[交通运输]船舶与海洋工程ANSYS有限元分析——ANSYS分析的基本过程.ppt

一、ANSYS分析基本过程 ANSYS软件的基本介绍 坐标系 建立几何模型 建立有限元模型 边界条件处理 施加载荷 求解并查看结果 1. ANSYS软件的基本介绍 ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等， 是现代产品设计中的高级CAE工具之一。 1970年，Doctor John Swanson成立了Swanson Analysis System, Inc. ，后来重组后改称ANSYS公司，总部设在美国宾夕法尼亚州的匹兹堡。近几年来，ANSYS软件发展迅速，功能不断增强，目前最高版本为14.0。 1. ANSYS软件的基本介绍 ⑴强大的建模能力 ⑵强大的求解能力 ⑶强大的非线性分析能力 ⑷强大的网格划分能力 ⑸良好的优化能力 ⑹多场及多场耦合分析能力 ⑺具有多种接口能力 ⑻强大的后处理能力 ⑼强大的二次开发能力 ⑽数据统一能力强 ⑾支持多种硬件平台和操作系统平台 1.1 ANSYS软件的技术特点 1. ANSYS软件的基本介绍 ANSYS具有强大的分析功能，主要可以进行五个方面的分析，即结构分析、热分析、流体分析、电磁场分析、耦合场分析等。 其中，结构分析有七种类型，功能如下： ⑴静力分析 ⑵特征屈曲分析 ⑶模态分析 ⑷谐响应分析 ⑸瞬态动力分析 ⑹谱分析 ⑺显式动力分析 1.2 ANSYS软件的分析功能 1. ANSYS软件的基本介绍 1.3 ANSYS处理器 名称 功能 路径 命令 prep7 建立几何模型，赋予材料属性，分网与施加边界条件等 Main MenuPreprocessor /prep7 solution 加载、求解 Main MenuSolution /solu post1 查看某个时刻的计算结果 Main MenuGeneral Postproc /post1 post26 查看时间历程上的计算结果 Main MenuTimeHist Postpro /post26 opt 优化设计 Main MenuDesign Opt /opt pds 概率设计 Main MenuProb Design /pds aux2 把二进制文件变为可读文件 Utility MenuFileListNinary Files /aux2 aux12 在热分析中计算辐射因子和矩阵 Main MenuRadiation Opt /aux12 aux15 从CAD或FEM程序中传递文件 Main MenuFileImport /aux15 runstat 估计计算时间、运行状态等 Main MenuRun-Time Stats /runst 1. ANSYS软件的基本介绍 1.4 ANSYS文件格式 文件类型 文件扩展名 文件格式 日志文件 .log 文本 错误文件 .err 文本 输出文件 .out 文本 数据库文件 .db 二进制 结果文件：结构与耦合场分析热分析 .rst .rth 二进制 图形文件 .grph 文本 三角化刚度矩阵文件 .tri 二进制 单元刚度矩阵 .emat 二进制 组集的整体刚度矩阵和质量矩阵 .full 二进制 荷载步文件 .snn 文本 1. ANSYS软件的基本介绍 1.5 ANSYS输入方式 GUI（Graphical User Interface）方式 特点是简单、易学，但对于复杂模型或实际模型的修改等比较麻烦。 命令流方式 修改简单 可使用控制命令 可结合用户界面处理 文件处理更加方便 交流和保存方便 1. ANSYS软件的基本介绍 1.6 ANSYS单元类型 杆单元 ：LINK1，8，10，11，180 梁单元 ：BEAM4，188，189 管单元 ：PIPE16，17，18，20，59，60 2D实体元 3D实体元 壳单元 ：SHELL63 弹簧单元 质量单元 ：MASS21 接触单元 矩阵单元 表面效应单元 预紧、多点约束、网分单元 2. 坐标系 坐标系用于定义空间几何参数的位置、节点自由度、材料特性方向，以及改变图形显示和列表等。 6类坐标系：总体坐标系、局部坐标系、节点坐标系、单元坐标系、显示坐标系与结果坐标系。这里介绍我们建模过程中主要应用的总体与局部坐标。 2.1 总体坐标系 用于确定空间几何结构的位置，是一个绝对的参考系。 2. 坐标系 2.2 局部坐标系 对于复杂的几何模型，仅使用总体坐标系不够方便，这时可建立自己的坐标