ANSYS结构分析教程篇

精心整理

ANSYS结构分析基础篇

一、总体介绍

进行有限元分析的基本流程：

1.分析前的思考

1)采用哪种分析(静态，模态，动态...）

2)模型是零件还是装配件(零件可以form a part形成装配件，有时为了划分六面体网格采用零

件，但零件间需定义bond接触)

1、实体分析可是3D或2D，3D分析采用的高阶单元(SOLID186或SOLID187)划分的四面体(TET)或六面体(HEX)单元，2D分析采用的高阶单元的三角形(TRI)或四边形(QUA)单元，2D分析时需要在创建项目时在GEOMETRY的分析类型项选择2D,实体分析得每个节点结构上只有3个自由度，如下图所示

2、面体分析几何上是2D但离散元是3D，通常面体厚度给予赋值。面体网格划分采用壳单元，具有6个自由度。

3、线体几何上是1D,离散元是3D,截面形状可通过line body进行设置，

线体网格划分采用梁单元，具有6个自由度。

4、同个part下的所有body共享相交边界，网格划分时共用交界上的节点，不需要设置接触。

5、NameSelection的使用技巧，在model模块下，可点击右键insert NameSelection，

一般Nameselection的选择方法可用几何选取，直接在模型上鼠标点选。另一种实用的选取方法为Worksheet，可以添加多种条件进行筛选，模型划分网格后，可以精确到对每个单元的选取。

三、网格划分

1、relevance选项控制网格的精度，值在-100到100间，越小越粗糙，越大越精密。relevance center 控制relevance中间点的精度，element size控制整个模型的最大单元尺寸。

2、网格的高级尺寸控制

a)接近度和曲度结合控制

b)

c)

d)

2

3

Method

划分。

4

尺寸。

5

mapped

pinch

采用pinch划分网格后没有凸台

Master选择蓝色线，Slave选择红色线，tolerance的值要比凸台的高度大。

6、虚拟拓扑的应用

虚拟拓扑有助于优化几何模型，可以合并面，分割面或边来提高网格划分质量。

虚拟拓扑可以自动控制

虚拟拓扑合并面

虚拟拓扑分割边

虚拟拓扑设置：

behavior可以设置拓扑搜寻深度。

7、子模型的应用

当原几何模型较大，网格数量有限，为了对模型局部进行更精确的计算分析，可以采用子模型。子模型的一般创建方法：

先对整体模型(项目A)进行分析计算，然后copy原项目得到项目B,对项目B中几何进行切割细化网格，将项目A的solution栏拖到Setup栏，最好在B项目求解设置下的submodeling插入边界条件，子模型的切割边界应远离高应力区。

四、静力学分析

线弹性静力分析假设：

a)各向同性线弹性材料

b)小变形理论

c)无时间、无阻尼效应

1、point mass，质量点可以通过坐标或选择几何面、线、点加载在几何体上，质量点只受Acceleration，Standard earth gravity，Rotational velocity影响。

2、求解设置

应

惯

3

轴承力

4

nodal load and support 必须通过name selection 来选取node

tools-Solve process settings可以设置求解用的计算机CPU数

五、接触基本设置

接触是一种高度非线性特征，接触一般通过接触对描述，包括接触面(contact)和目标面(target),程序一共有5种接触方式，其主要特征如下：

Bonded 和 no separation 都是线性接触，bonded使两个接触面固定在一起，无间隙不能相对滑动而no separation 允许有较小的滑动，其他接触都是非线性。

contact 接触行为behavior分为对称和非对称两种行为。

接触面的处理interface treatment：adjust to touch程序自动取消两个接触面的间隙。

add offset 可以设置偏移量，正值使两个接触面靠近(可以模拟过盈配合)，负值使两个接触面远离。

Pinball region 可以设置判断接触区域的大小，当两个面都进入pinball region时程序则判定为发生接触。

mesh connections建立网格连接

connection worksheet表格查看连接信息

joint 定义约束副，共有九种约束形式来约束body-body 或者body-ground。

定义joint时需要定义reference和mobile regions，几何窗口左边显示的自由度，其中灰色的是被约束的，彩色的是自由的

joint configure可以定义约束的初始状态

Set定义初设状态，revert恢复原始状态。

对于旋转面或圆柱面的约束类型，可以定义扭转刚度和扭转阻尼。

大多数joints都可以通过stops来定义他的运动区域

beam

六、

1、action Remote and 所有的

设置

义

2、

rigid，

3、

4、

七、

1

2、

其中K-刚度矩阵和M-质量矩阵是常量，忽略阻尼C和外力F，应用线弹性材料和小变形理论，结构可以是约束的或非约束的，φ为模态坐标是个相对量。

1.结构载荷和热载荷步，非线性接触不适用于模态分析，但可以施加约束或预应力。

2.可以定义求解阶数和频率范围。

3.由于并没有外部激励，模态变形只是一个相对量，并且是一个质量归一化的量。

4.拉伸预应力将会增大自然频率，而压缩预应力将会降低自然频率。

九、稳态热分析

1.不考虑瞬态影响，K和Q可以是常量也可以是温度的函数，可以施加固定温度的边界条件。壳单元不考虑厚度方向的温度变化，线单元不考虑截面上的温度变化。

接触中热传递：

如果接触是bonded或no separation，热传递将会发生在pinball区域内的表面

热接触通过以下公式进行传热：