ANSYS分析的基本步骤.ppt
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《热分析ansys教程》课件
05
热分析优化设计
优化设计的基本概念
01
优化设计是一种通过数学模型和计算机技术，寻找满足特定条 件下的最优设计方案的方法。
02
优化设计的基本概念包括目标函数、设计变量、约束条件和求
解算法等。
热分析优化设计是针对热学问题，通过优化设计来提高产品的
03
热性能和降低能耗。
ANSYS优化设计的步骤
定义设计变量
网格质量检查
对生成的网格进行检查， 确保网格质量良好，没有 出现奇异点或扭曲。
边界条件的设置
确定边界条件
根据分析对象的实际情况，确定合适的边界条件，如温度、热流 率等。
设置边界条件
在ANSYS软件中，将确定的边界条件应用到几何模型上。
验证边界条件
对设置的边界条件进行验证，确保其合理性和准确性。
04
傅里叶定律
热量传递与温度梯度成正比，即热流密度与温度梯度 成正比。
牛顿冷却定律
物体表面与周围介质之间的温差与热流密度成正比。
热力学第一定律
能量守恒定律，表示系统能量的增加等于传入系统的 热量与系统对外界所做的功之和。
热分析的三种基本类型
稳态热分析
系统达到热平衡状态时的温度分布。
瞬态热分析
系统随时间变化的温度分布。
网格划分问题
网格划分不均匀
在某些区域，网格可能过于密集，而 在其他区域则可能过于稀疏，这可能 导致求解精度下降或求解失败。
网格自适应调整问题
在某些情况下，ANSYS可能无法正确 地自适应调整网格，导致求解结果不 准确。
网格划分问题
手动调整网格
手动调整网格密度，确保在关键区域有足够的网格密度。
使用更高级的网格划分工具
《ANSYS教程》课件
2000年代
推出ANSYS Workbench，实 现多物理场耦合分析。
1970年代
ANSYS公司成立，开始开发有 限元分析（FEA）软件。
1990年代
扩展软件功能，增加流体动力 学、电磁场等分析模块。
2010年代
持续更新和优化，加强与CAD 软件的集成，提高计算效率和 精度。
软件应用领域
航空航天
2023
PART 07
后处理与可视化
REPORTING
结果查看与图表生成
结果查看
通过后处理，用户可以查看分析结果，如应力、应变、位移等。
图表生成
根据分析结果，可以生成各种类型的图表，如柱状图、曲线图、等值线图等，以便更直观地展示结果 。
可视化技术
云图显示
通过云图显示，可以清晰地展示模型 的应力、应变分布情况。
压力载荷等。
在设置边界条件和载荷 时，需要考虑实际工况 和模型简化情况，确保 分析的准确性和可靠性
。
求解和后处理
求解是ANSYS分析的核心步骤，通过求解可以得到模型在给定边界条件和 载荷下的响应。
ANSYS提供了多种求解器，如稀疏矩阵求解器、共轭梯度求解器等，可以 根据需要进行选择。
后处理是分析完成后对结果的查看和处理，ANSYS提供了丰富的后处理功 能，如云图显示、动画显示等。
VS
详细描述
非线性分析需要使用更复杂的模型和算法 ，以模拟结构的非线性行为。通过非线性 分析，可以更准确地预测结构的极限载荷 和失效模式，对于评估结构的可靠性和安 全性非常重要。
2023
PART 04
流体动力学分析
REPORTING
流体静力学分析
静力学分析用于研究流体在静 止或准静止状态下的压力、应
ANSYS有限元分析——课程PPT课件
文档仅供参考，如有不当之处，请联系本人改正。
12.ANSYS/DesignSpace：该模块是ANSYS的低端产品， 适用与设计工程师在产品概念设计初期对产品进行基 本分析，以检验设计的合理性。其分析功能包括：线 性静力分析、模态分析、基本热分析、基本热力耦合 分析、拓扑优化。其他功能有：CAD模型读取器、自 动生成分析报告、自动生成ANSYS数据库文件、自动 生成ANSYS分析模板。产品详细分类： DesignSpace for MDT DesignSpace for SolidWorks Standalone DesignSpace ： （ 支 持 的 CAD 模 型 有 ： Pro/E 、 UG 、 SAT、Parasoild）
文档仅供参考，如有不当之处，请联系本人改正。
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。
有限元分析的基本步骤如下： • 建立求解域并将其离散化有限单元，即将连续问题分
解成节点和单元等个体问题； • 假设代表单元物理行为的形函数，即假设代表单元解
的近似连续函数； • 建立单元方程； • 构造单元整体刚度矩阵； • 施加边界条件、初始条件和载荷； • 求解线性或非线性的微分方程组，得到节点求解结果；
文档仅供参考，如有不当之处，请联系本人改正。
6. 声学分析 ●定常分析 ●模态分析 ●动力响应分析
AnsysWorkbench基础教程PPT课件
个目标，单击鼠标右键，选择
来隐藏目标。 当一个目标被隐
藏时，该目标在结构树的显示亮度会变暗。
2、显示目标
在图形窗口中单击鼠标右键，在弹出的选项里选择Go To—
Hidden Bodies in Tree，系统自动在结构树Geometry项中弹出被隐
藏的目标，以蓝色加亮方式显示，在结构树中选中该项，单击右键，
几个可以互相切换的窗口。
向导
作用： 帮助用户设置分析过程中的基本步骤，如选择分析类型、定义材 料属性等基本分析步骤。 显示： 可以通过菜单View中的Windows选项或常用工具条中的图标 控制其显示。
基本操作
创建、打开、保存文档 复制、剪切、粘贴
图形窗口的显示 视图显示 结构树的显示
操作界面的显示 工具条的显示 选择目标 显示/隐藏 旋转、平结构树
结构树包含几何模型的信息和整个分析 的相关过程。
一般由Geometry、Connections、Mesh、 分析类型和结果输出项组成，分析类型里包 括载荷和约束的设置。
说明分支全部被定义 说明输入的数据不完整 说明需要求解 说明被抑制，不能被求解 说明体或零件被隐藏
设置边界条件
2、载荷 操作：（1）添加载荷项。选中结构树中的Static Structural，单 击右键选取Insert，在弹出的选择框中选取载荷类型。 （2）设置载荷值和方向。选中上一步添加的载荷，在属 性窗口中进行设置。
设置边界条件
载荷在属性窗口中的设置： Geometry：选择载荷施加位置 Define By：载荷施加的方式 分量方式（Components） 矢量方式（Vector）。
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，
Ansys教程基本分析过程从底向上建模PPT学习教案
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September 30, 1998
第19页/共23页
D-20
体 (续)
绕轴旋转面生成几何体: Main Menu: Preprocessor > -Modeling- Operate > Extrude / Sweep > -Areas- About Axis
直线(续)
1. ..... 在当前激活坐标系下通过两关键点生成直线:
2. .....
3. ..... Main Menu: Preprocessor > -Modeling- Create > -Lines- Lines > In Active Coord
创建
拾取两个关键点，然后单击拾取窗口中 OK键。
Ansys教程基本分析过程从底向上建模
会计学
1
关键点(续)
1. .....
建立关键点:
2. .....
3. ..... Main Menu: Preprocessor > -Modeling- Create > Keypoints > On
Working Plane
创建
拾取关键点，然后选择拾取菜 单中的OK键。
修改单个关键点:
2. .....
3. ..... Main Menu: Preprocessor > Move / Modify > -Keypoints-Single KP；
拾取将要移动的关键点，然后单击拾取窗口中OK键。指定拾取关键点的终点坐标
创建
，单击OK键
ansys基本操作PPT演示文稿
•3
2.1.2 ANSYS12.0界面介绍
ANSYS 的图形用户界面（GUI） 1）Utility Menu（实用菜单）
包括一些在整个分析过程中都有可能要用到的一些命令，比如文 件类命令、选取类命令以及图形控制和一些参数设置等等。 2）Standard Toolbar（标准工具条） 包括一些常用的命令按钮，这些按钮对应的命令都可以在实用菜 单中找到对应的菜单项。 3）Input Window（命令输入窗口） 该窗口为ANSYS命令的输入区域，可以直接输入ANSYS支持的命 令，以前所有输入过的命令以下拉列表的形式显示。
•20
4）建模时注意对模型作一些必要的简化，去掉一些不必要的细节。 如倒角等。过多的考虑细节有可能使问题过于复杂而导致分析无 法进行；
5）采用适当的单元类型和网格密度，结构分析中尽量采用带有中节 点的单元类型（二次单元），非线性分析中优先使用线性单元 （没有中节点的直边单元），尽量不要采用退化单元类型。
•11
2.2 建立模型
2.2.1 指定工作目录、作业名和分析标题 2.2.2 定义图形界面过滤参数 2.2.3 ANSYS的单位制
读者可以根据自己的需要由上面的量纲关系自行修改单位系统， 只要保证自封闭即可。ANSYS提供的/UNITS命令可以设定系统的 单位制系统，但这项设定只有当ANSYS与其它系统比如CAD系统 交换数据时才可能用到（表示数据交换的比例关系），对于 ANSYS本身的结果数据和模型数据没有任何影响。
•14
2.2.6 定义材料属性
绝大多数单元类型需要材料特性。根据应用的不同，材料特性可 以是线性或非线性的。
与单元类型、实常数一样，每一组材料特性有一个材料参考号。 与材料特性组对应的材料参考号表称为材料表。在一个分析中， 可能有多个材料特性组（对应的模型中有多种材料），ANSYS通 过独特的参考号来识别每个材料特性组。
2.1.2 ANSYS12.0界面介绍
ANSYS 的图形用户界面（GUI） 1）Utility Menu（实用菜单）
包括一些在整个分析过程中都有可能要用到的一些命令，比如文 件类命令、选取类命令以及图形控制和一些参数设置等等。 2）Standard Toolbar（标准工具条） 包括一些常用的命令按钮，这些按钮对应的命令都可以在实用菜 单中找到对应的菜单项。 3）Input Window（命令输入窗口） 该窗口为ANSYS命令的输入区域，可以直接输入ANSYS支持的命 令，以前所有输入过的命令以下拉列表的形式显示。
•20
4）建模时注意对模型作一些必要的简化，去掉一些不必要的细节。 如倒角等。过多的考虑细节有可能使问题过于复杂而导致分析无 法进行；
5）采用适当的单元类型和网格密度，结构分析中尽量采用带有中节 点的单元类型（二次单元），非线性分析中优先使用线性单元 （没有中节点的直边单元），尽量不要采用退化单元类型。
•11
2.2 建立模型
2.2.1 指定工作目录、作业名和分析标题 2.2.2 定义图形界面过滤参数 2.2.3 ANSYS的单位制
读者可以根据自己的需要由上面的量纲关系自行修改单位系统， 只要保证自封闭即可。ANSYS提供的/UNITS命令可以设定系统的 单位制系统，但这项设定只有当ANSYS与其它系统比如CAD系统 交换数据时才可能用到（表示数据交换的比例关系），对于 ANSYS本身的结果数据和模型数据没有任何影响。
•14
2.2.6 定义材料属性
绝大多数单元类型需要材料特性。根据应用的不同，材料特性可 以是线性或非线性的。
与单元类型、实常数一样，每一组材料特性有一个材料参考号。 与材料特性组对应的材料参考号表称为材料表。在一个分析中， 可能有多个材料特性组（对应的模型中有多种材料），ANSYS通 过独特的参考号来识别每个材料特性组。
Ansys基础教程PPT
数、材料属性）
A1
•
2）创建或读入几何实体模型
•
3）有限元网格划分
YZX
•
4）施加约束条件、载荷条件
• 2. 施加载荷进行求解
•
1）定义分析选项和求解控制
•
2）定义载荷及载荷步选项
•
2）求解 solve
ANSYS的分析方法(续)
2-2. ANSYS分析步骤在GUI中的体现.
Objective
分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现.
称为布尔运算。
实体建模 - 自顶向下建模
•二维图元包括矩形、圆、三角形和其它多边形。
•三维图元包括块体, 圆柱体, 棱体， 球 体, 圆锥体和圆环。
• 当建立二维图元时，ANSYS 将定义一个面，并包括其下层的线和关 键点。
• 当建立三维图元时，ANSYS 将定义一个体，并包括其下层的面、线 和关键点。
D. 自底向上建模
• 由下向上建模时首先建立关键点，从关键点开始建立其它实体。 • 如建立一个L-形时, 可以先下面所示的角点. 然后通过连接点简单地
形成面，或者先形成线，然后用线定义面.
关键点
•定义关键点:
– Preprocessor > -Modeling- Create > Keypoints – 或者用 K 命令组立的命令: K, KFILL, KNODE, 等.
即:生成一种体素时会自动生成所有的从属于该体素的较低级图元。
布尔运算
• 布尔运算 是对几何实体进行组合计算的过程。ANSYS 中布尔运算包 括加、减、相交、叠分、粘接、搭接.
• 布尔运算时输入的可以是任意几何实体从简单的图元到通过CAD输入 的复杂的几何体。
ansys分析的基本步骤
模型检查
在求解之前，对模型进行仔细检查，确保其完整性、正确性和有效性。
开始求解
运行求解器，进行计算求解。
求解监视
在求解过程中，监视求解的进展情况，确保其正常进行。
结果存储
将求解结果存储在指定的目录中，以便后续处理和分析。
结果后处理
结果查看
在后处理模块中查看求解结果，如位移、应 力、应变等。
结果优化
06
结论
分析结果总结
1 2
模型建立与简化
通过ANSYS软件，我们成功地建立了分析模型， 并进行了必要的简化，以减少计算量并提高分析 效率。
边界条件与载荷设置
根据实际工况，我们为模型施加了准确的边界条 件和载荷，确保了分析的准确性。
3
求解与后处理
通过合理的求解设置，我们得到了满意的分析结 果，并对结果进行了有效的后处理，以便于理解 和使用。
对未来工作的建议
模型优化
建议在未来的分析中进一步优化 模型，例如通过更精细的网格划 分来提高分析精度。
参数研究
建议进行参数研究，以了解各参 数对分析结果的影响，从而为优 化设计提供更多依据。
与其他软件的比较
为了验证分析结果的可靠性，建 议将ANSYS的分析结果与其他知 名CAE软件的结果进行比较。
载荷施加
在模型的相应位置施加载荷，并设置合适的 载荷值和方向。
约束施加
在模型的相应位置施加约束，限制不必要的 自由度。
求解和后处理
求解器选择
根据实际问题的性质和规模，选择合适的求解器，如静力求解器、 模态求解器、瞬态求解器等。
求解参数设置
设置合适的求解参数，如迭代次数、收敛准则等。
后处理
查看分析结果，如应力、应变、位移等，并进行结果分析和评估。
在求解之前，对模型进行仔细检查，确保其完整性、正确性和有效性。
开始求解
运行求解器，进行计算求解。
求解监视
在求解过程中，监视求解的进展情况，确保其正常进行。
结果存储
将求解结果存储在指定的目录中，以便后续处理和分析。
结果后处理
结果查看
在后处理模块中查看求解结果，如位移、应 力、应变等。
结果优化
06
结论
分析结果总结
1 2
模型建立与简化
通过ANSYS软件，我们成功地建立了分析模型， 并进行了必要的简化，以减少计算量并提高分析 效率。
边界条件与载荷设置
根据实际工况，我们为模型施加了准确的边界条 件和载荷，确保了分析的准确性。
3
求解与后处理
通过合理的求解设置，我们得到了满意的分析结 果，并对结果进行了有效的后处理，以便于理解 和使用。
对未来工作的建议
模型优化
建议在未来的分析中进一步优化 模型，例如通过更精细的网格划 分来提高分析精度。
参数研究
建议进行参数研究，以了解各参 数对分析结果的影响，从而为优 化设计提供更多依据。
与其他软件的比较
为了验证分析结果的可靠性，建 议将ANSYS的分析结果与其他知 名CAE软件的结果进行比较。
载荷施加
在模型的相应位置施加载荷，并设置合适的 载荷值和方向。
约束施加
在模型的相应位置施加约束，限制不必要的 自由度。
求解和后处理
求解器选择
根据实际问题的性质和规模，选择合适的求解器，如静力求解器、 模态求解器、瞬态求解器等。
求解参数设置
设置合适的求解参数，如迭代次数、收敛准则等。
后处理
查看分析结果，如应力、应变、位移等，并进行结果分析和评估。
ANSYS有限元分析基本步骤
10
2.2 有限元模型的建立
图2-1
11
2.2 有限元模型的建立
• 单击Isotropic;弹出Linear Isotropic Properties for Material Number 1对话框;见图2-2..在EX输入栏中输入弹 性模量;在PRXY输入栏中输入泊松比..如图2-2所示..
第2章
有限元分析基本步骤
1
基本步骤
2.1 ANSYS有限元分析典型步骤 2.2 有限元模型的建立 2.3 加载和求解 2.4 结果后处理
2
2.1 ANSYS有限元分析典型步骤
• ANSYS有限元典型分析大致分为三大步骤：
➢ 1建立有限元模型； ➢ 2加载和求解； ➢ 3结果后处理和结果查看..
3
图2-2
12
2.2 有限元模型的建立
• 2.2.4 创建有限元模型
➢ ANSYS提供了两种方法来构建有限元模型;一种是首先创建或 导入实体模型;然后对实体模型进行网格划分;以生成有限元模型 ；另一种是直接利用单元和节点生成有限元模型..第二种方法非 常困难;在实际工作中是不实用也不常用..
13
2.2 有限元模型的建立9来自2.2 有限元模型的建立
• 2.2.3 定义材料属性
➢ ANSYS中的所有分析都需要输入材料属性..例如;在进行结构分 析时;要输入材料的弹性模量和泊松比等..
➢ 定义材料属性的方法 • 单击Main Menu主菜单/Preprocessor前处理器/Material Props材料属性/Material Models材料模型;弹出Define Material Model Behavior定义材料模型对话框;单击右侧列表 框中的结构模型Structural/Linear线性/Elastic弹性/Isotropic 各向同性;表明要定义的材料是各向同性线弹性材料.. 如图21所示..
2.2 有限元模型的建立
图2-1
11
2.2 有限元模型的建立
• 单击Isotropic;弹出Linear Isotropic Properties for Material Number 1对话框;见图2-2..在EX输入栏中输入弹 性模量;在PRXY输入栏中输入泊松比..如图2-2所示..
第2章
有限元分析基本步骤
1
基本步骤
2.1 ANSYS有限元分析典型步骤 2.2 有限元模型的建立 2.3 加载和求解 2.4 结果后处理
2
2.1 ANSYS有限元分析典型步骤
• ANSYS有限元典型分析大致分为三大步骤：
➢ 1建立有限元模型； ➢ 2加载和求解； ➢ 3结果后处理和结果查看..
3
图2-2
12
2.2 有限元模型的建立
• 2.2.4 创建有限元模型
➢ ANSYS提供了两种方法来构建有限元模型;一种是首先创建或 导入实体模型;然后对实体模型进行网格划分;以生成有限元模型 ；另一种是直接利用单元和节点生成有限元模型..第二种方法非 常困难;在实际工作中是不实用也不常用..
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2.2 有限元模型的建立9来自2.2 有限元模型的建立
• 2.2.3 定义材料属性
➢ ANSYS中的所有分析都需要输入材料属性..例如;在进行结构分 析时;要输入材料的弹性模量和泊松比等..
➢ 定义材料属性的方法 • 单击Main Menu主菜单/Preprocessor前处理器/Material Props材料属性/Material Models材料模型;弹出Define Material Model Behavior定义材料模型对话框;单击右侧列表 框中的结构模型Structural/Linear线性/Elastic弹性/Isotropic 各向同性;表明要定义的材料是各向同性线弹性材料.. 如图21所示..
ANSYS模态分析教程及实例讲解(共74张PPT)
➢静力（刚度） ➢惯性力（质量） ➢阻尼力
准备工作
哪种分析类型？
静力与动力分析的区别 静力分析假定只有刚度力是重要的。 动力分析考虑所有三种类型的力。
例如：考虑跳水板的分析 ➢如果潜水者静止地站在跳水板上，做 一个静力分析已经足够了。
➢ 但是如果潜水者在跳水板上下跳动，必须 进行动力分析
准备工作
为了改变结构的固有频率在危险范围外，可通过改变产品 的几何结构、材料、避震特性或在适当的地方添加质量单 元。
➢ 对于结构的固有频率，如果结构变刚，则频率高，如果变柔， 则频率低。
➢ 另外，振动部件的重量重，则频率变低，重量轻，频率变高。
➢ 结构要变刚，即提高结构的刚性，可以加厚构件，可以加 入补强材。
模态提取 是用来描述特征值和特征向量计
算的术语。
模态分析的用途
有预应力的结构进行模态分析。例如旋转的涡轮叶片 。
循环对称结构模态分析。允许对循环对称结构的一部 分进行建模，而分析产生整个结构的振型。
ANSYS的模态分析都是线性分析。 ANSYS中的模态提取方法：
➢ Block Lanzos（默认）、子空间、PowerDynamics、缩减法 、非对称法、阻尼法和QR 阻尼法。后两种允许结构中包含阻 尼。
➢ 钟摆越长周期越长，钟摆越短周期越短。
频率分析的相关知识
固有频率（以钟摆为例） ➢ 钟摆的振动所经过的时间越来越小，最后停了下来。
➢ 这是因为空气的阻碍、磨擦的阻碍等的阻力妨碍了钟摆的摆动（振 动）。
➢ 因为这样的阻力作用使振动衰减的力而起作用，被称为衰减力。
➢ 钟摆在没有外部而来的强迫它摆动的力（重力除外）作用下的振动称 为自由振动。
应力
应变
内容简介
准备工作
哪种分析类型？
静力与动力分析的区别 静力分析假定只有刚度力是重要的。 动力分析考虑所有三种类型的力。
例如：考虑跳水板的分析 ➢如果潜水者静止地站在跳水板上，做 一个静力分析已经足够了。
➢ 但是如果潜水者在跳水板上下跳动，必须 进行动力分析
准备工作
为了改变结构的固有频率在危险范围外，可通过改变产品 的几何结构、材料、避震特性或在适当的地方添加质量单 元。
➢ 对于结构的固有频率，如果结构变刚，则频率高，如果变柔， 则频率低。
➢ 另外，振动部件的重量重，则频率变低，重量轻，频率变高。
➢ 结构要变刚，即提高结构的刚性，可以加厚构件，可以加 入补强材。
模态提取 是用来描述特征值和特征向量计
算的术语。
模态分析的用途
有预应力的结构进行模态分析。例如旋转的涡轮叶片 。
循环对称结构模态分析。允许对循环对称结构的一部 分进行建模，而分析产生整个结构的振型。
ANSYS的模态分析都是线性分析。 ANSYS中的模态提取方法：
➢ Block Lanzos（默认）、子空间、PowerDynamics、缩减法 、非对称法、阻尼法和QR 阻尼法。后两种允许结构中包含阻 尼。
➢ 钟摆越长周期越长，钟摆越短周期越短。
频率分析的相关知识
固有频率（以钟摆为例） ➢ 钟摆的振动所经过的时间越来越小，最后停了下来。
➢ 这是因为空气的阻碍、磨擦的阻碍等的阻力妨碍了钟摆的摆动（振 动）。
➢ 因为这样的阻力作用使振动衰减的力而起作用，被称为衰减力。
➢ 钟摆在没有外部而来的强迫它摆动的力（重力除外）作用下的振动称 为自由振动。
应力
应变
内容简介
ANSYS基础培训PPT课件
培训手册
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
培训手册
• 流动准则 • 屈服准则 • 强化准则
材料非线性
单元非线性
• 接触 – 点----点 – 点----线 – 点----面 – 面----面 – 刚----柔 – 柔----柔
{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
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
实体几何模型载荷
培训手册
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
优点 缺点
改变网格不影响载荷 涉及到的加载实体少
生成的单元在当前激活的单元座标下，节 点为总体直角座标，因此实体与有限元模 型可能有不同座标系统和载荷方向 实体载荷在凝聚分析中不方便，因载荷加 在主自由度上施加关键点约束较繁锁 不能显示所有实体载荷
简例（续）
培训手册
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
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）
ansys仿真分析 ppt课件
所有结点均位于对称面上，这时板或梁单元的刚度应取整
个单元刚度的1/2，而不是取1/2的单元的全部强度
3、用对称法分析时应当使对称面不在最大应力处
2021/3/26
ansys仿真分析 ppt课件
11
ansys仿真分析
主要包括：
1、各向同性材料（材料在任意一点沿任何方向的性
能（力学、热学）均相同，包括所以金属材料）
模型误差
1、离散误差
2、边界误差
3、单元形状误差
计算误差
1、舍入误差
2、截断误差
截断误差除与计算方式有关外，还与模型的大小有关
2021/3/26
ansys仿真分析 ppt课件
7
ansys仿真分析
提高单元的阶次 增加单元数量 划分规则的单元形状 建立与实际工况相符的边界条件 减小模型的大小 注意：当单元数和节点数增高时计算的累计误差也会增加，
对面的网格划分选择 Quad,对体的网格 划分选择 Hex, 点击 Map. 其中通常采用的尺寸控制和级别如下:
线尺寸 [LESIZE] 级别较高. 若指定了总体单元尺寸, 它将用于 “未给
定尺寸的” 线. 缺省的单元尺寸 [DESIZE]仅在未指定
ESIZE时用于 “未给定尺寸的” 线上. (智能网格划分 无效.)
所以并不是单元数多，单元阶次高就好。
2021/3/26
ansys仿真分析 ppt课件
8
ansys仿真分析
1、降维处理：将实体单元转化为二维平面单元或转化 为杆或者梁单元
2、细节简化：将 不必要的细节忽略（对整体分析影响 不大或离关键部位较远）
3、形式变换：将某些形状多样，难于进行网格划分的 实体单元进行转换为容易操作的实体类型，如将加强筋转 换为平面单元进行分析
ANSYS课件4分析步骤
6. 单击Main Menu>Solution>Define Loads>Delete>Structural>Displacement>On Keypoints菜单来删除关键点的施加的位移约束。当弹出图形拾取对话框后， 选中要删除约束的关键点，单击【OK】按钮，弹出【Delete KP Constraints】
4. 接着弹出【Apply U,ROT on KPs】对话框。在【DOFs to be constrained】列
表框中选中【ALL DOF】，其它保持不变，然后单击【OK】按钮即对关键点 5约束了各方向的自由度。
5. 重复以上两步，为关键点6约束UY和UZ方向的自由度。
约束UY和UZ方向的自由度
双击【Isotropic】弹出【Linear Isotropic Material Properties for Material…】对话框。在 【EX】文本框中输入弹性模量“2E11”，在【PRXY】文本框中输入泊松比“0.3”，单
击OK按钮完成设定 。
弹性模量 泊松比
3. 涉及到惯性载荷的分析比如动力分析以及需要施加离心载荷的分析的时候，
4.1 定义线性材料参数
假设材料是各向同性的线弹性材料，其材料参数的定义步骤如下： 1. 单击Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models菜单，弹出【Define Material Model Behavior】对话框。
2. 在右侧列表框中依次选择【Structural】|【Linear】|【Elastic】|【Isotropic】选项。
3-D 实体 块
四面体 层 各向异性
SOLID45,SOLID95,SOLID73,SOLID185
ANSYS基本分析过程
退出ANSYS 退出
单击工具栏上的“Quit”按钮，在出现的对 话框中选择“Quit-NoSave”,单击OK,退出 ANSYS.
练习
P17例子或Help/ANSYS Tutorials/structural tutorial 重点掌握
ANSYS启动与退出 ANSYS界面及基本操作 工作目录、作业文件 输出文件与数据库 ANSYS分析的基本过程
求解——施加载荷 施加载荷 求解
MainMenu>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Pressure>On Lines 在随后出现的拾取框中，用鼠标选中编号为“L2”、 “L3”的线段，单击拾取框上的OK键， 将会弹出一个“Apply PRES on Lines”的对话框。 在项“Load PRES value”后面的输入栏里输入“100”，单击对话框上的“OK”键。
前处理——建模 建模 前处理
3、进行减运算，将从正方形中减去圆孔，生 成有限元分析模型。命令为：
GUI： MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Boo leans>Subtract>Area 先用鼠标在正方形 正方形的中心位置单击一次，正方形 正方形 将变成另一种颜色，这表示正方形已被选中，单 击一下拾取框上的OK键， 然后再用鼠标在圆的中心处单击一次，圆的颜色 圆 也会发生变化，这表示圆也被选中，再单击OK键， 系统将关闭拾取框，减运算也就完成了。
ANSYS的典型分析过程 ANSYS的典型分析过程
ANSYS有限元分析过程主要包括三个步骤：
创建有限元模型——前处理 前处理
创建或输入几何模型 定义材料属性 定义实常数(要根据单元的几何特性来设置，有些单元没有实常数) 定义单元类型 划分单元
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ANSYS
ANSYS分析的基本步骤
Objective
有限元分析
ANSYS
有限元分析(FEA) 是对物理现象（几何及载荷工况）的 模拟，是对真实情况的数值近似。通过划分单元，求解 有限个数值来近似模拟真实环境的无限个未知量。
ANSYS的分析方法
Objective
1. 创建有限元模型 创建或读入几何模型. 定义材料属性. 划分单元 (节点及单元).
h. Main Menu: Preprocessor > Modeling- Create > Lines- Lines > Straight Line
ANSYS
建议在分析过程中，隔一段时间存储一次数据库文件.
在进行不清除后果的（例如划分网格）或会造成重大 影响的（例如删除操作）操作以前，最好先存储一下 数据库文件.
如果在进行一个操作以前刚刚存储完数据库，您可以 选择工具条中的RESUME_DB，进行 “undo”。
ANSYS文件指南
ANSYS
立即保存数据库到 jobname.db文件 中，其中jobname为工作文件名。
弹出一个对话框，允许将数据库存储到 另外名字的文件上。 (注意在ANSYS 中， “Save as” 只将数据库拷贝到另 外一个文件名上，并不改变当前的工作 文件名).
ANSYS
ANSYS数据库 (续)
Objective
Objective
为了最大程度地减小由于误操作引起的文件覆盖等，我 们建议您培养以下习惯：
1) 针对每个分析项目，设置单独的子目录；
2) 每求解一个新问题使用不同的 工作文件名. 在AYSYS启动对话 框中设置工作文件名.
ANSYS的Output文件在交互操作中并不自动被写出，在 交互操作中，您必须用Utility Menu: File > Switch Output to > File把output写到一个文件中.
恢复操作将数据库文件中的数据读入内存中，在这个过程 中，将首先清除目前内存中的数据，将之替换成数据库文 件中的数据.
立即恢复名为 jobname.db的文件. Jobname为在ANSYS启动对话框中设 定的工作文件名.
与 “Save as,”类似， “Resume from” 读入给定文件名的数据库文件， 但当前的工作文件名不变.
数据库文件
jobname.db
二进制
Log 文件
jobname.log 文本
结果文件 (例如：结构)
jobname.rxx jobname.rst
二进制
图形文件
jobname.grph 二进制 (特殊格式)
ANSYS
ANSYS数据库 (续)
Objective
ANSYS的数据库，是指在前处理、求解及后处理过程 中，ANSYS保存在内存中的数据。数据库既存储输入 的数据，也存储结果数据:
2. 施加载荷进行求解
施加载荷及载荷选项.
A1
YZX
求解. 3. 查看结果
查看分析结果.
检验结果. (分析是否正确)
ANSYS
ANSYS
ANSYS的分析方法(续)
Objective
分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现. 主菜单
1. 建立有限元模型
2. 施加载荷求解
3. 查看结果
ANSYS
• 输入数据 - 必须输入的信息 (模型尺寸、材料属性、载荷 等).
• 结果数据 - ANSYS计算的数值 (位移、应力、应变、温 度等).
ANSYS
ANSYS数据库 (续)
Objective
存储操作将ANSYS数据库从内存中写入一个文件 。数据 库文件（以db为扩展名）是数据库当前状态的一个备份.
练习 - 悬壁梁(续)
Exercise
交互操作
解释
1. 启动 ANSYS.
以交互模式进入ANSYS， 工作文件名为beam.
ANSYS
2. 创建基本模型
a. Main Menu: Preprocessor > Modeling- Create > Keypoints > In Active CS...
ANSYS在分析过程中需要读写文件.
文件格式为 jobname.ext, 其中 jobname 是 设定的工作文件名, ext 是由ANSYS定义的扩 展名，用于区分文件的用途和类型.
默认的工作文件名是 file.
ANSYS
ANSYS文件及工作文件名(续)
Objective
一些特殊的文件
ANSYS数据库 (续)
Objective
存储和恢复操作 可在工具条中方 便地调用.
ANSYS
ANSYS提供数据库文件备份。 选择 “Files > Resume from,” 然后选择 jobname.dbb ，恢复到上一次存储的 数据库.
ANSYS
有关存储与恢复操作的提示
Objective
您必须选择一个存储命令，将数据库保存到文件中.使用Aຫໍສະໝຸດ SYS分析一个工字悬壁梁，如图所示.
P
Point A
H
L
在练习之后，数值解将 与用弹性梁理论计算的 解析解进行对比.
求解在力P作用下点A处 的变形，已知条件如下：
P = 4000 lb L = 72 in I = 833 in4 E = 29 E6 psi 横截面积 (A) = 28.2 in2 H = 12.71 in
使用带有两个关键点的线模 拟梁，梁的高度及横截面积 将在单元的实常数中设置.
练习 - 悬壁梁(续)
Exercise
交互操作
解释
b. 输入关键点编号 1. c. 输入x,y,z坐标 0,0,0. d. 选择 Apply. e. 输入关键点编号 2. f. 输入x,y,z坐标72,0,0 . g. 选择 OK.
分析完成后，您必须保存如下文件: log 文件 ( .log), 数 据库文件 ( .db), 结果文件 ( .rst, .rth等), 载荷步文件 (.s01, .s02, ...), 输出文件 ( .out), 物理环境文件 (.ph1,
.ph2, ...).
注意 log 文件只添加，不会覆盖.
ANSYS的分析方法(续)
Objective
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.
ANSYS
ANSYS文件及工作文件名
Objective
ANSYS
使用Windows Explorer时的注意事项
当使用Windows Explorer管理ANSYS文件时，建议 Objective 作如下设置:View > Options
这些设置将显示ANSYS文件的扩展名，以利于ANSYS 文件管理.
练习 - 悬壁梁
ANSYS
Exercise
问题描述
ANSYS分析的基本步骤
Objective
有限元分析
ANSYS
有限元分析(FEA) 是对物理现象（几何及载荷工况）的 模拟，是对真实情况的数值近似。通过划分单元，求解 有限个数值来近似模拟真实环境的无限个未知量。
ANSYS的分析方法
Objective
1. 创建有限元模型 创建或读入几何模型. 定义材料属性. 划分单元 (节点及单元).
h. Main Menu: Preprocessor > Modeling- Create > Lines- Lines > Straight Line
ANSYS
建议在分析过程中，隔一段时间存储一次数据库文件.
在进行不清除后果的（例如划分网格）或会造成重大 影响的（例如删除操作）操作以前，最好先存储一下 数据库文件.
如果在进行一个操作以前刚刚存储完数据库，您可以 选择工具条中的RESUME_DB，进行 “undo”。
ANSYS文件指南
ANSYS
立即保存数据库到 jobname.db文件 中，其中jobname为工作文件名。
弹出一个对话框，允许将数据库存储到 另外名字的文件上。 (注意在ANSYS 中， “Save as” 只将数据库拷贝到另 外一个文件名上，并不改变当前的工作 文件名).
ANSYS
ANSYS数据库 (续)
Objective
Objective
为了最大程度地减小由于误操作引起的文件覆盖等，我 们建议您培养以下习惯：
1) 针对每个分析项目，设置单独的子目录；
2) 每求解一个新问题使用不同的 工作文件名. 在AYSYS启动对话 框中设置工作文件名.
ANSYS的Output文件在交互操作中并不自动被写出，在 交互操作中，您必须用Utility Menu: File > Switch Output to > File把output写到一个文件中.
恢复操作将数据库文件中的数据读入内存中，在这个过程 中，将首先清除目前内存中的数据，将之替换成数据库文 件中的数据.
立即恢复名为 jobname.db的文件. Jobname为在ANSYS启动对话框中设 定的工作文件名.
与 “Save as,”类似， “Resume from” 读入给定文件名的数据库文件， 但当前的工作文件名不变.
数据库文件
jobname.db
二进制
Log 文件
jobname.log 文本
结果文件 (例如：结构)
jobname.rxx jobname.rst
二进制
图形文件
jobname.grph 二进制 (特殊格式)
ANSYS
ANSYS数据库 (续)
Objective
ANSYS的数据库，是指在前处理、求解及后处理过程 中，ANSYS保存在内存中的数据。数据库既存储输入 的数据，也存储结果数据:
2. 施加载荷进行求解
施加载荷及载荷选项.
A1
YZX
求解. 3. 查看结果
查看分析结果.
检验结果. (分析是否正确)
ANSYS
ANSYS
ANSYS的分析方法(续)
Objective
分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现. 主菜单
1. 建立有限元模型
2. 施加载荷求解
3. 查看结果
ANSYS
• 输入数据 - 必须输入的信息 (模型尺寸、材料属性、载荷 等).
• 结果数据 - ANSYS计算的数值 (位移、应力、应变、温 度等).
ANSYS
ANSYS数据库 (续)
Objective
存储操作将ANSYS数据库从内存中写入一个文件 。数据 库文件（以db为扩展名）是数据库当前状态的一个备份.
练习 - 悬壁梁(续)
Exercise
交互操作
解释
1. 启动 ANSYS.
以交互模式进入ANSYS， 工作文件名为beam.
ANSYS
2. 创建基本模型
a. Main Menu: Preprocessor > Modeling- Create > Keypoints > In Active CS...
ANSYS在分析过程中需要读写文件.
文件格式为 jobname.ext, 其中 jobname 是 设定的工作文件名, ext 是由ANSYS定义的扩 展名，用于区分文件的用途和类型.
默认的工作文件名是 file.
ANSYS
ANSYS文件及工作文件名(续)
Objective
一些特殊的文件
ANSYS数据库 (续)
Objective
存储和恢复操作 可在工具条中方 便地调用.
ANSYS
ANSYS提供数据库文件备份。 选择 “Files > Resume from,” 然后选择 jobname.dbb ，恢复到上一次存储的 数据库.
ANSYS
有关存储与恢复操作的提示
Objective
您必须选择一个存储命令，将数据库保存到文件中.使用Aຫໍສະໝຸດ SYS分析一个工字悬壁梁，如图所示.
P
Point A
H
L
在练习之后，数值解将 与用弹性梁理论计算的 解析解进行对比.
求解在力P作用下点A处 的变形，已知条件如下：
P = 4000 lb L = 72 in I = 833 in4 E = 29 E6 psi 横截面积 (A) = 28.2 in2 H = 12.71 in
使用带有两个关键点的线模 拟梁，梁的高度及横截面积 将在单元的实常数中设置.
练习 - 悬壁梁(续)
Exercise
交互操作
解释
b. 输入关键点编号 1. c. 输入x,y,z坐标 0,0,0. d. 选择 Apply. e. 输入关键点编号 2. f. 输入x,y,z坐标72,0,0 . g. 选择 OK.
分析完成后，您必须保存如下文件: log 文件 ( .log), 数 据库文件 ( .db), 结果文件 ( .rst, .rth等), 载荷步文件 (.s01, .s02, ...), 输出文件 ( .out), 物理环境文件 (.ph1,
.ph2, ...).
注意 log 文件只添加，不会覆盖.
ANSYS的分析方法(续)
Objective
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.
ANSYS
ANSYS文件及工作文件名
Objective
ANSYS
使用Windows Explorer时的注意事项
当使用Windows Explorer管理ANSYS文件时，建议 Objective 作如下设置:View > Options
这些设置将显示ANSYS文件的扩展名，以利于ANSYS 文件管理.
练习 - 悬壁梁
ANSYS
Exercise
问题描述