8[1].2～8.4ANSYS9.0教学课件)

nullnull §8.2 创建有限元模型与网格划分技术ANSYS提供两种创建有限元模型，即 直接法：首先创建节点，然后利用节点创建一序列单元，多个单元组成一个有限元网格模型(不需要任何CAD模型)。 几何模型网格划分法：首先创建或者导入CAD几何模型，然后利用网格划分工具将其划分成单元网格模型。一、ANSYS创建有限元模型方法： null 在ANSYS中创建有限元模型，无论采用上述哪种方法都必须首先进行下列准备工作： 定义单元类型。创建的单元或者划分网格所得的单元必须指定单元类型，即使用ANSYS单元库中的何种单元类型。 定义单元实常数。单元实常数是指板壳单元的厚度、梁单元截面几何尺寸等，它是从物理对象到抽象成对象时无法保留的各种几何、力学、热学等属性参数，必须作为单元实常数的方式增补给指定的单元，从而使单元的行为和属性保持与物理对象的一致。 定义材料属性。任何结构对象都是由不同材料构成的，不同的材料具有不同的力学、传热学、电磁和流体行为特性，这些特性就是材料属性参数。null1. 直接法创建有限元模型的基本过程 （1）定义单元类型。 （2）定义单元实常数。 （3）定义材料模型。 （4）创建节点：利用Main Menu>Preprocessor> Modeling>Create>Nodes菜单系统创建节点。 （5）设置单元属性：利用Main Menu>Preprocessor> Modeling> Create>Elements>Elem Attributes菜单指定当前需要创建单元的单元属性，包括单元类型号、单元实常数号、材料号、单元坐标系等。 （6）创建单元：利用Main Menu>Preprocessor> Modeling>Create>Elements菜单，根据定义的节点创建单元。 （7）修改网格模型null2、 将CAD模型划分单元网格模型的基本过程 （1）定义单元类型。 （2）定义单元实常数。 （3）定义材料模型。 （4）创建分析对象的几何模型。 （5）给每个几何对象分配单元属性。在划分单元网格之前，必须先给每个几何模型的点、线、面、体分配适当的单元属性，包括单元类型号、单元实常数号、材料号、单元坐标系号等。 （6）控制网格划分密度。 （7）选择单元形状和网格划分器类型。 （8）执行网格划分操作。null二、ANSYS单元库 ANSYS单元库有将近200多种单元类型。从单元维数与拓扑形式分类： （1）二维或三维 （2）点单元（如质量单元） （3）线单元（如弹簧、杆、梁等单元） （4）面单元（如壳单元） （5）体单元从构成的学科领域分类： (1)结构单元。(2)流体单元(包括声流体单元)。 (3)热单元。(4)、电场和磁场单元。(5)耦合场单元。null三、单元类型（单元表）的定义 在前处理器PREP1中定义单元类型，选择菜单Main Menu>Preprocessor>Element Type> Add/Edit/Delete，弹出如图所示定义单元类型对话框，该对话框具有以下几种操作（按钮）： 1. Add按钮：增加新的单元类型。null四、单元实常数的定义、编辑和删除 首先定义好某个编号的单元类型，然后接着在前处理器PREP1中定义单元实常数，选择菜单路径Main Menu> Preprocessor> Real Constants>Add/Edit/Delete弹出如图所示定义单元实常数对话框， 该对话框具有以下几种操作（按钮）： 1. Add按钮：增加新的单元实常数。null五、使用网格划分工具MeshTool划分有限元网格模型 ANSYS提供了一个网格划分工具MeshTool，专门用于对CAD模型执行网格划分操作。 该工具高度集成CAD模型网格划分功能，操作简单方便，建议在绝大多数情况下利用该工具进行CAD模型的网格划分操作。 使用该网格划分工具，选择菜单路径Main Menu> Preprocessor>Meshing> MeshToo1，弹出如图所示MeshTool对话框，利用其进行网格划分的过程就是从上到下的选项逐一执行的过程。 null18null六、清除几何模型上的网格 1. 清除关键点上定义的节点和点单元。 选择菜单路径Main Menu>Preprocessor>Meshing >Clear>Keypoints弹出拾取清除网格的关键点对话 框，鼠标拾取关键点，单击OK按钮。 2. 清除线上定义的节点和线单元。 选择菜单路径Main Menu>Preprocessor>Meshing> Clear>Lines弹出拾取清除网格的线对话框，鼠标拾取 线，单击OK按钮。 3. 清除面上定义的节点和面单元。 选择菜单路径Main Menu>Preprocessor>Meshing> Clear>Areas弹出拾取清除网格的面对话框，鼠标拾取 面，单击OK按钮。 4. 清除体上定义的节点和体单元。 选择菜单路径Main Menu>Preprocessor>Meshing> Clear>Volumes弹出拾取清除网格的体对话框，鼠标拾 取体，单击OK按钮。 5. 利用MeshTool上清除按钮执行上述网格清除工作。 null§8.3 施加载荷与求解过程求解器菜单子系统包括下列子菜单项： （1）Analysis Type：选择分析类型并针对分析类型设置分析选项。 （2）Define Loads：施加各种载荷。 （3）Load Step Opts：设置载荷步及其选项。 （4）Solve：执行求解。null 一、单载荷步求解过程 如果一个完整的求解过程只需要一个载荷步求解就可以完成，就称之为单载荷步求解，其分析的基本步骤如下： (1)选择分析类型。 (2)设置分析类型选项。 (3)施加边界条件与载荷。 (4)设置载荷步选项。 (5)执行求解。 (6)退出求解器。 null二、选择分析类型： 常见的分析类型：包括结构问题分析、热分析、电磁分析、流体分析和耦合分析等。 对于结构分析：包括线性静力分析、模态分析、谐响应分析、瞬态分析、谱分析、几何非线性分析、材料非线性分析和接触分析等。null22选择分析类型null在载荷步时间段内，载荷增量可以进一步划分成多个子步即Substep，每个子步内的载荷增量仅仅是当前载荷步内载荷增量的一部分。 三、载荷存在的两种方式： Stepped:表示载荷按照阶梯突变方式变化。 Ramped:表示载荷按照线性渐变方式变化。依据载荷变换方式可以将整个载荷时间历程划分成多个载荷步Load Step，每个载荷步代表载荷发生一次突变或者一次渐变阶段。null四、定义载荷的基本操作方法 在ANSYS中载荷与边界条件统称为载荷。 有限元分析的主要目的就是计算系统对载荷的影响。在ANSYS中，施加载荷可以有两种途径： 1. 在实体几何模型上施加载荷 将载荷施加到关键点、线、面或体上，程序在求解时将自动转换到有限元模型上，独立于有限元网格而存在，往往操作简单快捷。 2. 在有限元模型上施加载荷 将载荷施加到节点或单元，也是有限元分析的最终载荷施加状态，但将随有限元网格的改变而自动删除。null 定义载荷选择菜单路径Main Menu>Solution > Define Loads，其下级子菜单项及其用法如下： （1）Settings：定义载荷设置菜单选项。 （2）Apply：施加各种载荷的菜单选项。 （3）Delete：删除各种载荷的菜单选项。 （4）Operate：载荷操作运算菜单选项。null五、施加结构载荷 ANSYS程序中结构载荷，主要分为以下六大类型： （1）自由度约束即DOF constraint：经常定义为零或者非零值。 （2）集中力即Force：包括力（F）和力矩（Moment）两种， （3）面载荷即Surface load：是施加于某个表面或者边界线上的分布载荷。在结构分析中是指压力载荷，可以是线压力也可以是面压力。 （4）体载荷即Body load： （5）惯性载荷即Inertia load： （6）耦合场载荷即Coupled-field load：null施加位移载荷的方法 施加位移载荷选择菜单路径 Main Menu>Solution> Define Loads>Apply >Structural>Displacementnull24施加固定边界条件 P61null24null24null2. 施加集中力载荷的方法 集中力载荷包括力（Fx,Fy,Fz）和力矩（Mx,My,Mz），只能施加到关键点和节点上，其方向由关键点关联节点的节点坐标系决定。 施加集中力载荷选择菜单路径Main Menu>Solution>Define Loads> Apply>Structural>Force/Moment， null3. 施加压力载荷的方法 施加压力载荷选择菜单路径Main Menu>Solution>Define Loads>App1y >Structural>Pressure。null25施加端部均布拉力：null19null25null23设置载荷步选项 p61null1、后处理器 就是用来分析处理求解结果信息和以各种方式提取结果数据信息的工具。 ANSYS程序提供两种后处理器：通用后处理器和时间历程后处理器。这两个后处理器都是用于分析结果文件中的结果数据。 §8.4 结果后处理过程一、后处理器、结果文件与结果数据 2、结果文件 在求解结束后，工作目录中生成一个结果记录文件，称之为结果文件。不同的分析学科，ANSYS采用不同结果文件后缀，结构求解的结果文件名为Jobname.RST。 null 二、通用后处理的一般步骤 (1)指定并读入结果文件和结果数据。 (2)浏览结果文件包含的结果序列并读入用于后处理的结果序列。 (3)设置结果输出方式控制选项。 (4)采用各种后处理技术处理结果。3、结果数据 后处理器可以处理的数据类型有两种： （1）基本数据：是指每个节点求解所得位移，称为节点解。 （2）派生数据：是指根据基本数据导出的结果数据，对于结构求解有应力和应变等，称为单元解 。null 常用的通用后处理技术如下： （1）等值图以及等值图的切片、动画和抓图等。 （2）矢量图 （3）列表结果：节点、单元、支反力等，节点结果排序。 （4）查询节点和单元结果。 （5）单元表。null三、等值图显示结果 等值图显示结果是最常用的图形显示方法，即将结果数据映射到一组颜色上，然后通过颜色插值显示在整个模型上。null32绘制等值图 P63null32null 所有图形方式显示的结果都可以利用抓图工具抓下，并存储成各种的图形文件。四、抓取结果显示图片 null抓图 P306 nullnull高级抓图 P306 nullnull 所有图形方式显示的结果都可以利用抓图工具抓下，并存储成各种格式的图形文件。另外，还可以利用动画工具将结果制作成动画，以动态方式显示结果变化趋势或者一段时间内的变化状态。五、动画显示结果 null33动画设置（节点等效应力变形动画） P63null33null32