第2章ANSYS分析基本过程课件.ppt

* * * * * * * * * * * * * 第2章 ANSYS分析基本过程 用户可以使用ANSYS软件进行不同类型的分析。从简单的线性、静态分析，到复杂的非线性、瞬态分析、耦合分析，无论什么类型的分析，ANSYS都有基本固定的分析流程。ANSYS软件具有多种有限元分析的能力，一个典型的ANSYS分析过程可分为以下三个步骤： （1）创建有限元模型。包括创建或读入几何模型；定义材料属性；划分单元 (节点及单元)； （2）施加载荷进行求解。包括施加载荷及边界条件；求解； （3）查看结果。包括查看分析结果；检验分析是否正确。 2.1 分析问题 有限单元法是对物理现象的模拟，是对真实情况的数值分析。通过划分单元，求解有限个数值来近似模拟真实环境的无限个未知量。 2.1.1 问题描述 在针对某个问题开始一个分析时，首先需要了解待求解对象的结构特点，包括形状、边界条件、工况载荷特点；初步建立物理力学模型，包括形状的简化、构件间连接的简化、支承的简化、材料的简化、截面特性的简化、载荷的分析等。 2.1.2 确定问题的范围 对于不同的分析问题，ANSYS所用的主菜单不尽相同。所以，需要在分析开始时选定分析内容的范畴，以便ANSYS显示出与其相对应的菜单选项。 使用鼠标选择Main Menu|Preferences菜单，弹出优先级设置对话框，然后根据求解问题的类型选择合适的分析类型。 2.2 建立有限元模型 用户可以通过以下4种途径创建ANSYS模型。 在ANSYS环境中创建实体模型，然后划分有限元网格。 在其他CAD软件(如SolidWorks,Pro/E，UG等)中创建实体模型，然后导入到ANSYS系统中，经过修正后划分有限元网格。 在ANSYS环境中直接创建节点和单元。 在其他软件中创建有限元模型，然后将节点和单元数据导入ANSYS。 2.2.1 建立和修改工作文件名或标题 定义作业名和分析标题通常不是必须的，但是在ANSYS分析中推荐使用作业名和分析标题，这样有助于分析模型的管理和识别。 1．定义作业名 2．定义分析标题 2.2.2 定义单元类型 在ANSYS单元库中有超过180种的不同单元类型，每个单元类型有一个特定的编号，用来标识单元类别的前缀，如BEAM4、PLANE77、SOLID96等。 2.2.3 定义材料属性数据 与单元类型一样，每一组材料特性都有一个材料编号，与材料特性组对应的材料编号表称为材料表。在一个分析中，可以有多个材料特性组，相应的模型中有多种材料，ANSYS通过独特的编号来识别每个材料特性组。 选择Main Menu|Preprocessor|Material Props|Material Models菜单，弹出如图2.3所示的定义材料对话框，在此对话框中，根据学科领域将材料的特性分为结构特性、热特性、计算流体特性、电磁特性、声学特性、流体特性、压电体特性等类别。 2.2.4 创建实体模型 建立几何模型是整个前处理过程中时间花费较多的一个环节。ANSYS的前处理器PREP7提供了功能强大的几何实体建模功能，这些功能被系统地放置在Main Menu|Preprocessor|Modeling下面的多级菜单中，这些菜单包括： Create：建立关键点，直线，平面，几何体等几何图形及复杂模型。 Operate：对各种几何模型对象进行拉伸、缩放以及布尔操作。 Move/Modify：对几何模型进行平移、修改操作。 Copy：对几何模型进行复制操作。 Reflect：基于XY、YZ、ZX平面对称镜像复制几何模型。 2.2.5 对实体模型进行网格划分 在几何模型建立完成后，需要划分网格以形成有限元模型。在界面操作中，网格划分很简单，只需选择Main Menu|Preprocessor|Meshing|Mesh Tool菜单，弹出网格划分对话框，根据需要在该对话框上选择合适的选项，单击Mesh按钮，即可以完成网格划分。 2.3 施加载荷 在ANSYS中，载荷分为DOF约束、力、表面分布载荷、体积载荷、惯性载荷、耦合场载荷等六类。这些载荷绝大多数可以施加到几何模型上，包括点、线、面，也可以施加到有限元模型上，包括节点和单元。 2.3.1 定义分析类型和设置分析选项 定义分析类型是开始分析过程的第一步，不同的分析类型如静力学分析、动力学分析、模态分析的分析内容和结果是完全不同的。设置分析选项可以对求解进行控制。 1．定义分析类型 2．设置分析选项 2.3.2施加载荷 在ANSYS系统里根据真实物理环境将载荷分为6大类。 自由度约束：即把某个固定自由度用给定的数值代替。例如电磁场分析中的给有限元模型施加的磁势为零的边界条件。 集中力载荷：施加在节点上的集中载荷。例如结构分析中施加在有限元模型上的力和力