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结构力学仿真软件：ANSYS：材料属性与单元类型选择教程

1ANSYS简介

1.11ANSYS软件概述

ANSYS是一款全球领先的工程仿真软件，由ANSYS公司开发，广泛应用于

航空航天、汽车、电子、能源、制造等多个行业。它提供了一套全面的解决方

案，用于预测产品在各种物理环境下的行为，包括结构力学、流体动力学、电

磁学、系统仿真和多物理场耦合分析。ANSYS软件的核心优势在于其高度的准

确性和可靠性，能够帮助工程师在产品设计的早期阶段发现潜在问题，优化设

计，减少物理原型的制作，从而节省成本和时间。

1.1.1特点

多物理场分析：ANSYS能够进行结构、热、流体、电磁等多物理

场的仿真分析。

高级材料模型：支持各种材料属性，包括线性、非线性、各向异

性等。

丰富的单元类型：提供多种单元类型，适用于不同类型的结构分

析。

强大的求解器：包括线性、非线性、显式动力学等多种求解器，

能够处理复杂问题。

用户界面友好：提供图形用户界面，便于用户操作和结果可视化。

1.22ANSYS在结构力学仿真中的应用

在结构力学领域，ANSYS被广泛用于静态、动态、热结构、疲劳、断裂力

学等分析。它能够帮助工程师预测结构在不同载荷条件下的响应，包括位移、

应力、应变等，从而确保结构的安全性和可靠性。

1.2.1材料属性设置

在ANSYS中，材料属性的设置是结构分析的基础。用户可以通过定义材料

的弹性模量、泊松比、密度、热膨胀系数等属性，来模拟材料在不同条件下的

行为。例如，对于金属材料，通常需要设置其弹性模量和泊松比，以进行应力

应变分析。

1

1.2.1.1示例

#ANSYSAPDLPythonScriptforMaterialProperties

#设置材料属性

ansys.run_command(/MP,EMOD,1,200e9)#弹性模量，单位：帕斯卡

ansys.run_command(/MP,POISS,1,0.3)#泊松比

1.2.2单元类型选择

单元类型的选择对于准确模拟结构至关重要。ANSYS提供了多种单元类型，

包括但不限于：

Solid186：适用于三维实体结构的分析。

Shell181：适用于薄壳结构的分析。

Beam188：适用于梁和框架结构的分析。

Link10：适用于模拟连接件或简化模型中的杆件。

1.2.2.1示例

#ANSYSAPDLPythonScriptforElementTypeSelection

#选择Solid186单元类型

ansys.run_command(*Element,Type=SOLID186)

1.2.3结构分析流程

1.前处理：定义材料属性，选择单元类型，建立几何模型，划分网

格，施加载荷和边界条件。

2.求解：运行仿真，计算结构的响应。

3.后处理：分析结果，包括位移、应力、应变等，进行可视化和数

据提取。

1.2.3.1示例

#ANSYSAPDLPythonScriptforStructuralAnalysis

#前处理

ansys.run_command(/MP,EMOD,1,200e9)

ansys.run_command(*Element,Type=SOLID186)

ansys.run_command(*Mesh,All)

ansys.run_command(*Boundary,1,1,DOF=1,2,3,0)#固定边界条件

#求解

ansys.run_command(*Solve)

#后处理

2

ansys.run_command(*Post1)

ansys.run_command(*PRNSOL,STRESS)#打印应力结果

通过上述流程，工程师可以使用ANSYS进行结构力学仿真，预测结构在实

际工作条件下的性能，为设计优