ANSYS理论和应用探讨.ppt

ANSYS基础与应用探讨 目录 第一节：有限元基础 第二节：ANSYS软件简介 第三节：基本工作流程 第四节：模型简化 第五节：单元属性 第六节：网格划分 第七节：载荷与载荷步 第八节：求解器选择 第九节：结果显示 第十节：求解状态监控 第一节：有限元基础 有限元基本原理：基于“离散逼近”策略，采用较多数量的简单函数的组合来“近似”代替非常复杂的原函数。 有限元分析目的：针对具有任意复杂几何形状变形体，完整获取在复杂外力作用下它内部的准确力学信息，即求取该变形体的三类力学信息（位移、应变、应力） 有限元模型：真实系统理想化的数学抽象，由一些简单形状的单元组成、单元之间通过节点连接、并承受一定载荷。 有限元分析最主要的内容，就是研究单元，即首先给出单元的节点位移和节点力，然后基于单元节点位移与节点力的关系可以直接获得相应的刚度系数，进而得到单元的刚度方程。 针对实际复杂结构，根据实际的连接关系，将单元组装为整体刚度方程，即整体结构的基于节点位移的整体平衡方程。 第二节：ANSYS软件介绍 第三节：工作流程 制定分析方案 第四节：模型简化 在Pro/E4.0中建立ANSYS接口 Pro/E5.0装配体输出设置 第五节：单元属性 第六节：网格划分 通过网格划分工具能够实现： 控制Smart Sizing水平（1-10） 设置单元尺寸控制 指定单元形状 指定网格划分类型（自由或映射） 对实体模型图元划分网格 清除网格 细化网格 自由网格 易于生成，不用将复杂形状的体分解为规则形状的体。 体单元包含四面体单元，致使单元数量较多。 仅高阶（10-节点) 四面体单元较好，因此自由度数目可能很多。 生成自由网格 自由网格是面和体划分的缺省设置。 生成自由网格比较容易： 导出 MeshTool ，将划分方式设置为自由划分。 推荐用智能网格激活后指定一个尺寸级别进行自由网格划分，存储数据库。 然后按 Mesh 按钮划分网格。 按拾取框中的 [Pick All] 选择所有实体（推荐使用）。 或使用命令 VMESH,ALL 或 AMESH,ALL 生成映射网格 由于面和体必须满足一定的要求，生成映射网格不如生成自由网格容易。 面必须包含 3 或 4 条线（三角形或四边形）。 体必须包含 4 、5 或 6 个面（四面体，三棱柱或六面体）。 对边的单元分割必须匹配。 对三角形或四面体单元分割数必须为偶数。 形状控制 选择单元形状非常简单，在 MeshTool 中，面网格划分选择 Quad ，体网格划分选择 Hex ，然后点击 Map。 如果指定线分割数，切记： 对边分割数必须匹配，只需指定一边的分割数，映射网格划分自动把分割数传送到对边。 如果模型中有连接线，只能在原始（输入）线上指定分割数，不能在合成线上指定分割数。 优点： 易于生成块体单元、棱柱体单元组合的体网格。 对体进行四面体网格划分时，选项不是“可扫掠的”，则自动生成过渡的金字塔形网格。 必要条件: 体在扫描方向的拓扑结构必须一致。 例如 ：穿孔的穿孔的块体（即使孔是锥形的）。 第七节：载荷与载荷步 第八节：求解器的选择 第九节：结果的显示 识别无效的结果（计算出的几何项，变形/温度/应力，反作用力或节点力）； 调试可疑的分析结果； 验证足够的网格密度。 对线网格划分：Link单元、Beam单元 对面网格划分：Plane单元、Shell单元 对关键点网格划分：Mass21 对体网格划分：Solid单元 扫掠网格划分：Solid单元 实体模型网格划分 图6-4 Mesh Tool 模式 图6-5 主菜单模式 过渡单元网格划分 对体划分网格的两种选择： 自由网格划分，完全生成四面体网格，这很容易实现，但在某些情况下并不令人满意。 映射网格划分，完全生成六面体网格，这一方法令人满意，但通常很难实现。 过渡单元 提供了第三种选择，它集“两家之长”，将四面体和六面体网格很好的结合起来，并保持网格的完整性。 确定单元形状是否可以接受 不要忽略单元形状警告，分析形状不好的单元给分析结果带来的影响。 注意结构应力分析的目的在于确定特定区域的应力，对形状不好的单元结果受到的影响较其它类型的分析（偏移或名义应力、模态、热、电磁等）更为严重。 形状不好的单元对结构动力分析的影响比其它类型的分析（挠度或名义应力、模态、热场、磁场等）要严重得多。 如果形状不好的单元位于临界区域（如在极限应力点附近），对分析的影响将更坏。 形状不好的高阶单元（带中间节点）一般其分析结果要比同样形状的线性单元要好。ANSYS缺省的形状参数限制对线性单元比高阶单元要严格得多。 无论单元是否产生形状警告，通过与其它分析、实验数据或手工计算的分析结果相