ANSYS简介实用教案.ppt

§ 6.1 ANSYS§ 6.1 ANSYS简介简介简介简介§ 6.2 § 6.2 网格划分网格划分网格划分网格划分(huà fēn)(huà fēn)的基本原理的基本原理的基本原理的基本原理§ 6.3 § 6.3 结构静力分析结构静力分析结构静力分析结构静力分析§ 6.4 § 6.4 结构模态分析结构模态分析结构模态分析结构模态分析§ 6.5 § 6.5 结构稳定分析结构稳定分析结构稳定分析结构稳定分析第六章 ANSYS ANSYS简介(jiǎn jiè)(jiǎn jiè)第1页/共52页第一页，共53页6.1 ANSYS简介(jiǎn jiè) 随着有限元技术的发展，有限元软件也取得了长足的进步目前在国际上比较知名的大型通用有限元软件有ANSYS, NASTRAN, ABAQUS, SAP, ALOGR, MARC, ADINA等其中ANSYS是最早我国最早引入的有限元软件之一ANSYS自1971年推出至今，已经发展成为功能强大、前后处理和图形功能完备的有限元软件，并广泛地应用于工程领域，其版本也由原来的发展到现在的起初它仅提供结构线性分析和热分析，现在可用来可以用来进行分析结构、动力学、传热、热力耦合、电磁耦合、流体分析（CFD）、耦合场分析-多物理场等领域的问题的解答。

ANSYS包含了前置处理、求解程序以及后置处理等三部分，将有限元分析、计算机图形学和优化技术相结合，已成为现代工程学问题必不可少的有力工具其销售、支持网络遍布世界，在中国北京、上海、成都、西安等城市设有办事处，而且ANSYS公司开展了定期(dìngqī)培训和咨询服务，其强大的计算功能和良好的售后服务体系深受广大用户欢迎第2页/共52页第二页，共53页6.1 ANSYS简介(jiǎn jiè) 在应用上ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元软件，可广泛的用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、生物医学、水利、日用家电等一般工业及科学研究该软件提供了不断改进的功能清单，包括结构高度非线性分析、电磁分析、计算流体力学分析、设计优化、接触分析、自适应网格划分及利用ANSYS参数设计语言扩展宏命令功能 ANSYS的运行有两种模式：交互(jiāohù)模式（Interactive Mode）和非交互(jiāohù)模式（Batch Mode）初学者和大多数使用者可采用交互(jiāohù)模式，包括模型的建立、文件的保存与处理、图形的打印及结果分析与输出等。

一般基本的设置和分析都可以通过交互(jiāohù)模式完成，常见的命令流都有相关的交互(jiāohù)式菜单操作对应，但部分高级设置只能通过非交互(jiāohù)式命令驱动第3页/共52页第三页，共53页6.1 ANSYS简介(jiǎn jiè)第4页/共52页第四页，共53页6.1 ANSYS简介(jiǎn jiè)第5页/共52页第五页，共53页ANSYS中典型分析过程可以归纳为以下3个部分：前处理、求解计算和后处理1. 前处理定义工作文件名；设置分析模块；创建或读入几何模型；定义单元类型和选项；定义实常数，注意不是每种单元都必须的；定义材料属性；划分网格(wǎnɡ ɡé)，形成单元2. 求解计算施加载荷及设定约束条件定义分析类型，进行求解参数设置3. 后处理将计算结果读入当前数据库以列表或图形形式查看分析结果检查结果是否正确进行各种后续分析保存数据，退出程序 6.1 ANSYS简介(jiǎn jiè)第6页/共52页第六页，共53页6.2 网格划分(huà fēn)的基本原则类别形状和特性单元类型杆普通双线性LINK1,LINK8LINK10梁普通截面渐变塑性考虑剪切变形BEAM3,BEAM4BEAM54,BEAM44BEAM23,BEAM24BEAM188,BEAM189管普通浸入塑性PIPE16,PIPE17,PIPE18PIPE59PIPE20,PIPE602D实体四边形三角形超弹性单元粘弹性大应变谐单元P单元PLANE42,PLANE82,PLANE182PLANE2HYPER84,HYPER56,HYPER74VISCO88VISO106,VISO108PLANE83,PPNAE25PLANE145,PLANE1463D实体块四面体层各向异性超弹性单元粘弹性大应变P单元SOLID45,SOLID95,SOLID73,SOLID185SOLID92,SOLID72SOLID46SOLID64,SOLID65HYPER86,HYPER58,HYPER158VISO89VISO107SOLID147,SOLID148壳四边形轴对称层剪切板P单元SHELL93,SHELL63,SHELL41,SHELL43,SHELL181SHELL51,SHELL61SHELL91,SHELL99SHELL28SHELL1501 建立单元的数据2 设定网格划分的参数(cānshù)3 执行网格划分第7页/共52页第七页，共53页。

 问题描述：如图所示平面桁架，材料的弹性模量E=200GPa各杆的长度均为，截面面积(miàn jī)均为3250mm2作用在桁架节点上的载荷如图所示用ANSYS计算桁架中各杆件的内力及约束反力图6.4 桁架(héngjià)示意图相应的菜单(cài dān)操作如下：6.3 结构静力分析实例第8页/共52页第八页，共53页 1．进入前处理模块 1）启动程序启动ANSYS，并设定工作目录(mùlù)，如图所示，点击图（b）图中RUN按钮，启动ANSYS （a） （b）图6.5 启动(qǐdòng)与设置6.3 结构(jiégòu)静力分析实例第9页/共52页第九页，共53页 2）定义或修改工作文件名称(míngchēng)如果工作名称(míngchēng)在上一步已定义，或使用默认的名称(míngchēng)（file）时，本步可省去图6.6 定义(dìngyì)工作文件名称菜单与对话框6.3 结构静力分析(fēnxī)实例第10页/共52页第十页，共53页。

 3）定义或修改分析标题 通过GUI（图形用户界面）输入(shūrù)，执行“Utility menu > File > Change Title”菜单命令，在弹出的对话框中输入(shūrù)分析标题“Bridge Truss Tutorial”，如图所示图6.7 定义(dìngyì)分析标题菜单与对话框6.3 结构(jiégòu)静力分析实例第11页/共52页第十一页，共53页 4）创建(chuàngjiàn)关键点GUI：Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS图6.8 定义(dìngyì)关键点菜单与对话框6.3 结构(jiégòu)静力分析实例第12页/共52页第十二页，共53页 在如图所示对话框中输入(shūrù)关键点1的坐标（0,0,0），点击Apply，接着输入(shūrù)关键点2的坐标（1.8,3.118,0）；类似地输入(shūrù)关键点3的坐标（3.6,0,0）；关键点4的坐标（5.4,3.118,0）；关键点5的坐标（7.2,0,0）；关键点6的坐标（9.0,3.118,0）；关键点7的坐标（10.8,0,0）。

需要说明的是坐标为“0”的数值可以不输入(shūrù)，当不输入(shūrù)数值时ANSYS默认为“0”值输入(shūrù)后窗口显示为6.3 结构静力分析(fēnxī)实例第13页/共52页第十三页，共53页 5）创建线GUI：Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Lines > In Active Coord 依次点击(diǎn jī)关键点1和关键点2，完成线段1的定义；依次选择其它关键点左击鼠标，建立所有线，并点击(diǎn jī)弹出菜单中OK，完成线段的定义，如图6.3 结构静力分析(fēnxī)实例第14页/共52页第十四页，共53页 6）显示关键点号和线号GUI：Utility menu > Plotctrls > Numbering 在弹出对话框中选中KP，LINE项后面的空框，使之显示为On，表示显示关键点和线的编号(biān hào)；并选择[/NUM]中“Colors & numbers”项，表示按不同的颜色和数字同时显示，点击OK，如图，关闭弹出对话框6.3 结构(jiégòu)静力分析实例第15页/共52页第十五页，共53页。

 7）显示(xiǎnshì)实体GUI：Utility menu > Plot > Multi-plots，如图图6.12 实体(shítǐ)显示6.3 结构静力分析(fēnxī)实例第16页/共52页第十六页，共53页 8）定义单元类型在每一次ANSYS分析中必须先定义单元类型，本例题定义的单元类型为LINK1单元，该单元为2节点单元，每个节点具有两个自由度UX和UY，可以模拟桁架，连杆和弹簧相应菜单操作为：GUI：Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete，执行(zhíxíng)以上命令后，打开如下图所示对话框 图6.13 增加单元对话框 图6.14 单元类型(lèixíng)选择对话框6.3 结构(jiégòu)静力分析实例第17页/共52页第十七页，共53页 在图中单击Add按钮，打开如图所示对话框，然后(ránhòu)在左侧的窗口中选取“Link”单元，然后(ránhòu)在右侧窗口中选取“2D spar 1”单元，也就是Link1单元单击图中OK按钮，返回到图所示对话框。

单击图Close按钮，完成单元类型的定义6.3 结构静力分析(fēnxī)实例图6.13 增加单元对话框 图6.14 单元类型(lèixíng)选择对话框第18页/共52页第十八页，共53页 9）定义单元实常数GUI：Preprocessor > Real Constants > Add/Edit/Delete 执行(zhíxíng)以上命令后，将打开图所示对话框单击Add按钮，弹出如图所示对话框选中图中“Type 1 Link1”并单击OK按钮，打开图所示对话框在AREA中输入横截面积，并单击图中OK按钮，关闭实常数对话框6.3 结构(jiégòu)静力分析实例第19页/共52页第十九页，共53页 10）定义(dìngyì)材料属性GUI：Preprocessor > Material Props > Material Models 6.3 结构(jiégòu)静力分析实例第20页/共52页第二十页，共53页 11） 定 义 单 元 网 格 划 分 参 数 GUI： Preprocessor > Meshing > MeshTool 执行以上命令后，将打开图所示对话框。

在SET中选择Lines，弹出图所示对话框，点击Pick All按钮，选择全部(quánbù)已定义线，弹出图所示对话框，点击OK按钮 再打开图所示对话框，点击Lines右侧SET按钮，弹出图对话框，点击Pick All按钮弹出图对话框，在NDIV中输入1，表示选中的每条线划分为1个单元此外在图对话框，也可在LESIZE中设置划分单元最长边长尺寸，当两者同时设置时，LESIZE尺寸设置优先设置好NDIV后，图形窗口显示为图6.3 结构(jiégòu)静力分析实例第21页/共52页第二十一页，共53页 图6.20 网格划分工具栏 图6.21 线的选择(xuǎnzé)对话框 图6.22 线的属性设置对话框 6.3 结构静力分析(fēnxī)实例第22页/共52页第二十二页，共53页 图6.23 单元尺寸大小(dàxiǎo)设置菜单 图6.24 单元尺寸大小(dàxiǎo)设置对话框图6.25 完成属性(shǔxìng)设置的线6.3 结构静力分析(fēnxī)实例第23页/共52页第二十三页，共53页。

 12）划分单元GUI：Preprocessor > Meshing > Mesh > Lines 执行以上命令后，将打开图所示对话框，点击(diǎn jī)Pick All按钮，完成网格划分，划分后形成的单元，如图所示 图6.26 网格(wǎnɡ ɡé)划分线选择对话框 图6.27 形成的单元6.3 结构静力分析(fēnxī)实例第24页/共52页第二十四页，共53页 13）显式节点和单元编号GUI：Utility menu > Plotctrls > Numbering 在弹出图所示窗口中选中NODE项后面的对话框，使之显示为ON，表示显示节点的编号；并选择Elem/Attrib mumbers 项后面的Element number，表示同时(tóngshí)显示单元编号在[/NUM]中“Colors & numbers”项，按不同的颜色和数字同时(tóngshí)显示节点和单元，并显示编号，点击OK，关闭弹出对话框，窗口显示为图6.3 结构静力分析(fēnxī)实例第25页/共52页第二十五页，共53页 图6.28 图形编号控制对话框 图6.29 分颜色和编号显示的单元(dānyuán)与节点6.3 结构静力分析(fēnxī)实例第26页/共52页第二十六页，共53页。

 14）保存数据GUI：Utility Menu > File > Save as.... 输入(shūrù)要保存的文件名称file1，默认文件名为file，并指定文件保存位置图6.30 文件(wénjiàn)保存对话框6.3 结构静力分析(fēnxī)实例第27页/共52页第二十七页，共53页 2．进入求解(qiú jiě)模块 1）定义分析类型GUI：Solution > Analysis Type > New Analysis6.3 结构静力分析(fēnxī)实例第28页/共52页第二十八页，共53页 2）定义(dìngyì)约束条件GUI：Solution > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Nodes 6.3 结构静力分析(fēnxī)实例第29页/共52页第二十九页，共53页3）施加(shījiā)载荷GUI：Solution > Define Loads > Apply > Structural > Force/Moment > on Nodes 6.3 结构静力分析(fēnxī)实例第30页/共52页第三十页，共53页。

 4）求解(qiú jiě)GUI：Solution > Solve > Current LS6.3 结构(jiégòu)静力分析实例第31页/共52页第三十一页，共53页 3．进入后处理模块(mó kuài) 1）列出约束反力GUI：General Postproc > List Results > Reaction Solu6.3 结构静力分析(fēnxī)实例第32页/共52页第三十二页，共53页 2）显示(xiǎnshì)变形GUI：Utility Menu > Plot Results > Deformed Shape6.3 结构(jiégòu)静力分析实例第33页/共52页第三十三页，共53页6.3 结构(jiégòu)静力分析实例 3）列表(liè biǎo)显示各节点位移值GUI：General Postproc > List Results > Nodal Solution第34页/共52页第三十四页，共53页6.3 结构静力分析(fēnxī)实例 4）显示桁架轴力图 要得到梁、杆等单元的轴力或应力等结果必须通过先定义单元列表来实现，不同单元的单元列表标识符是不同的，可以通过查询帮助文件中单元库的来了解该单元各标识符的相关信息。

定义单元列表的菜单操作为：GUI：General Postprocessor > Element Table > Define Table，弹出图窗口，点击Add…按钮，弹出图所示窗口，在Item,Comp项右侧下拉菜单中选择By sequence num，再在最右侧下拉菜单中选择SMISC，并在空框中输入数字1，表示输出(shūchū)单元轴力，点击Apply，在弹出的图所示窗口中最右侧下拉菜单中选择LS，并在空框中输入数字1，表示输出(shūchū)应力，点击OK，完成单元列表定义第35页/共52页第三十五页，共53页6.3 结构静力分析(fēnxī)实例第36页/共52页第三十六页，共53页6.3 结构静力分析(fēnxī)实例第37页/共52页第三十七页，共53页4．保存和退出(tuìchū)程序6.3 结构(jiégòu)静力分析实例第38页/共52页第三十八页，共53页图6.59 简支梁示意图 问题描述：如图6.59所示，为一跨径6m的简支梁横截面尺寸b×h=0.1×0.3m，材料弹性模量E=2.06E11Pa，泊松比 =0.3，质量密度 =7850kg/m3。

试对其进行模态分析6.4 结构模态分析(fēnxī)实例第39页/共52页第三十九页，共53页相应的菜单操作如下： 1.启动程序(chéngxù) 2.定义分析标题 GUI: Utility Menu > File > Change Title ... 在弹出的窗口输入工作文件名“Modal Analysis of a beam”，也可在命令窗口中输入命令：/TITLE, Modal Analysis of a beam 3.进入前处理模块 命令：/PREP7 1）选择单元类型GUI: Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete > Add > select 2）定义实常数GUI: Main Menu > Preprocessor > Real Constants > Add/Edit/Delete 3）定义材料属性GUI: Main Menu > Preprocessor > Material Props > Material Models > Structural > Linear > Elastic > Isotropic6.4 结构模态分析(fēnxī)实例第40页/共52页第四十页，共53页。

 4）定义关键点GUI: Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS ...5）定义线GUI: Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Lines > In Active Coord6）设置网格划分参数(cānshù)GUI: Main Menu > Preprocessor > Meshing > Size Cntrls > ManualSize > Lines > All Lines...7）网格划分GUI: Main Menu > Preprocessor > Meshing > Mesh > Lines 8）分颜色显示单元GUI: Utility Menu > PlotCtrls > Numbering9）进入求解模块，施加约束条件GUI: Main Menu > Solution > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Nodes 6.4 结构模态分析(fēnxī)实例第41页/共52页第四十一页，共53页。

10）定义(dìngyì)分析类型GUI: Main Menu > Solution > Analysis Type > New Analysis在弹出图图形窗口中选择Modal，点击OK11）定义(dìngyì)求解选项GUI: Main Menu > Solution > Analysis Type > Analysis Options..12）保存数据库文件13）求模态解GUI: Main Menu > Solution > Solve > Current LS6.4 结构模态分析(fēnxī)实例第42页/共52页第四十二页，共53页 4.进入后前处理(chǔlǐ)模块 命令：/POST1 1）列表显示前10阶频率GUI: Main Menu > General Postproc > Results Summary... 2）读入第1阶模态数据GUI: Main Menu > General Postproc > Read Results > First Set 3）图形显示第1阶模态变形GUI: Main Menu > General Postproc > Plot Results > Deformed shape 4）读入第2阶模态数据。

GUI: Main Menu > General Postproc > Read Results > Next Set 5）图形显示第2阶模态变形重复上面第3）步操作，在图形窗口区即可出现第2阶模态变形,如图所示重复上面第3）、4）步操作，即可依次观察到前10阶振型 5.退出ANSYS6.4 结构(jiégòu)模态分析实例第43页/共52页第四十三页，共53页6.4 结构模态分析(fēnxī)实例第44页/共52页第四十四页，共53页 问题描述：如下图所示有一底端固定(gùdìng)的受压柱设 截 面 尺 寸 为 ， 柱 长 ， 弹 性 模 量 E=210GPa， 密 度ρ=7800kg/m3假定柱顶端中心轴向受压，试求其屈曲特征值图6.91 受压柱示意图6.5 结构稳定性分析(fēnxī)实例第45页/共52页第四十五页，共53页 下面给出本问题在ANSYS中的基本分析过程的菜单操作： 1）启动程序后，设置计算类型GUI: Main Menu > Preferences 2）定义分析标题GUI: Utility Menu > File > Change Title ... 3）进入前处理模块。

命令：/PREP7 4）定义关键点GUI: Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS ... 5）定义线GUI: Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Lines > In Active Coord 6）选择单元(dānyuán)类型GUI: Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete > Add > select 7）定义实常数GUI: Main Menu > Preprocessor > Real Constants > Add/Edit/Delete6.5 结构(jiégòu)稳定性分析实例第46页/共52页第四十六页，共53页 8）定义材料(cáiliào)属性GUI: Main Menu > Preprocessor > Material Props > Material Models > Structural > Linear > Elastic > Isotropic 9）设置网格划分参数。

GUI: Main Menu > Preprocessor > Meshing > Size Cntrls > ManualSize> Lines >All Lines... 10）网格划分GUI: Main Menu > Preprocessor > Meshing > Mesh > Lines 11）分颜色显示单元GUI: Utility Menu > PlotCtrls > Numbering 12）进入求解模块，施加约束条件GUI: Main Menu > Solution > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Nodes 13）施加载荷GUI: Main Menu > Solution > Define Loads > Apply > Structural > Force/Moment > On Nodes6.5 结构稳定性分析(fēnxī)实例第47页/共52页第四十七页，共53页 14）准备静力求解，进行(jìnxíng)求解类型设置GUI: Main Menu > Solution > Analysis Type > New Analysis 15）打开预应力开关。

GUI: Main Menu > Solution > Analysis Type > Analysis Options 16）执行静力求解GUI: Main Menu > Solution > Solve > Current LS 17）退出求解模块GUI: Main Menu > Finish 18）准备屈曲特征值求解，进行(jìnxíng)求解类型设置 GUI: Main Menu > Solution > Analysis Type > New Analysis 19）进行(jìnxíng)屈曲特征值求解设置GUI: Main Menu > Solution > Analysis Type > Analysis Options 20）进行(jìnxíng)屈曲特征值求解GUI: Main Menu > Solution > Solve > Current LS 21）退出求解模块GUI: Main Menu > Finish6.5 结构(jiégòu)稳定性分析实例第48页/共52页第四十八页，共53页 22）进行屈曲(qū qǔ)特征向量分析（模态扩展）设置。

GUI: Main Menu > Solution > Load Step Opts > ExpansionPass > Single Expand > Expand Modes 23）进行屈曲(qū qǔ)特征向量分析（模态扩展）GUI: Main Menu > Solution > Solve > Current LS 24）进入通用后处理模块POST1，列表显示结果GUI: Main Menu > General Postproc > List Results > Detailed Summary 25）图形显示屈曲(qū qǔ)模态形状GUI: Main Menu > General Postproc > Read Results > Last Set 26）保存数据，退出程序GUI: ANSYS Utility Menu > File > Exit6.5 结构稳定性分析(fēnxī)实例第49页/共52页第四十九页，共53页6.5 结构(jiégòu)稳定性分析实例第50页/共52页第五十页，共53页第51页/共52页第五十一页，共53页感谢您的观看(guānkàn)！第52页/共52页第五十二页，共53页。

内容(nèiróng)总结§ 6.1 ANSYS简介各杆的长度均为，截面面积均为3250mm2依次点击关键点1和关键点2，完成线段1的定义选中图中“Type 1 Link1”并单击OK按钮，打开图所示对话框重复上面第3）步操作(cāozuò)，在图形窗口区即可出现第2阶模态变形,如图所示14）准备静力求解，进行求解类型设置18）准备屈曲特征值求解，进行求解类型设置第51页/共52页感谢您的观看第五十三页，共53页。