ansys实验指导书概要.doc

目 录实验一 创建实体模型…………………………………………1实验二 创建有限元模型与网格划分程………………………11实验三 施加载荷与求解过……………………………………22实验四 结果后处理……………………………………………29实验五 具体问题的数值模拟…………………………………36附录 I 坐标系………………………………………………56附录II 常用单元介绍………………………………………61实验一 创建实体模型一 实验目的1． 熟悉ANSYS中创建实体模型的基本命令；2． 掌握1D、2D模型的创建方法及过程；3． 熟悉布尔操作，能够利用布尔操作创建特殊图形二 ANSYS中创建实体模型的基本内容1． 建立实体模型的方法建立实体模型有两种方法：（1）由上而下首先定义面（或体），然后对这些面或体按一定规则组合得到最终需要的形状2）由下而上首先建立关键点，用这些点建立线、面等2．坐标系和工作平面空间任何一点通常可用笛卡尔坐标系、柱坐标系和球坐标系中的坐标位置来表示每种坐标系都需要三个参数来表示该点的正确位置进入ANSYS的默认坐标系是笛卡尔坐标系，因为这是使用最广泛的一种坐标系，通常也称为空间直角坐标系。

在ANSYS的坐标系中是没有量纲的，即是说同样是1，可以表示1mm，也可以表示1英寸，只要整个模型使用一个统一的单位制，就不会出错在进行分析工作时，特别要注意这一点建议最好是选择目前最通用的国际单位制（米、千克、秒）工作平面，可以理解为一个辅助进行建模操作的参考平面，类似于绘图板，可依使用者要求随时变换位置默认的工作平面与坐标系X-Y平面重合通过选择应用菜单Utility menu＞WorkPlane＞Display Working Plane来显示工作平面或隐去工作平面通过应用菜单Utility menu＞WorkPlane＞WP settings… 下的对话框中各项命令如图1-1所示，可以对工作平面进行设置用WX、WY、WZ分别表示工作平面的坐标轴变换工作平面方位有三种：（1）增量变换：在应用菜单Utility Menu＞WorkPlane＞Offset WP by Increments下可以将工作平面沿其三个坐标轴平移指定的距离或沿三个坐标轴转动指定的角度2）中心平移变换：该变换是将工作平面的原点下移到一系列关键点、节点或指定位置的形心上，或者平移到总体坐标系的原点上，或者激活坐标系的原点上，并保持工作平面的整个坐标轴的原有方向不变。

对应菜单如下：Utility Menu＞WorkPlane＞Offset WP to＞KeypointsUtility Menu＞WorkPlane＞Offset WP to＞NodesUtility Menu＞WorkPlane＞Offset WP to＞XYZLocationsUtility Menu＞WorkPlane＞Offset WP to＞Global OriginUtility Menu＞WorkPlane＞Offset WP to＞Origin of Active CS（3）对齐定位变换：该变换是分三种情况：第一种，利用已定义的三个关键点、节点或指定位置点确定XOY平面，并依次定义坐标原点、X轴及其方向和Y轴方向，Z轴通过右手法则自动确定，对应下列的前3个菜单；第二种，将工作平面原点定位到指定直线上，并使工作平面垂直于该直线，对应下列的第4个菜单；第三种，使工作平面与指定坐标系完全重合，对应下列最后3个菜单Utility Menu＞WorkPlane＞Align WP with＞KeypointsUtility Menu＞WorkPlane＞Align WP with＞NodesUtility Menu＞WorkPlane＞Align WP with＞XYZ LocationsUtility Menu＞WorkPlane＞Align WP with＞Plane Normal to LineUtility Menu＞WorkPlane＞Align WP with＞Active Coord SysUtility Menu＞WorkPlane＞Offset WP to＞Global OriginUtility Menu＞WorkPlane＞Offset WP to＞Specified Coord Sys有了工作平面就可以开始在工作平面上进行建模了。

图1-1 工作平面设置3．自下而上建模ANSYS中包含了4类图元（体、面、线、关键点），这些图元组成了所有的ANSYS实体模型而且这些图元有层次关系，从低到高依次是：关键点、线、面、体在这些层次关系中隐含了“隶属”的关系，例如一个体中必包含了隶属其下的围成这个体的面，而同时也包含了其下的线和关键点所谓自下而上建模，指的是应用处于低级别的图元来创建高级图元的方法，例如两个关键点就可以确定一条空间直线，而一个体可以通过围成这个体的面来创建1）创建关键点创建关键点是通过主菜单Main＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Keypoints＞下任意一命令每一命令就是创建关键点的一种方法，每种方法都有各自的对话框和对应的输入选项 图1-2 在系统笛卡尔坐标系统中定义关键点例如选择In Active CS，则弹出如图1-2所示对话框在对话框中输入关键点的编号和在系统笛卡尔坐标系中的坐标值进行关键点的定义，完成一个关键点后，单击Apply按钮，然后接着定义下一个关键点，直到所有都定义完后，单击OK按钮关闭对话框例如按如下操作：NPT keypoint number：1X,Y,Z Location in active CS：0，0，0单击 Apply按钮NPT keypoint number：2X,Y,Z Location in active CS：1，0，0单击 Apply按钮NPT keypoint number：3X,Y,Z Location in active CS：0，1，0单击 OK按钮则定义了编号是1、2和3的三个关键点，其坐标分别是（0，0，0）、（1，0，0）和（0，1，0）。

如要定义更多的关键点，可以重复上述操作如果NPT keypoint number缺省，则ANSYS将使用从小到大的顺序自动为所定义的关键点编号修改一系列关键点，可以通过在系统坐标系中重新定义相同编号的关键点来完成，也可以通过选择菜单Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Move/Modify＞Keypoint中的命令来实现2）创建连接关键点的线有了关键点以后，既可以直接通过关键点来生成线、面和体，也可以通过关键点先创建线，再通过这些线来围成面或体例如，要创建通过1、2两个关键点的直线，选择菜单Main＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Lines＞Lines＞Straight Line，弹出如图1-3所示对话框通过鼠标拾取在图形显示区中编号为1和2关键点，然后单击对话框中的OK按钮，就生成了通过1、2关键点的一条直线创建线和创建关键点不同，不需要输入编号，该工作完全由ANSYS自动完成，编号一般也是从小到大的顺序在ANSYS中所有的线都是有方向的，可以在Utility menu＞plotctrls＞symbols＞LDIR Line direction设为ON来显示。

图1-3 创建直线对话框（3）创建平面既可以通过一组封闭的线来创建一个平面，也可以通过一组关键点来创建一个平面例如需要通过一组封闭的线段创建一个面，可以选择主菜单Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Area＞Arbitrary＞By Lines命令，弹出拾取对话框在图形显示区中拾取需要创建平面的一组封闭的线段，选中的线将以高亮显示，然后单击对话框中Apply按钮，完成一个平面的创建，直到完成所有平面的创建后，单击OK按钮关闭对话框也可以直接通过关键点来创建面，选择主菜单Main＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Area＞Arbitrary＞Through KPs命令，弹出拾取关键点对话框用鼠标在图形显示区拾取已有的关键点，在选择完需要创建面所需的所有关键点后单击OK按钮，即可创建一以所有这些关键点为角点的面如果在关键点之间已经创建了线，再通过关键点创建点创建面（或体）的时候，这条线将被保留，成为面（或体）的一条边，即生成面（或体）的时候，ANSYS只会自动的在没有线连接的关键点间创建自动编号的线4．特定建模（1）创建倒角ANSYS建模的时候，遇到需要倒角的时候，不必要自己去创建圆弧，可以先创建两个相交的线或面，然后再通过其提供的倒角命令，直接生成倒角。

例如，需要创建两个连接线的倒角，可以选择主菜单中Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Lines＞Lines＞Line Fillet，弹出线拾取对话框用鼠标拾取空间相交的两条线后，单击OK按钮，弹出输入对话框，在该对话框中输入圆倒角的半径然后单击OK按钮，完成线倒角的创建假如创建两个连接面的倒角，可以选择主菜单Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Areas＞Area Fillet，弹出面拾取对话框用鼠标拾取空间相交的两个面后，单击OK按钮弹出输入对话框，在该对话框中输入圆倒角的半径然后单击OK按钮，完成平面倒角的创建2）复制图元对于模型中的重复部分，可以不需要重复建模，利用拷贝命令可以拷贝和复制相应的部分这些命令在主菜单Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Copy下 5．图元的显示、编号、移动和删除在创建了实体模型后，ANSYS的图形窗口中默认显示最高级的图元，如果想只显示低阶的图元，可以通过应用菜单Utility Menu＞Plot下的相关命令进行控制当多个图元同时在图形窗口中显示的时候，可以通过显示控制打开某种类型的图元编号来进行区分，将这些图元以不同的颜色和编号显示出来。

要设置显示控制的选项，选择应用菜单Utility Menu＞PlotCtrls＞Numbering，弹出如图1-4所示Plot Number Controls对话框图1-4 设置显示控制对话框选择需要显示编号的项目，例如需要显示线的编号，选中LINE Line numbers一栏右边的复选框，使其控制项变为On，然后单击OK按钮若需要单独显示某个图元，需要选择应用菜单Utility Menu＞Select＞Entities，弹出Select Entities对话框在这个对话框中设置需要选择的目标，可以是关键点、线、面或体另外需要设置选择范围，例如从所有模型中选取，则是From Full有些时候，需要移动或转动图元，则可以通过主菜单Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Move/Modify中的命令在移动低阶图元的时候，不需要事先删除高阶图元，但是移动操作会改变与之相关联的所有高阶图元旋转图元的操作类似于移动图元，只是移动的坐标系不同，例如在笛卡尔坐标系中将图元移动，则表示平移；若在柱坐标系或球坐标系中移动图元，就表示为旋转了操作中的移动是在工作平面中完成的，因此旋转图元首先得旋转工。