有限元法及其应用 课件 5 ANSYS分析过程.pptx

5典型的ANSYS分析过程;;5.1创建有限元模型——前处理模块;A.ANSYS的单元类型;ANSYS单元库有近200种单元类型，其中许多单元具有好几种可选择特性来胜任不同的功能。;;MASS21为具有6个自由度的点单元，即只有一个节点，每个坐标方向可以具有不同的质量和转动惯量。该单元无面荷载和体荷载，支持弹性、大变形和生死单元。;Link(杆)单元适用于模拟桁架、缆索、链杆、弹簧等构件。

Beam(梁)单元用于梁柱结构、螺栓(杆)等连接件的模拟。

Combine单元用于弹簧，螺杆，或细长构件的模拟，或通过刚度等效替代复杂结构。

Pipe单元用于管件的模拟。;Shell单元用于薄面板或曲面模型。壳单元分析应用的基本原则是每块面板的主尺寸不低于其厚度的10倍。

Plane单元：平面应力、平面应变、轴对称问题或谐结构。;用于由于几何、材料、载荷等原因造成无法采用更简单单元进行建模的结构。;ANSYS支持三种接触方式，即点对点、点对面和面对面的接触，接触单元是覆盖在模型单元接触面上的一层单元。点点单元用于模拟点对点的接触行为；点面单元用于模拟点对面的接触行为；面面单元用于模拟面对面的接触行为。;A.ANSYS的单元类型——接触单元;MPC184为多点约束单元，可模拟滑移、球铰、销钉、万向接头等约束，可用于机构运动学，如起重机、挖掘机、汽车、机床和机器人等。;MESH200是仅用来划分网格的单元，对计算结果毫无影响。为实现多步网格划分的操作而设计，可与任意其它单元一起使用，当不再需要它时，可以将其删除或保留。该单元可由2-20个节点组成，且不具有自由度、材料特性、实常数及荷载。;单元类型的选择准则：

在结构分析中，根据结构的几何特点、材料行为（如弹性、塑性、超弹性等）和受力特点确定单元类型。

选择维数最低的单元去获得预期的结果(尽量做到能选择点不选择线，能选择线不选择平面，能选择平面不选择壳，能选择壳不选择三维实体)。;B.实常数;C.材料属性;C.材料属性;C.材料属性;C.材料属性;C.材料属性;直接生成方法：直接创建节点并生成单元，在有限元模型构建过程中需记录所有的节点号，对于复杂及大模型易出错。

实体建模方??：建立几何模型，根据用户定义的单元尺寸及形状，由ANSYS程序自动生成有限元模型的节点（Nodes）和单元（Elements）。

实体建模方法通常比直接生成方法更加有效和通用，是首选方法。;划分网格过程：

设置单元属性

（包括单元类型、材料属性、实常数、截面等）

设置单元尺寸

生成网格;网格划分器选择;ANSYS提供了四种网格划分功能：

(1)自由网格划分(Free)

(2)映射网格划分(Mapped)

(3)扫掠网络划分（Sweep）

(4)自适应网格划分(Adaptive);(1)自由网格划分(Free);(2)映射网格划分(Mapped);映射网格划分不如自由划分网格方便，因为面和体的形状必须符合一定的要求：

面只能包含3或4条线，体只能包含4，5或6个面；

对于三角形或四面体，各边单元的分段数必须是偶数；

对于四边形或六面体，允许对边有不同的分段数，但是分段数必须满足一定的条件。;2、网格划分方法;确保形状规则——连接操作，连接两条或多条线生成一条新线，以减少构成面的线数。

PreprocessorMeshingConcatenateLines，然后拾取须连接的线。

对面进行连接：PreprocessorMeshingConcatenateAreas;(3)拖拉、扫掠网格划分（Sweep）;(4)自适应网格划分（Adaptive）;根据几何模型各部位的特点，可分别采用自由、映射、扫掠等多种网格划分方式，即混合网格划分，以形成综合效果尽量好的有限元模型。

对面模型(包括平面、曲面)一般采用自由网格划分方法，对规整体模型，可采用映射网格划分方法，面柱状的模型一般考虑使用扫掠网格划分。;网格数量

网格疏密

单元阶次

网格质量;网格数量影响计算的精度和效率。一般来讲，网格数量增加，计算精度会有所提高，但同时计算规模也会增加。

网格较少时增加网格数量可以使计算精度明显提高，而计算时间不会有大的增加；当网格数量增加到一定程度后，再继续增加网格时精度提高甚微，而计算时间却有大幅度增加。

在静力分析时，如果仅仅是计算结构的变形，网格数量可以少一些。如果需要计算应力，应取相对较多的网格。;在结果变化梯度较大的部位(如应力集中处)，为了较好地反映数据变化规律，需要采用比较密集的网格。

划分疏密不同的网格主要用于应力分析(包括静应力和动应力)，而计算固有特性时则趋于采用较均匀的网格形式。(固有频率和振型主要取决于结构质量