第2章ANSYS有限元分析基本步骤
学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化
学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化Chapter 1: Introduction to Ansys WorkbenchAnsys Workbench是一款广泛应用于工程领域的有限元分析和结构优化软件。
它的功能强大，能够帮助工程师在设计过程中进行力学性能预测、应力分析以及结构优化等工作。
本章节将介绍Ansys Workbench的基本概念和工作流程。
1.1 Ansys Workbench的概述Ansys Workbench是由Ansys公司开发的一套工程分析软件，主要用于有限元分析和结构优化。
它集成了各种各样的工具和模块，使得用户可以在一个平台上进行多种分析任务，如结构分析、热分析、电磁分析等。
1.2 Ansys Workbench的工作流程Ansys Workbench的工作流程通常包括几个基本步骤：（1）几何建模：通过Ansys的几何建模功能，用户可以创建出需要分析的结构的几何模型。
（2）加载和边界条件：在这一步骤中，用户需要为结构定义外部加载和边界条件，如施加的力、约束和材料特性等。
（3）网格生成：网格生成是有限元分析的一个关键步骤。
在这一步骤中，Ansys Workbench会将几何模型离散化为有限元网格，以便进行分析计算。
（4）材料属性和模型：用户需要为分析定义合适的材料属性，如弹性模量、泊松比等。
此外，用户还可以选择适合的分析模型，如静力学、动力学等。
（5）求解器设置：在这一步骤中，用户需要选择适当的求解器和设置求解参数，以便进行分析计算。
（6）结果后处理：在完成分析计算后，用户可以对计算结果进行后处理，如产生应力、位移和变形等结果图表。
Chapter 2: Finite Element Analysis with Ansys Workbench本章将介绍如何使用Ansys Workbench进行有限元分析。
我们将通过一个简单的示例，演示有限元分析的基本步骤和方法。
第2章 ANSYS有限元分析典型步骤[1]
![第2章 ANSYS有限元分析典型步骤[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/a5a998a627d3240c8547efa5.png)
第2章 ANSYS有限元分析典型步骤
5
第二步：定义单元类型 ANSYS单元库提供多达200种不同的单元。 较为简单的单元分类如表所示。 下面是一个平面单元在ANSYS单元类中的
命名方式：
第2章 ANSYS有限元分析典型步骤
6
PLANE77
PLANE表示该单元属于平面单元类。由于 平面单元类中还包含其他许多单元，所以 还要用数字编号77来标识特定单元。
1)创建或者导入实体模型。
ANSYS提供强大的实体模型创建功能.可以 创建关键点、线、面、体,并支持布尔操作, 以生成更为复杂的模型。模型创建的菜单 项如图1所示。
第2章 ANSYS有限元分析典型步骤
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第2章 ANSYS有限元分析典型步骤
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2)网格划分前预备工作包括以下2个步骤：
i)为实体模型分配单元属性
2.2.2施加载荷
ANSYS对载荷的定义包括约束，支撑，边界条件，激 励等。并根据真实物理环境将载荷分为6大类。
自由度约束：即把某个固定自由度用给定的数值代替。 例如电磁场分析中的给有限元模型施加的磁势为零的 边界条件。
第2章 ANSYS有限元分析典型步骤
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集中力载荷：施加在节点上的集中载荷。例如结构分 析中施加在有限元模型上的力和力矩。
第2章 ANSYS有限元分析典型步骤
2.1建立有限元模型 2.2加载和求解 2.3结果后处理
第2章 ANSYS有限元分析典型步骤
1
2.1建立有限元模型
ANSYS将模型分为实体模型和有限元模型 两大类。
实体模型由关键点、线、面和体组成，用 来直接描述所求问题的几何特性。
有限元模型是实际结构和物质的数学表示 方法。
第2章 ANSYS有限元分析典型步骤
有限元分析的基本步骤
有限元分析的基本步骤⼀个典型的ANSYS分析过程可分为以下6个步骤：1定义参数2创建⼏何模型3划分⽹格4加载数据5求解6结果分析1定义参数1.1指定⼯程名和分析标题启动ANSYS软件，选择File→Change Jobname命令选择File→Change Title菜单命令1.2定义单位(2) 设置计算类型ANSYS Main Menu: Preference→Material Props →Material Models →Structural →OK(3) 定义分析类型ANSYS Main Menu: Preprocessor →Loads →Analysis Type →New Analysis→STATIC →OK1.3定义单元类型选择Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete命令单击[Options]按钮，在[Element behavior]下拉列表中选择[Plane strs w/thk]选项，单击确定1.4定义单元常数在ANSYS程序主界⾯中选择Main Menu→Preprocessor→Real Constants→Add/Edit/Delete命令单击[Add]按钮，进⾏下⼀个[Choose Element Type]对话框1.5定义材料参数在ANSYS程序主界⾯，选择Main Menu→Preprocessor→Material Props→Material Models命令(1)选择对话框右侧Structural→Linear→Elastic→Isotropic命令，并单击[Isotropic]选项，接着弹出如下所⽰[Linear Isotropic Properties for Material Number 1]对话框。
在[EX]⽂本框中输⼊弹性模量“200000”，在[PRXY]⽂本框中输⼊泊松⽐“0.3”，单击OK2创建⼏何模型在ANSYS程序主界⾯，选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Creat→Areas→Rectangle →By 2Corners命令选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Creat→Areas→Circle→Solid Circle命令3⽹格划分(之前⼀定要进⾏材料的定义和分配)选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→Arears Circle命令选择Main Menu→Preprocessor→Meshing→Mesh→Areas→Free命令，弹出实体选择对话框，单击[Pick All]按钮，得到如下所⽰⽹格4加载数据(1)选择Main Menu→Preprocessor→Loads→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→On Lines命令，出现如下所⽰对话框，选择约束[ALL DOF]选项，并设置[Displacement value]为0，单击OK。
有限元基础及分析步骤课件
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注意
• 为了最大程度地减小由于误操作引起的文件覆盖等，应 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. • 分析完成后，您必须保存如下ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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.
8
2-4d. 怎样利用存储和恢复数据库，从错误操作 中恢复.
存储和恢复操作可在工 具条中方便地调用.
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.
9
有关存储与恢复操作的提示
• 必须选择一个存储命令，将数据库保存到文件中. • 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‖。
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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.
课程设计ANSYS有限元分析(最完整)
有限元法分析与建模课程设计报告学院：机电学院专业：机械制造及其自动化指导教师：****学生：****学号：2012011****2015-12-31摘要本文通过ANSYS10.0建立了标准光盘的离心力分析模型，采用有限元方法对高速旋转的光盘引起的应力及其应变进行分析，同时运用经典弹性力学知识来介绍ANSYS10.0中关于平面应力问题分析的基本过程和注意事项。
力求较为真实地反映光盘在光驱中实际应力和应变分布情况，为人们进行合理的标准光盘结构设计和制造工艺提供理论依据。
关键词：ANSYS10.0；光盘；应力；应变。
目录第一章引言31.1 引言3第二章问题描述52.1有限元法及其基本思想52.2 问题描述5第三章力学模型的建立和求解63.1设定分析作业名和标题63.2定义单元类型73.3定义实常数103.4定义材料属性133.5建立盘面模型153.6对盘面划分网格233.7施加位移边界283.8施加转速惯性载荷并求解31第四章结果分析334.1 旋转结果坐标系334.2查看变形344.3查看应力36总结39参考文献40第一章引言1.1 引言光盘业是我国信息化建设中发展迅速的产业之一，认真研究光盘产业的规律和发展趋势，是一件非常迫切的工作。
光盘产业发展的整体性强，宏观调控要求高，因此，对于光盘产业的总体部署、合理布局和有序发展等问题，包括节目制作、软件开发、硬件制造、节目生产、技术标准等。
在高速光盘驱动器中，光盘片会产生应力和应变，在用ANSYS分析时，要施加盘片高速旋转引起的惯性载荷，即可以施加角速度。
需要注意的是，利用ANSYS施加边界条件时，要将孔边缘节点的周向位移固定，为施加周向位移，而且还需要将节点坐标系旋转到柱坐标系下。
本文通过ANSYS10.0建立了标准光盘的离心力分析模型，采用有限元方法对高速旋转的光盘引起的应力及其应变进行分析，同时运用经典弹性力学知识来介绍ANSYS10.0中关于平面应力问题分析的基本过程和注意事项。
第二章 有限元分析软件ANSYS-飞机机翼的模态分析
刘玲 机械工程学院
第二章 有限元分析软件ANSYS
第二章 有限元分析软件ANSYS
§2.1 ANSYS软件介绍
§2.2 ANSYS程序的结构
§2.3 ANSYS图形用户界面 §2.4 ANSYS分析基本步骤
§2.5 ANSYS实例分析
§2.5 ANSYS实例分析
§2.5.1 六方孔螺钉头用扳手的静力分析 §2.5.2 飞机机翼的模态分析
ANSYS提供了强大的动力分析工具，可以很方便地进行各类动力分析
问题：模态分析、谐响应分析、瞬态动力分析和谱分析。
一、动力分析简介
动力学分析根据载荷形式的不同和所有求解的内容的不同我们可 以将其分为：
模态分析
谐响应分析
瞬态动力分析
谱分析
二、动力学分析分类_模态分析
模态分析在动力学分析过程中是必不可少的一个步骤。
§2.5.2 飞机机翼的模态分析
一、问题描述
二、建立模型
三、定义边界条件并求解
四、查看结果
五、命令流输入
一、问题描述
对一个飞机机翼进行模态分析。机翼沿长度方向的轮廓是一致的，横 截面由直线的样条曲线定义。机翼的一端固定在机体上，另一端悬空。要
求分析得到机翼的模态自由度。有关的几何尺寸见图1，机翼材料的常数为：
在谐响应分析、瞬态动力分析动分析过程中均要求先进行 模态分析才能进行其他步骤。
模态分析的定义
模态提取方法
二、动力学分析分类_模态分析
模态分析的定义
模态分析用于确定设计机构或机器部件的振动特性(固有频率和 振型)，即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中 的重要参数。同时，也可以作为其他动力学分析问题的起点，例如 瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析。其中模态分析也是进行谱 分析或模态叠加法谱响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析 过程。 ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环 对称结构模态分析。前者有旋转的涡轮叶片等模态分析，后者则允 许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。 ANSYS中的模态分析是一个线性分析。任何非线性特性，如塑性和 接触(间隙)单元，即使定义了也将被忽略。
ANSYS有限元分析基本步骤
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..
第2章ANSYS有限元分析典型步骤
第2章ANSYS有限元分析典型步骤ANSYS有限元分析通常包括以下典型步骤：1. 建立几何模型：首先，需要根据实际情况建立一个准确的物体几何模型。
可以使用ANSYS的建模工具，如DesignModeler或SpaceClaim 等，或者根据实际测量数据导入几何模型。
2.定义材料属性：对于每个组件或部件，需要定义其材料属性。
这包括材料的弹性模量、泊松比、密度等。
可以根据实际材料性能值，或通过实验测量获得的数据进行定义。
3. 网格划分：在进行有限元分析之前，需要将几何模型划分为离散的小单元，也就是网格。
网格的划分可以使用ANSYS的网格划分工具，如Meshing或Tetrahedron等。
网格的质量对分析结果影响很大，因此需要注意网格的尺寸和形状。
4.边界条件的定义：在有限元分析中，需要定义加载条件和边界条件。
加载条件包括模型所受到的力或压力，边界条件包括模型的约束条件。
根据实际情况，可以在加载面上应用力或压力，并在其他面上施加约束条件，如固定、自由、对称等。
5.约束和加载条件的应用：在ANSYS中，可以通过指定加载和约束条件来模拟实际问题的工作条件。
可以使用ANSYS的加载和约束工具来定义这些条件，并将其应用于相应的面或区域。
6.求解计算：在有限元分析中，需要对模型进行数值求解以获得结果。
ANSYS提供了强大的求解器，可以对各种非线性和线性问题进行求解。
可以选择适当的求解方法和参数，并启动求解计算。
7.结果分析：一旦求解过程完成，可以对分析结果进行分析和解释。
ANSYS提供了丰富的后处理工具，可以显示网格变形、应力和应变分布、位移和振动模式等相关结果。
根据需要，可以导出结果并使用其他软件进一步分析。
8.结果验证和优化：根据结果分析，可以对模型和分析设置进行验证和优化。
结果验证通常是与实验数据进行比较，以确定模型的准确性。
优化可以是调整材料属性、几何形状或边界条件等，以提高模型性能。
9.报告和展示：最后，需要编写分析报告，并通过图形和表格等方式展示分析结果。
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。
第2章有限元分析基础
第2章有限元法基础第1节有限单法的形成一、有限元法的形成在工程技术领域内，经常会遇到两类典型的问题。
其中的第一类问题，可以归结为有限个已知单元体的组合。
例如，材料力学中的连续梁、建筑结构框架和桁架结构。
我们把这类问题，称为离散系统。
尽管离散系统是可解的，但是求解这类复杂的离散系统，要依靠计算机技术；第二类问题，通常可以建立它们应遵循的基本方程，即微分方程和相应的边界条件。
例如弹性力学问题、热传导问题和电磁场问题等。
由于建立基本方程所研究的对象通常是无限小的单元，这类问题称为连续系统。
尽管已经建立了连续系统的基本方程，由于边界条件的限制，通常只能得到少数简单问题的精确解答。
对于许多实际的工程问题，还无法给出精确的解答。
为解决这个困难，工程师们和数学家们提出了许多近似方法。
在寻找连续系统求解方法的过程中，工程师和数学家从两个不同的路线得到了相同的结果，即有限元法。
有限元法的形成可以追溯到二十世纪50年代，来源于固体力学中矩阵结构法的发展和工程师对结构相似性的直觉判断。
从固体力学的角度来看，桁架结构等标准离散系统与人为地分割成有限个分区后的连续系统在结构上存在相似性。
1956年M.J.Turner，R.W.Clough，H.C.Martin，L.J.Topp在纽约举行的航空学会年会上介绍了一种新的计算方法，将矩阵位移法推广到求解平面应力问题。
他们把结构划分成一个个三角形和矩形的“单元”，利用单元中近似位移函数，求得单元节点力与节点位移关系的单元刚度矩阵。
1954—1955年，J.H.Argyris在航空工程杂志上发表了一组能量原理和结构分析论文。
1960年，Clough在他的名为“The finite element in plane stress analysis”的论文中首次提出了有限元（finite element）这一术语。
数学家们则发展了微分方程的近似解法，包括有限差分方法、变分原理和加权余量法。
有限元分析的基本步骤
一个典型的ANSYS分析过程可分为以下6个步骤：1定义参数2创建几何模型3划分网格4加载数据5求解6结果分析1定义参数1.1指定工程名和分析标题启动ANSYS软件，选择File→Change Jobname命令选择File→Change Title菜单命令1.2定义单位(2) 设置计算类型ANSYS Main Menu: Preference→Material Props →Material Models →Structural →OK(3) 定义分析类型ANSYS Main Menu: Preprocessor →Loads →Analysis Type →New Analysis→STATIC →OK1.3定义单元类型选择Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete命令单击[Options]按钮，在[Element behavior]下拉列表中选择[Plane strs w/thk]选项，单击确定1.4定义单元常数在ANSYS程序主界面中选择Main Menu→Preprocessor→Real Constants→Add/Edit/Delete命令单击[Add]按钮，进行下一个[Choose Element Type]对话框1.5定义材料参数在ANSYS程序主界面，选择Main Menu→Preprocessor→Material Props→Material Models命令(1)选择对话框右侧Structural→Linear→Elastic→Isotropic命令，并单击[Isotropic]选项，接着弹出如下所示[Linear Isotropic Properties for Material Number 1]对话框。
在[EX]文本框中输入弹性模量“200000”，在[PRXY]文本框中输入泊松比“0.3”，单击OK2创建几何模型在ANSYS程序主界面，选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Creat→Areas→Rectangle →By 2Corners命令选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Creat→Areas→Circle→Solid Circle命令3网格划分(之前一定要进行材料的定义和分配)选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→Arears Circle命令选择Main Menu→Preprocessor→Meshing→Mesh→Areas→Free命令，弹出实体选择对话框，单击[Pick All]按钮，得到如下所示网格4加载数据(1)选择Main Menu→Preprocessor→Loads→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→On Lines命令，出现如下所示对话框，选择约束[ALL DOF]选项，并设置[Displacement value]为0，单击OK。
第2章ANSYS有限元分析基本步骤
第2章ANSYS有限元分析基本步骤ANSYS有限元分析是一种常用的工程分析方法，可以用于解决各种结构力学问题。
本文将对ANSYS有限元分析的基本步骤进行详细介绍。
1.确定分析目标：在进行有限元分析之前，首先需要明确分析的目标和要求。
包括确定所要分析的结构或零件的几何形状、材料特性、受力情况等。
2.建立有限元模型：建立有限元模型是有限元分析的关键步骤之一、在ANSYS软件中，可以通过几何建模功能来定义结构的几何形状和尺寸。
然后，根据要分析的问题类型，选择适当的单元类型，并使用网格划分功能将结构分割成适当大小的单元。
3.定义材料特性：在进行有限元分析之前，需要定义结构的材料特性。
包括弹性模量、泊松比、密度等。
可以根据实际情况输入已知的材料特性值，也可以通过实验或理论计算来获得。
4.定义边界条件：边界条件是有限元分析中的重要概念，它用于描述结构在系统中的限制条件。
在ANSYS中，可以通过节点约束和节点载荷来定义边界条件。
常见的边界条件包括固定边界条件、力载荷和位移约束。
5.生成网格：当有限元模型、材料特性和边界条件都定义好之后，可以使用ANSYS软件中的划分工具生成有限元网格。
生成网格的目的是将结构分割成适当大小和形状的单元，以便进行数值计算。
6.设置分析类型：在进行有限元分析之前，需要选择适当的分析类型。
根据具体问题的要求，可以选择其中的静态分析、动态分析、热分析等多种分析类型。
7.执行分析计算：当有限元模型、材料特性、边界条件和网格都设置好之后，可以执行分析计算。
ANSYS软件会根据设置的分析类型和边界条件进行数值计算，并给出相应的结果。
8.结果分析与后处理：分析计算完成后，可以进行结果的分析和后处理。
ANSYS软件提供了丰富的后处理功能，可以对应力、位移、变形、应变等结果进行可视化和分析。
9.结果验证和优化设计：完成有限元分析后，需要对结果进行验证和评估。
与实际情况进行对比，确定结果的可靠性和准确性。
ANSYS 18.0有限元分析基础与实例教程课件第2章
M
By Circumscr Rad or > By Inscribed Rad or > By Side Length
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Volumes > Prism >
RPR4 Hexagonal or > Octagonal or > Pentagonal or > Septagonal or > Square
相交：是把相重叠的图元形成一个新的图 元。
图2-4 粘接操作
2.1.4 拖拉和旋转
布尔运算尽管很方便，但一般需耗 费较多的计算时间，所以在构造模型时 ，可以采用拖拉或者旋转的方法建模， 如图2-5所示。它往往可以节省很多计算 时间，提高效率。
2.1.5 移动和复制
一个复杂的面或体在模型中重复出 现时仅需构造一次。之后可以移动、旋 转或者复制到所需的地方，如图2-6所示 。会发现在方便之处生成几何体素再将 其移动到所需之处，往往比直接改变工 作平面生成所需体素更方便。图中黑色 区域表示原始图元，其余都是复制生成 。
CYL5
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Circle > By End Points
RPOLY
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Polygon > By Circumscr Rad or > By Inscribed Rad or > By Side Length
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Polygon >
有限元及其分析ANSYS基本操作课件
图形文件
单元矩阵
文件名称
Jobname.log
Jobname.err
Jobname.out
Jobname.db
Jobname.xxx Jobname.rst Jobname.rth Jobname.rmg Jobname.rfl
文件格式 文本 文本 文本
二进制 二进制
Jobname.sn
文本
对于实体建模，需要描述模型的几何边界，以便生成有限元模型 前建立对单元大小和形状的控制，然后让ANSYS自动生成所有的 节点和单元。与之对比，直接生成方法必须直接确定每个节点的 位置，以及每个单元的大小、形状和连接关系。采用命令流方式 往往更便于实现有限元模型的直接生成。
有限元及其分析 ANSYS基本操作
BEAM189
2D
PLANE2，PLANE25，PLANE42，PLANE82，
PLANE83，PLANE145，PLANE146，PLANE182，
PLANE183
3D
SOLID45，SOLID64，SOLID65，SOLID92，
SOLID95，SOLID147，SOLID148，SOLID185，
有限元及其分析 ANSYS基本操作
2.坐标系
1）整体与局部坐标系 2）坐标系的激活 3）节点和单元坐标系
整体和局部坐标系用于几何体的定位，而节点坐标系则用于定义 节点自由度的方向。每个节点都有自己的节点坐标系，节点输入 数据（如约束自由度、载荷、主自由度、从自由度和约束方程） 和时间历程后处理（POST26）中节点结果数据（如自由度解、节 点载荷和反作用载荷）均是以节点坐标系方向表达。缺省情况下， 它总是平行于总体笛卡儿坐标系（节点坐标系与定义节点的激活 坐标系无关）。但在很多情况下需要改变节点坐标系，比如当需 要施加径向或者周向约束时，就需要将节点坐标系转到柱坐标系 下完成。
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。
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2.2 有限元模型的建立
• 定义单元类型的方法：
➢ GUI：【Main Menu】（主菜单）/【Preprocessor】（前处理 器）/【Element Types】（单元类型）/【Add】（增加）/【 Edit】（编辑）/【Delete】（删除），弹出Element Types（ 单元定义）对话框。 在弹出的对话框中选择需要的单元类型。
所要进行的有限元分析保存在某一特定路径的文件夹中， 以便查看和编辑所做的分析。
➢ 修改路径的方法为： • 命令：/FILNAME, FNAME • GUI: 【Utility Menu】（实用菜单）/【File】（文件）/【 Change Directory】弹出浏览文件夹对话框，指定有限元分 析所要放置的路径及文件夹名骤:
➢ 1）创建或导入实体模型。 ➢ 2）网格划分前的准备工作。 ➢ 3）对实体模型进行网格划分。
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2.3 加载和求解
• 加载和求解步骤可细分为如下步骤。
➢ 1）定义分析类型和设置分析选项。 ➢ 2）施加载荷。 ➢ 3）设置载荷步选项。 ➢ 4）求解。
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2.3 加载和求解
图2-3 ANSYS 14.5求解器选择
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2.3 加载和求解
• 2.3.4 求解
➢ 选择好求解器后，可进行求解，方法如下： • GUI：Main Menu】/【Solution】（求解器）/【Solve】（ 求解）/【Current Ls】（当前载荷步）。
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2.4 结果后处理
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2.2 有限元模型的建立
• 2.2.2 定义单元类型
➢ ANSYS单元库提供了逾百种不同的单元。为了方便用户正确识 别这些单元，ANSYS建立了针对不同问题的单元类型，并根据 单元类型的特点为每个单元命名。
➢ 单元命名格式为：单元类型前缀名+数字编号，此数字编号在 ANSYS单元库中是没有重复的。例如，BEAM 188是一个杆单 元，BEAM表示该单元属于杆单元。由于杆单元类中还包含其 他许多单元，如BEAM 189单元等，所以还要用数字编号188来 标识此特定单元。
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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2-1所示。
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2.3 加载和求解
• 2.3.1定义分析类型和设置分析选项
➢ ANSYS可以求解7种不同类型的分析，分别是静态分析、瞬态 分析、谐振分析、模态分析、频谱分析、屈曲分析和子结构分 析。
➢ 定义分析选项的方法为： • GUI：【Main Menu】/【Solution】（求解器）/【 Analysis Type】（分析类型）/【New Analysis】（新的 分析）。
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2.2 有限元模型的建立
图2-1
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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
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
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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。
图2-2
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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
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2.2 有限元模型的建立
• 创建标题名
➢ 标题名最直观的作用是用简洁的英文语句标示当前分析的某种 信息，如分析对象、分析工况、分析性质等。
➢ 建立或修改标题名的方法如下： • 命令：/TITLE • GUI: Utility Menu（实用菜单）】/【File】（文件）/【 Change Title】弹出【Change Title】对话框，在【 /[TITLE] Enter new title】输入栏中输入标题名 。
➢ 图2-5为某节点反作用力与时间的关系图。
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2.4 结果后处理
图2-5
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• 有限元计算完成后，需要查看分析结果。分析结果的查看 通过后处理器来完成。所谓后处理器，就是观察和分析有 限元的计算结果，并从结果判定计算是否正确。
• ANSYS后处理器包括两个模块，通用后处理器POST1和 时间历程后处理器POS26。
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2.4 结果后处理
• 进入通用后处理器的方法如下：
➢ GUI：【Main Menu】/【General Postproc】（通用后处理器 ）。
➢ 图2-4所示为在通用后处理器中显示的某平面应力问题的分析结 果示意图。
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图2-4
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2.4 结果后处理
• 时间历程后处理器
➢ 进入时间历程后处理器的方法如下： • GUI: 【Main Menu】/【TimeHist Postproc】（时间历程后 处理器）。图2-4所示为在通用后处理器中显示的某平面应力 问题的分析结果示意图。
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2.2 有限元模型的建立
• 建立有限元模型的步骤可以细分为以下几个流程：
➢ 1）指定工作文件名和标题名； ➢ 2）定义单元类型； ➢ 3）定义材料属性； ➢ 4）创建有限元模型。
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2.2 有限元模型的建立
• 2.2.1 指定工作文件名和标题名 • 在建立工作文件名和标题之前，首先应修改工作路径，将
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2.3 加载和求解
• 2.3.3 选择求解方法
➢ 选择合适的求解方法GUI操作如下：【Main Menu】/【Solution 】（求解器）/【Analysis Type】（分析类型）/【Sol’n Controls】（求解控制），弹出【Solution Controls】对话框， 如图2-15所示。
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2.2 有限元模型的建立
• 建立和修改工作文件名
➢ 工作文件名的建立是在进入前处理器之前完成的。工作文件名 也就是ANSYS为存储在工作空间中的文件取的名字。为不同的 有限元建立与分析内容相关的工作文件名是一个良好的习惯。
➢ 建立或修改工作文件名的方法如下： • 命令：/FILNAME • GUI: 【Utility Menu】（实用菜单）/【File（文件）】/【 Change Jobname】弹出【Change Jobnamed】对话框 ，在【[/FILNAM] Enter new jobname】输入栏中输入工作 文件名。