《ANSYS培训》PPT课件.ppt

ANSYS软件的功能,ANSYS的输入方式,ANSYS的用户界面,ANSYS简介,常用操作,1.结构分析（structural）：（1）静力学分析：用于分析结构的静态行为，可以考虑结构的线性和非线性特性，例如：大变形、大应变、应力钢化、接触、塑性、超弹性及蠕变问题等。（2）模态分析：用于计算线性结构的固有频率和固有振型。（3）谐响应分析：用于确定线性结构对随时间按正弦变化的载荷的稳态响应。（4）谱分析：用于计算由于随机振动引起的结构响应，是模态分析的扩展。（5）瞬态动力学分析：用于确定结构对随时间任意变化的载荷响应，可以考虑与静力分析相同的结构非线性特性。（6）特性屈曲分析：用于计算线性屈曲载荷，并确定屈曲模态形状（结合瞬态动力学分析可以实现非线性屈曲分析）。（7）专项分析：用于断裂、复合材料和疲劳的分析。（8）显式动力学分析：用于求解冲击、碰撞及快速成型等问题。,ANSYS软件的功能,热力学分析用于分析系统或部件的温度分布，以及其它热物理参数，如热梯度、热流密度等。ANSYS中的热分析可以分为以下几类：（1）稳态热分析：用于研究稳态的热载荷对系统或部件的影响。（2）瞬态热分析：用于计算一个系统随时间变化的温度场及其它热参数。（3）热传导、热对流、热辐射分析：用于分析系统各部件间的热传递问题。（4）相变分析：用于分析相变（如熔化及凝固）和内热源（如电阻发热等）问题。（5）热应力分析：用于由于热膨胀或收缩不均匀引起的应力，它一般是在热分析之后进行的。,2.热力学分析（Thermal）,流体分析用于确定流体的流动及热行为，可分为以下几类：（1）CFD-ANSYSY/FLOTRAN：提供强大的计算流体动力学分析功能，包括不可压缩或可压缩流体、层流、湍流以及多组份运输等。（2）声学分析：考虑流体介质与周围固体的相互作用，进行声波传递或水下结构的动力学分析等。（3）容器内流体分析：考虑容器内的非流动流体的影响，进行由于晃动引起的动力学分析等。（4）流体动力学耦合分析：在考虑流体约束质量的动力响应基础上，在结构动力学分析中使用流体耦合单元。4电磁场分析电磁场分析中考虑的物理量是磁通量密度、磁场密度、磁力、磁力矩、阻抗、电感、涡流、能耗及磁通量泄露等，可分为以下几类：（1）静磁场分析：计算直流电（DC）或永磁体产生的磁场。（2）交变磁场分析：计算由于交流电（AC）产生的磁场。（3）瞬态磁场分析：计算随时间随机变化的电流或外界引起的磁场。（4）电场分析：计算电阻或电容系统的电场，典型的物理量有电流密度、电荷密度、电场及电阻热等。（5）高频电磁场分析：用于微波、RF无源组件、波导、雷达系统、同轴连接器等形成的高频电磁场的分析。5压电分析,3.流体分析（Flushing）,1耦合场分析耦合场分析考虑两个或多个物理场之间的相互作用。ANSYS中可以实现的耦合场分析包括：热结构、磁热、磁结构、流体热、流体结构、热电、电磁热流体结构等。2优化设计优化设计是一种寻找最优设计方案的技术。ANSYS程序提供多种优化设计方法，提供了一系列的分析评估修正的循环过程，提供一系列的优化工具以提高优化过程的效率。3单元生死如果模型中加入（或删除）材料，模型中的相应的单元就“存在”（或“消亡”）。单元生死选项就用于在这种情况下杀死或重新激活单元。4用户编程扩展用户可编程特性（UPFS）是指ANSYS程序的开放结构，允许用户连接自己编写的FORTRAN程序和子过程。如用户自定义的材料特性、单元类型、失效准则等。,高级功能,一个典型的ANSYS分析过程包括以下三个步骤:1.创建有限元模型：参数定义（单位制、单元类型、单元实常数、材料特性或使用材料库文件等），实体建模（点、线、面、体，布尔运算等），网格划分（延伸划分、映像划分、自由划分、自适应划分）2.施加载荷并求解：荷载与边界条件施加，分析（静力分析、动力分析、屈曲分析、热力学分析、流体动力分析、电磁场分析、压电分析、声场分析、多物理场的耦合分析）3.查看分析结果：可用等值线、梯度、矢量、粒子流、云图等图形方式显示，也可以用图表、曲线的方式输出。,ANSYS分析过程,ANSYS功能模块,菜单方式：用鼠标在通用菜单或主菜单上选取，ANSYS会弹出各种对话框，以完成各项操作。命令方式：从命令行中输入命令及命令域的值。对于一些常用熟悉的命令较快捷，也有些命令功能是菜单所不具有的。函数方式：从命令行中输入命令，命令域的值通过弹出菜单输入。组合方式,ANSYS的输入方式,图形用户界面（GUI）：通过图形用户界面可以交互访问程序的各种功能、命令等。图形用户界面包括六个窗口）：（1）实用菜单（应用命令菜单）Utility Menu，包括各种应用命令，如File（文件）、Select（选择）、List（列表）、Plot（绘图）、PlotCtrls（绘图控制）、WorkPlane(工作平面）、Parameters(参数）、Macro(宏）、MenuCtrls(菜单控制）、Help(帮助）等。（2）主菜单Main Menu，包括各种功能命令，如前处理模块的单元、截面、材料、几何图形、网格剖分等相关命令，后处理模块的图标与列表等命令，以及分析模块的约束、载荷、分析等命令。,ANSYS的用户界面,（3）工具栏Toolbar，在工具栏中，可以自行定义屏幕功能按钮。（4）输入窗口Input Window，可在输入窗口直接输入命令。（5）图形窗口Graphics Window，显示所有前后处理图形的窗口，可同时打开多个图形窗口，并可作各种缩放及位置安排。（6）输出窗口Output Window，可在输出窗口显示所有的列表结果，也可以将其中的文本复制到其他软件作进一步的处理。,y,x,z,实用菜单,主菜单,工具栏,输入窗口,图形窗口,输出窗口没在画面上,打开 MAGNiTUDE 子目录，编辑 ansys.dat 文件.把其中的 host 改为你的计算机名，把00000000000 改为你的计算机的ID号，（你计算机的ID号可以通过运行ANSYS10.0原文件中的WinHostId程序得到），保存文件。运行 keygen.bat，将生成文件license.dat运行 安装程序setup，当提示要许可文件时，找到你刚才生成的license.dat 设置环境变量ANSYSLMD_LICENSE_FILE=1055host(host 为你的计算机名)重启计算机,安装,在Windows系统中执行“开始所有程序ANSYS10.0”，弹出如图所示的下拉子菜单,（1）Help：显示ANSYS的帮助手册等。（2）Utilities：显示ANSYS相关的工具：1）Animate：演示动画；2）ANS_ADMIN：设置ANSYS软件产品；3）Display：显示中性图形文件，观察静态或动态屏幕动画，或者将文件换成适当格式供打印、绘图或输出到文字处理软件及桌面出版软件中。4）Site Information：显示信息文件“vinfo.ans”的内容。（3）ANSYS：按照先前的设置直接打开ANSYS。（4）ANSYS Product Launcher：设置ANSYS并打开ANSYS。,启动,ANSYS提供了三种方法退出ANSYS程序，分别是：（1）从通用菜单退出：执行Utility MenuFileExit；（2）从命令窗口输入命令：/EXIT；（3）从工具条退出：单击【Quit】，将出现图示的Exit from ANSYS对话框。其中各激活项含义如下：1）Save Geom+Loads：保存实体模型、有限元模型及载荷的资料，该项为系统默认选项。2）Save Geo+Ld+Solu：保存实体模型、有限元模型、载荷资料及解题结果。3）Save Everything：保存实体模型、有限元模型、载荷资料、解题结果及在后处理器中对解答的处理结果。4）Quit-No Save!：对所有更改资料不做任何保存。选中相应的退出方式后单击【OK】即可退出ANSYS。,退出,五种拾取方式：单个拾取（Single）、矩形区域拾取（Box）、多边形区域拾取（Polygon）、圆周区域拾取（Circle）、循环拾取（Loop）。选用区域内拾取时，鼠标在图形显示区拖出相应的区域（如：矩形、多边形、圆、圆环），在区域内的几何体将被拾取。在对话框中可以显示检索几何体的最大（Maximum）、最小（Minimum）个数和当前所检索到的几何体号（No.）以及检索到几何体的总数（Count）。激活“List of Items”并输入相应的几何体号，可以直接拾取相应的几何体。激活“Mix，Max，Inc”并输入对应的值，可以快速确定询问数据最大值和最小值的位置。,拾取,在任何拾取操作中，鼠标键的使用有如下几种方式：左键：左键可以用于拾取或取消拾取其位置最靠近鼠标箭头的实体，在实体被拾取之前，按下左键可以询问实体的编号，按下左键并拖动鼠标，可以浏览被拾取或取消拾取项的相关编号内容。中建：其功能类似于拾取框上的【Apply】命令，如果用户已经拾取了许多实体，但在没有执行【Apply】或“【OK】”之前，这些操作将是无效的。若没有任何实体被拾取，则中建可以关闭拾取框。右键：该键可以实现拾取操作和取消拾取操作之间进行切换，与拾取框上的【Pick】和【Unpick】的作用相同。,鼠标的使用,执行GUI操作：MenuPlotCtrlsPan Zoom Rotate，弹出工具栏，点击工具栏中的按钮可以调整图像的显示比例、视角等。,Pan-Zoom-Rotate显示调整工具栏,图形控制,（1）激活窗口与观察方向控制按钮【Top】：由上而下观察视图（从Y正方向观察）；【Front】：由前向后观察视图（从Z正方向观察）；【Iso】：由正等轴方向视观察图（从X=Y=Z=1方向观察）；【Bot】：由下而上观察视图（从Y负方向观察）；【Back】：由后向前观察视图（从Z负方向观察）；【Obliq】：由斜二侧方向观察视图（从X=1，Y=2，Z=3方向观察）；【Left】：由左侧观察视图（从X负方向观察）；【Right】：由右侧观察视图（从X正方向观察）；【WP】：在工作平面内显示图形。,（2）缩放选择及缩放平移按钮【Zoom】：放大图形窗口中选择的矩形区域。矩形区域由中心点和边界点确定。【Back up】：取消上一次缩放操作。【Box Zoom】：放大图形窗口中选择的矩形区域。矩形区域由对角顶点确定。【Win Zoom】：作用与Box Zoom类似，但区域大小与同比例。【】：单击该按钮，图形窗口中的图形将缩小一个单位。【】：单击该按钮，图形窗口中的图形将放大一个单位。【】【】【】【】：单击该按钮，图形窗口中的图形将延箭头方向平移一个单位。（3）旋转控制按钮单击该按钮，图形将按按钮图示方向旋转一个单位。,（4）平移、旋转与缩放单位控制按钮用户可以通过拖动滚动条改变图形的平移、旋转和缩放单位，默认单位的大小为30。（5）图形动态观察按钮用户选择动态显示方式后，可以直接通过鼠标来控制图形的显示方向和位置。在图形中按住鼠标的左键，可以对图形进行平移操作；滚动鼠标的中建，可以放大和缩小显示图形（向后滚为放大，向前滚为缩小）；按住鼠标的右键，可以对图形进行旋转操作。提示：在ANSYS的正常操作中，选择动态显示方式可以用按住“Ctrl”键代替。相关操作可以用“Ctrl键+鼠标左键”、“Ctrl键+鼠标中键”、“Ctrl键+鼠标右键”实现。该方法快捷而实用，需要熟练操作。（6）执行键该区几个按钮的作用同其它对话框一致，其中【Fit】按钮表示将图形缩放至图形窗口大小。,1.指定文件名Utility MenuFileChange Jobname 2保存数据库文件【Save_db】数据库文件（jobnamev.db）记录了有限元模型的全部信息，包括前处理、求解和后处理过程中输入的初始数据及计算的结果数据。3读取数据库文件【Resume_db】4读入/写出文本文件ANSYS程序需要经常写入、读取一些自己的文本文件，一般都是ANSYS命令的文本文件，如参数文件、命令文件、节点文件、单元文件、材料文件等。,文件管理,在ANSYS中，除了磁场分析外，不需要指定单位，只要保证数据的单位一致，即所有的单位由用户统一。用户可以在分析中使用任意一种单位制。为了起标识作用，用户可以使用命令：/UNIT,Label，设置系统单位。Label是用户可以定义的单位，有USER（用户自定义单位，默认设置）、SI（国际单位制）和BFT（以英尺为基础的单位制）等。例子说明：1）国际单位制：长度m，力N，质量kg，时间s，弹性模量Pa，密度kg/m3，位移m，应力Pa。2）N-mm-MPa制：长度mm，力N，质量kg，时间s，弹性模量MPa，密度103kg/mm3，位移mm，应力MPa。,ANSYS单位制,坐标系（1）总体坐标：用来确定几何图形参数（节点、关键点等）的空间位置。ANSYS默认的坐标系统是总体的笛卡尔坐标（直角坐标）三种坐标系原点重合，均为右手系。（2）局部坐标：用户自定义的坐标。,(a)笛卡尔坐标系(X,Y,Z)(b)柱坐标系(R,Z)(c)球坐标系(R,),（3）节点坐标：定义每个节点的自由度方向和节点内力与位移的方向。（4）单元坐标：确定材料特性主轴和单元内力与位移的方向。（5）显示坐标：用于几何形状参数的列表和显示。（6）结果坐标：在通用后处理操作中可以将节点和单元结果转换到另一个坐标系中。,总体坐标系示意图,ANSYS几何建模,总体坐标系Utility Menu Work PlaneChang Active CS to Global Cartesian（直角坐标）Global Cylindrical（柱坐标）Global Spherical（球坐标）局部坐标系是用户自己建立的坐标系，其原点可以不和整体坐标系的原点重合，其方位也可以不同于整体坐标系。每个坐标系均分配一个用于标识的坐标系号(必须是大于11的整数)，用户可通过整体坐标、三个节点、三个关键点、当前定义的工作平面的原点等方式创建局部坐标系。,坐标系,工作平面，可以理解为一个辅助进行建模操作的参考平面，类似于绘图板，可依使用者要求随时变换位置。,工作平面,创建几何模型常用菜单命令,通过指定坐标创建关键点;在工作平面上拾取任意点确定关键点;通过在既有线上指定位置定义关键点;在既有关键点之间生成关键点;在既有关键点之间生成多个关键点;由三点定义的圆弧中心定义生成一个关键点;在既有节点位置生成一个关键点.通过关键点来生成直线;在激活坐标系下，由两个关键点生成直线或曲线;通过已有关键点生成弧线;由一组既有关键点通过拟合生成样条曲线;通过一组既有关键点生成分段样条线;生成圆或弧Arcs;生成一条线段与既有的两条线成一定角度Angel to two line生成一条线与既有的一条线相切并具有同一终点Tangent to line生成一条线与既有两条线相切Tangent to 2 line在一个面上两个关键点之间生成一条最短的线Overlaid on area：将一组既有关键点按一定路径拖拉生成线;将一组既有关键点按一定轴旋转生成弧线;两相交线之间生成倒角弧线Line fillet,创建关键点和创建线,将既有线转化到另一坐标系中：Move/ModifyTransfer CoordLines。将一既有线分割成更小的线段：OperateBooleansDivideLine into 2 Lns，或DivideLine into N Lns，或DivideLines w/Options。将既有线延长：OperateExtend Line。列表显示既有线：依次单击Utility MenuListLines图形显示所有线：依次单击Utility MenuPlotLines，或依次单击Utility MenuPlot Specified EntitiesLines。对既有线进行选择：依次单击UtilityMenuSelectEntities。删除线：ModelingDelete Lines Only（只删除线），或Line and Below（删除线和关键点）,同线相关的操作,通过一组封闭的线段创建一个平面：通过关键点来创建面：将既有线沿一定路径拖拉生成面：将既有线沿一轴旋转生成面：在两面之间生成一个倒角面：Area Fillet。通过引导线由蒙皮生成光滑曲面：ArbitraryBy Skinning。偏移既有面生成新面：ArbitraryBy Offset。将既有面转化到另一坐标系：拷贝面的一部分生成新面：CreateAreas ArbitraryOverlaid on Area。,生成面,通过已经定义的一组封闭曲面创建一个体：通过既有关键点创建体：将既有面沿一定路径拖拉成体：将既有面沿一轴旋转生成体：将既有面沿法线方向偏移生成体在当前坐标系中对既有面进行拖拉，按比例延伸生成体：ExtrudeAreasBy XYZ Offset,创建体,通过指定角点位置生成矩形：By 2 Corners后，输入矩形一个角点在工作平面中的坐标（WP X,WP Y）、宽度（Width）和高度（Hight）。在工作平面上生成矩形：By Dimensions。分别输入矩形x方向、y方向的最小值和最大值：（X1,X2），（Y1,Y2）。通过指定中心和角点位置生成矩形：By Centr&Cornr，输入矩形中点在工作平面中的坐标（WP X,WP Y）、宽度（Width）和高度（Hight）。,(x1,y1),(x2,y2),(xC,yC),创建矩形,操作包括了加、减、叠分、粘贴、切分、相交等操作,加,减,叠分Overlap,布尔运算,面面相交,粘贴glue,切分divide,相交intersect,多个面相交,面体相交,相交操作生成的新图元是原有图元间的重叠部分,单元类型,定义实常数,材料参数,定义截面类型,指定单元属性,设定单元密度,网格形状,网格划分对象,局部细化,智能网格划分中设定自动划分精度级别尺寸,网格划分方式,划分,清除,网格划分,设置单元尺寸,设置单元属性,划分映射面网格适用于比较规则的三角形或四边形面By Corners给定四边形面的对角顶点以确定映射中的对边与对角顶点3 or 4 sides给定三角形三边，或四边形四边Concatenate将多段线连成一条线，从而将复杂多边形转化成可以划分映射网格的三角形或四边形Del Concats删除连接线,映射网格划分（mapped）,进行体的扫掠网格划分（Sweep）条件：1）已建立适合扫掠网格划分的体。要求被划分网格的体具有某一个方向上相同或相似的截面，体内不能有空壳、不穿透起始面和们表面的孔洞等2）已经定义了合适的2D和3D单元。其中2D单元为四边形单元，3D单元为六面体单元。3）明确扫掠方向上要划分的单元个数。,扫掠网格选项设置对话框中有三项可以选择和两项设置。选择第一项，则在完成扫掠网格划分后，删除起始面和目标面上的网格。选择第二项，则在某些无法扫掠完成网格划分的特殊位置，通过使用四面体网格填充方式进行弥补。选择第三项，则由ANSYS自动选择起始面、目标面和扫掠方向，并自动设置扫掠网格在扫掠方向上的尺寸，同时可以设置扫掠方向分段个数和间隔比率。,扫掠网格划分（Sweep）,