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1、ANSYS100 新手入门新手入门01： 工作平面和坐标系工作平面是由原点、二维坐标系、捕捉增量和显示栅格组成的无限平面。在同一时刻只能定义一个工组平面，在定义新工作平面的同时将删除旧的工作平面。工作平面与坐标系是独立的，例如工作平面和激活的坐标系可以有不同的原点和旋转方向。进入ANSYS后，系统会产生一个默认的工作平面，即总体笛卡儿的X-Y平面，它的X、Y轴分别取为总体笛卡儿坐标系的X和Y轴。工作平面的默认位置与总体坐标原点重合。自上而下建立模型是在当前激活的坐标系内定义的。工作平面 工作平面是创建几何模型的参考(X,Y)平面，在前处理器中用来建模(几何和网格) 总体坐标系 在每开始进行一个
2、新的ANSYS分析时，已经有三个坐标系预先定义了。它们位于模型的总体原点。三种类型为: CS,0: 总体笛卡尔坐标系 CS,1: 总体柱坐标系 CS,2: 总体球坐标系 数据库中节点坐标总是以总体笛卡尔坐标系，无论节点是在什么坐标系中创建的。 局部坐标系 局部坐标系是用户定义的坐标系。局部坐标系可以通过菜单路径Workplane%26gt;Local CS%26gt;Create LC来创建。激活的坐标系是分析中特定时间的参考系。缺省为总体笛卡尔坐标系。当创建了一个新的坐标系时，新坐标系变为激活坐标系。这表明后面的激活坐标系的命令。菜单中激活坐标系的路径 Workplane%26gt;Chan
3、ge active CS to%26gt;。 节点坐标系 每一个节点都有一个附着的坐标系。节点坐标系缺省总是笛卡尔坐标系并与总体笛卡尔坐标系平行。节点力和节点边界条件指的是节点坐标系的方向。时间历程后处理器 /POST26 中的结果数据是在节点坐标系下表达的。而通用后处理器/POST1中的结果是按结果坐标系进行表达的。 例如: 模型中任意位置的一个圆，要施加径向约束。首先需要在圆的中心创建一个柱坐标系并分配一个坐标系号码(例如CS,11)。这个局部坐标系现在成为激活的坐标系。然后选择圆上的所有节点。通过使用 %26quot;Prep7%26gt;Move/Modify%26gt;Rotate
4、Nodal CS to active CS%26quot;, 选择节点的节点坐标系的朝向将沿着激活坐标系的方向。未选择节点保持不变。节点坐标系的显示通过菜单路径Pltctrls%26gt;Symbols%26gt;Nodal CS。这些节点坐标系的X方向现在沿径向。约束这些选择节点的X方向，就是施加的径向约束。 注意：节点坐标系总是笛卡尔坐标系。可以将节点坐标系旋转到一个局部柱坐标下。这种情况下，节点坐标系的X方向指向径向，Y方向是周向。 单元坐标系 单元坐标系确定材料属性的方向。对后处理也是很有用的，诸如提取梁和壳单元的膜力。单元坐标系的朝向在单元类型的描述中可以找到。 结果坐标系 /Pos
5、t1通用后处理器中 (位移, 应力，支座反力）在结果坐标系中报告，缺省平行于总体笛卡尔坐标系。这意味着缺省情况位移，应力和支座反力按照总体笛卡尔在坐标系表达。无论节点和单元坐标系如何设定。要恢复径向和环向应力，结果坐标系必须旋转到适当的坐标系下。这可以通过菜单路径Post1%26gt;Options for output实现。 /POST26时间历程后处理器中的结果总是以节点坐标系表达。 显示坐标系 显示坐标系对列表圆柱和球节点坐标非常有用(例如, 径向，周向坐标)。建议不要激活这个坐标系进行显示。屏幕上的坐标系是笛卡尔坐标系。显示坐标系为柱坐标系，圆弧将显示为直线。这可能引起混乱。因此在以非
6、笛卡尔坐标系列表节点坐标之后将显示坐标系恢复到总体笛卡尔坐标系。硬点硬点是一种特殊的关键点，利用硬点，用户可以施加载荷或从模型线和面上的任意点获得数据。大多数关键点的命令都适用于硬点，但硬点也有自己的命令集和GUI方式。复制、移动或修改关键点的命令对 硬点不适用。当使用硬点时，不支持映射网格划分。ANSYS中两个常用的重要文件日志文件，文件类型为文本格式：记录ANSYS所有命令输入历程，在ANSYS启动时就已经打开，无论操作过程是GUI方式还是命令流方式，错误和正确命令都以追加的形式被记录下来。日志文件可以在ANSYS中读取、查看和编辑，也可以利用文本编辑软件进行编辑，删除不必要的命令，修正错
7、误的命令，然后保存以便日后参考或重新分析。日志文件不具有覆盖功能，若已经存在，则再次进入ANSYS时，会继续添加在该文件之后，即使在ANSYS的使用过程中改变工作文件的名称，日志文件的名称也不会改变，故每次进入ANSYS前，最好先删除旧的日志文件。数据库文件，文件类型为二进制格式：记录了有限元系统的资料，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。输入的初始数据包括模型的几何尺寸、材料属性和载荷及边界条件等。计算的结果数据包括位移、应力、应变、内力和温度等。命令：LGWRITEGUI：Utility Menu/File/Write DB Log File 可以选择write
8、nonessential amds as comments 选项，将数据库文件中的不重要命令和基本操作命令都写到指定文件中，而选择write essential command only 选项，则表示只将基本操作命令保存到指定文件中。 新手入门02：ANSYS结构分析的一些细节一 将命令流代码录入文本文件中，通过Utility%26gt;File%26gt;Read Input From命令读入文本文件，可迅速解题。网格细化 网格细化的命令在 Main Menu%26gt;reprocessor%26gt;Meshing%26gt;Modify Mesh菜单中。操作中有下拉列表框Level o
9、f refinement用来选择网格细化的精度。细化单元操作仅仅对于平面的三角形、四边形网格以及体的四面体网格适用，对于使用六面体进行划分的三维几何模型不能进行网格细化。耦合约束 前处理器中的Coupling/Ceqn 选项用来定义耦合约束。ANSYS中可以设置一种特殊的称为耦合的加载方式，一个耦合设置是一组被约束在一起，有着相同大小但数值未知的自由度，在铰的处理、接触分析等问题中往往需要用到耦合约束。选择Main Menu%26gt;reprocessor%26gt;Couping/Ceqn%26gt;Couple DOFs命令。生成耦合约束对应的命令CP，操作格式如下：CP，N，耦合自由度
10、，节点1，节点2，节点3施加荷载 荷载可以加在实体模型或有限元模型上。不管采取什么加载方式，ANSYS求解前都将荷载转化到有限元模型。加载到实体模型上的荷载将自动转化到其所属的节点、单元上。当删除实体模型时，ANSYS将自动删除其上所有荷载。但建议用户直接将荷载加在实体模型上，因为在实体模型上加载操作简单，另一方面重新划分网格或局部修改网格时不对荷载产生影响。在位移约束中有两个非常重要的约束方式：施加在对称面上的对称约束和反对称约束。对称约束：指限制对称面内所有节点的旋转自由度，同时限制垂直于对称面的位移自由度，对应着Main Menu%26gt;Solution%26gt;Define Lo
11、ads%26gt;Apply%26gt;Structural%26gt;Displacement%26gt;Symmetry B.C命令。反对称约束：指限制对称面内所有节点在对称面内的位移自由度，同时限制垂直于对称面的旋转自由度，对应着Main Menu%26gt;Solution%26gt;Define Loads%26gt;Apply%26gt;Structural%26gt;Displacement%26gt;Antisymm B.C 命令。这两种约束条件应用在不同的对称模型场合，通过设定对称约束边界条件达到简化建模的效果。二后处理器后处理器分通用后处理器、时间历程后处理器两种。通用后处
12、理器用于观察在给定时间点整个模型的结果。时间历程后处理器用于观察模型指定点处呈现为时间的函数的结果。 路径图用来显示某个量沿着模型的某一预定路径的变化规律。要产生路径图，执行如下步骤：或板壳单元的模型中定义路径，对一维单元不可用。）通过PATH命令定义路径属性；通过PPATH命令定义路径点；通过PDEF命令将待取结果映射到路径上；通过PLPATH、PLPAGM命令显示结果。与路径有关的其他常用操作还有：对路径进行加、减、乘、除、微积分：命令：PCALCGUI：Main Menu%26gt;General Postproc%26gt;Path Operation%26gt; Operation计
13、算两路径矢量的点积：命令：PDOTGUI：Main Menu%26gt;General Postproc%26gt;Path Operation%26gt;Dot Product计算两路径矢量的叉积：命令：PCROSSGUI：Main Menu%26gt;General Postproc%26gt;Path Operation%26gt;Cross Production删除路径：命令：PADELE，DELOPTGUI：Main Menu%26gt;General Postproc%26gt;Path Operation%26gt;Delete Path时间历程后处理器可用于检查模型中指定点的分
14、析结果与时间、频率等的函数关系。它的典型用途是在瞬态分析中通过图形表示结果与时间的关系或在非线性分析中通过图形表示作用力与挠度的关系。时间历程后处理的所有操作都是针对变量而言的，是结果与时间或频率的简表。结果可以是节点的位移、节点力、单元应力等。操作的第一步是定义所需的变量，第二步是存储变量。可对每个变量任意指定大于或等于2的变量参考号。定义变量的命令和操作可以表述如下：命令：FORCE：指定力的类型NSOL：定义节点解数据ESOL：定义单元解数据RFORCE：定义节点反力数据SHELL：指定壳单元中的位置GUI：Main Menu%26gt;TimeHist Postpro%26gt;Def
15、ine Variables默认情况下，可以定义的变量数为10个。通过NUMVAR命令可增加限制，对应的GUI方式为Main Menu%26gt;TimeHist Postpro%26gt;Setting%26gt;File时间历程后处理器可对已定义的变量进行数学运算。例如在瞬态分析时定义了位移变量，可将该位移变量对时间求导得到速度和加速度。例如：NSOL，2，441，U，Y，UY441 ！定义变量2为节点441的UY，变量名称为UY441。DERIV，3，2，1，VEL441 ！定义变量3为变量2对变量1的一阶导数，变量名称为VEL441DERIV，4，3，1，ACCL441 ！定义变量4为变
16、量3对变量1的一阶导数，变量名称为ACCL441通过PLVAR命令可在图形显示区绘出多达9个变量的图形。时间历程图线中默认的横坐标为变量1，在静态或瞬态分析时表示时间，在谐波分析时表示频率。通过XVAR命令可指定不同的变量号作为横坐标。如果横坐标不是时间，可显示三维图形。后处理计算结果的列表可以通过Main Menu%26gt;General Postproc%26gt;List Result%26gt;命令或者Main Menu%26gt;TimeHist Postpro%26gt;List Variables或Lsit Extremes命令来实现。收敛准则的选取ANSYS收敛准则可建立在力
17、、力矩、位移或这些项目的任意组合上。另外，每一个项目可以有不同的收敛容限值。以力为基础的收敛准则提供了收敛的绝对量度，而以位移为基础的收敛仅提供了收敛的相对量度。因此，建议用户尽可能使用以力为基础收敛准则，以位移为基础的的收敛检查通常不单独使用，仅用于辅助判断。 新手入门03：ANSYS网格划分简述在划分网格前，用户首先需要对模型中将要用到的单元属性进行定义。单元属性主要包括：单元类型、实常数、材料常数。典型的实常数包括：厚度、横截面面积、高度、梁的惯性矩等。材料属性包括：弹性模量、泊松比、密度、热膨胀系数等。ANSYS为用户提供了两种网格划分类型：自由和映射所谓%26ldquo;自由%26r
18、dquo;，体现在没有特定的准则，对单元形状无限制，生成的单元不规则，基本适用于所有的模型。自由网格生成的内部节点位置比较随意，用户无法控制。操作方式是打开Mesh Tool工具条上的Free选项。所用单元形状依赖于是对面还是对体进行网格划分。对于面，自由网格可以只由四边形单元组成，也可以只由三角形单元组成，或两者混合。对于体，自由网格一般限制为四面体单元。映射网格划分要求面或体形状满足一定规则，且映射面网格只包括三角形单元或四边形单元，映射体网格只包括六面体单元，它生成的单元形状比较规则，适用于形状规则的面和体。对于映射网格划分，生成的单元尺寸依赖于当前DSIZE、ESIZE、KESIZE、
19、LESIZE和ASIZE的设置。Smartsize不能用于映射网格划分。当使用硬点时，不支持映射网格划分。面映射网格划分：包括全部是四边形单元或者全部是三角形单元。此面必须由3或4条线围成，在对边上必须有相等的单元划分数。如果此面由3条线围成，则三条边上的单元划分数必须相等且必须是偶数。对边网格数之差相等，或者一对对边网格数相等，另一对网格数之差为偶数，也可以进行映射网格划分。如果一个面由多于4条的线围成，则它不能直接采用映射网格进行划分，然而，为了将总的线数减少到4，其中的某些线可以被加起来或连接起来。代替进行连接操作，可以用拾取一个面的3个或4个角点来进行面映射网格划分，这种简化的映射网格
20、划分方法将两个关键点之间的多条线内部连接起来。为了得到映射网格，必须在面的对边上指定相等的线的划分数。不需要在所有的线上指定划分数，只要是采用映射网格划分，程序会将线的划分数由一条边传递到对边，传递所有相邻的要划分网格的面）体映射网格：为了给一个体划分六面体单元，则必须满足它必须是块形，五面体或四面体形在对面和侧边上所定义的单元划分数必须相等如果体是棱柱形或四面体形，在三角形面上的单元划分数必须是偶数相对棱边上划分的单元数必须相等为了进行体映射网格划分，可以通过连接面来减少围成体的边界面的数目。给体进行映射网格划分时，连接面也要求连接线。在有些情况下，也可以将面加起来而不用面连接的方法，这样，
21、使用加的操作比使用连接操作更好。在完成加的操作后，仍需进行边界线的连接操作。MSHKEY，KEY指定网格划分种类，KEY的值为%26ldquo;0%26rdquo;时采用自由网格划分，为%26ldquo;1%26rdquo;时采用映射网格划分，为%26ldquo;2%26rdquo;时首先按映射网格划分，不能划分时则采用自由网格划分。MSHAPE，KEY，DIMENSION指定单元划分形状，当KEY=0、DIMENSION=2D时采用四边形单元划分网格；当KEY=0、DIMENSION=3D时采用六面体形单元划分网格；当KEY=1、DIMENSION=2D时采用三角形单元划分网格；当KEY=1
22、、DIMENSION=3D时采用四面体形单元划分网格智能尺寸网格划分灵活的Smartsize是自由网格划分操作生成初始单元大小的网格划分特点，它在自动网格生成过程中对生成合理的单元形状提供了机会。Smartsize算法首先对将要划分网格的面或体上的所有线估算单元边长大小，然后对几何体上的弯曲近似区域的线进行细化，最后自动生成合理形状的单元和单元尺寸分布。它的控制有两种：基本控制和高级控制。基本控制：可以简单指定网格划分尺寸命令SMRTSIZE，SIZLVL 高级控制：用来设置人工控制网格质量，命令SMRTSIZE 新手入门04：ANSYS的结构静力分析结构静力分析是计算结构在固定不变的载荷作用
23、下的响应。固定不变的载荷和响应是一种假定；即假定载荷和结构的响应随时间的变化非常缓慢或微小。可是，静力分析可以计算那些固定不变的惯性载荷对结构的影响，以及那些可以近似为等价静力作用的随时间变化载荷。静力分析所施加的载荷包括：外部施加的作用力和压力稳态的惯性力强迫位移温度载荷能流结构静力分析既可以是线性的，也可以是非线性的。非线性静力分析包括所有的非线性类型：如大变形、塑性、蠕变、应力刚化、接触单元和超弹性单元等。ANSYS中%26mdash;%26ldquo;配对%26rdquo;命令最近在做接触方面的分析，始终对R和REAL两个命令搞混，整理之后发现原来有三种这样紧密联系的类似%26ldqu
24、o;情侣%26rdquo;命令存在，查询资料后如下：TYPEETTYPE, ITYPE声明使用哪一组定义了的元素类型，与ET命令相对应。TYPE, itype %26mdash; 指定元素类型指针。itype-指定该单元的类型数。ET,ITYPE,Ename,KOPT1,KOPT2,KOPT3,KOPT4,KOPT5,KOPT6,INOPR单元类型为机械结构系统的含的单元类型种类，例如桌子可由桌面平面单元和桌脚梁单元构成，故有两个单元类型。ET命令是由ANSYS单元库中选择某个单元并定义该结构分析所使用的单元类型号码。ITYPE：单元类型的号码Ename：ANSYS单元库的名称，即使用者所选择
25、的单元。KOPT1KOPT6：单元特性编码。MATMPMAT, MAT使用哪一组定义了的元素属性，与MP命令相对应。MAT, mat %26mdash; 指定单元的材料属性指针。mat-指定该值为后边定义单元的材料属性值。MP，LAB，MAT，CO，C1C4定义材料号及特性lab: 待定义的特性项目ex: 弹性模量nuxy: 小泊松比alpx: 热膨胀系数reft: 参考温度reft: 参考温度prxy: 主泊松比gxy: 剪切模量mu: 摩擦系数dens: 质量密度mat: 材料编号co: 材料特性值，或材料之特性，温度曲线中的常数项c1-c4: 材料的特性-温度曲线中1次项，2次项，3次项
26、，4次项的系数REALRREAL, NSET声明使用哪一组定义了的实常数，与R命令相对应。REAL, nset %26mdash; 指定单元实常指针。nset-指定该值为后边定义单元的实常数值。R,NSET,R1,R2,R3,R4,R5,R6定义%26rdquo;实常数%26rdquo;，即某一单元的补充几何特征，如梁单元的面积，壳单元的厚度。所带的的参数必须与单元表的顺序一致。 正确理解ANSYS的节点坐标系节点坐标系用以确定节点的每个自由度的方向，每个节点都有其自己的坐标系， 在缺省状态下，不管用户在什么坐标系下建立的有限元模型，节点坐标系都是与总 体笛卡尔坐标系平行。有限元分析中的很多相
27、关量都是在节点坐标系下解释的，这些量包括：输入数据：1 自由度常数2 力3 主自由度4 耦合节点5 约束方程等输出数据：1 节点自由度结果2 节点载荷3 反作用载荷等但实际情况是，在很多分析中，自由度的方向并不总是与总体笛卡尔坐标系平行，比如有时需要用柱坐标系、有时需要用球坐标系等等，这些情况下，可以利用ANSYS的%26ldquo;旋转节点坐标系%26rdquo;的功能来实现节点坐标系的变化，使其变换到我们需要的坐标系下。具体操作可参见ANSYS联机帮助手册中的%26ldquo;分析过程指导手册-%26gt;建模与分网指南-%26gt;坐标系-%26gt;节点坐标系%26rdquo;中说明的
28、步骤实现。新手入门05：Ansys建模计算常用单元和材料类型一、单元 link(杆)系列： link1(2D)和link8(3D)用来模拟珩架，注意一根杆划一个单元。 link10用来模拟拉索，注意要加初应变，一根索可多分单元。 link180是link10的加强版，一般用来模拟拉索。beam(梁)系列： beam3(2D)和beam4(3D)是经典欧拉梁单元，用来模拟框架中的梁柱，画弯据图用etab读入smisc数据然后用plls命令。注意：虽然 一根梁只划一个单元在单元两端也能得到正确的弯矩图，但是要得到和结构力学书上的弯据图差不多的结果还需多分几段。该单元需要手工在实常数中输入Iyy和
29、Izz，注意方向。 beam44适合模拟薄壁的钢结构构件或者变截面的构件，可用%26quot;/eshape,1%26quot;显示单元形状。 beam188和beam189号称超级梁单元，基于铁木辛科梁理论，有诸多优点：考虑剪切变形的影响，截面可设置多种材料，可用%26quot;/eshape,1%26quot; 显示形状，截面惯性矩不用自己计算而只需输入截面特征，可以考虑扭转效应，可以变截面，可以方便地把两个单元连接处变成铰接。缺点是：8.0版本之前beam188用的是一次形函数，其精度远低于beam4等单元，一根梁必须多分几个单元。8.0 之后可设置%26ldquo;KEYOPT(3)=
30、2%26rdquo;变成二次形函数，解决了这个问题。可见188单元已经很完善，建议使用。beam189与beam188的区别是有 3个结点，8.0版之前比beam188精度高，但因此建模较麻烦，8.0版之后已无优势。 (3)shell(板壳)系列：shell41一般用来模拟膜。 shell63可针对一般的板壳，注意仅限弹性分析。 它的塑性版本是shell43。 加强版是shell181，优点是：能实现shell41、 shell63、shell43.的所有功能并比它们做的更好，偏置中点很方便，可以分层，等等。 (4)solid系列 土木中常用的就solid45、46、65、95等。 45就不用
31、多说了，95是它的带中结点版本。 solid46可以容忍单元的长厚比达到20比1，可以用来模拟钢板碳纤维板钢管等。 solid65是专门的混凝土单元，可以考虑开裂，这个讨论得很多了，清华的陆新征写的一个讲义()里面有详细解释。 (5)combin(弹簧)系列 常用的有7、14、39、40等。 7可以用来模拟铰接点。14是最简单的带阻尼弹簧。39是非线性弹簧，在实常数中可以灵活定义力位移关系，可用来模拟钢筋与混凝土的粘结滑移等。40可模拟隔震结构。 (6)contact(接触)系列 常用的有conta52，可用来模拟橡胶垫支座。这个很简单，可以用命令流添加。TARGE16*和CONTA17*系列
32、可用接触向导添加，三维的接触往往会造成收敛困难，和混凝土非线性分析一样，需要凭经验调参数反复试算。 二、材料 弹性部分用MP命令输入，非线性部分用TB命令输入。 TB,DP 即Drucker-Prager模型，ansys中唯一用来模拟土的模型。可以和几乎所有单元类型配合使用，所以有时也会在计算2维的混凝土模型时用到它。 TB,CONCR 用来模拟混凝土，采用w-w五参数破坏准则，只能和solid65配合使用。同样参见陆新征的讲义。 TB,BKIN(BISO,MKIN,MISO) 一般用来模拟钢材。 双线形随动强化模型。 顾名思义，双线形和多线形的区别就是应力应变曲线是两段还是很多段；随动强化和等向强化的区别就是考不考虑包辛格效应。 如果不和其他准则配合的话，默认是von mises屈服准则。
