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Click to edit Master title styleClick to edit Master subtitle style应力分析第 4 章INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析概述应力分析 是用来描述包括应力和应变在内的结果量分析的通用术语，也就是结构分析正如第二章描述的， ANSYS 的应力分析包括如下几个类型:静态分析瞬态动力分析模态分析谱分析谐响应分析 显示动力学本章将以一个线性静态分析为例来描述分析步骤,只要掌握了这个分析步骤，很快就会作其他分析INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析.概述主要内容:A. 分析步骤B. 几何建模C. 网格划分D. 施加载荷E. 求解F. 查看 结果G. 检查解的正确性H. 例题INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析A. 分析步骤每个分析包含三个主要步骤:前处理 创建或输入几何模型 对几何模型划分网格求解 施加载荷 求解后处理 结果评价 检查结果的正确性前处理求解后处理INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析.应力分析步骤注意！ANSYS 的主菜单也是按照前处理、求解、后处理来组织的INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析.应力分析步骤前处理器 (在ANSYS中称为 PREP7) 提供了对程序的主要输入前处理的主要功能是生成有限元模型，主要包括节点、单元和材料属性等的定义。

也可以使用前处理器PREP7 施加载荷通常先定义分析对象的几何模型典型方法是用实体模型 模拟几何模型 以 CAD-类型的数学描述定义结构的几何模型 可能是实体或表面，这取决于分析对象的模型INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual典型的实体模型是由体、面、线和关键点组成的 体 由面围成，用来描述实体物体面 由线围成，用来描述物体的表面或者块、壳等线 由关键点组成，用来描述物体的边关键点 是三维空间的位置， 用来描述物体的顶点体面线和关键点应力分析 - 前处理B. 几何模型INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析 - 前处理.几何模型在实体模型间有一个内在层次关系，关键点是实体的基础，线由点生成，面由线生成，体由面生成这个层次的顺序与模型怎样建立无关关键点线面体我要改这条线线 关键点面体呀！ANSYS 不允许直接删除或修改与高层次相连接的低层次实体稍后，将讨论哪些修改是许可的)关键点线面体INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析- 前处理.几何模型既可以在ANSYS中创建实体模型，也可以从其他软件包中输入实体模型两种方法的详细情况以后介绍，现在，我们简要地讨论如何输入一个 IGES 文件和缩放所需的几何模型IGES (Initial Graphics Exchange Specification) 是用来把实体几何模型从一个软件包传递到另一个软件包的规范 IGES 文件是 ASCII码文件, 很容易在两个计算机系统间传递。

许多软件包,包括 ANSYS在内, 允许读写 IGES文件INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析- 前处理.几何模型输入 IGES 文件到ANSYS中: Utility Menu File Import IGES. 在弹出的对话框中，选择 No defeaturing * (缺省值) ，按下 OK (默认其他选项) 在第二个对话框中选择想要的文件并点击OK. 或使用 IGESIN 命令: /aux15 ioptn,iges,nodefeat igesin,filename,extension,directory finish* 关于 No Defeaturing 及 Defeaturing 方法及其他选项将在后面论述INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析- 前处理.几何模型输入完成后， ANSYS会自动绘出几何模型图可以按需要修改几何模型 ANSYS允许对输入的实体模型进行多项操作，这在以后论述 现在，我们讨论如何在不同的单位设置下确定模型的比例 (注:缩放比例对输入的“Defeature” IGES无效.)INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析- 前处理.几何模型当你需要把几何模型的单位转换成另一套单位，比如说，从英寸到毫米，比例缩放就显得十分必要。

在 ANSYS中缩放模型:首先保存数据库 - Toolbar SAVE_DB 或使用 SAVE 命令接着 Main Menu Preprocessor Operate Scale Volumes (在模型上选择相应的实体部分) 使用Pick All拾取整个体 然后键入想要的比例系数（对 RX, RY, RZ 的比例系数），设置 IMOVE 为 “Moved”，取代 “Copied”或使用 VLSCALE 命令: vlscale,all,25.4,25.4,25.4,1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析- 前处理.几何模型演示:输入 pipe.igs :选择“No Defeaturing” 方式其他全部缺省确定模型显示方向保存 pipe.dbINTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析- 前处理.几何模型前处理3 几何模型 网格划分求解 加载 求解后处理 结果评价 检查结果正确性INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析- 前处理C. 网格划分网格划分 是用节点和单元等“填充”实体模型，创建有限元模型的过程。

请记住, 只有有限元求解需要节点和单元，实体模型不需要实体模型不参与有限元求解实体单元FEA 模型网格划分INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析 - 前处理.网格划分网格划分的三个步骤: 定义单元属性 指定网格控制 生成网格单元属性 是网格划分前必须建立的有限单元模型属性它们包括: 单元类型 实常数 材料性质INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析 - 前处理.网格划分单元类型单元类型是一个重要的选项，该选项决定如下的单元特性: 自由度 (DOF)设置. 例如，一个热单元类型有一个自由度：TEMP，而一个结构单元类型可能有6个自由度： UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ. 单元形状 - 块,四面体, 四边形,三角形等 维数 - 2-D (仅有X-Y 平面), or 3-D. 假定的位移形函数 - 线性及二次ANSYS有超过150个的单元类型可供选择对于如何选取单元类型稍后介绍，现在，请看如何定义单元类型INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析 - 前处理.网格划分定义单元类型: Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Add 添加新单元类型 选择想要的类型(如SOLID92) 并按 OK键 Options 指定附加的单元选项 或使用 ET 命令: et,1,solid92INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析 - 前处理.网格划分注意: 设置想要分析学科的选项 (Main Menu Preferences)，这样将只显示所选学科的单元类型 。

应当在前处理阶段尽早地定义单元类型，因为GUI方式中菜单的过滤依赖于当前自由度的设置例如，如果选择结构单元类型，则热载荷选项成灰色，或根本不出现INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析 - 前处理.网格划分实常数实常数用于描述那些由单元几何模型不能完全确定的几何形状 例如: 梁单元是由连接两个节点的线来定义的，这只定义了梁的长度要指明梁的横截面属性，如面积和惯性矩，就要用到实常数 壳单元是由四面体或四边形来定义的，这只定义了壳的表面积，要指明壳的厚度，必须用实常数 许多 3-D 实体单元不需要实常数，因为单元几何模型已经由节点完全定义INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析 - 前处理.网格划分定义实常数: Preprocessor Real Constants Add 增加一种新的实常数设置 如果定义了多个单元类型,首先选择要指定实常数的单元类型 接着输入实常数值. 或使用 R 系列命令不同的单元类型需要不同的实常数，有些单元类型不需要任何实常数获取详细资料，请参考单元手册。

INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析 - 前处理.网格划分材料性质每个分析都需要输入一些材料性质：结构单元所需的杨氏模量 EX ，热单元所需的热传导率 KXX 等定义材料性质的两种方法: 材料库 单独定义INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析 - 前处理.网格划分使用材料库这种方法能够对给定的材料选择预先已定义的材料性质ANSYS 为一些常用材料提供了结构和热的典型材料性质（线性），但我们强烈建议你建立自己的材料库从材料库选取材料:先定义库的路径. Preprocessor Material Props Material Library Library Path 输入要读取的材料数据的位置 例如： /ansys57/matlib. 或使用 /MPLIB 命令INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析 - 前处理.网格划分接着从库中输入一种材料 Preprocessor Material Library Import Library 选择单位制。

这仅仅用来筛选后续对话框中所列的文件，ANSYS 本身没有单位制的概念，也不进行单位换算 选择想要的材料文件 如钢 AISI C1020. 或使用 MPREAD 命令中的 LIB选项.INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析 - 前处理.网格划分单独指定材料性质这种方法通过 材料模型 GUI方式直接指定想要的材料性质，以取代选择材料名称单独指定材料性质: Preprocessor Material Props Material Models 双击合适的性质选项来定义材料性质INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析 - 前处理.网格划分先定义好材料类型的结构树接着输入单个材料的性质值或使用 MP 命令mp,ex,1,30e6mp,prxy,1,.3INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1Training Manual应力分析 - 前处理.网格划分添加与温度相关的材料性质绘出。