（如 Create), 随后是一个 名词 (如Circle)。 菜单的排列，按照由 前到后、由简单到复 杂的顺序，与典型分 析的顺序相同。
二、主要模块简介
4. ANSYS/Thermal：该模块是从ANSYS/Mechanical中 派生出来的，是一个可单独运行的热分析程序，可用于稳 态及瞬态热分析。 5. ANSYS/Flotran：该程序是个灵活的CFD软件，可求 解各种流体流动问题，具体包括：层流、紊流、可压缩流 及不可压缩流等。通过与ANSYS/Mechanical耦合， ANSYS/FLOTRAN是唯一一个具有设计优化能力的 CFD软件，并且能提供复杂的多物理场功能。 6. ANSYS/Emag：该程序是一个独立的电磁分析软件包， 可模拟电磁场、静电学、电路及电流传导分析。当该程序 与其它ANSYS模块联合使用时，具有了多物理场分析功 能，能够研究流场、电磁场及结构力学间的相互影响。
二、主要模块简介
7. ANSYS/Preppost：该模块为用户在前处理阶段提供 了强大的功能，使用户能够便捷地建立有限元模型。其后 处理器能够使用户检查所有ANSYS分析的计算结果。 8. ANSYS/ED：该模块是一个功能完整的设计模拟程序， 它拥有ANSYS隐式产品的全部功能，只是解题规模受到 了限制（目前节点数1000）。该软件可独立运行，是理 想的培训教学软件。 9. ANSYS/LS-DYNA：该程序是一个显示求解软件，可 解决高度非线性结构动力问题。该程序可模拟板料成形、 碰撞分析、涉及大变形的冲击、非线性材料性能以及多物 体接触分析，它可以加入第一类软件包中运行，也可以单 独运行。
Ansys 14.0 Workbench 课件4-DM-Intro_Introduction_to_DM中文
网格划分方法
混合网格：四面 体，棱柱掠网格划分
几何清理和修复 几何导入选项
装配体网格划分
自动清理
直接CAD/ 双向CAD
全局网格划分 设置 局部网格划分 设置
尺寸、影响球， match控制等
Release 14.0
Parasolid内核
合并，连 接、投影 、流体区 域提取等
工具栏
提纲树
模型选项卡 图像窗口 详情视图
状态/信息栏I
实体详情栏
单位制显示栏
Release 14.0
7
© 2011 ANSYS, Inc.
March 10, 2014
鼠标基本操作
• 鼠标左键 – 几何选择 – <CTRL> + LMB 添加/移除指定实体 – 鼠标左键按住不放+扫掠光标=连续选择 • 鼠标中键 – 旋转 – Shift + MMB : 缩放 – Ctrl + MMB : 转换视角 • 鼠标右键 – 框选缩放 – 打开快捷菜单
© 2011 ANSYS, Inc. March 10, 2014 Release 14.0
5
设置单位制
启动DM后，单位制选择菜单将会跳出 Always use project unit : 使用 WorkBench中设置的Project单位制 Always use selected unit : 使用面板 选择的单位制 Enable large model support : 启用 这个单位制去创建1000立方千米内的大 模型
12
© 2011 ANSYS, Inc.
March 10, 2014
Release 14.0
详情视图
• 显示提纲树中的功能操作详情 • 输入要执行的新特征操作详细细节
ANSYS学习课件-4
有限元法分析的基本理论与方法
★有限元案例分析--结构静力分析 有限元案例分析--结构静力分析 -如何使用ANSYS? 4 几何参数设置 Preprocessor ——Real Constants—— ——Element ——Real Constants——Element Area:2.5e-4,IZZ:5.2eArea:2.5e-4,IZZ:5.2e-7, Height:5eHeight:5e-2
★有限元杆系结构静力分析步骤： 有限元杆系结构静力分析步骤： 3 单元集成 (assembly of discrete element) “对号入座” 对号入座”
结构总刚度矩阵
有限元法分析的基本理论与方法
★有限元杆系结构静力分析步骤： 有限元杆系结构静力分析步骤： 3 单元集成 (assembly of discrete element) “对号入座” 对号入座”
问题之一： 问题之一：
斜单元如何处理？ 斜单元如何处理？
有限元法分析的基本理论与方法 ★有限元案例分析--结构静力分析 有限元案例分析--结构静力分析 --
问题之一： 问题之一： 斜单元如何处理？ 斜单元如何处理？
整体坐标 转换关系 局部坐标
有限元法分析的基本理论与方法
杆单元及其坐标变换: ★ 杆单元及其坐标变换:
小城镇建设总体规划; 小城镇建设总体规划; 山丘地区道路交通与路桥规划和建设; 山丘地区道路交通与路桥规划和建设;
物流，生态，环保 物流，生态，
有限元法分析的基本理论与方法 有限元案例分析---结构静力分析 ★ 有限元案例分析--结构静力分析 静载荷的种类? 静载荷的种类? 外部施加的力 稳态的惯性力(重力) 稳态的惯性力(重力) 位移载荷 温度载荷
Ansys-Workbench详解教程ppt课件
局部细化： 支撑处、载荷施加位置、应力变化较大的地方。
ppt课件.
33
网格控制
具体操作：选中结构树的Mesh项，点击鼠标右键，选择Insert，弹出 对网格进行控制的各分项，一般只需设置网格的形式（Method）和单元的 大小（Sizing）。
其余一些网格控制项的意义：
Refinement—细化网格 Mapped Face Meshing—映射网格；
定义
真实系统
ppt课件.
有限元模型
4
节点和单元
载荷
节点: 空间中的坐标位置，具有一定自由度和 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 体以及二维或三维的单元等种类。
约束
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。
与单选的方法类似，只需选择Box Select，再在图形窗口中按住 左键、画矩形框进行选取。 3、在结构树中的Geometry分支中进行选择。
屏幕下方的状态条中将显示被选择的目标的信息。
ppt课件.
22
显示/隐藏目标
1、隐藏目标
在图形窗口的模型上选择一个目标，单击鼠标右键，在弹出的选
项里选择
，该目标即被隐藏。用户还可以在结构树中选取一
操作界面的显示 工具条的显示 选择目标 显示/隐藏 旋转、平移、缩放
ppt课件.
18
创建、打开、保存文档
File菜单或者工具条的 1、创建一个新文档。选择File—New命令。 2、 打开文档。选择File—Open命令。 3、保存文档。选择File—Save或Save As命令，
一般保存为.dsdb格式的文档。
ppt课件.
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网格控制
具体操作：选中结构树的Mesh项，点击鼠标右键，选择Insert，弹出 对网格进行控制的各分项，一般只需设置网格的形式（Method）和单元的 大小（Sizing）。
其余一些网格控制项的意义：
Refinement—细化网格 Mapped Face Meshing—映射网格；
定义
真实系统
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有限元模型
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节点和单元
载荷
节点: 空间中的坐标位置，具有一定自由度和 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 体以及二维或三维的单元等种类。
约束
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。
与单选的方法类似，只需选择Box Select，再在图形窗口中按住 左键、画矩形框进行选取。 3、在结构树中的Geometry分支中进行选择。
屏幕下方的状态条中将显示被选择的目标的信息。
ppt课件.
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显示/隐藏目标
1、隐藏目标
在图形窗口的模型上选择一个目标，单击鼠标右键，在弹出的选
项里选择
，该目标即被隐藏。用户还可以在结构树中选取一
操作界面的显示 工具条的显示 选择目标 显示/隐藏 旋转、平移、缩放
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创建、打开、保存文档
File菜单或者工具条的 1、创建一个新文档。选择File—New命令。 2、 打开文档。选择File—Open命令。 3、保存文档。选择File—Save或Save As命令，
一般保存为.dsdb格式的文档。
ansys教程
ansys教程ANSYS是一种通用的有限元分析（FEA）软件，可用于模拟和分析各种物理现象和工程问题。
它具有强大的模拟能力，可以模拟结构力学、流体力学、热传导、电磁等多个领域的问题。
本教程将为读者介绍如何使用ANSYS进行基本的有限元分析，并包含以下内容：第一部分：ANSYS介绍本节将介绍ANSYS的基本概念和核心功能，包括有限元分析的原理和步骤，ANSYS的安装和界面介绍等。
第二部分：模型建立本节将讲解如何使用ANSYS建立模型，包括几何建模和网格划分，以及如何导入外部模型。
第三部分：边界条件和加载本节将介绍如何定义边界条件和加载条件，包括约束条件、外部力和热辐射等。
第四部分：网格生成和求解本节将讲解如何进行网格生成和求解，包括网格生成器的选择和参数设置，以及求解器的选择和设置。
第五部分：结果分析本节将介绍如何分析并解释ANSYS的结果输出，包括应力、位移、温度等。
第六部分：高级功能本节将介绍ANSYS的一些高级功能，如优化、参数化和动态分析等。
第七部分：实例分析本节将通过一些实际案例来演示如何使用ANSYS解决工程问题，包括结构强度、流体流动等。
本教程将使用ANSYS的最新版本进行讲解，读者可以根据自己对ANSYS的需求选择相应的版本。
同时，在教程中还会提供一些ANSYS的使用技巧和注意事项，以帮助读者更好地掌握和应用ANSYS。
在学习和使用ANSYS时，读者需要具备基本的工程力学和数学知识，并具备一定的计算机和编程基础。
同时，由于ANSYS是一款功能强大且复杂的软件，初学者可能需要花费一些时间来熟悉和掌握它的使用方法。
总之，本教程将为读者提供一个系统和全面的学习ANSYS的指南，帮助读者快速入门并能独立使用ANSYS进行工程分析和模拟。
希望读者能通过本教程充分了解和掌握ANSYS的功能和应用，提高工程问题的解决能力。
如果读者能够深入研究并掌握ANSYS，将为其未来的工作和研究提供极大的帮助。
ANSYS讲义_4
沉孔上的推力 (1000 psi.) 轴承座底部约束 (UY=0)
XJTU
后处理技术
XJTU
后处理
主要内容
主要内容： 1、结果的查询 2、路径操作
3、载荷工况组合
4、多种后处理操作 5、多种图形操作
XJTU
后处理
A. 结果的拾取查询
• 查询拾取位置处的结果值 • 快速定位最大最小值 • 只能通过GUI: – General Postproc > Query Results > Nodal or Element or Subgrid Solu... – Choose a results quantity and press OK
中等
高
高 高 中等
低 低 低
当多物理场求解速度至关重要时，处理其他迭代 50k 1000k+ 求解器模型收敛困难的模型 当单物理场（热、电磁、声学及多物理场） 求解速度至关重要时 50k 1000k+
XJTU
…求解器 –并行求解器
AMG (代数多极运算)
–迭代求解器可以在单处理器或多处理器环境下使用。
Assemble global matrix
.full file
Iterate to solution
results file
XJTU
…求解器
求解器 波前 何时采用 当要求好的适应性时(非线性分析)或内存有限时 硬盘 模型大小 内存使 使用 (自由度数) 用情况 情况 < 50k 低 高
10k 500k） 当要求好的适应性及快的求解速度时(非线性分 Sparse 析);对线性分析迭代求解器收敛慢(尤其对病态矩 （对壳及 梁单元可 阵，如形状不好的单元) 以更多） PCG ICCG JCG 当求解速度至关重要时 (大模型的线性分析，尤 其是实体单元) 50k 1000k+
ansys_Chap04
Ey
z
Ez
x
Ex
xy
Ex
xy yz zx
xy
G
z
Ez
x
Ex
y
Ey
yx
Ey
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Ey
zy
Ez
yz
G
xy yz zx
xy
G xy
xz
Ex
zx
Ez
zx
G
yz
Gyz
zx
GБайду номын сангаасx
25/48
4.4.6 ANSYS材料模式
4.2 分析類別
Analysis Types
4.6 實例: 動態分析
Example: Dynamic Analysis
4.3 線性分析與非線性分析
Linear Analysis and Nonlinear Analysis
4.7 實例: 非線性分析
Example: Nonlinear Analysis
23/48
4.4.5 等向性、非等向性、與正交性材料 (1/2)
Isotropic, Anisotropic, and Othothropic Materials
• A material is said to be isotropic if it has the same material properties along any directions in the body. • Otherwise it is said to be anisotropic. • An anisotropic material is said to be orthotropic, if the planes of material symmetry are mutually orthogonal.
z
Ez
x
Ex
xy
Ex
xy yz zx
xy
G
z
Ez
x
Ex
y
Ey
yx
Ey
yz
Ey
zy
Ez
yz
G
xy yz zx
xy
G xy
xz
Ex
zx
Ez
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GБайду номын сангаасx
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4.4.6 ANSYS材料模式
4.2 分析類別
Analysis Types
4.6 實例: 動態分析
Example: Dynamic Analysis
4.3 線性分析與非線性分析
Linear Analysis and Nonlinear Analysis
4.7 實例: 非線性分析
Example: Nonlinear Analysis
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4.4.5 等向性、非等向性、與正交性材料 (1/2)
Isotropic, Anisotropic, and Othothropic Materials
• A material is said to be isotropic if it has the same material properties along any directions in the body. • Otherwise it is said to be anisotropic. • An anisotropic material is said to be orthotropic, if the planes of material symmetry are mutually orthogonal.
ansys14.0培训系统手册第四章
应力分析 第4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。
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教程》课件
运行模拟并等待结果输出，进行模型分析
根据分析结果进行可视化和数据输出，进行分 析和参数调整
ANSYS的模拟实例
1
情景二：电信领域的射频开
2
关设计
分析电路中信号的耦合和系统的灵敏
度，提高通讯质量
3
情景一：沉浸式周围声场仿真
解决声场问题，提高游戏/电影音效 的真实感和观感
情景三：集成电路级超导带 宽解调器
半导体生产仿真
ANSYS模拟了半导体生产的各个方面，不仅节约 了时间和金钱，同时也提供了更优质的产品。
电子显微镜实现
ANSYS电子显微镜可以匹配实验结果，以便进行 更深入的材料分析。
ANSYS的基本操作方法
法
确定清晰的设计目标和对应的边界条件和材料 参数
选择适当的分析方案、网格分析密度、计算环 境和可能的非线性参数
《ANSYS教程》PPT课件
在这份PPT课件中，您将了解到ANSYS的基本原理和概念，以及在不同应用领 域如何使用ANSYS进行模拟分析，为您的工程实践带来变革性的帮助。
什么是ANSYS
技术领袖
ANSYS是计算机仿真和虚拟设计提供商的全 球领导者。
创新应用
ANSYS在空气动力学、声学建模、自动驾驶 汽车等方面处于行业前列。
多适应性
无论是电子、机械还是材料方面，ANSYS提 供了一整套仿真解决方案。
强大网络
ANSYS拥有众多的合作伙伴和客户，可在一 系列行业和领域中提供支持。
ANSYS的应用领域
流体力学分析
ANSYS可以用于模拟汽车、火箭、飞机、船舶等 的风险分析。
建筑设计模拟
ANSYS可用于建筑结构的强度和稳定性评估，确 保建筑物在使用寿命内不发生结构破坏。
根据分析结果进行可视化和数据输出，进行分 析和参数调整
ANSYS的模拟实例
1
情景二：电信领域的射频开
2
关设计
分析电路中信号的耦合和系统的灵敏
度，提高通讯质量
3
情景一：沉浸式周围声场仿真
解决声场问题，提高游戏/电影音效 的真实感和观感
情景三：集成电路级超导带 宽解调器
半导体生产仿真
ANSYS模拟了半导体生产的各个方面，不仅节约 了时间和金钱，同时也提供了更优质的产品。
电子显微镜实现
ANSYS电子显微镜可以匹配实验结果，以便进行 更深入的材料分析。
ANSYS的基本操作方法
法
确定清晰的设计目标和对应的边界条件和材料 参数
选择适当的分析方案、网格分析密度、计算环 境和可能的非线性参数
《ANSYS教程》PPT课件
在这份PPT课件中，您将了解到ANSYS的基本原理和概念，以及在不同应用领 域如何使用ANSYS进行模拟分析，为您的工程实践带来变革性的帮助。
什么是ANSYS
技术领袖
ANSYS是计算机仿真和虚拟设计提供商的全 球领导者。
创新应用
ANSYS在空气动力学、声学建模、自动驾驶 汽车等方面处于行业前列。
多适应性
无论是电子、机械还是材料方面，ANSYS提 供了一整套仿真解决方案。
强大网络
ANSYS拥有众多的合作伙伴和客户，可在一 系列行业和领域中提供支持。
ANSYS的应用领域
流体力学分析
ANSYS可以用于模拟汽车、火箭、飞机、船舶等 的风险分析。
建筑设计模拟
ANSYS可用于建筑结构的强度和稳定性评估，确 保建筑物在使用寿命内不发生结构破坏。
ANSYS 基础
也可以在选择实体对话框中选择 [Sele All] 按钮分别激活不同实体（或用 命令 KSEL,ALL; LSEL,ALL; 等.)
第4章-ANSYS基础
组件
• 组件 是命名后的子集合.该名称可以在对话框中或命令参数中替代实体编 号或 ALL.
• 一组节点,或线,面,体都可以定义为组件.组件只能包含同一类实体. • 组件可以被选择也可以不被选择. 选择了一个组件,就等于选择了组件中的
第4章-ANSYS基础
…选择
• 分三个步骤:
– 选择一个子集 – 在子集上进行操作 – 重新激活整个集合
选择子集
在子集上操作
激活整个集合
第4章-ANSYS基础
…选择
选择子集
• 可以选择实体对话框的工具 : Utility Menu > Select > Entities...
• 或用 xSEL 系列命令: KSEL, LSEL, ASEL, VSEL, NSEL, ESEL
一个子集。 – Unselect: 从当前子集中去掉一部分 – Invert:选择当前子集的补集。 – Select None: 选择空集。 – Select All: 选择所有实体。
From Full Reselect Also Select Unselect
Invert Select None
Select All
Zoom Box Zoom Win Zoom
Back Up
通过拾取一个矩形区 域的中心 通过拾取一个框子的 两个角 与 Box Zoom类似,只 是框子的长宽比例与 窗口相同 缩放回前一大小状态
第4章-ANSYS基础
拾取
拾取
• 允许用户在图形窗口点击模型位置或指明模型实 体来拾取。
第4章-ANSYS基础
组件
• 组件 是命名后的子集合.该名称可以在对话框中或命令参数中替代实体编 号或 ALL.
• 一组节点,或线,面,体都可以定义为组件.组件只能包含同一类实体. • 组件可以被选择也可以不被选择. 选择了一个组件,就等于选择了组件中的
第4章-ANSYS基础
…选择
• 分三个步骤:
– 选择一个子集 – 在子集上进行操作 – 重新激活整个集合
选择子集
在子集上操作
激活整个集合
第4章-ANSYS基础
…选择
选择子集
• 可以选择实体对话框的工具 : Utility Menu > Select > Entities...
• 或用 xSEL 系列命令: KSEL, LSEL, ASEL, VSEL, NSEL, ESEL
一个子集。 – Unselect: 从当前子集中去掉一部分 – Invert:选择当前子集的补集。 – Select None: 选择空集。 – Select All: 选择所有实体。
From Full Reselect Also Select Unselect
Invert Select None
Select All
Zoom Box Zoom Win Zoom
Back Up
通过拾取一个矩形区 域的中心 通过拾取一个框子的 两个角 与 Box Zoom类似,只 是框子的长宽比例与 窗口相同 缩放回前一大小状态
第4章-ANSYS基础
拾取
拾取
• 允许用户在图形窗口点击模型位置或指明模型实 体来拾取。
ANSYS讲义
高效率建模方法 - 单元种类(续)
主要单元类型举例
• 壳单元: – Shell (壳)单元用于薄面板 或曲面模型。 壳单元分析应用的基本原则 是每块面板的主尺寸不低于 其厚度的10倍。
准则
高效率建模方法 - 单元种类(续)
主要单元类型举例
• X-Y 平面单元: 在整体笛卡尔X-Y平面内（模型必须建在此面内），有几种类型 的ANSYS单元可以选用。其中任何一种单元类型只允许有平面应力、 平面应变 、轴对称、和/或者谐结构特性。 平面应力或应变:
ANSYS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，是现代产品设计中的高级工具 之一。
ANSYS的主要功能
结构分析 热分析 流体分析 电磁分析 声学分析 压电分析 耦合分析
网格划分(续)
如果没有对网格进行任何控制，ANSYS将使用缺省设置: • 自由网格划分，即四边形网格划分(2-D 模型) ，其中 可能包含少量三角形。 • 单元尺寸由ANSYS确定(通常是比较合理的)。 • 单元属性为：类型为1,材料为1,实常数为1。
网格划分(续)
ANSYS网格划分中有许多不同的单元尺寸控制方式:
• • • • • “Smart Sizing” 总体（“Global”）单元尺寸大小 指定的线上的单元分割数及间距控制 给定关键点附近的单元尺寸控制 网格细化-在制定区域细化网格(并不清除已经划好的)
上述每种控制方法都有自己特定的用途。尽管它们可以混 使用,但有些会有冲突.通常一次使用1～2种控制方法。
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选择逻辑
…如何使用
• 选择类型
– From Full: 从全部实体集中选 择子集 – Reselect: 从当前子集中选择（ 再选择）子集 – Also Select: 增加另一个子集 到当前子集中 – Unselect: 从当前子集中去掉一 部分 – Invert: 对激活及未激活的子集 取反 – Select None: 全部实体集都不 选择 – Select All: 选择全部实体集
结果文件中的 载荷工况
数据库中的载荷工况组合 覆盖以前的内容
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后处理
载荷工况组合
典型步骤: 1. 创建载荷工况 2.将一个载荷工况读入数据库 3.执行需要的操作 创建载荷工况
• 一个载荷工况仅是一系列结果的指示器，需要两个 信息:
– 独一无二的识别号 – 所代表的结果集(载荷步及子步)
• 用 LCDEF 命令或 General Postproc > Load Case > Create Load Case
ANSYS 及其在材料科学中的应用
（4）
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Outline
1. 选择逻辑
2. 加载求解
3. 后处理
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ANSYS分析基本流程回顾：
1. 前处理（General Preprocessor, PREP7）
1） 2） 4） 3） 单元选择 材料属性 几何模型 单元划分
2. 求解处理（Solution Processor, SOLU）
• • • • 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
– 输出量:
• 计算出的位移UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ • 反力 FX, FY, FZ, MX, MY, MZ • 等等
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多载荷步方法
载荷步文件方法
• 将载荷步信息写到载荷文件中 : – Solution > -Load Step OptsWrite LS File – 或用 LSWRITE 命令 • 载荷文件命名为 jobname.s01, .s02, .s03, 等 • 在所有载荷写出后，可用一个命令 — LSSOLVE 或 Solution > -SolveFrom LS Files — 顺序读入每一个 文件并求解
形成单元矩阵
.emat file
组集并对角化 总体矩阵
.tri file
回代求解
results file
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…求解器 • 波前是求解器在三角化过程中没有消去的剩 余自由度数。将会随求解的进行而膨胀和收 缩，当所有自由度都消去时最终变为零
• 最大波前数直接影响求解时间 • ANSYS 在求解开始时自动重新对单元进行编 号。
• 改变结果坐标系到一个不同的坐标系: – General Postproc > Options for Outp… – or the RSYS command
缺省方向RSYS,0
局部柱坐标系 RSYS,11
总体柱坐标系 RSYS,1
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后处理
结果坐标系
• RSYS,SOLU – 设置结果坐标系到计算所用的坐标系
有限元模型载荷
• 不便施加 • 跟随有限元模型 • 载荷显示比较直观
注： ANSYS求解之前均将载荷转化为有限元模型
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…力载荷 • 对结构分析避免应力奇异 • 力为集中载荷, 施加到节点或关键点上 • 适于加到梁、杆及弹簧等线单元上
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节点坐标系
• 所有的力及其他方向相关的节点量是在节点坐标系下 表达的 – 输入量:
沉孔上的推力 (1000 psi.) 轴承座底部约束 (UY=0)
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后处理技术
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后处理
主要内容
主要内容： 1、结果的查询 2、路径操作
3、载荷工况组合
4、多种后处理操作 5、多种图形操作
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后处理
A. 结果的拾取查询
• 查询拾取位置处的结果值 • 快速定位最大最小值 • 只能通过GUI: – General Postproc > Query Results > Nodal or Element or Subgrid Solu... – Choose a results quantity and press OK
–点乘和叉乘 — 广泛应用于电磁分析 对矢量进行操作
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后处理
D. 载荷工况组合
• 无论何时求解多载荷步，每一载荷步的结果在结果文件中都是独立 存储的(通过载荷步号来识别) • 载荷工况组合是对两两结果集之间的操作
– 操作的结果 — 载荷工况的组合 — 存储在数据库中
数据库中的载荷工况 (计算机内存)
次这样的求解
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求解器
• ANSYS的求解器可以分为两种类型:
– 直接消去求解器
• 波前 • Sparse
– 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)
– 并行求解器 (需要特殊的授权文件)
• AMG (Algebraic Multigrid) • DDS (分布区域求解器)
• DDS (Distributed Domain Solver)
–把大模型分解为小的域，然后把这些小的域送到多处
理器中处理。
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多载荷步
• 有多个载荷条件可以这样处理:
– 在一个载荷步求解所有载荷 – 单独施加每一个载荷条件并求解 多个载荷步
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多载荷步方法
• 利用多载荷步可以:
– 将结构对每一种载荷条件的响应分离处理出来 – 在后处理中将这些响应以任何方式合并起来 (称为 载荷工况组合，只对线性分析有效)
From Full Reselect Also Select Unselect Invert Select None Select All
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选择逻辑例题
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加载与求解
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内容概览
•载荷类型 •节点坐标系 •求解器 •多载荷步
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ANSYS载荷类型
自由度约束 集中力 定义自由度值, 如应力分析中的位移 或热分析的温度
Assemble global matrix
.full file
Iterate to solution
results file
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…求解器
求解器 波前 何时采用 当要求好的适应性时(非线性分析)或内存有限时 硬盘 模型大小 内存使 使用 (自由度数) 用情况 情况 < 50k 低 高
10k 500k） 当要求好的适应性及快的求解速度时(非线性分 Sparse 析);对线性分析迭代求解器收敛慢(尤其对病态矩 （对壳及 梁单元可 阵，如形状不好的单元) 以更多） PCG ICCG JCG 当求解速度至关重要时 (大模型的线性分析，尤 其是实体单元) 50k 1000k+
点载荷, 如力或热流率
表面载荷 表面的分布载荷, 如压力或对流
体载荷
体或场力,如温度(引起热膨胀)或内部热生成
惯性载荷 由于结构的质量或惯性引起的载荷,如重力及 旋转角速度
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ANSYS载荷类型
实体模型载荷
• 易于施加 • 与有限元模型独立 • 坐标系与节点和单 元坐标系可能不同 • 不能显示所有实体 模型载荷
• 只对二维及三维实体单元或壳单元有效
定义路径的三个步骤: – 定义路径 – 将结果映射到路径上 – 画数据
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后处理
路径操作
3. 画数据
–可以将项目画到曲线图或几何模型上:
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后处理
路径操作
其它路径操作功能：
–应力线性化 — 用于压力容器工业将 应力沿路径分解为膜应力及弯曲应力 分量
–计算函数 — 用于断裂力学计算J积 分及应力集中因子。还用于热分析计 算沿一个路径的热损失或获得
– 所用以后画出的云图、列表、查询将报告在节点及单 元坐标系下的结果
• 自由度结果及反力将是在节点坐标系 • 应力、应变等将在单元坐标系
– PowerGraphics不支持该功能
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后处理
C. 路径操作 • 查看结果的另一种途径:
– 将结果数据映射到模型的任意路径上 – 沿路径执行数学运算包括积分和微分 – 显示路径结果— 看结果沿路径的变化情况
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…节点坐标系 • 节点坐标系依附在模型的每一个节点上 • 缺省，节点坐标系平行于总体笛卡尔坐标系。 所有施加的力和位移约束缺省都是按总体笛卡 尔坐标系进行表示的。 • 可以将节点坐标系旋转到任意的局部坐标系上
Yn Xn Yn Xn Yn
XnΒιβλιοθήκη Y XYnXn
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求解器 • 求解器用于求解表征结构自由度的线性方程组 • 一个载荷步的线性静力分析需要一次这样的求 解。非线性或瞬态分析要求几十上百甚至数千
• 两种方式定义求解多载荷步:
– 多个求解的方法 – 载荷步文件方法
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多载荷步方法
多个求解的方法 • 在不离开求解器的情况 下，顺序求解 • 适于批处理方式
– – – – – – – – – – 输入或建立模型 划分网格 施加载荷 求解 (载荷步 1) 施加不同的载荷 求解 (载荷步 2) 施加不同的载荷 求解 (载荷步 3) 等等 查看结果
中等
高
高 高 中等
低 低 低
当多物理场求解速度至关重要时，处理其他迭代 50k 1000k+ 求解器模型收敛困难的模型 当单物理场（热、电磁、声学及多物理场） 求解速度至关重要时 50k 1000k+