Ansys基础教程简介理论基础分析过程.pptx
会计学1Ansys基础教程简介理论基础教程简介理论(lln)基础分析过基础分析过程程PPT课件课件第一页，共45页。n nANSYS公司.n nANSYS产品家族的开发者n n总部位于(wiy)Canonsburg,PA-USA（匹兹堡南部）最新版本(bnbn)：14.0第1页/共45页第二页，共45页。第一章第一章 ANSYS简介简介(jin ji)n n ANSYS是世界上著名的大型通用有限元计算软件，它包括热、电、磁、流体和结构等诸多模块；n n 优势：n n 具有强大的求解器和前、后处理功能。n n为我们(w men)解决复杂、庞大的工程项目和致力于高水平的科研攻关提供了一个优良的工作环境;n n ANSYS程序自身有着较为强大三维建模能力。n n仅靠ANSYS的GUI(图形界面)就可建立各种复杂的几何模型；n n ANSYS还提供较为灵活的图形接口及数据接口。n n实现不同分析软件之间的模型转换；第2页/共45页第三页，共45页。一、主要一、主要(zhyo)功能功能n n1.结构分析 n n 1）静力学分析-用于静态载荷.可以考虑结构的线性及非线性行为。n n 线性结构静力分析 n n 非线性结构静力分析n n 几何非线性：大变形、大应变、应力强化、旋转软化 n n 材料非线性：塑性、粘弹性、粘塑性、超弹性、多线性弹性、蠕变、肿胀等 n n 接触非线性：面面/点面/点点接触、柔体/柔体刚体接触、热接触 n n 单元(dnyun)非线性：死/活单元(dnyun)、钢筋混凝土单元(dnyun)、非线性阻尼/弹簧元、预紧力单元(dnyun)等第3页/共45页第四页，共45页。n n 2）动力学分析n n 模态分析-计算线性结构的自振频率(pnl)及振形.谱分析 是模态分析的扩展，用于计算由于随机振动引起的结构应力和应变(也叫作 响应谱或 PSD).n n 谐响应分析-确定线性结构对随时间按正弦曲线变化的载荷的响应.n n 瞬态动力学分析-确定结构对随时间任意变化的载荷的响应.可以考虑与静力分析相同的结构非线性行为.n n 随机振动分析等 n n 3）专项分析:断裂分析,复合材料分析，疲劳分析，结构稳定分析，可靠性分析第4页/共45页第五页，共45页。n n5、耦合场分析n n热-应力分析；压电分析（电场和结构(jigu)）；声学分析（流n n体和结构(jigu)）；热-电分析；感应加热（磁场和热）；静电-n n结构(jigu)分析2、热分析热分析用于确定物体中的温度分布。热分析考虑的物理量是：热量的获取和损失、热梯度、热通量。可模拟三种(sn zhn)热传递方式：热传导、热对流、热辐射。3、电磁(dinc)分析电磁(dinc)分析用于计算电磁(dinc)装置中的磁场4、流体分析计算流体动力学(CFD)：用于确定流体中的流动状态和温度声学分析：用于模拟流体介质和周围固体的相互作用。第5页/共45页第六页，共45页。二、主要二、主要(zhyo)模块模块构架构架ANSYS/ANSYS/FLOTRANFLOTRANANSYS/ANSYS/EmagEmagANSYS/ANSYS/StructuralStructuralANSYS/MultiphysicsANSYS/MultiphysicsANSYS/ANSYS/LS-DYNALS-DYNAANSYS/ANSYS/MechanicalMechanicalANSYS/ANSYS/LinearPlusLinearPlusANSYS/ANSYS/ThermalThermal电磁(dinc)线性结构(jigu)分析第6页/共45页第七页，共45页。第二章第二章 ANSYS理论理论(lln)基础基础 有限元方法有限元方法(fngf(fngf)第7页/共45页第八页，共45页。n n几何离散几何离散n n单元特征分析单元特征分析n n构造位移函数构造位移函数n n单元应变能单元应变能n n单元外力功（单元等效单元外力功（单元等效(dn(dn xio)xio)节点力）节点力）n n单元集成：系统的总势能单元集成：系统的总势能n n变分处理：系统的平衡方程（组）变分处理：系统的平衡方程（组）n n应用位移边界条件求出节点位移应用位移边界条件求出节点位移n n由节点位移求出单元的应变、应力由节点位移求出单元的应变、应力一、有限元求解一、有限元求解(qi ji)过程过程第8页/共45页第九页，共45页。首先(shuxin)看一个简单的平面问题：p第9页/共45页第十页，共45页。Step 1.Step 1.几何离散几何离散几何离散几何离散采用采用采用采用3 3节点节点节点节点(ji di(ji di n)n)三角形单元三角形单元三角形单元三角形单元整体节点位移(wiy)列阵p体力：重力（密度(md)）厚度：t表面力单位体积力整体等效节点力列阵第10页/共45页第十一页，共45页。Step 2.Step 2.单元分析单元分析单元分析单元分析构造构造构造构造(guzo)(guzo)单元位移函数单元位移函数单元位移函数单元位移函数n n位移函数（模式）位移函数（模式）:刻画单元内位移分布刻画单元内位移分布(x,y)(x,y)状态状态n n 合理选择一种函数来逼近这种分布是有限元分析计算过程中关键性的合理选择一种函数来逼近这种分布是有限元分析计算过程中关键性的n n一环。一环。n n 在实际应用中普遍采用的是多项式函数，这是因为多项式函数的数学在实际应用中普遍采用的是多项式函数，这是因为多项式函数的数学n n运算（微分和积分）比较方便，而且所有光滑函数的局部都可以用多项式来运算（微分和积分）比较方便，而且所有光滑函数的局部都可以用多项式来n n逼近。逼近。n n 关于多项式的项数和阶次，要根据单元的节点自由度数和有关解的关于多项式的项数和阶次，要根据单元的节点自由度数和有关解的收收n n敛性要求来确定。对于平面敛性要求来确定。对于平面(pngmin)(pngmin)问题，位移函数如下：问题，位移函数如下：第11页/共45页第十二页，共45页。构造位移(wiy)函数：对u利用(lyng)节点条件：1 i2 j3 m第12页/共45页第十三页，共45页。同理可得：因此(ync)：结论：单元内部每一点(y din)位移由单元节点位移确定第13页/共45页第十四页，共45页。N单元形状函数矩阵(j zhn)qe 单元节点位移矩阵(j zhn)第14页/共45页第十五页，共45页。应变(yngbin)矩阵Step 2.Step 2.单元单元单元单元(dnyun)(dnyun)分析分析分析分析应变应变应变应变结论：单元内部每一点应变(yngbin)状态由单元节点位移确定第15页/共45页第十六页，共45页。第16页/共45页第十七页，共45页。平面(pngmin)应力：Step 2.Step 2.单元分析单元分析单元分析单元分析(fnx)(fnx)应力应力应力应力应力(yngl)矩阵结论：单元内部每一点应力状态由单元节点位移确定第17页/共45页第十八页，共45页。单元(dnyun)应变能：Step 3.Step 3.确定单元确定单元确定单元确定单元(dnyun)(dnyun)节点位移节点位移节点位移节点位移单元单元单元单元(dnyun)(dnyun)势能势能势能势能单元(dnyun)刚度矩阵第18页/共45页第十九页，共45页。第19页/共45页第二十页，共45页。单元等效节点(ji din)力列阵单元单元单元单元(dnyun)(dnyun)外力功：外力功：外力功：外力功：第20页/共45页第二十一页，共45页。扩充(kuchng)叠加扩充(kuchng)叠加Step 3.确定单元节点(ji din)位移单元集成系统势能第21页/共45页第二十二页，共45页。关于单元刚度(n d)矩阵的扩充叠加mijmij单元(dnyun)编号 mij第22页/共45页第二十三页，共45页。关于单元等效节点载荷(zi h)列阵的扩充叠加mij单元(dnyun)编号 mi Programs ANSYS 10.0 ANSYS Products Launcher二、二、ANSYS启动启动(qdng)File Management标签用于指定工作目录(ml)(用户文件存放的地方)和用户选择的作业名.第30页/共45页第三十一页，共45页。Customization 标签允许(ynx)设置内存选项.第31页/共45页第三十二页，共45页。Preferences标签 用 于 设 置GUI 语言和指定(zhdng)图形驱动设备.也可以在启动时读入配置文件start.ans.第32页/共45页第三十三页，共45页。公用菜单图形区主菜单命令窗口当前状态用户提示信息快捷命令图标模型控制工具条输出窗口第33页/共45页第三十四页，共45页。选择对话框(Main Menu Preferences)允许用户过滤(gul)菜单，从而删除当前分析不需要的功能。例如，如果用户要进行一次热分析，可以选择过滤其它(qt)科目，以便GUI 方式下菜单项内容精简：在单元类型选择对话框中只显示热单元类型。只显示热载荷，等等菜单(ci dn)过滤第34页/共45页第三十五页，共45页。二、ANSYS数据库与文件(wnjin)第35页/共45页第三十六页，共45页。jobname.log:日志文件包括了运行过程中的每一个命令。如果用同样的作业名在同一(tngy)目录中开始另一轮操作,ANSYS 将增添原先的日志文件(作一个时间标记)。注意：Log文件是文本文件，再现同样的一个分析过程，可以(ky)通过编辑得到分析过程的命令流。例如通过改变一些命令的参数，即可实现简单意义上的所谓参数化分析和建模。ANSYS读入命令流的菜单命令是：File/Read Input from 第36页/共45页第三十七页，共45页。jobname.err:错误信息文件(wnjin)，是 ASCII码文件(wnjin)。包括了运行过程中的所有错误和警告。ANSYS将添加已存在的错误文件(wnjin)。jobname.db,.dbb:数据库文件(wnjin),是二进制文件(wnjin)。与所有支持平台兼容。jobname.rst,.rth,:结果文件(wnjin)，是二进制文件(wnjin)。与所有支持平台兼容。包括了ANSYS运算过程中所有结果数据。第37页/共45页第三十八页，共45页。数据库文件存储(cn ch)和恢复不时地把数据库存储(cn ch)在计算机的内存(RAM)是一个很好的习惯，这样可以在计算机损坏或断电的情况下重新恢复数据库内的有关信息.SAVE 操作把数据库从内存拷贝到名为database file 的文件(or db file for short).最简单的存储(cn ch)操作的点击Toolbar SAVE_DB或使用:Utility Menu File Save as Jobname.dbUtility Menu File Save asSAVE 命令第38页/共45页第三十九页，共45页。数据库文件存储和恢复RESUME操作将数据库恢复到内存。Toolbar RESUME_DB或使用:Utility Menu File Resume Jobname.dbUtility Menu File Resume fromRESUME 命令缺省的保存和恢复的文件名为jobname.db,当然你可以(ky)使用Save as 或 Resume from选择不同的文件名。第39页/共45页第四十页，共45页。数据库文件(wnjin)存储和恢复提示:分析过程中定期保存数据库。ANSYS不能自动保存。在尝试一个不熟悉的操作时（如布尔操作或剖分网格）或一个操作将导致较大改变时（如删除操作），应先保存数据库。如果不满意这次的结果，可以用恢复重做。在求解之前应该保存数据库。第40页/共45页第四十一页，共45页。清除(qngch)数据库：清除(qngch)数据库允许对数据库清零，并重新开始。相当于退出ANSYS。Utility Menu File Clear&Start New或使用/CLEAR 命令。第41页/共45页第四十二页，共45页。三三 ANSYSANSYS的单位制的单位制 ANSYS软件并没有为分析指定系统单位，在结构分析中，必须使用一套自封闭的单位制（所谓自封闭是指这些单位量纲之间可以互相推导得出）。注意：物理量之间的数量级差别很大，容易引起计算收敛困难或计算误差太大 推荐使用：1、长度(chngd)为m时用SI国际单位制（mKgs）长度(chngd)m-质量kg-时间s 对应:力N-弹性模量 Pa-密度kg/m3-加速度m/s22、长度(chngd)为mm时用MPA单位制（mmTs）长度(chngd)m-质量T-时间s-对应的力N 对应:力N-弹性模量 MPa-密度T/mm3-加速度mm/s2 第42页/共45页第四十三页，共45页。三种退出 ANSYS的途径:Toolbar QUIT Utility Menu File Exit在输入窗口使用(shyng)/EXIT 命令四、ANSYS退出(tuch)第43页/共45页第四十四页，共45页。ANSYS 使用基于HTML格式的帮助系统，作为现有(xin yu)帮助系统的补充。可以获取如下的帮助:ANSYS命令单元类型分析过程GUI工具五、ANSYS在线(zi xin)帮助第44页/共45页第四十五页，共45页。
