ANSYS 分析基本步骤.doc

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1、第一章 ANSYS 分析基本步骤（黑小2）ModuleObjective本章目标（黑小3）学习完本章后，学员应该能够初步掌握ANSYS分析问题的基本操作步骤.（揩小4）LessonObjectivesLesson A. 分析过程2-1. ANSYS分析过程中的三个主要步骤.2-2. ANSYS分析步骤在GUI中的体现.Lesson B. 文件管理2-3. ANSYS 文件系统: a. ANSYS 在分析过程中怎样使用文件.b. ANSYS 使用的文件名称的格式.c.确定 ANSYS 默认的文件名.2-4. ANSYS的数据库:a.ANSYS数据库中存储的数据.b.数据库的存储操作.c.数据库的

2、恢复操作.d.怎样通过存储及恢复数据库文件修改错误.Lesson C. ANSYS分析基本步骤训练2-5. ANSYS分析过程实例演练.Lesson A. 分析过程ANSYS分析采用的是有限元分析技术。在分析时，必须将实际问题的模型转化为有限元模型。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。1-1. ANSYS分析过程中的三个主要步骤.Procedure1. .2. .3. . 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).2. 施加载荷进行求解 施加

3、载荷及载荷选项. 求解.3. 查看结果 查看分析结果. 检验结果. (分析是否正确) 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。主菜单中各部分的顺序基本上是按着常规问题分析顺序设置的。 1. 第一步创建有限元模型之主菜单体现主要部分： 2. 第二步施加荷载求解之主菜单体现主要部分： 3. 第三步查看结果之主菜单体现主要部分：Lesson B. 文件管理2-3a. ANSYS怎样在分析中使用文件.2-3b. ANSYS使用的文件格式.2-3c. 确定默认的ANSYS文件名. ANSYS文件及工作文件名：& ANSYS在分析过程中需要读写文件。生成的

4、文件有的是程序自动生成的（如日志文件），有的是在使用者控制下生成的。& 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。使用时建立自己的工作文件名。一些特殊的文件数据库文件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）2-4a. ANSYS数据库中存储的数据.DefinitionANSYS的数据库，是指在前处理、求解及后

5、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: 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).2-4b. 存储数据库操作. 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。2-4c. 存储数据库操作.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。2-4d. 怎样利用存储和恢复数据库，从错误操作中恢复.ANSYS提供数据库文件备份。选择 “Files Res

6、ume from”, 然后选择 jobname.dbb，恢复到上一次存储的数据库。这个功能在错存数据库时很有用，可以找回其前次的数据。 关于文件操作及存储与恢复操作提请注意： 每个ANSYS使用者最好建立自己的工作目录，因为ANSYS分析过程中生成的（尤其是自动生成的）大量文件，很多都存在该目录下. 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. 针对每个分析项目，设置单独的子目录. 您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，且取不同名. 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）

7、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”。Lesson C. ANSYS分析基本步骤训练2-5. ANSYS分析过程实例演练.Exercise为了增加学好ANSYS的信心，为了掌握ANSYS分析的基本步骤，依据下列循序渐进的求解指导，进行一个简支梁的静力分析。注意在此分析中采用的ANSYS分析步骤，以及几次将内存中的数据存到文件中的操作。& 问题表述：使用ANSYS分析一个矩形截面简支梁。问题条件如图所示：目标：求解在力F的作用下梁的内力与变形。已知条件： F500 kN L6 m训练过程中注意：

8、各物理量单位的统一. 计算结果与解析解结果的对比 B400 mm H600 mm E3104 N/mm2& 分析过程：1.启动 ANSYS.a. 开始 程序 ANSYS*.* Configure ANSYS Productsb. 打开File Management窗口，在Working Directory输入或选择您的工作目录，如D:张三梁分析，在Job Name栏输入或选择您的工作文件名，如beam.c. 选择Run.！以交互模式进入ANSYS，工作文件名为beam.！选择工作目录，命名或选择工作文件名.2.创建基本模型！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

9、.a.Main Menu: Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS.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6,0,0 .g.选择 OK.！此时图形显示窗口出现所输入的两个关键点1和2.下面利用两点创建线.h.Main Menu: Preprocessor Modeling Create Lines Lines Straight Line！注意弹出的拾取菜单，以及输入窗口中的操作提示.i.用鼠标选取两个关键点1和2.j.在拾取菜单中选择OK.3

10、.存储ANSYS数据库.Toolbar: SAVE_DB！工作目录中已保存了以工作名命名的数据库文件，可到工作目录中查查看！ANSYS数据库是当用户在建模求解时ANSYS保存在内存中的数据. 由于在ANSYS初始对话框中定义的工作文件名为beam，因此存储的数据库数据到了名为beam.db的数据库文件中. 经常存储数据库文件是必要的. 这样在进行了误操作后，可以恢复上次存储的数据库文件. 存储及恢复操作，可以点取工具条，也可以选择菜单：Utility Menu：File.4.设定分析模块.a.Main Menu: Preferencesb.选择 Structural.c. 选择 OK.！使用“

11、Preferences” 对话框选择分析模块，以便于对菜单进行过滤. 如果不进行选择，所有的分析模块的菜单都将显示出来. 例如这里选择了结构模块，那么所有热、电磁、流体的菜单将都被过滤掉，使菜单更简洁明了.！创建好几何模型以后，就要准备单元类型、实常数、材料属性，然后划分网格.5.设定单元类型相应选项.！对于任何分析，您必须单元类型库中选择一个或几个适合您的分析的单元类型（对应于梁的是梁单元，对应于二维实体的是2D实体单元，对应三维实体的是3D实体单元，不能选错）. 单元类型决定了辅加的自由度（位移、转角、温度等）。许多单元还要设置一些单元的选项，诸如单元特性和假设，单元结果的打印输出选项等。

12、对于本问题，只须选择 BEAM3 并默认单元选项即可.a.Main Menu: Preprocessor Element Type Add/Edit/Deleteb.选择 Add . . .c.左边单元库列表中选择 Beam.d.在右边单元列表中选择 2D elastic 3 (BEAM3).e.选择 OK 接受单元类型并关闭对话框.f.选择 Close 关闭单元类型对话框.6.定义实常数.！有些单元的几何特性，不能仅用其节点的位置充分表示出来，需要提供一些实常数来补充几何信息. 典型的实常数有壳单元的厚度，梁单元的横截面积等. 某些单元类型所需要的实常数，以实常数组的形式输入. 本例中用一条

13、线表示梁显然不足以完全描述梁的性质，需要实常数来补充. （此外对于弹簧单元，弹性系数需作为实常数输入.）a.Main Menu: Preprocessor Real Constantsb.选择 Add . . .c.选择 OK 定义BEAM3的实常数. d.选择 Help 得到有关单元 BEAM3的帮助.e.查阅单元描述.f.File Exit 退出帮助系统.g.在AREA框中输入 0.4*0.6 （横截面积）.h.在IZZ框中输入 0.4*(0.6*3)/12 （惯性矩）.i.在HEIGHT框中输入 0.6 （梁的高度）. j.选择 OK 定义实常数并关闭对话框.k.选择 Close 关闭实

14、常数对话框.7.定义材料属性.！材料属性是与几何模型无关的本构属性，例如杨氏模量、密度等. 虽然材料属性并不与单元类型联系在一起，但由于计算单元矩阵时需要材料属性，ANSYS为了用户使用方便，还是对每种单元类型列出了相应的材料类型. 根据不同的应用，材料属性可以是线性或非线性的. 与单元类型及实常数类似，一个分析中可以定多种材料. 每种材料设定一个材料编号（材料参考号）. 对于本问题，只须定义一种材料，这种材料只须定义一个材料属性杨氏模量 3.0e7 kPa3.0e4N/mm2.a. Preprocessor Material Props Material Modelsb.选择右栏各向同性线弹

15、性材料：Strucrural Liner Elastic Isotropic.c.在EX框中输入3e7（弹性模量）. d.选择OK 定义材料属性并关闭对话框.8.保存ANSYS数据库文件 beamgeom.db.！在划分网格以前，用一表示几何模型的文件名保存数据库文件。一旦需要返回重新划分网格时就很方便了，因为此时需要恢复数据库文件。a.Utility Menu: File Save asb.输入文件名 beamgeom.db.c.选择 OK 保存文件并退出对话框.9.对几何模型划分网格.！必须将几何模型转化为有限元模型才能进行求解！必须为几何模型指定单元类型、材料类型、实常数类型！a.Mai

16、n Menu: Preprocessor Meshing MeshTool. b.选择Element Attributes下的Set按钮，在弹出窗口选择所需的单元类型、材料类型、实常数类型，选择OK.c.选Size Controls中Lines下的Set按钮，鼠标左键拾取代表梁的线，OK，在弹出对话框NDIV栏输入12，OK！此步意味着要将此梁划分成12个单元，共有13个节点.！一定要注意此时并未进行划分单元，只是想划12个而已.d.击Mesh按钮.，鼠标左键拾取线，在拾取对话框中选择 OK.！此时才真正的划分了单元，即将几何模型转化为了有限元模型.e.(可选) 在MeshTool对话框中选择

17、 Close.10.保存ANSYS数据库到文件 beammesh.db.！这次用表示已经划分网格后的文件名存储数据库.a.Utility Menu: File Save asb.输入文件名： beammesh.db.c.选择 OK 保存文件并退出对话框.11.施加载荷及约束.！您现在要施加载荷及约束，默认为一个新的、静力的分析，因此您不必设定分析类型及分析选项.a.Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Nodesb.拾取最左边的节点.c.在拾取菜单中选择 OK.d. 选择All DOF.e. 选择 O

18、K. （如果不输入任何值，位移约束默认为0）！ac为施加左端水平、竖直两向线位移约束与转动位移约束.f.Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Force/Moment On Nodesg.拾取最右边的节点. h.在选取对话框中选择OK.i.选择 FY.j.在VALUE框中输入-500.k.选择 OK.！fk为施加右端竖向集中荷载. 12.保存数据库文件到 beamload.db.a.Utility Menu: File Save asb.输入文件名 beamload.db.c.选择OK保存文件并关闭对话框.13.进行求解.！您将对一

19、端固支，另一端施加向下力的悬壁梁问题进行求解。由于这个问题规模很小，使用任何求解器都能很快得到结果，这里使用默认的波前求解器进行求解.a.Main Menu: Solution Solve Current LSb.查看状态窗口中的信息, 然后选择状态窗口 File Closec.选择 OK开始计算.d.当出现 “Solution is done!” 提示后，选择OK关闭此窗口.14.进入通用后处理读取分析结果.a.Main Menu: General Postproc Read Results First Set！后处理用于通过图形或列表方式显示分析结果。通用后处理（POST1)用于观察指定载

20、荷步的整个模型的结果.本问题只有一个载荷步。15.图形显示变形.a.Main Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shapeb.在对话中选择 deformed and undeformed.c.选择 OK.！梁变形前后的图形都将显示出来，以便进行对比.注意由于力P对结构引起的右端的变形. 变形值在图形的左上角标记为 “DMX”. 可以将此结果与手算的结果进行对比:根据弹性梁理论: ya = (PL3)/(3EI) = 0.166667m.两个结果一致.16.(可选) 列出反作用力.a.Main Menu: General Postproc

21、List Results Reaction Solub.选择 OK 列出所有项目，并关闭对话框.！可以列出所有的反作用力.c.看完结果后，选择File Close 关闭窗口.17通过命令窗口输入命令定义数据表方式显示梁内力.！在命令窗口定义数据表显示弯矩etable , immoz , smisc , 6（回车）etable , jmmoz , smisc , 12（回车） ！定义单元弯矩数据表plls , immoz , jmmoz（回车） ！显示弯矩（正负定义与结构力学相反）！在命令窗口定义数据表显示剪力etable , imfory , smisc , 2（回车）etable , jmf

22、ory , smisc , 8（回车） ！定义单元剪力数据表plls , imfory , jmfory（回车） ！显示剪力17.退出ANSYS.a.Toolbar: Quitb.选择Quit - No Save!c.选择 OK.！祝贺你已经用ANSYS进行了第一个有限元分析.！只要认真对待，ANSYS不是很难的！- 18 -的难难不 认析元元个了了 经经 择 : 剪显 ） 据据数元！ 回 , , 车回 , 剪示示数口口令反相构构定正示 回 据据数单定 回 车回 弯示数数口令力力内式据义义入入窗命口闭闭 择后后果力用用反出框框话并并，出 力作列)(致一 . / 理梁比比行结算果果以 .“记记角

23、形在 .端的的引力力比对以出出将将形后 中对 形形变图步步载一一问.的个荷荷定于 用果果分显列图图过 果析取取后用口此关关择，”! “出算计计 择择 口口择然信的的状 解解行器前认认里，得得很都任任使很问问这解解进题悬下端端一固固对解解解框话关存存 择 . 文 到据 载载中向右施施 0 输 择择框对.节节右拾 / : 束移动动约位向向平左施00为为束，何输输果 择选 中取在在点点节左 项析分分分设不析的的、一默约约荷施束束约载施框框对并并存保择 件件输 : 库据据名的格格分表 到到库 中框 在选选(型型了了化何何将元了了真才 选话话在线左，钮钮 已而 只只，分分并此定定一点个个有元单单分此将味

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28、的件件写程程析 名名文及 名文 默 式件件的 件件析析在 . 默 .件的的 件件文析怎 .管管文. 分分分体主结步步第 分分要主主菜解加加步第分部部主单型型有创 的的的析问着着上本分中中菜菜。确得得菜步个现体体 在分 .现现 在在步 确否否分 果果.果析结结结解解项选荷荷求进荷荷)节节元性料型型型读读模限创创. . . . .骤个个中析 .量未限限环环真模数数限求单通通近值情情对模模）荷几现现物 分分元元。限化化模际实实时在。元是的的 过过分. 练演过分 训训步基 误改改文据及及过怎作作复的的作操操的数据据数储数 库库数 .名件件认 确确式的名的的 件文文怎中分分 :文文 管文文. 现现现 在在分 .骤要三三中中析 . 过过分. 揩揩（操操的问 掌掌能能应后 目 步基基 - 18 -