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1、September 30,1998,M2-1,第二章:ANSYS分析的基本步骤,September 30,1998,M2-2,学习完本章后，学员依照一步步的指导将能够用ANSYS分析的基本步骤解决简单的分析问题。.,ModuleObjective,Lesson A.分析步骤2-1.ANSYS分析中三个主要的分析步骤.2-2.ANSYS分析步骤在GUI中的体现.Lesson B.文件管理2-3.ANSYS 文件系统:a.ANSYS 在分析过程中怎样使用文件.b.ANSYS 使用的文件名称的格式.c.确定 ANSYS 默认的文件名.2-4.ANSYS的数据库:a.ANSYS数据库中存储的数据.b.
2、数据库的存储操作.c.数据库的恢复操作.d.怎样通过存储及恢复数据库文件修改错误.,LessonObjectives,第二章 目标,September 30,1998,M2-3,Lesson A.分析过程,September 30,1998,M2-4,有限元分析,有限元分析(FEA)是对物理现象（几何及载荷工况）的模拟，是对真实情况的数值近似。通过划分单元，求解有限个数值来近似模拟真实环境的无限个未知量。,September 30,1998,M2-5,ANSYS的分析方法,Objective,2-1.ANSYS分析过程中三个主要的步骤.,1.创建有限元模型创建或读入几何模型.定义材料属性.划分
3、单元(节点及单元).2.施加载荷进行求解施加载荷及载荷选项.求解.3.查看结果查看分析结果.检验结果.(分析是否正确),September 30,1998,M2-6,ANSYS的分析方法(续),1.建立有限元模型,3.查看结果,2.施加载荷求解,主菜单,分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现.,Objective,2-2.ANSYS分析步骤在GUI中的体现.,September 30,1998,M2-7,ANSYS的分析方法(续),ANSYS GUI中的功能排列按照一种动宾结构，以动词开始（如Create),随后是一个名词(如Circle).,菜单的排列，按照由前到后、由简单到复杂的顺序，
4、与典型分析的顺序相同.,September 30,1998,M2-8,Lesson B.文件管理,September 30,1998,M2-9,ANSYS文件及工作文件名,Objectives,2-3a.ANSYS怎样在分析中使用文件.2-3b.ANSYS使用的文件格式.2-3c.确定默认的ANSYS文件名.,ANSYS在分析过程中需要读写文件.文件格式为 jobname.ext,其中 jobname 是设定的工作文件名,ext 是由ANSYS定义的扩展名，用于区分文件的用途和类型.默认的工作文件名是 file.,September 30,1998,M2-10,ANSYS文件及工作文件名(续)
5、,一些特殊的文件 数据库文件jobname.db二进制Log 文件jobname.log文本结果文件jobname.rxx二进制(例如：结构)jobname.rst图形文件jobname.grph二进制(特殊格式),September 30,1998,M2-11,ANSYS数据库(续),Objective,2-4a.ANSYS数据库中存储的数据.,ANSYS的数据库，是指在前处理、求解及后处理过程中，ANSYS保存在内存中的数据。数据库既存储输入的数据，也存储结果数据:,输入数据-必须输入的信息(模型尺寸、材料属性、载荷等).结果数据-ANSYS计算的数值(位移、应力、应变、温度等).,Def
6、inition,September 30,1998,M2-12,ANSYS数据库(续),Objective,2-4b.存储数据库操作.,存储操作将ANSYS数据库从内存中写入一个文件。数据库文件（以db为扩展名）是数据库当前状态的一个备份.,弹出一个对话框，允许将数据库存储到另外名字的文件上。(注意在ANSYS中，“Save as”只将数据库拷贝到另外一个文件名上，并不改变当前的工作文件名).,立即保存数据库到 jobname.db文件中，其中jobname为工作文件名。,September 30,1998,M2-13,ANSYS数据库(续),Objective,2-4c.恢复数据库操作.,与
7、“Save as,”类似，“Resume from”读入给定文件名的数据库文件，但当前的工作文件名不变.,恢复操作将数据库文件中的数据读入内存中，在这个过程中，将首先清除目前内存中的数据，将之替换成数据库文件中的数据.,立即恢复名为 jobname.db的文件.Jobname为在ANSYS启动对话框中设定的工作文件名.,September 30,1998,M2-14,ANSYS数据库(续),Objective,2-4d.怎样利用存储和恢复数据库，从错误操作中恢复.,ANSYS提供数据库文件备份。选择“Files Resume from,”然后选择 jobname.dbb，恢复到上一次存储的数据
8、库.,存储和恢复操作可在工具条中方便地调用.,September 30,1998,M2-15,有关存储与恢复操作的提示,您必须选择一个存储命令，将数据库保存到文件中.建议在分析过程中，隔一段时间存储一次数据库文件.在进行不清除后果的（例如划分网格）或会造成重大影响的（例如删除操作）操作以前，最好先存储一下数据库文件.如果在进行一个操作以前刚刚存储完数据库，您可以选择工具条中的RESUME_DB，进行“undo”。,September 30,1998,M2-16,ANSYS文件指南,Guidelines,为了最大程度地减小由于误操作引起的文件覆盖等，我们建议您培养以下习惯：,1)针对每个分析项目
9、，设置单独的子目录；2)每求解一个新问题使用不同的 工作文件名.在AYSYS启动对话框中设置工作文件名.,ANSYS的Output文件在交互操作中并不自动被写出，在交互操作中，您必须用Utility Menu:File Switch Output to File把output写到一个文件中.分析完成后，您必须保存如下文件:log 文件(.log),数据库文件(.db),结果文件(.rst,.rth等),载荷步文件(.s01,.s02,.),输出文件(.out),物理环境文件(.ph1,.ph2,.).注意 log 文件只添加，不会覆盖.,September 30,1998,M2-17,使用Wi
10、ndows Explorer时的注意事项,当使用Windows Explorer管理ANSYS文件时，建议作如下设置:View Options,这些设置将显示ANSYS文件的扩展名，以利于ANSYS文件管理.,September 30,1998,M2-18,练习-悬壁梁,依照如下循序渐进的求解指导，进行一个悬壁梁的静力分析.注意在此分析中采用的ANSYS分析步骤，以及几次将内存中的数据存到文件中的操作.,Exercise,September 30,1998,M2-19,练习-悬壁梁(续)问题描述,使用ANSYS分析一个工字悬壁梁，如图所示.,P,Point A,L,H,求解在力P作用下点A处的
11、变形，已知条件如下：P=4000 lbL=72 inI=833 in4E=29 E6 psi横截面积(A)=28.2 in2H=12.71 in,在练习之后，数值解将与用弹性梁理论计算的解析解进行对比.,September 30,1998,M2-20,练习-悬壁梁(续),交互操作,1.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a.Main Menu:Preprocessor-Modeling-Create Keypoints In Active CS.,解释,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.,September 3
12、0,1998,M2-21,练习-悬壁梁(续),交互操作,b.输入关键点编号 1.c.输入x,y,z坐标 0,0,0.d.选择 Apply.e.输入关键点编号 2.f.输入x,y,z坐标72,0,0.g.选择 OK.h.Main Menu:Preprocessor-Modeling-Create-Lines-Lines Straight Line,解释,September 30,1998,M2-22,练习-悬壁梁(续),交互操作,i.选取两个关键点.j.在拾取菜单中选择OK.3.存储ANSYS数据库.Toolbar:SAVE_DB,解释,注意弹出的拾取菜单，以及输入窗口中的操作提示.ANSYS数
13、据库是当用户在建模求解时ANSYS保存在内存中的数据。由于在ANSYS初始对话框中定义的工作文件名为beam，因此存储的数据库的到名为beam.db的文件中。经常存储数据库文件名是必要的。这样在进行了误操作后，可以恢复上次存储的数据库文件.存储及恢复操作，可以点取工具条，也可以选择菜单：Utility Menu：File.,September 30,1998,M2-23,练习-悬壁梁(续),交互操作,4.设定分析模块.a.Main Menu:Preferencesb.选择 Structural.c.选择 OK.,解释,使用“Preferences”对话框选择分析模块，以便于对菜单进行过滤。如果
14、不进行选择，所有的分析模块的菜单都将显示出来。例如这里选择了结构模块，那么所有热、电磁、流体的菜单将都被过滤掉，使菜单更简洁明了.创建好几何模型以后，就要准备单元类型、实常数、材料属性，然后划分网格.,September 30,1998,M2-24,练习-悬壁梁(续),交互操作,5.设定单元类型相应选项.a.Main Menu:Preprocessor Element Type Add/Edit/Deleteb.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).,解释,对于任何分析，您必须单元类型库中选择一个或几个适合您的分析的单元
15、类型.单元类型决定了辅加的自由度（位移、转角、温度等）。许多单元还要设置一些单元的选项，诸如单元特性和假设，单元结果的打印输出选项等。对于本问题，只须选择 BEAM3 并默认单元选项即可.,September 30,1998,M2-25,练习-悬壁梁(续),交互操作,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 Constantsb.选择 Add.,解释,有些单元的几何特性，不能仅用其节点的位置充分表示出来，需要提供一些实常数来补充几何信息。典型的实常数有壳单元的厚度，梁单元的横截
16、面积等。某些单元类型所需要的实常数，以实常数组的形式输入.,September 30,1998,M2-26,练习-悬壁梁(续),交互操作,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）.,解释,September 30,1998,M2-27,练习-悬壁梁(续),交互操作,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.,解释,S
17、eptember 30,1998,M2-28,练习-悬壁梁(续),交互操作,7.定义材料属性.a.Preprocessor Material Props-Constant-Isotropicb.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.,解释,材料属性 是与几何模型无关的本构属性，例如杨氏模量、密度等.虽然材料属性并不与单元类型联系在一起，但由于计算单元矩阵时需要材料属性，ANSYS为了用户使用方便，还是对每种单元类型列出了相应的材料类型。根据不同的应用，材料属性可以是线性或非线性的.与单元类型及实常数类似，一个分析中可以定
18、多种材料.每种材料设定一个材料编号.对于本问题，只须定义一种材料，这种材料只须定义一个材料属性杨氏模量 29E6 psi.,September 30,1998,M2-29,练习-悬壁梁(续),交互操作,8.保存ANSYS数据库文件 beamgeom.db.a.Utility Menu:File Save asb.输入文件名 beamgeom.db.c.选择 OK 保存文件并退出对话框.,解释,在划分网格以前，用一表示几何模型的文件名保存数据库文件。一旦需要返回重新划分网格时就很方便了，因为此时需要恢复数据库文件。,September 30,1998,M2-30,练习-悬壁梁(续),交互操作,9
19、.对几何模型划分网格.a.Main Menu:Preprocessor MeshToolb.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.,解释,September 30,1998,M2-31,练习-悬壁梁(续),交互操作,10.保存ANSYS数据库到文件 beammesh.db.a.Utility Menu:File Save asb.输入文件名：beammesh.db.c.选择 OK 保存文件并退出对话框.,解释,这次用表示已经划分网格后的文件名存储数据库.,September 30,1998,M2-32,练习-悬
20、壁梁(续),交互操作,11.施加载荷及约束.a.Main Menu:Solution-Loads-Apply-Structural-Displacement On Nodesb.拾取最左边的节点.c.在拾取菜单中选择 OK.d.选择All DOF.e.选择 OK.（如果不输入任何值，位移约束默认为0）,解释,您现在要施加载荷及约束，默认为一个新的、静力的分析，因此您不必设定分析类型及分析选项.,September 30,1998,M2-33,练习-悬壁梁(续),交互操作,f.Main Menu:Solution-Loads-Apply-Structural-Force/Moment On No
21、desg.拾取最右边的节点.h.在选取对话框中选择OK.i.选择 FY.j.在 VALUE框中输入-4000.k.选择 OK.,解释,September 30,1998,M2-34,练习-悬壁梁(续),交互操作,解释,12.保存数据库文件到 beamload.db.a.Utility Menu:File Save asb.输入文件名 beamload.db.c.选择OK保存文件并关闭对话框.,建议您再以beamload.db文件名保存数据库。,September 30,1998,M2-35,练习-悬壁梁(续),交互操作,13.进行求解.a.Main Menu:Solution-Solve-Cu
22、rrent LSb.查看状态窗口中的信息,然后选择 File Closec.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.,解释,您将对一端固支，另一端施加向下力的悬壁梁问题进行求解。由于这个问题规模很小，使用任何求解器都能很快得到结果，这里使用默认的波前求解器进行求解.,September 30,1998,M2-36,练习-悬壁梁(续),交互操作,14.进入通用后处理读取分析结果.a.Main Menu:General Postproc-Read Results-First Set,解释,后处理用于通过图形或列表方式显示分析结果。通用后处理（
23、POST1)用于观察指定载荷步的整个模型的结果.本问题只有一个载荷步。,September 30,1998,M2-37,练习-悬壁梁(续),交互操作,15.图形显示变形.a.Main Menu:General Postproc Plot Results Deformed Shapeb.在对话中选择 deformed and undeformed.c.选择 OK.,解释,梁变形前后的图形都将显示出来，以便进行对比.注意由于力P对结构引起的A点的变形.变形值在图形的右边标记为“DMX”.可以将此结果与手算的结果进行对比:根据弹性梁理论:ya=(PL3)/(3EI)=0.0206 in.两个结果一致
24、.,September 30,1998,M2-38,练习-悬壁梁(续),交互操作,16.(可选)列出反作用力.a.Main Menu:General Postproc List Results Reaction Solub.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.,解释,可以列出所有的反作用力.,September 30,1998,M2-39,练习-悬壁梁(续),交互操作,17.退出ANSYS.a.工具条:Quitb.选择Quit-No Save!c.选择 OK.祝贺你已经用ANSYS进行了第一个有限元分析.,解释,注意保存选项:geometry+loads(default),geometry+loads+solution(1 set of results),geometry+loads+solution+postprocessing(即保存所有项目),或 save nothing.您应该慎重选择保存方式.,
