ANSYS软件简单介绍
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施加约束：把左端节点所有自由度都固定； 施加载荷：在右端节点上施加垂直向下1000N的力； 求解（Solve) 查看结果（Plot Results） 验证结果（Verify)
求解（Solution)
后处理（PostProcessor）
ANSYS入门实例
模型施加载荷和约束后结果
ANSYS入门实例
目前在工程领域内常用的数值模拟方法有：
有限元法（亦称有限单元法）（Finite Element Method, FEM) 边界元法(Boundary Element Method, BEM) 有限差分法（Finite Difference Method, FDM) 目前，就实用性和应用的广泛性而言，主要是有限单元法（ FEM）。
求解结果
梁的变形图
ANSYS入门实例
求解结果
梁的应力图
ANSYS入门实例
检验结果
根据材料力学公式， 矩，代入已知条件，计算结果fB＝－3.2mm，与有限元计算得到的结 果完全一致，说明有限元模型正确，计算结果可靠。
fB
PL 3EI
3
BH 3 I 12 为矩形截面的惯性 ，其中 ，
导入其他CAD系统创建的模型；
建模中需要遵循的要点
确定分析目标，模型基本形式，单元类型，适当的网格密度； 尽量采用理论简化模型，如：能简化为平面问题就不用三维实体分析； 注意模型对称性； 建模时对模型做一些必要简化，去掉一些不必要的细节，如：倒角等； 采用适当的单元类型和密度，尽量采用带中节点单元类型，等。
ANSYS结构分析中的输出文件
文件类型
数据库文件 数据库备份文件
文件名及后缀
Jobname.db Jobname.dbb
作
用
文件格式
二进制 二进制
存储输入数据和计算 数据 备份数据库
日志文件
错误文件 结果文件
Jobname.log
Jobname.err Jobname.rst
记录操作过程
存储出错信息 存储计算结果
例一：国际单位m, kg, N, s, C°（最简单也是最保险的单位制） 例二：长度单位为mm, 力单位为N,时间单位为S，得出一套单位如下：
质量＝重量/重力加速度=力×时间2 /长度 ＝N×s2/mm=(N×s2/m)×103=Ton(吨） 应力＝力/长度2＝N/mm2=(N/m2)×106=Mpa（兆帕）
ANSYS入门实例
基本操作步骤
预处理（PostProcessor)
选择单元类型Structural Beam和2D elastic 3; 设定梁的横截面尺寸，面积AREA、面积的惯性矩IZZ和截面高度H； 建立关键点K1（0,0,0）、K2（2，0，0）； 直线连接关键点K1、K2； 设定弹性模量E＝2e11，及泊松比PRXY=0.3； 以梁单元Beam 2D elastic 3单元划分直线；
ANSYS基本介绍
ANSYS软件是由总部位于美国宾夕法尼亚州匹兹堡的 ANSYS公司研制开发的大型通用有限元分析程序。是融结 构、热、流体、电磁、声场和耦合场于一体，以有限元为基 础的大型通用CAE软件。 ANSYS软件能够在PC机，工作站或巨型计算机上运行， ANSYS文件在其所有产品系列和工作平台上一般高版本向 下兼容低版本的数据文件。 ANSYS软件主要包括3个模块：
ANSYS的单位制
ANSYS软件没有为分析指定系统单位，在分析中可以使用任 何一套自封闭（单位量纲之间可以互相推导得出）的单位制； 所有的单位基本由长度、力和时间的量纲推导得出。
面积＝长度2、体积=长度3、惯性矩=长度4； 应力=力/长度2、 弹性模量=力/长度2； 集中力=力、线分布力=力/长度、面分布力=力/长度2 ； 重量=力、质量=重量/重力加速度=力/(长度/秒2) ； 容重＝力/长度 3，密度＝质量/体积＝容重/重力加速度＝力×时 间2/长度4
L
二维或轴对称实体单元 UX, UY
I P J O N I
L
K J
P
O
M
L I
K J
三维实体结构单元 UX, UY, UZ
M L I
三维实体热单元
N
K
J
TEMP
ANSYS的工作平面
工作平面是一个无限的平面，有原点、二维坐标系，可以 把工作平面假想成一个绘图板，用户可以在平面上任意绘 图； 工作平面可以被移动和旋转； 同一时刻只能定义一个工作平面，（当通过移动和旋转产 生新的工作平面时，就删除原有的工作平面）； 工作平面是建模的辅助工具，建立几何模型时，一般只能 在当前工作平面内创建； 由于工作平面无限大，在布尔操作（分割）时，比较有用； 进入ANSYS时，有一个默认的工作平面，即总体笛卡儿坐 标系的X-Y平面，工作平面的X、Y轴分别取为总体笛卡儿 坐标系的X轴和Y轴。
IGES输入
IGES A 1 File Utility Menu: File > Import > IGES
A 1
以IGES格式保 存的文件
为下一步网格划分和求解而输 入ANSYS的模型
当使用IGES输入文件时， Default defeature 选项允许 使用下面将要说明的三种 工具。Alte no Defeature选 项允许进行标准的布尔操 作和建模操作，但没有修 复工具。
Parasolids: Connection for Parasolids , ANSYS Pro/E: Pro/E, Connection for Pro/E, ANSYS Unigraphics: Unigraphics, Connection for Unigraphics, ANSYS SAT: Connection for SAT, ANSYS
Utility Menu: File > Import > IGES...
1. 选择一种输入选项.
2. 单击OK
IGES输入过程(续）
3.选择将要输入的IGES文件.
ANSYS中可用的模型输入方法
Objective
Connection for Pro/E Program Connection for Unigraphics Program Connection for CADDS Program
A 1
Hale Waihona Puke Baidu
一般准则： 如果有相关接口，则应首选 它来输入模型，否则，使用 IGES输入方法
ANSYS建模专题
ANSYS软件环境中建模
自底向上建模 自顶向下建模
实例1 连接板分析 实例2 光盘分析 实例3 齿轮分析
IGES数据格式的导入
实例4 IGES齿轮模型的导入
提示：ANSYS中常用快捷键： 平移：Ctrl+左键 旋转：Ctrl+右键 缩放：中键滚轮
模型输入ANSYS的方法
IGES输入选项和工具（续）
Merge间隙，建立实体模型，删除小面
ANSYS 输 入 IGES 文件选项，自动 Merge 间 隙 ， 删 除 小面，建立实体
IGES输入过程
Objective
输入IGES模型
.
1. ..... 2. ..... 3. ..... Procedure
输入IGES模型的菜单路径:
局部坐标系
用来定位几何体； 也可以是笛卡儿坐标系、柱坐标系、球坐标系； 总体坐标系和局部坐标系是构建其他坐标系（节点坐标系，单元坐标 系等）的基础。
ANSYS的坐标系
节点坐标系
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，默认时，总是平行于总体笛卡儿坐 标系； 用于规定正交材料特性的方向，面压力的方向和结果（如应力和应变） 的输出方向； 二维和三维实体的单元坐标系总是平行于总体笛卡儿坐标系；
施加载荷并求解——求解（Solution)
查看结果——后处理(Post processor)
查看分析结果(Results) 检验结果（分析是否正确）
ANSYS入门实例
问题描述
上图所示为一个悬臂梁，在力P作用下，求该梁A点的挠度。其中长度 L=2000mm，高度H＝100mm，宽度B＝50mm，作用力P＝1000N， 弹性模量E=2×1011Pa（钢材），泊松比为0.3。
文本
文本 二进制
ANSYS建立模型的基本概念
建立模型的方法
在ANSYS中实体建模、直接生成；
实体建模需要描述模型的几何边界，更加通用和有效； 直接生成方法必须直接确定每个节点的位置、单元的大小、形状和连接关 系，一般用于规模小的问题，采用GUI或命令流的方式便于实现。 如果模型过于复杂，则在专用CAD中建立模型，然后通过ANSYS提供的 接口导入模型； ANSYS支持的接口通常包括: IGES、CATIA、Pro/E、UG、SAT、PARA、 IDEAS。
ANSYS基本分析步骤介绍
创建有限元模型——前处理（Pre processor)
创建或读入几何模型（Modeling) 定义材料属性(Define Material Properities) 划分网格（节点及单元）(Meshing) 施加载荷及载荷选项，设定约束条件（Define Loads) 求解(Solve)
显示坐标系
结果坐标系
节点和单元
节点自由度是随连接该节点 单元类型 变化的。
J J ROTZ UZ
UY ROTY
UX ROTX
三维杆单元 (铰接)
I
UX, UY, UZ
I
K
三维梁单元 UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ 三维四边形壳单元 UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ
预处理模块 提供了一个实体建模、网格划分、定义边界约束及载荷工具。 分析计算模块 结构、流体动力学、电磁场、声场、压电及多物理场耦合分析，以及 灵敏度分析及优化分析能力。 后处理模块 将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。
ANSYS界面介绍
工具条 常用工具
应用菜单
输入窗口
主菜单
视图控制
运行信息 输出窗口 图形窗口
ANSYS基本介绍
有限元法与CAE
CAE（Computer Aided-Engineering)即计算机辅助工程，指工程
设计中的分析计算和仿真。
CAE软件可分为专用和通用两类：
CAE专用软件，如美国ETA公司的汽车专用软件LS/DYNA－3D及 ETA/FEMB等。 CAE通用软件，如ASKA（德） 、PAFECT（英）、SYSTUS（法）、 ABAQAS、ADINA、 ANSYS、 ALGOR、 MODULEF、FASTRAN 、 PATRAN、NASTRAN、MARC（美）等。
ANSYS的坐标系
总体坐标系
用来定位几何体； 是一个绝对参考系，ANSYS提供3种总体坐标系（都是右手 系）：
笛卡儿坐标系，是默认的坐标系，坐标系参考号：0 ； 柱坐标系，X轴代表径向R，Y轴代表周向θ，Z轴代表轴向Z向 ，坐 标系参考号：1 ； 球坐标系， X轴代表R，Y轴代表θ，Z轴代表φ ，坐标系参考号：2 ； 以总体笛卡儿坐标系的Y轴为轴的总体柱坐标系，参考号：5 ；
IGES输入选项和工具
ANSYS中可用的IGES选项和工具.
Objective
拓扑修复工具 可用的修复工具:
1.拓扑修复工具
2.几何修复工具 3.几何简化工具 显示并列示分开的边界，对边界和间隙 进行merge操作，删除多余的线和面.
几何修复工具
创建丢失的线和面，修复模型.
几何简化工具
检查并显示短小的线或环，将分开的线 或面连来，填充面或孔，去掉突起.
在默认时，在其他坐标系中定义的节点和关键点，其列表输出的坐标 值都是总体笛卡儿坐标值，改变显示坐标系会影响图形显示效果。除 非很有必要，一般应将显示坐标系设为总体笛卡儿坐标系。 对结果数据进行显示时，通常先被变换到激活的结果坐标系，然后再 输出，所以可以定义不同坐标系，以输出计算结果。
单元坐标系
IGES File Connection for SAT File Connection for Parasolid File
A 1
CAD 中的模型
为下一步网格划分和求解而输入 ANSYS的模型
ANSYS的CAD接口产品
为CAD的文件格式到ANSYS的传输提供一个界面. 保存原始模型的特性（不需要先输出再输入） 在有些情况下，可以从CAD程序中直接进入ANSYS. 使用接口输入，需要下面的licenses:
求解（Solution)
后处理（PostProcessor）
ANSYS入门实例
模型施加载荷和约束后结果
ANSYS入门实例
目前在工程领域内常用的数值模拟方法有：
有限元法（亦称有限单元法）（Finite Element Method, FEM) 边界元法(Boundary Element Method, BEM) 有限差分法（Finite Difference Method, FDM) 目前，就实用性和应用的广泛性而言，主要是有限单元法（ FEM）。
求解结果
梁的变形图
ANSYS入门实例
求解结果
梁的应力图
ANSYS入门实例
检验结果
根据材料力学公式， 矩，代入已知条件，计算结果fB＝－3.2mm，与有限元计算得到的结 果完全一致，说明有限元模型正确，计算结果可靠。
fB
PL 3EI
3
BH 3 I 12 为矩形截面的惯性 ，其中 ，
导入其他CAD系统创建的模型；
建模中需要遵循的要点
确定分析目标，模型基本形式，单元类型，适当的网格密度； 尽量采用理论简化模型，如：能简化为平面问题就不用三维实体分析； 注意模型对称性； 建模时对模型做一些必要简化，去掉一些不必要的细节，如：倒角等； 采用适当的单元类型和密度，尽量采用带中节点单元类型，等。
ANSYS结构分析中的输出文件
文件类型
数据库文件 数据库备份文件
文件名及后缀
Jobname.db Jobname.dbb
作
用
文件格式
二进制 二进制
存储输入数据和计算 数据 备份数据库
日志文件
错误文件 结果文件
Jobname.log
Jobname.err Jobname.rst
记录操作过程
存储出错信息 存储计算结果
例一：国际单位m, kg, N, s, C°（最简单也是最保险的单位制） 例二：长度单位为mm, 力单位为N,时间单位为S，得出一套单位如下：
质量＝重量/重力加速度=力×时间2 /长度 ＝N×s2/mm=(N×s2/m)×103=Ton(吨） 应力＝力/长度2＝N/mm2=(N/m2)×106=Mpa（兆帕）
ANSYS入门实例
基本操作步骤
预处理（PostProcessor)
选择单元类型Structural Beam和2D elastic 3; 设定梁的横截面尺寸，面积AREA、面积的惯性矩IZZ和截面高度H； 建立关键点K1（0,0,0）、K2（2，0，0）； 直线连接关键点K1、K2； 设定弹性模量E＝2e11，及泊松比PRXY=0.3； 以梁单元Beam 2D elastic 3单元划分直线；
ANSYS基本介绍
ANSYS软件是由总部位于美国宾夕法尼亚州匹兹堡的 ANSYS公司研制开发的大型通用有限元分析程序。是融结 构、热、流体、电磁、声场和耦合场于一体，以有限元为基 础的大型通用CAE软件。 ANSYS软件能够在PC机，工作站或巨型计算机上运行， ANSYS文件在其所有产品系列和工作平台上一般高版本向 下兼容低版本的数据文件。 ANSYS软件主要包括3个模块：
ANSYS的单位制
ANSYS软件没有为分析指定系统单位，在分析中可以使用任 何一套自封闭（单位量纲之间可以互相推导得出）的单位制； 所有的单位基本由长度、力和时间的量纲推导得出。
面积＝长度2、体积=长度3、惯性矩=长度4； 应力=力/长度2、 弹性模量=力/长度2； 集中力=力、线分布力=力/长度、面分布力=力/长度2 ； 重量=力、质量=重量/重力加速度=力/(长度/秒2) ； 容重＝力/长度 3，密度＝质量/体积＝容重/重力加速度＝力×时 间2/长度4
L
二维或轴对称实体单元 UX, UY
I P J O N I
L
K J
P
O
M
L I
K J
三维实体结构单元 UX, UY, UZ
M L I
三维实体热单元
N
K
J
TEMP
ANSYS的工作平面
工作平面是一个无限的平面，有原点、二维坐标系，可以 把工作平面假想成一个绘图板，用户可以在平面上任意绘 图； 工作平面可以被移动和旋转； 同一时刻只能定义一个工作平面，（当通过移动和旋转产 生新的工作平面时，就删除原有的工作平面）； 工作平面是建模的辅助工具，建立几何模型时，一般只能 在当前工作平面内创建； 由于工作平面无限大，在布尔操作（分割）时，比较有用； 进入ANSYS时，有一个默认的工作平面，即总体笛卡儿坐 标系的X-Y平面，工作平面的X、Y轴分别取为总体笛卡儿 坐标系的X轴和Y轴。
IGES输入
IGES A 1 File Utility Menu: File > Import > IGES
A 1
以IGES格式保 存的文件
为下一步网格划分和求解而输 入ANSYS的模型
当使用IGES输入文件时， Default defeature 选项允许 使用下面将要说明的三种 工具。Alte no Defeature选 项允许进行标准的布尔操 作和建模操作，但没有修 复工具。
Parasolids: Connection for Parasolids , ANSYS Pro/E: Pro/E, Connection for Pro/E, ANSYS Unigraphics: Unigraphics, Connection for Unigraphics, ANSYS SAT: Connection for SAT, ANSYS
Utility Menu: File > Import > IGES...
1. 选择一种输入选项.
2. 单击OK
IGES输入过程(续）
3.选择将要输入的IGES文件.
ANSYS中可用的模型输入方法
Objective
Connection for Pro/E Program Connection for Unigraphics Program Connection for CADDS Program
A 1
Hale Waihona Puke Baidu
一般准则： 如果有相关接口，则应首选 它来输入模型，否则，使用 IGES输入方法
ANSYS建模专题
ANSYS软件环境中建模
自底向上建模 自顶向下建模
实例1 连接板分析 实例2 光盘分析 实例3 齿轮分析
IGES数据格式的导入
实例4 IGES齿轮模型的导入
提示：ANSYS中常用快捷键： 平移：Ctrl+左键 旋转：Ctrl+右键 缩放：中键滚轮
模型输入ANSYS的方法
IGES输入选项和工具（续）
Merge间隙，建立实体模型，删除小面
ANSYS 输 入 IGES 文件选项，自动 Merge 间 隙 ， 删 除 小面，建立实体
IGES输入过程
Objective
输入IGES模型
.
1. ..... 2. ..... 3. ..... Procedure
输入IGES模型的菜单路径:
局部坐标系
用来定位几何体； 也可以是笛卡儿坐标系、柱坐标系、球坐标系； 总体坐标系和局部坐标系是构建其他坐标系（节点坐标系，单元坐标 系等）的基础。
ANSYS的坐标系
节点坐标系
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，默认时，总是平行于总体笛卡儿坐 标系； 用于规定正交材料特性的方向，面压力的方向和结果（如应力和应变） 的输出方向； 二维和三维实体的单元坐标系总是平行于总体笛卡儿坐标系；
施加载荷并求解——求解（Solution)
查看结果——后处理(Post processor)
查看分析结果(Results) 检验结果（分析是否正确）
ANSYS入门实例
问题描述
上图所示为一个悬臂梁，在力P作用下，求该梁A点的挠度。其中长度 L=2000mm，高度H＝100mm，宽度B＝50mm，作用力P＝1000N， 弹性模量E=2×1011Pa（钢材），泊松比为0.3。
文本
文本 二进制
ANSYS建立模型的基本概念
建立模型的方法
在ANSYS中实体建模、直接生成；
实体建模需要描述模型的几何边界，更加通用和有效； 直接生成方法必须直接确定每个节点的位置、单元的大小、形状和连接关 系，一般用于规模小的问题，采用GUI或命令流的方式便于实现。 如果模型过于复杂，则在专用CAD中建立模型，然后通过ANSYS提供的 接口导入模型； ANSYS支持的接口通常包括: IGES、CATIA、Pro/E、UG、SAT、PARA、 IDEAS。
ANSYS基本分析步骤介绍
创建有限元模型——前处理（Pre processor)
创建或读入几何模型（Modeling) 定义材料属性(Define Material Properities) 划分网格（节点及单元）(Meshing) 施加载荷及载荷选项，设定约束条件（Define Loads) 求解(Solve)
显示坐标系
结果坐标系
节点和单元
节点自由度是随连接该节点 单元类型 变化的。
J J ROTZ UZ
UY ROTY
UX ROTX
三维杆单元 (铰接)
I
UX, UY, UZ
I
K
三维梁单元 UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ 三维四边形壳单元 UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ
预处理模块 提供了一个实体建模、网格划分、定义边界约束及载荷工具。 分析计算模块 结构、流体动力学、电磁场、声场、压电及多物理场耦合分析，以及 灵敏度分析及优化分析能力。 后处理模块 将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。
ANSYS界面介绍
工具条 常用工具
应用菜单
输入窗口
主菜单
视图控制
运行信息 输出窗口 图形窗口
ANSYS基本介绍
有限元法与CAE
CAE（Computer Aided-Engineering)即计算机辅助工程，指工程
设计中的分析计算和仿真。
CAE软件可分为专用和通用两类：
CAE专用软件，如美国ETA公司的汽车专用软件LS/DYNA－3D及 ETA/FEMB等。 CAE通用软件，如ASKA（德） 、PAFECT（英）、SYSTUS（法）、 ABAQAS、ADINA、 ANSYS、 ALGOR、 MODULEF、FASTRAN 、 PATRAN、NASTRAN、MARC（美）等。
ANSYS的坐标系
总体坐标系
用来定位几何体； 是一个绝对参考系，ANSYS提供3种总体坐标系（都是右手 系）：
笛卡儿坐标系，是默认的坐标系，坐标系参考号：0 ； 柱坐标系，X轴代表径向R，Y轴代表周向θ，Z轴代表轴向Z向 ，坐 标系参考号：1 ； 球坐标系， X轴代表R，Y轴代表θ，Z轴代表φ ，坐标系参考号：2 ； 以总体笛卡儿坐标系的Y轴为轴的总体柱坐标系，参考号：5 ；
IGES输入选项和工具
ANSYS中可用的IGES选项和工具.
Objective
拓扑修复工具 可用的修复工具:
1.拓扑修复工具
2.几何修复工具 3.几何简化工具 显示并列示分开的边界，对边界和间隙 进行merge操作，删除多余的线和面.
几何修复工具
创建丢失的线和面，修复模型.
几何简化工具
检查并显示短小的线或环，将分开的线 或面连来，填充面或孔，去掉突起.
在默认时，在其他坐标系中定义的节点和关键点，其列表输出的坐标 值都是总体笛卡儿坐标值，改变显示坐标系会影响图形显示效果。除 非很有必要，一般应将显示坐标系设为总体笛卡儿坐标系。 对结果数据进行显示时，通常先被变换到激活的结果坐标系，然后再 输出，所以可以定义不同坐标系，以输出计算结果。
单元坐标系
IGES File Connection for SAT File Connection for Parasolid File
A 1
CAD 中的模型
为下一步网格划分和求解而输入 ANSYS的模型
ANSYS的CAD接口产品
为CAD的文件格式到ANSYS的传输提供一个界面. 保存原始模型的特性（不需要先输出再输入） 在有些情况下，可以从CAD程序中直接进入ANSYS. 使用接口输入，需要下面的licenses: