第三章 ANSYS的基本过程v一个典型的ANSYS分析过程可分为以下3个步骤：前处理求解后处理3.1 前处理前处理指定工程名称和分析标题定义单位定义单元类型定义单元常数创建横截面定义材料特性创建有限元模型定义分析类型求解控制加载3.1.1 指定工程名称和分析标题更改工程名定义分析标题3.1.2 定义单位v除电磁分析以外，你不必为ANSYS设置单位系 统。简单地确定你将采用的单位制，然后保证所有 输入数据均采用该种单位制就可以。v你确定的单位制将影响尺寸、实常数、材料特性 和载荷等的输入值。vANSYS 不进行单位换算! 它只是简单地接受所输 入的数据而不会怀疑它们的合法性。v命令/UNITS允许你指定单位制, 但它只是一个纪 录设计，从而让使用你模型的用户知道你所用的单 位。3.1.2 定义单位(续)v使用/UNITS命令可以设置系统单位，没有相应的 GUI。vUSER：用户自定义单位，是缺省设置vSI：国际单位制，m, kg, s, vBFT：以英尺为基础的单位制，ft, slug, s, FvCGS：cm, g, s, vMPA：mm, mg, s, vBIN：以英寸为基础的单位制in, lbm, s, F3.1.3 定义单元类型BEAMCIRCUitCOMBINationCONTACtFLUIDHF(High Frequency)HYPERelasticINFINiteLINKMASSMATRIXMESHPIPEPLANEPRETS(pretension)SHELLSOLIDSOURCeSURFaceTARGEtTRANSducerUSERVISCOelastic3.1.4 定义单元常数v单元实常数是由单元类型 的特性决定的，如梁单元的 横截面特性。并不是所有的 单元类型都需要实常数，同 类型的不同单元也可以有不 同的实常数。指定单元的 实常数号3.1.5 创建横截面创建梁的横截面3.1.6 定义材料特性定义材料特性指定单元材料号3.1.7 定义分析类型求解控制定义分析类型 求解控制基本设置瞬态设置求解选项非线 性设 置求解终 止的高 级控制v包括：自由度约束、力 、表面分布载荷、体积载 荷、惯性载荷、耦合场载 荷载荷步：仅指可求得 解的载荷设置。子步：是指在一个载 荷步中每次增加的步长， 主要是为了在瞬态分析和 非线性分析中提高分析精 度和收敛性。子步也称作 时间步，代表一段时间。3.1.8 加载3.2 求解求解当前载荷步求解某载荷步3.3 通用后处理器画出分析的结果用列表的形式列出分 析的结果查询某些结点或者单 元处的应力值以及其 它分析选项Deformed Shape表示 画出变形后的形状。有 如下选项：3.3.1 画出分析的结果3.3.2 画出节点的结果位移转角3.3.3 求解自由度结果正应力和剪应力主应力 应力强度平均等效应力3.3.4 求解应力结果正应变和剪应变主应变应变强度平均等效应变3.3.5 求解总应变结果求解能量 弹性应变蠕变其它应变正应变和剪应变主应变应变强度 平均等效应变3.3.6 其它求解结果3.3.7 图形输出选项只画出变形后的图形画出变形前后的图形画出变形后的图形和 变形前的边界图3.4 时间历程后处理器适用于：瞬态分析的后处理。3.5 悬壁梁算例使用ANSYS分析一个工字悬壁梁，如图所示。PPoint ALH求解在力P作用下点A处的 变形，已知条件如下： P = 4000 lb L = 72 in I = 833 in4 E = 29 E6 psi 横截面积 (A) = 28.2 in2 H = 12.71 in见beam.txt1.启动 ANSYS： 以交互模式进入ANSYS，工作文件 名为beam。 2.创建基本模型：(使用带有两个关键点的线模拟梁， 梁的高度及横截面积将在单元的实常数中设置) a. Main Menu: Preprocessor -Modeling- Create Keypoints In Active CS. b. 输入关键点编号 1，输入x,y,z坐标 0,0,0，选择 Apply c.输入关键点编号 2，输入x,y,z坐标72,0,0，选择 OK d. Main Menu: Preprocessor -Modeling- Create -Lines- Lines Straight Line e.选取两个关键点，在拾取菜单中选择OK3.存储ANSYS数据库：Toolbar: SAVE_DB 4.设定分析模块： a. Main Menu: Preferences b. 选择 Structural. c. 选择 OK. 5.设定单元类型相应选项： a. Main Menu:PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete b. 选择 Add . . . c.左边单元库列表中选择 Beam. d. 在右边单元列表中选择 2D elastic (BEAM3). e.选择 OK 接受单元类型并关闭对话框. f.选择 Close 关闭单元类型对话框.6.定义实常数： a. Main Menu: Preprocessor Real Constants b. 选择 Add . . . c.选择 OK 定义BEAM3的实常数. d. 选择 Help 得到有关单元 BEAM3的帮助. e.查阅单元描述. f.File Exit 退出帮助系统. g. 在AREA框中输入 28.2 （横截面积）. h. 在IZZ框中输入 833 （惯性矩）. i.在HEIGHT框中输入 12.71 （梁的高度）. j.选择 OK 定义实常数并关闭对话框. k. 选择 Close 关闭实常数对话框.7.定义材料属性： a. Preprocessor Material Props -Constant- Isotropic b. 选择 OK to 定义材料 1. c.在EX框中输入29e6（弹性模量）. d. 选择OK 定义材料属性并关闭对话框. 8.保存ANSYS数据库文件 beamgeom.db： a. Utility Menu: File Save as b. 输入文件名 beamgeom.db. c.选择 OK 保存文件并退出对话框.9.对几何模型划分网格： a. Main Menu: Preprocessor MeshTool b. 选择 Mesh. c.拾取 line. d. 在拾取对话框中选择 OK. e.(可选) 在MeshTool对话框中选择 Close. 10.保存ANSYS数据库到文件 beammesh.db： a. Utility Menu: File Save as b. 输入文件名： beammesh.db. c.选择 OK 保存文件并退出对话框.11.施加载荷及约束： a. Main Menu: Solution -Loads- Apply - Structural- Displacement On Nodes b. 拾取最左边的节点，在拾取菜单中选择 OK. c. 选择All DOF. d. 选择 OK. （如果不输入任何值，位移约束默认 为0） e.Main Menu: Solution -Loads- Apply - Structural- Force/Moment On Nodes f.拾取最右边的节点，在选取对话框中选择OK. g. 选择 FY. h. 在 VALUE框中输入 -4000，选择 OK. 12.保存数据库文件到 beamload.db： a. Utility Menu: File Save as b. 输入文件名 beamload.db. c.选择OK保存文件并关闭对话框. 13.进行求解： a. Main Menu: Solution -Solve- Current LS b. 查看状态窗口中的信息, 然后选择 File Close c.选择 OK开始计算. d. 当出现 “Solution is done!” 提示后，选择OK关闭 此窗口. 14.进入通用后处理读取分析结果: Main Menu: General Postproc -Read Results- First Set15.图形显示变形： a. Main Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shape b. 在对话中选择 deformed and undeformed. c.选择 OK. 16.(可选) 列出反作用力： a. Main Menu: General Postproc List Results Reaction Solu b. 选择 OK 列出所有项目，并关闭对话框. c.看完结果后，选择File Close 关闭窗口. 17.退出ANSYS： a. 工具条: Quit b. 选择Quit - No Save! c.选择 OK. 18.与弹性梁理论计算对比：ya = (PL3)/(3EI) = 0.0206 in.两个结果一致.3.6 车床刀具算例说明v下面求解一个车床刀具模型的 3- D应力分析。通过下列步骤在通用 后处理器中查看结果： 1) 画位侈 2) 列反力 3) 画von Mises 应力 4) 动态显示von Mises应力 施加不同的约束重新求解， 并与第一次的结果进行比较。第一次求解载荷及材料特性:第二次求解时的荷载及材料特性：1.用“cutter”作为作业名，进入ANSYS。 2. 设置 GUI 优先选择 为“结构”:Main Menu Preferences v选择 “Structural”, 然后按OK3.选择 “No defeaturing”，输入 “cutter.igs” IGES 文件:Utility Menu File Import IGES v选择 “No defeaturing”,然后按 OKv选择“cutter.igs,然后按OK或用命令: /AUX15 IOPTN,IGES,NODEFEAT IGESIN,cutter,igs, 4.按一定比例转换模型，把厘米单位转换英寸：Main Menu Preprocessor Operate Scale Volumes +v按Pick All对RX, RY,和 RZ输入 1/2.54 设置 IMOVE为“Moved”, 然后按 OK或用命令: VLSCAL, ALL, , , 1/2.54, 1/2.54, 1/2.54, , 0, 1Utility Menu Plot Volumes或用命令: VPLOT5.读入文件“cutter-area.inp” ，建立一个小的面， 在面上施加荷载:Utility Menu File Read Input from v选择 “cutter-area.inp”, 然后按 OK或用命令: /INPUT,cutter-area,inp6.确定单元类型：Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete v按Add .选择 “Structural Solid” 和 “Tet 10node 92”, 然后按 OKv按Close或用命令: ET,1,SOLID927.定义第一组材料的弹性模量为 10e6 (铝):Main Menu Preprocessor Material Props Material Models vStructural - Linear - Elastic - Isotropicv输入 EX = 10e6