概要通用有限元程序ANSYS及应用.ppt

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1、2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,有限元基础及ANSYS界面简介(一),主 讲：刘守荣 2023年6月9日星期五,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,

2、2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限

3、元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,20

4、23年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程

5、序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,828米世界第一高楼 3.14万吨钢材,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,1.1 结构分析有限元法基础（续）,有限元法产生的历史：1943，数学家 Courant 用三角域内分片连续函数 结合最小势能原理解St.Venant扭转问题 1960，力学家

6、Clough等首次提出 Finite Element 概念，并正确求解了平面弹性问题 1960以后，对经典的里兹(Ritz)法、伽辽金法(Galerkin)进行了推广，特别是后者，采用加权 余量的方式确定单元特性，使得在无物理守恒定 律或变分泛函的情况下仍然可以使用有限元法,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,1.1 结构分析有限元法基础（续）,结构分析有限元法典型步骤 根据问题的物理特性确定基本的未知变量、解题类别；在累计系统总能量时，将问题的求解区域分割成便于计 算的子区域 划分单元；在子区域中假设基本物理场的分布形式，使计算求解成 为可能 选择单元类型（即位移模式）；计算

7、每个子区域的能量 形成单元刚度矩阵；累计系统的总能量 组装总刚度矩阵；施加边界约束和外载荷 建立离散体系的代数方程；求解代数方程 得到基本未知变量（位移）数值结果；由节点位移解求单元内的应变、应力；,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,1.2 常见的结构分析通用有限元程序,1990前，SAP4、5（线性），ADINA（非线性分析）；目前，MSC/NASTRAN 系列（PATRAN、DYTRAN等）基于美国 NASA 计划；ABAQUS 据称具有最强大的非线性求解功能；MARC 据称最适于求解耦合场问题（热力耦合），已被 MSC 公司收购；ADINA for Windows 版,

8、2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,1.3 ANSYS 程序的发展及功能简介,第一个通过 ISO9001 质量体系认证的分析设类软件；首个在我国压力容器标准化技术委员会认证的分析软件；程序分析功能：结构分析 热分析 高度非线性瞬态动力分析（LSDYNAN）流体静力学和动力学分析（FLOTRAN）电磁场分析 声学分析 压电分析 多场耦合分析 设计灵敏度及优化分析,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2.图形用户界面（GUI）简介,图形用户界面的六个分区 Utility Menu 通用菜单 快捷工具栏 显示隐藏对话框 Main Menu 主菜单 Tool Bar 工

9、具条 Input Window 输入窗口 Graphics Window 图形窗口 Output Window 输出窗口 状态栏其中，1、4、6是最常用的。通常，主菜单是需要顺序操作的；而通用菜单则为非顺序操作，即：可以在任意时刻、任意状态下实施其中的某些命令。,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,启动 ANSYS 后出现以下窗口,当显示出这六个窗口后，就可以使用ANSYS了.,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,ANSYS GUI中六个窗口的总体功能,输入显示提示信息，输入ANSYS命令，所有输入的命令将在此窗口显示。,主菜单包含ANSYS的主要功能，分为前处

10、理、求解、后处理等。,输出显示软件的文本输出。通常在其他窗口后面，需要查看时可提到前面。,应用菜单包含例如文件管理、选择、显示控制、参数设置等功能.,工具条将常用的命令制成工具条，方便调用.,图形显示由ANSYS创建或传递到ANSYS的图形.,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,主菜单交互操作,要在主菜单中选择子菜单，将鼠标移到带有“+“符号的项目上，并按鼠标左键.,与下拉菜单不同，这些子菜单是相对独立的，迭加在主菜单上面.,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,主菜单交互操作(续),要将一个被“压住”在菜单提到前面来，将鼠标移到此菜单上，按鼠标左键(与其他基于W

11、indows软件相同).,用鼠标左键点取 Preprocessor 菜单，将Preprocessor子菜单调到前面来.,例如:,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,主菜单交互操作(续),结尾带“.”的项目表示将产生 对话框.,基本的主菜单交互操作,结尾带“”的项目表示将产生 子菜单.,结尾没有任何符号的表示运行一条ANSYS 命令.,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,要显示 the Pan,Zoom,Rotate 菜单:Utility Menu:PlotCtrls Pan,Zoom,Rotate,Pan,Zoom,Rotate菜单用于模型的平移、缩放、旋转.,

12、应用菜单交互操作（之一）Pan,Zoom,and Rotate,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,应用菜单交互操作（之二）ANSYS 的帮助系统,ANSYS的帮助系统包括所有ANSYS命令解释及所有的GUI解释，还包括ANSYS系统分析指南.帮助系统可以通过下列三种方式进入:,3.在任何对话框中选取 Help。,2.在ANSYS程序组中选取 Help System Windows NT:Start Programs ANSYS 55,1.在应用菜单中选取,1,2,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,ANSYS 的帮助系统(续),带矩形框的项目为 超连接.选取此

13、超连接将得到更详细的帮助.,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,输入窗口交互操作,注意:当ANSYS提示你输入信息时，输入窗口的颜色会发生改变.在输入窗口输入任何信息以前，请先确认光标在窗口内闪动，否则，请在窗口内文字输入框按一下鼠标左键。在输入完信息以后，请按回车键执行.,文字输入框,例如:,闪动的光标,提示信息,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,1.有限元法理论及结构分析通用程序简介 1.1 结构分析有限元法基础 1.2 常见的结构分析通用有限元程序 1.3 ANSYS 软件的发展及功能简介,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,2.ANSY

14、S 图形用户界面简介 2.1 通用菜单 2.2 主菜单 2.3 工具条 2.4 输入窗口 2.5 图形窗口 2.6 输出窗口,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,3.直接生成法建模过程 3.1 方案规划 3.2 创建属性列表 3.3 定义节点及单元,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,4.实体建模的基本过程 4.1 坐标系和工作平面的设定 4.2 图元及基本图元的生成 4.3 图元的修改 4.4 实体建模的基本途径 4.5 布尔运算,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,5.网格划分 5.1 分网要点 5.2 模型修改,2023年6月9日,通用有限

15、元程序ANSYS及应用,6.基本的加载及求解过程 6.1 荷载概述 6.2 荷载施加及修改 6.3 荷载步及时间选项 6.4 求解器选择 6.5 多步求解及重启动,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,7.数据后处理 7.1 创建列表及计算结果的列表输出 7.2 计算结果的图形显示 7.3 时间历程的图形显示 7.4 组合工况的结果输出 7.5 动画显示,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,8.结构分析常用单元性能简介 8.1 空间杆单元 8.2 空间梁单元 8.3 平面单元 8.4 板壳单元 8.5 实体单元 8.6 钢筋混凝土单元,2023年6月9日,通用有限

16、元程序ANSYS及应用,9.空间框架结构的谱分析法地震响应分析 一维线形单元应用实例 9.1 构件截面属性的定义 9.2 刚性楼板假定的实施 9.3 谱分析法命令流,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,10.钢筋混凝土剪力墙的瞬态动力响应分析 二维平面单元应用实例 10.1 模态分析及模态叠加法 10.2 直接时间积分法（Full法）10.3 输入时间历程命令流,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,11.粱柱节点局部的应力分析（静力非线性）三维实体单元应用实例 11.1 非线性（弹塑性）材料模型的定义 11.2 非线性求解过程基本参数的设定 11.3 如何解释结

17、果,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,12.ANSYS高级分析技术及高层建筑结构抗震分析 实例简介12.1 子结构技术简介12.2 单元的生死技术简介12.3 高层建筑结构抗震分析实例简介,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,微元体的平衡=物体内各点的平衡微分方程 几何变形协调条件 材料特性 边界条件结果形式：具有一定连续性的分布函数方法的优缺点：精确的 对各种参数的依赖关系是显式的 能解的问题非常有限,精确方法,2023年6月9日,通用有限元程序ANSYS及应用,直接对平衡微分方程进行近似=有限差分法 利用数学恒等式=边界元法 利用守恒定律=有限元法：能量原理 几何变形协调条件 材料特性 边界条件 结果形式：某些给定离散点上的数值结果 方法的优缺点：近似的 对参数的依赖关系非显式的 能解的问题大大扩展,近似方法,