通用有限元程序ANSYS及应用01.ppt

LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS 硕士研究生学位课程讲义（硕士研究生学位课程讲义（2008）通用有限元程序通用有限元程序ANSYS及及应用应用(一一)主主 讲：讲：钱钱 江江结构工程与防灾研究所结构工程与防灾研究所Tel：65986113 (B310)Email: 二二OOOO八年二月二十五日八年二月二十五日29 Feb 20081通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS教学安排教学安排1.1.教学日程：教学日程：2 2月月2525日日4 4月月2121日共九周，前八周课日共九周，前八周课 堂讲授，第九周课堂考试；堂讲授，第九周课堂考试；2 2.考试方式：课堂上机操作，用考试方式：课堂上机操作，用ANSYSANSYS完成指定问完成指定问 题的建模并获得正确结果；题的建模并获得正确结果；3 3.成绩构成：平时作业成绩构成：平时作业30%30%，考试成绩，考试成绩70%70%。4 4.评定标准：完成基本操作评定标准：完成基本操作60%60%，建模正确，建模正确20%20%，结果正确结果正确10%10%，卷面，卷面10%10%。29 Feb 20082通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS课程大纲课程大纲1.1.有限元法理论及结构分析通用程序简介有限元法理论及结构分析通用程序简介2.2.ANSYSANSYS 图形用户界面简介图形用户界面简介3.3.直接生成法建模过程直接生成法建模过程4.4.实体建模的基本过程实例实体建模的基本过程实例5.5.实体建模的基本实体建模的基本GUIGUI操作操作6.6.网格划分网格划分7.7.基本的加载及求解过程基本的加载及求解过程29 Feb 20083通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS课程大纲课程大纲(续续)8.8.数据后处理数据后处理 9.9.结构分析常用单元性能简介结构分析常用单元性能简介10.10.ANSYS ANSYS 动力分析的基本功能及动力分析的基本功能及一维单元应用实例一维单元应用实例 空间框架结构空间框架结构地震响应分析地震响应分析的谱分析法的谱分析法11.11.钢筋混凝土剪力墙非线性分析钢筋混凝土剪力墙非线性分析 二维平面单元应用实例二维平面单元应用实例29 Feb 20084通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS日程日程安排安排第第1 1周：周：第第1 1、2 2、3 3章章 程序简介，直接生成法建模程序简介，直接生成法建模第第2 2周：周：第第4 4章章 实体建模简单实例实体建模简单实例第第3 3周：周：第第5 5章章 实体建模基本操作实体建模基本操作第第4 4周：周：第第6 6章章 网格划分网格划分第第5 5周：周：第第7 7章章 基本的加载及求解过程基本的加载及求解过程第第6 6周：周：第第8 8、9 9章章 数据后处理、常用单元性能简介数据后处理、常用单元性能简介第第7 7周：周：第第1010章章 ANSYSANSYS动力分析的基本功能动力分析的基本功能第第8 8周：周：第第1111章章 钢筋混凝土剪力墙非线性分析钢筋混凝土剪力墙非线性分析 第第9 9周：周：考试考试29 Feb 20085通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS1.1.有限元法理论及结构分析通用软件简介有限元法理论及结构分析通用软件简介1.1 1.1 结构分析有限元法基础结构分析有限元法基础 结构分析的基本目的：结构分析的基本目的：结构的变形状态结构的变形状态 结构内部的受力（应力）状态结构内部的受力（应力）状态 基本求解方法：基本求解方法：精确方法精确方法 近似方法近似方法29 Feb 20086通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS1.1 1.1 结构分析有限元法基础（续）结构分析有限元法基础（续）有限元法产生的历史：有限元法产生的历史：1943，数学家 Courant 用三角域内分片连续函数 结合最小势能原理解St.Venant扭转问题 1960，力学家Clough等首次提出 Finite Element 概念，并正确求解了平面弹性问题 1960以后，对经典的里兹(Ritz)法、伽辽金法 (Galerkin)进行了推广，特别是后者，采用加权 余量的方式确定单元特性，使得在无物理守恒定 律或变分泛函的情况下仍然可以使用有限元法29 Feb 20087通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS1.1 1.1 结构分析有限元法基础（续）结构分析有限元法基础（续）结构分析有限元法典型步骤结构分析有限元法典型步骤 根据问题的物理特性确定基本的未知变量、解题类别；在累计系统总能量时，将问题的求解区域分割成便于计 算的子区域 划分单元；在子区域中假设基本物理场的分布形式，使计算求解成 为可能 选择单元类型（即位移模式）；计算每个子区域的能量 形成单元刚度矩阵；累计系统的总能量 组装总刚度矩阵；施加边界约束和外载荷 建立离散体系的代数方程；求解代数方程 得到基本未知变量（位移）数值结果；由节点位移解求单元内的应变、应力；29 Feb 20088通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS1.2 1.2 常见的结构分析通用有限元程序常见的结构分析通用有限元程序 1990 1990前，前，SAP4SAP4、5 5（线性），线性），ADINAADINA（非线性分析）；非线性分析）；目前，目前，MSC/NASTRAN MSC/NASTRAN 系列（系列（PATRANPATRAN、DYTRANDYTRAN等）等）基于美国基于美国 NASA NASA 计划；计划；ABAQUS ABAQUS 据称具有最强大的非线性求解功能；据称具有最强大的非线性求解功能；MARC MARC 据称最适于求解耦合场问题（热力耦合），据称最适于求解耦合场问题（热力耦合），已被已被 MSC MSC 公司收购；公司收购；ADINA ADINA for Windows for Windows 版版29 Feb 20089通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS1.3 1.3 ANSYS ANSYS 程序的发展及功能简介程序的发展及功能简介 第一个通过 ISO9001 质量体系认证的分析设类软件；首个在我国压力容器标准化技术委员会认证的分析软件；程序分析功能：程序分析功能：结构分析 热分析 高度非线性瞬态动力分析（LSDYNAN）流体静力学和动力学分析（FLOTRAN）电磁场分析 声学分析 压电分析 多场耦合分析 设计灵敏度及优化分析29 Feb 200810通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS2.2.图形用户界面（图形用户界面（GUIGUI）简介简介ANSYS 8.0 ANSYS 8.0 图形用户界面的八个分区图形用户界面的八个分区 Utility Menu 通用菜单 快捷工具栏 显示隐藏对话框 Main Menu 主菜单 Tool Bar 工具条 Input Window 输入窗口 Graphics Window 图形窗口 状态栏其中，1、4、6是最常用的。通常，主菜单是需要顺序操作的；而通用菜单则为非顺序操作，即：可以在任意时刻、任意状态下实施其中的某些命令。另有一输出窗口 Output Window 隐于图形用户界面背后29 Feb 200811通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS启动启动 ANSYS 后出现以下窗口后出现以下窗口当显示出如下窗口后，就可以使用当显示出如下窗口后，就可以使用 ANSYSANSYS了了.1/24/202312LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSANSYS GUI中各窗口的总体功能中各窗口的总体功能输入窗口输入窗口显示提示信息，输入显示提示信息，输入ANSYS命令，命令，所有输入的命令将在此窗口显示。所有输入的命令将在此窗口显示。主菜单主菜单包含包含ANSYS的主的主要功能，分为前要功能，分为前处理、求解、后处理、求解、后处理等。处理等。输出窗口输出窗口显示软件文本显示软件文本输出。通常在输出。通常在其他窗口后面，其他窗口后面，需要查看时可需要查看时可提到前面。提到前面。通用菜单通用菜单包含例如文件管理、选择、显示控包含例如文件管理、选择、显示控制、参数设置等功能制、参数设置等功能.工具条工具条将常用的命令将常用的命令制成工具条，制成工具条，方便调用方便调用.图形显示区图形显示区显示显示ANSYS 创建或传递到创建或传递到ANSYS的图的图形形.快捷工具栏快捷工具栏将常用的命令制将常用的命令制成工具条，方便成工具条，方便调用调用.状态栏状态栏显示显示ANSYS 的一些当前的一些当前信息信息.1/24/202313LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS主菜单交互操作主菜单交互操作要在主菜单中选择子菜单，将鼠标移到带有要在主菜单中选择子菜单，将鼠标移到带有“符号的项目上，符号的项目上，点击鼠标左键，即将其展开。子菜单中出现带点击鼠标左键，即将其展开。子菜单中出现带“符号的项目，符号的项目，表表示点击后将弹出一个示点击后将弹出一个图形选取对话框图形选取对话框；而；而出现带出现带“符号符号的项目，表示点击后的项目，表示点击后将弹出一将弹出一输入对话框输入对话框。1/24/202314LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS主菜单交互操作主菜单交互操作(续续)带有带有“”符号的项目表示将产生符号的项目表示将产生 图形选取对话框图形选取对话框.基本的主菜单交互操作基本的主菜单交互操作带有带有“”符号的项目表示将产生符号的项目表示将产生 子菜单子菜单.带带“符号的项目，表示将产生符号的项目，表示将产生 输入对话框输入对话框1/24/202315LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS通用菜单为下拉通用菜单为下拉式结构，由十个式结构，由十个菜单组成，可用菜单组成，可用于直接完成某一于直接完成某一程序功能或引出程序功能或引出一个对话框，在一个对话框，在ANSYSANSYS运行的任运行的任何时刻均可以访何时刻均可以访问此菜单。问此菜单。通用菜单交互操作（之一）通用菜单交互操作（之一）1/24/202316LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS要显示要显示 the Pan,Zoom,Rotate 菜单菜单:Utility Menu:PlotCtrls Pan,Zoom,RotatePan,Zoom,Rotate菜单用于模型的平移、缩放、旋转菜单用于模型的平移、缩放、旋转.应用菜单交互操作（之二）应用菜单交互操作（之二）Pan,Zoom,and RotatePan,Zoom,and Rotate1/24/202317LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS应用菜单交互操作应用菜单交互操作（之三之三）ANSYS ANSYS 的帮助系统的帮助系统ANSYS的帮助系统包括所有的帮助系统包括所有ANSYS命令解释及所有的命令解释及所有的GUI解释，解释，还包括还包括ANSYS系统分析指南系统分析指南.帮助系统可以通过下列三种方式进入帮助系统可以通过下列三种方式进入:3.在任何对话框中在任何对话框中选取选取 Help。2.在在ANSYS程序组中选取程序组中选取 Help System Windows NT:Start Programs ANSYS 551.在通用菜单中选取在通用菜单中选取1/24/202318LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSANSYS ANSYS 的帮助系统的帮助系统(续续)带矩形框的项目为带矩形框的项目为 超连接超连接.选取此超连接将得到更详细选取此超连接将得到更详细的帮助的帮助.1/24/202319LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS输入窗口交互操作输入窗口交互操作注意注意:当当ANSYS提示输入信息时，输入窗口的颜色会发生改变提示输入信息时，输入窗口的颜色会发生改变.在向输入窗口输入任何信息以前，请先确认光标在窗口内闪动，在向输入窗口输入任何信息以前，请先确认光标在窗口内闪动，否则，请在窗口内文字输入框按一下鼠标左键。在输入完信息以否则，请在窗口内文字输入框按一下鼠标左键。在输入完信息以后，请按回车键执行后，请按回车键执行.文字输入框文字输入框 例例:闪动的光标闪动的光标 提示信息提示信息 1/24/202320LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS2.1 2.1 通用菜单通用菜单 通用菜单包含了通用菜单包含了ANSYSANSYS全部的公用函数，具有非模态性质，即，它是全部的公用函数，具有非模态性质，即，它是 以非独占形式存在的，允许在任何时刻进行访问。以非独占形式存在的，允许在任何时刻进行访问。通用菜单区分成通用菜单区分成 10 10类子菜单主题类子菜单主题 每个子菜单主题都是一个下拉菜单，每个子菜单主题都是一个下拉菜单，在下拉菜单中，会出现如下几在下拉菜单中，会出现如下几 种可能的动作：种可能的动作：表示可以继续打开下级菜单。表示可以继续打开下级菜单。表示将弹出一个输入对话框。表示将弹出一个输入对话框。无后缀时表示直接执行一个功能（一个函数或者命令），而不无后缀时表示直接执行一个功能（一个函数或者命令），而不 需要进一步操作；通常它代表不带参数的命令。需要进一步操作；通常它代表不带参数的命令。2.2.ANSYSANSYS图形用户界面（图形用户界面（GUIGUI）简介简介29 Feb 200821通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS通用通用菜单菜单主题主题 FileFile（文件）：文件）：包含了与文件和数据库有关的操作。某些选项只能在包含了与文件和数据库有关的操作。某些选项只能在 ANSYS开始时才能使用，如果在后面使用，会清除已经进行的操作，使开始时才能使用，如果在后面使用，会清除已经进行的操作，使 用时要特别小心。例如：用时要特别小心。例如：C1ear Start New 菜单操作。菜单操作。SelectSelect（选取）：选取）：包含了选取数据子集和创建组件部件的命令。包含了选取数据子集和创建组件部件的命令。ListList（列表列表）：）：用于列出存在于数据库的所有数据，还可以列出程序不用于列出存在于数据库的所有数据，还可以列出程序不 同区域的状态信息和存在于系统中的文件内容。它将打开同区域的状态信息和存在于系统中的文件内容。它将打开个新的文本窗个新的文本窗 口，其中显示想要查看的内容。口，其中显示想要查看的内容。PlotPlot（绘图绘图）：）：用于绘制关键点、线、面、体、节点、单元和其他可以用于绘制关键点、线、面、体、节点、单元和其他可以 图形显示的数据。绘图操作与列表操作（图形显示的数据。绘图操作与列表操作（List）有很多对应之处。有很多对应之处。PlotCrlsPlotCrls（绘图控制）绘图控制）：菜单包含了对视图、格式和其他图形显示特征的菜单包含了对视图、格式和其他图形显示特征的 控制，以输出正确、合理、美观的图形。控制，以输出正确、合理、美观的图形。2.2.1 1 通用菜单通用菜单29 Feb 200822通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS通用通用菜单菜单主题主题 Work Plane（工作平面）工作平面）：用于打开、关闭、移动、旋转工作平面或者用于打开、关闭、移动、旋转工作平面或者 对工作平面进行其他操作，还可以对坐标系进行操作。对工作平面进行其他操作，还可以对坐标系进行操作。Parameters（参量）参量）：用于定义、编辑或者删除标量、矢量和数组参量。用于定义、编辑或者删除标量、矢量和数组参量。Macro（宏）宏）：用于创建、编辑、删除或者运行宏或数据块。用于创建、编辑、删除或者运行宏或数据块。Menu Ctrls（菜单控制）菜单控制）：决定哪些菜单成为可见的，是否使用机械工具决定哪些菜单成为可见的，是否使用机械工具 条（条（Mechanical Toolbar），），也可以创建、编辑或者删除工具条上的快捷也可以创建、编辑或者删除工具条上的快捷 按钮，决定输出哪些信息。按钮，决定输出哪些信息。HelpHelp（帮助）帮助）：ANSYS提供了功能强大、内容完备的帮助，包括大量关提供了功能强大、内容完备的帮助，包括大量关 于于GUI命令、基本概念、单元等的帮助。熟练使用帮助是命令、基本概念、单元等的帮助。熟练使用帮助是ANSYS进步的进步的 必要条件。这些帮助以必要条件。这些帮助以Web页方式存在，可以很容易地访问。页方式存在，可以很容易地访问。打开方式：通过打开方式：通过Help菜单；单击菜单；单击Help按钮；输入按钮；输入Help命令。命令。2.2.1 1 通用菜单（续）通用菜单（续）29 Feb 200823通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS2.2 2.2 主菜单主菜单 主主菜菜单单的的每每个个命命令令都都有有一一个个子子菜菜单单（用用“”号号指指示示），或或者者执执行行一一 项操作（用项操作（用“”号指示）号指示）。默认主菜单提供了默认主菜单提供了1212类菜单主题类菜单主题2.2.ANSYSANSYS图形用户界面（图形用户界面（GUIGUI）简介简介29 Feb 200824通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS默认的默认的主菜单主菜单主题主题 PreferencesPreferences（优选项）：弹出一个的话框，用户可以选择学科及某个优选项）：弹出一个的话框，用户可以选择学科及某个 学科的有限元方法。学科的有限元方法。PreprocessorPreprocessor（预处理器）：包含预处理器）：包含PREP7PREP7操作，如建模、分网和加载等操作，如建模、分网和加载等 SolutionSolution（求解器）：包含求解器）：包含SOLUTIONSOLUTION操作，如分析类型选项、加载、载操作，如分析类型选项、加载、载 荷步选项、求解控制和求解等荷步选项、求解控制和求解等 General General PostprocPostproc（通用后处理器）：包含通用后处理器）：包含POSTlPOSTl后处理操作，如结果的后处理操作，如结果的 图形显示和列表图形显示和列表 TimeHist PostprocTimeHist Postproc（时间历程后处理器）：包含了时间历程后处理器）：包含了POST26POST26的操作，如对的操作，如对 结果变量的定义、列表或者图形显示结果变量的定义、列表或者图形显示 Topological OptTopological Opt（拓扑优化）：也就是用于对几何结构进行优化，这种拓扑优化）：也就是用于对几何结构进行优化，这种 优化通常是以最小质量或者最小柔度为目标函数优化通常是以最小质量或者最小柔度为目标函数 2.2.5 5 主菜单主菜单29 Feb 200825通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS默认的默认的主菜单主菜单主题（续）主题（续）ROM ToolROM Tool（缩阶建模工具）：基于模态分解法表达结构的响应缩阶建模工具）：基于模态分解法表达结构的响应 Design Opt Design Opt（设计优化）：包含了设计优化）：包含了OPTOPT操作，如定义优化变量、开始优化操作，如定义优化变量、开始优化 设计、查看设计结果等，这是传统的优化操作，是单步分析的反复迭代设计、查看设计结果等，这是传统的优化操作，是单步分析的反复迭代 ProbProb Design Design（概率设计）：这是概率设计）：这是ANSYS 6.0ANSYS 6.0以后版本的新增功能，结合以后版本的新增功能，结合 设计和生产等过程中的不确定因素，来进行设计设计和生产等过程中的不确定因素，来进行设计 Radiation OptRadiation Opt（辐射选项）：如定义辐射率、完成热分析的其他设置、辐射选项）：如定义辐射率、完成热分析的其他设置、写辐射矩阵，计算视角因子等写辐射矩阵，计算视角因子等 Run-Time StatsRun-Time Stats（运行时间估计器）：包含了运行时间估计器）：包含了RUNSTATRUNSTAT操作，如估计运行操作，如估计运行 时间、估计文件大小等时间、估计文件大小等 Session EditorSession Editor（记录编辑器）：用于查看在保存或者恢复之后的所有记录编辑器）：用于查看在保存或者恢复之后的所有 操作记录操作记录 2.2.5 5 主菜单主菜单29 Feb 200826通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS 优选项选择分析任务涉及到的学科，以及在该学科中所用的方法。该步优选项选择分析任务涉及到的学科，以及在该学科中所用的方法。该步 骤不是必须的，可以不选，但会导致在以后分析中，面临一大堆选择项骤不是必须的，可以不选，但会导致在以后分析中，面临一大堆选择项 目。所以，让该优选项过滤掉你不需要的选项是明智的办法。尽管默认目。所以，让该优选项过滤掉你不需要的选项是明智的办法。尽管默认 的是所有学科，但这些学科并不是都能同时使用。的是所有学科，但这些学科并不是都能同时使用。在学科方法中，在学科方法中，p-Method p-Method 方法是高阶计算方法，通常比方法是高阶计算方法，通常比 h-Method h-Method 方法方法 具有更高的精度和收敛性，但是，该方法消耗的计算时间比后者大大增具有更高的精度和收敛性，但是，该方法消耗的计算时间比后者大大增 如。且不是所有学科都适用如。且不是所有学科都适用p-Methodp-Method方法，只有在结构静力分析、热稳方法，只有在结构静力分析、热稳 态分析、电磁场分析中可用。其他场合下都采用态分析、电磁场分析中可用。其他场合下都采用h-Methodh-Method方法。方法。h-Method h-Method 方法方法：以加密网格划分的方法提高结果的计算精度以加密网格划分的方法提高结果的计算精度 p-Method p-Method 方法：以增加单元内插值函数阶数的方法提高计算精度方法：以增加单元内插值函数阶数的方法提高计算精度2.2.5 5.1.1 优选项优选项29 Feb 200827通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS预处理器的主要功能包括单元定义、建模、分网预处理器的主要功能包括单元定义、建模、分网 单元定义单元定义 用于定义、编辑或删除单元。如果单元需要设置选项，用该方法用于定义、编辑或删除单元。如果单元需要设置选项，用该方法 比用命令方法更直观方便比用命令方法更直观方便 实体建模实体建模 用于创建模型（可以创建实体模型，也可直接创建有限元模型）用于创建模型（可以创建实体模型，也可直接创建有限元模型）ANSYS ANSYS中有两种基本的实体建模方法：中有两种基本的实体建模方法：自底向上建模：首先创建关键点，然后把关键点连接成线、面自底向上建模：首先创建关键点，然后把关键点连接成线、面 和体。但也可不依顺序创建。如，可出直接连接关键点为面。和体。但也可不依顺序创建。如，可出直接连接关键点为面。自顶向下建摸：利用自顶向下建摸：利用ANSYSANSYS提供的几何原型创建模型，这些原提供的几何原型创建模型，这些原 型是完全定义好了的面或体。创建原型时，程序自动创建较低型是完全定义好了的面或体。创建原型时，程序自动创建较低 级的实体。级的实体。使用自底向上还是自顶向下的建模方法取决于用户的习惯和问题使用自底向上还是自顶向下的建模方法取决于用户的习惯和问题 的复杂程度，通常情况是同时使用两种方式，才能高效建模。的复杂程度，通常情况是同时使用两种方式，才能高效建模。2.2.5 5.2.2 预处理器预处理器29 Feb 200828通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS求求解解器器包包含含了了与与求求解解相相关关的的命命令令，包包括括分分析析选选项项、加加载载、载载荷荷步步设设置置、求解控制和求解求解控制和求解 分析类型和分析选项分析类型和分析选项 在此用户需要决定分析类型。在此用户需要决定分析类型。ANSYSANSYS提供了如下几种类型的分析：提供了如下几种类型的分析：静态分析、模态分析、谐分析、瞬态分析、功率谱分析、屈曲分静态分析、模态分析、谐分析、瞬态分析、功率谱分析、屈曲分 析和子结构分析析和子结构分析 一旦选定分析类型后，应当设置分析选项一旦选定分析类型后，应当设置分析选项 载荷和载荷步选项载荷和载荷步选项 在在ANSYS中，有下列六种载荷：中，有下列六种载荷：DOF约束（约束（Constraints）集中载荷（集中载荷（Forces）表面载荷（表面载荷（Surface Loads）体载荷（体载荷（Body Loads）惯性载荷（惯性载荷（Inertia Loads）耦合场载荷（耦合场载荷（Coupled-field Loads）求解求解 2.2.5 5.3.3 求解器求解器29 Feb 200829通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS用用于于查查看看某某载载荷荷步步和和子子步步的的结结果果。也也就就是是说说，它它是是在在某某时间点或频率点上，对整个模型显示或列表时间点或频率点上，对整个模型显示或列表 结果读取结果读取 用于定义从哪个结果文件中读入数据和读入哪些数据。用于定义从哪个结果文件中读入数据和读入哪些数据。如果不指定，则从当前分析结果文件中读入所有数据如果不指定，则从当前分析结果文件中读入所有数据 结果显示结果显示 在通用后处理器中，有在通用后处理器中，有三三种结果显示：种结果显示：图形显示、列表显示和查询显示图形显示、列表显示和查询显示 结果计算结果计算 用于计算选定单元的合力、总的惯性力矩或者对其他一些变量做用于计算选定单元的合力、总的惯性力矩或者对其他一些变量做 选定单元的表面积分。可以指定力矩的主轴，如果不指定，则默选定单元的表面积分。可以指定力矩的主轴，如果不指定，则默 认的以结果坐标系（认的以结果坐标系（RSYSRSYS）轴为主轴轴为主轴 2.2.5 5.4.4 通用后处理器通用后处理器 29 Feb 200830通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS用用来来观观察察某某点点结结果果随随时时间间或或频频率率的的变变化化，包包含含图图形形显显示示、列列表表、微微积积分分操操作作、响响应应频频谱谱等等功功能能。一一个个典典型型的的应应用用是是在在瞬瞬态态分分析析中中绘绘制制结结果果项项与与时时间间的的关关系系，或或者者在在非非线线性性结结构分析中画出力与变形的关系构分析中画出力与变形的关系 所有的操作都是基于变量的，此时，变量代表了与时间（频率）所有的操作都是基于变量的，此时，变量代表了与时间（频率）相对应的结果项数据。相对应的结果项数据。每个变量都被赋予一个参考号，该参考号大于等于每个变量都被赋予一个参考号，该参考号大于等于2 2，参考号，参考号1 1赋赋 给了时间（或频率）。给了时间（或频率）。显示、列表或者数学运算都是通过变量参考号进行的显示、列表或者数学运算都是通过变量参考号进行的 2.2.5 5.5.5 时间历程后处理器时间历程后处理器 29 Feb 200831通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS3.3.直接生成法建模过程直接生成法建模过程 3.1 3.1 方案规划方案规划 3.2 3.2 创建属性列表创建属性列表 3.3 3.3 定义节点及单元定义节点及单元29 Feb 200832通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS3.1 3.1 方案规划方案规划 建立有限元计算模型的实质就是选定被研究对象的某些建立有限元计算模型的实质就是选定被研究对象的某些 特定点特定点（节点）作为计算结果的考察点，用某种有限元（节点）作为计算结果的考察点，用某种有限元 单元单元体表征被研究对象的受力与变形体表征被研究对象的受力与变形。方案规划就是根据方案规划就是根据被研究对象的受力与变形特点，确定被研究对象的受力与变形特点，确定 用哪种有限元用哪种有限元单元单元体来替代实际研究对象，并确定合适体来替代实际研究对象，并确定合适 的单元数量以保证计算结果具有足够的精准度的单元数量以保证计算结果具有足够的精准度。29 Feb 200833通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS3.2 3.2 创建属性列表创建属性列表 由于实际工程问题计算模型的建立过程中，可能会涉及多由于实际工程问题计算模型的建立过程中，可能会涉及多 种材料、多种截面尺寸，也可能需要选用多种单元体，为种材料、多种截面尺寸，也可能需要选用多种单元体，为 了建模过程中的清楚、方便起见，事先将实际构件与有限了建模过程中的清楚、方便起见，事先将实际构件与有限 元单元类型、材料类别、截面参数之间的对应关系元单元类型、材料类别、截面参数之间的对应关系建立一建立一 个数据表个数据表属性列表属性列表3.3 3.3 定义节点及单元定义节点及单元 建立有限元计算模型的过程就是根据方案规划、对照属性建立有限元计算模型的过程就是根据方案规划、对照属性 列表生成节点、单元的过程列表生成节点、单元的过程29 Feb 200834通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS3.3.直接生成法建模过程（示例）直接生成法建模过程（示例）29 Feb 200835通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS谢谢各位！谢谢各位！29 Feb 200836通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS1.1.有限元法理论及结构分析通用程序简介有限元法理论及结构分析通用程序简介 1.1 1.1 结构分析有限元法基础结构分析有限元法基础 1.2 1.2 常见的结构分析通用有限元程序常见的结构分析通用有限元程序 1.3 1.3 ANSYS ANSYS 软件的发展及功能简介软件的发展及功能简介29 Feb 200837通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS2.2.ANSYS ANSYS 图形用户界面简介图形用户界面简介 2.1 2.1 通用菜单通用菜单 2.2 2.2 主菜单主菜单 2.3 2.3 工具条工具条 2.4 2.4 输入窗口输入窗口 2.5 2.5 图形窗口图形窗口 2.6 2.6 输出窗口输出窗口 2.7 2.7 快捷工具栏快捷工具栏 2.8 2.8 状态栏状态栏29 Feb 200838通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS3.3.直接生成法建模过程直接生成法建模过程 3.1 3.1 方案规划方案规划 3.2 3.2 创建属性列表创建属性列表 3.3 3.3 定义节点及单元定义节点及单元29 Feb 200839通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS4.4.实体建模的基本过程示例实体建模的基本过程示例 4.1 4.1 问题概述问题概述 4.2 4.2 定义材料、几何参数和单元类型定义材料、几何参数和单元类型 4.3 4.3 创建几何模型创建几何模型 4.4 4.4 划分网格划分网格 4.5 4.5 加载与求解加载与求解 4.6 4.6 查看结果查看结果 4.7 4.7 命令流输入命令流输入29 Feb 200840通用有限元程序ANSYS及应用LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTUR