ANSYS的基本使用方法

ANSYS的基本使用方法

1．1ANSYS分析过程中的三个主要步骤

1、创建有限元模型

（1）、创建或读入几何模型。

（2）、定义材料属性。

（3）、划分网格（节点及单元）。

2、施加载荷并求解。

（1）、施加载荷及载荷选项、设定约束条件。

（2）、求解。

3、查看结果。

ANSYS在分析过程中需要读写文件,文件名格式为jobname.ext.ANSYS分析中还有几个数据库文件jobname.db，记录文件jobname.log（文本），结果文件jobname.rxx，图形文件jobname.grph。

1．2典型分析过程举例

如图1-1所示。使用ANSYS分析一个工字悬臂梁，求解在力P的作用下A点处的变形。

已知条件如下：

P=4000Ibf E=29E6psi

L=72in A=28.2in2

I=833in 4H=12.71in

1．启动ANSYS

以交互式模式进入ANSYS，工作文件名为beam。

2．创建基本模型

（1）GUI:Main Menu>Preprocessor>-Modeline-Create>keypoints>In Active CS.

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中的实常量中设置。

（2）输入关键点编号I。

（3）输入x、y、z坐标0，0，0。

（4）选择Apply。

（5）输入关键点编号2。

（6）输入x、y、z坐标72，0，0。

（7）选择OK。

（8）GUI：Main Menu>Proprocessor>-Modeline-Create>Lines-lines>Straight Lines。

（9）选取两个关键点。

（10）在拾取菜单中选取OK。

3．存储ANSYS数据库

Toolbar:SA VE-DB

Utility Menu>File

4．设定分析模块

使用“Preferences“对话框选择分析模块，以便对菜单进行过滤，使菜单更简洁明

了。

（1）GUI:Main Menu>Preferences

（2）选择Structural

（3）选择OK

5．设定单元类型及相应选项

对于任何分析，必须在单元类型库中选择一个或几个适合的单元类型，单元类型决定了附加的自由度（位移、转角、温度）。许多单元还要设置一些单元的选项，诸如单元的特性和假设，单元结果的打印输出选项等。

(1)G UI:Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit>Delete

(2)选择A dd…

(3)在左边单元列表中选择Beam

(4)在右边单元列表中选择2D elastic (Beam3)

(5)选择OK关闭对话框

(6)选择Close关闭单元类型对话框

6．定义实常数

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时,就须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、梁单元的横截面积等，这些单元类型所需要的实常数以实常数组的形式输入。

（1）GUI:Main Menu>Preprocessor>Read Constants

（2）选择Add…

（3）选择OK定义Beam3的实常数

（4）选择Help得到有关单元Beam3的帮助

（5）查阅单元描述

（6）File>Exit退出帮助系统

（7）在AREA框中输入28.2 （横截面积）

（8）在IZZ框中输入833（惯性矩）

（9）在HEIGHT框中输入12.17（梁的高度）

（10）选择OK关闭实常数对话框

（11）选择Close关闭实常数对话框

对于ANSYS5.5以上的版本，可以应用Section菜单定义梁内断面尺寸，程序可以自动计算这些实常数。

7．定义材料属性

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。

8．保存ANSYS数据文件

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，重新划分网格时就方便了，因为此时可以恢复数据库文件。

（1）GUI：Utility Menu>File>Save As

（2）输入文件名*****.db

（3）选择OK保存文件并退出对话框

9．对几何模型划分网格

（1）GUI：Main Menu>Prepropessor>MeshTool

（2）选择Mesh

（3）拾取line

（4）在对话框中选择OK

（5）在MeshTool对话框中选择Close

10．保存ANSYS数据库到文件

（1）Utility Menu>File>Save As

（2）输入文件名*****.db

（3）选择OK保存文件并退出对话框

11．施加载荷及约束

（1）GUI:Main Menu>Solution>-loads-Apply>Structural-Displaterment>On Nodes （2）拾取最左边的节点

（3）在拾取菜单中选择OK

（4）选择OLL DOF

（5）选择OK

（6）GUI:Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Struetural-Force/Moment>On Nodes （7）拾取最右边的节点

（8）在选取对话框中选择OK

（9）选择FY

（10）在V ALUE框中输入-4000

（11）选择OK

12．保存数据库文件

（1）GUI：Utility Menu>File>Save as

（2）输入文件名

（3）选择OK保存文件退出框

13．进行求解

（1）GUI:Main Menu>Solution>-Solve-Current Ls

（2）检查窗口信息，然后选择File>Close

（3）选择OK开始计算

（4）当出现”solution is done!” 提示后，选择OK

14．进入通用后处理读取分析结果

后处理通过图形或列表方式显示分析结果，通用后处理（POST1）用于观察在指定的载荷下的整个模型的结果。

GUI:Main Menu>General Postproe>-Raed Results->First Set

15．图形显示变形

（1）GUI:Main Menu>General Postproe>Plot Results>Deformend shape

（2）在此对话框中选择deformed and undeformend

（3）选择OK

16．列出反作用力

（1）GUI:Main Menu>General Postproe>List Results>Reaction Solu

（2）选择OK，列出所有项目并关闭对话框

（3）看完结果后，选择File>Close关闭窗口

17．退出ANSYS

（1）工具条：Quit

（2）选择Quit-No Save!

（3）选择OK

2．1前处理

前处理是指创建实体模型和有限元模型。它包括创建实体模型，定义单元属性，划分网格，模型修正等。ANSYS还可以在几何模型上方便地施加载荷，但是实体模型并不参与有限元分析。所有施加在几何实体边界上的载荷或约束必须最终传递到有限元模型上进行求解。

2．1．1几何实体模型和有限元模型的来源

有四种途径创建ANSYS模型：

（1）创建实体模型，然后划分网格。

（2）在其它软件（如CAD）中创建模型，然后通过数据接口读入ANSYS中，经过修正后再划分网格。

（3）直接创建节点和单元。

（4）在其它软件中创建有限元模型，将节点、单元数据读入ANSYS。

2．1．2 ANSYS中的图元

（1）体（3D模型）由面围成，代表三维实体。

（2）面（表面）由线围成，代表实体表面、平面形状或壳（可以是三维曲面）。

（3）线（可以是空间曲线）以关键点为端点，代表物体的两边。

（4）关键点（位于3D空间）代表物体的角点。

2．1．3 工件平面

工件平面（WP）是一个参考平面，类似与“绘图板”。它在ANSYS前处理工件中可依用户要求移动。

操作：

GUI:Utility menu>Work Plane

GUI:Utility menu>Work Plane>Display Working Plane

设置平面辅助网格开关：

GUI：Utility menu>Work Plane>WP settings…

此操作也可改变辅助网格的间距。

1、捕捉功能

GUI：Utility menu>Work Plane>WP settings…

2、移动工作平面

GUI：Utility menu>Work Plane>Offset WP by Increments…

3、工作平面及激活的坐标系统

工作平面是2D的绘图板，用与为几何图元定位，操作为：

GUI：Utility menu>Modeling>Create>Keypointe>On Working Plane

总体及局部坐标系统（如柱坐标，用与设定几何图元在空间的位置），操作为：

GUI：Utility menu>Wodeling>Create>keyboints>In Actives Cs…

4、2D基本体系

体系是指预选定义好的，具有共同形状的面或体。

(1)创建2D体系

GUI:Main Menu>Proprocessor>-Modeling-Creat>

(2)绘制图元操作

GUI:Utility menu>Plot>keypoints or lines or Areas

(3)区分图元

GUI:Utility menu>Plot ctrls>Numbering

(4)删除图元

当删除图元时，ANSYS有两种选择：

1）可以删除指定的图元，保留这个呼元的低价图元。

2）可以连这个图元包含的低价图元同时删除。

GUI:Main Menu>preprocenssor>-Modeling-delecte

（5）Multi-Plots功能

使用Multi-Plot功能，ANSYS将在图形窗口同时显示所有数据（包括体、面、线、关键点，以及节点、单元）。

GUI:Utility Menu>Plot>Multi-Plots

5、布尔操作

add（加），subtract（减），intersect（交），divide（分解），glue（粘结），Overlap （搭接）。

GUI:Maain menu>Preprocessor>-Modeling-Operate

6、B ottom-up建模

与首先定义体素不同，bottom-up建模首先定位关键点，然后用这些关键点、线、面、体最终构成几何形状。

应当在不能用体素方法创建几何醋地采用bottom-up技术建模。当然，可以任意组合两种方法（top-down和botoom-up）进行建模。

（1）关键点的生成和修改

关键点有多种建立方法，每种方法都有输入选项，具体参照在线帮助中

的提示，各选项对应与拾取单，也可能对应与对话框。

1）在工作平面上建立关键点

GUI:Main Menu>Proprocessor>-Modeling-Create>Keypoints>On working

plane

2）在两个关键点之间建立关键点

GUI:Main Menu>Proprocessor>-Modeling-Create>Keypoints>kp between

kpa

3）修改一系列关键点

GUI:Main Menu>Proprocessor>-Modeling-Move/Modily>Keypoint-Set of

kpa

4）修改单个关键点

GUI:Main Menu>Proprocessor>-Move/Modily>Keypoints-single kp

5）只要已经存在的节点是“自由的”（不是与线或网格相连），就可以能

过从新定义新坐标值的方法个性其位置，否则必须使用Keypoint Modefy

功能。

6）计算已知两关键点间的距离

GUI:Main Menu>Proprocessor>-Modeling-check Geom>KP distases

7）复制关键点

GUI:Main Menu>Proprocessor>-Modeling-copy>Keypoints （2）线的生成和修改

1）修改线的功能

GUI:Main Menu>Proprocessor>-Modeling-Operate>-Booleans

2）在当前激活系统坐标下通过两关键点生成直线

GUI:Main Menu>Proprocessor>-Modeling-Create>-lines-lines>In Active

Coord

3）通过一系列关键点生成Spline曲线

GUI:Main Menu>Proprocessor>-Modeling-Create>-Lines-Spline>Spline thru kps

如果线是“自由的”，就可以修改它。在某些情况下，即使它与其它图元连在一起，也能够修改它。

4）将一条线分成更小的线段

GUI:Main Menu>Proprocessor>-Modeling-Opetate>-Booleans>Line into N Ln’s

（3）面的生成

1）通过关键点生成面

GUI:Main Menu>Proprocessor>-Modeling-Create>Areas>Arbitrary>Through kps

2）通过边界线生成面

GUI:Main Menu>Proprocessor>-Modeling-Create>Areas>Arbitrary>By lines 3）沿路径“拖拉”线生成面

GUI:Main Menu>Proprocessor>Operation>Extrude/Sweep>-lines-Along Lints

4）绕轴线旋转线段生成面

GUI:Main Menu>Proprocessor>Operation>Extrude/Sweep>-lines-About Axis 5）在两个面之间生成过渡面

GUI:Main Menu>Proprocessor>-Modeling-Create>Areas>-Areas-Area Filler （4）体的生成

1）通过表面生成几何体

GUI:Main

Menu>Proprocessor>-Modeling-Create>-V olumes-Arbritrary>Through kps

2）通过关键点生成几何体时，首先沿体下部依次定义一圈连续的关键点，再沿体上部依次定义一圈连续的关键点。

3）通过表面生成几何体

GUI:Main Menu>Proprocessor>-Modeling-Create>-V olumes-Arbritrary>by Areas

4）沿路径拖拉面生成几何体

GUI:Main

Menu>Proprocessor>-Modeling-Operate>Extrude/Sweep>-Araes-Along

Lines

5）绕轴线旋转线段生成几何体

GUI:Main Menu>Proprocessor>Operation>Extrude/Sweep>-Areas-About Axis

6）沿面的法向偏移面生成几何体

GUI:Main Menu>Proprocessor>Operation>Extrude/Sweep>-Areas-Along Normal

7）指定起始与终止面比例拖拉面生成几何体

GUI:Main Menu>Proprocessor>Operation>Extrude/Sweep>-Areas-by XYZ Offset

（5）复制已有实体

对与三类图元的复制操作几乎是一致的。

GUI:Main Menu>Proprocessor>-Modeling- Copy>Areas

（6）由已有的图元再生成图元的功能

GUI:Main Menu>Proprocessor>-Modeling-…

例如：Reflection操作生成图元的镜象，它可关于一个坐标平面沿某一坐标轴

进行。

3．1．4 单元属性

单元属性是指在划分网格以前必须指定的所分析对象的特征，这些特征包括：材料属性、单元属性、实常数。

1、材料属性

ANSYS所有的分析都需要输入材料属性，例如弹性模量EXX，导热系数KXX等。

(2)定义材料属性

GUI:Main menu>Preprocessor>Material Properties>-Constant-Isotropic

2、A NSYS分析中的单位制

除了磁场分析以外，用户不需要告诉ANSYS使用的是什么单位制，只需要自己决

定使用何种单位制，然后确保所有输入的值的单位制保持统一，单位制影响输入的

实体模型尺寸，材料属性、实常数以及载荷等。

3、定义单元类型

GUI:Main menu>Preprocessor>Eliment Types>Add/Edit/Delect

在对话框中选HELP得到关于单元类型的信息，使用图示摘要可以帮助选择单元类型，如果需要某种单元的详细描述，点取单元图形即可。当选定了单元类型后，记住名称和代号，选择File>Exit退出。

（1）常用单元简介

1）线单元

梁单元(Beam)用于梁构件、薄壁管件、C型载面构件、角钢或狭长薄膜构件（只有膜应力和弯曲应力的情况）等模型。

杆（Spar）单元用于弹簧、螺杆、预应力螺杆和薄膜桁架等模型。

Spring单元用于螺杆、弹簧或细长通过刚度等效替代复杂构件等到模型。

2）壳单元

Shell单元用于薄平板或曲面模型，采用壳单元的基本每块面板的表面尺寸不低与其厚度的10倍。

3）平面单元

平面应力。

平面应变。

轴对称。

4）三维实体单元

5）线性单元/二次单元/P单元

一旦决定采用平面，三维壳或者三维实体单元，还必需进一步决定单元插值函数，采用线性，二次或P单元。线性单元和高阶单元之间的差别是线性单元只有角节点，而高阶单元还有边中节点。线性单元内的位移按线性变化，因此大多数单个单元上的应力是常数。二阶单元假定位移是二阶变化的，因此单个单元上的应力是线性变化的。P单元内的位移可以在二阶到八阶间选择，而且具有求解收敛自动控制功能。在许多情况下，同线性单元相比，采用更高阶单元可以得到更好的计算结果。

在进行单元选择时应考虑的其它因素有，线性单元的扭曲变形可能引起精度损失。

更高阶的单元对这种扭曲变形不敏感。就求解精度的差别讲，线性单元和二次单元网格之间的差别远没有平面单元和三维实体单元网格之间的差别大。

4、A NSYS“实常数”

实常数是指某一单元的补充几何特征，如梁单元的横截面积、壳单元的厚度。

GUL：Main Menu>Preprocessor>Real Constants

1.1.5 网络划分

1、网络划分包括四个主要步骤

（1）定义单元属性（单元类型、实常数、材料属性）；（2）设定网格尺寸控制（控制网格密度）；（3）网格划分以前保存数据库；（4）执行网格划分。

GUL：Main Menu>Preprocessor>Mesh Tool

操作过程中应注意设定网格密度控制，如果没有对网格进行任何控制，ANSYS将使用如下的缺省设置：

.自由网格划分：对于面网络95%以上的四连形单元和少量的三角形单元；对于体网格全部生成四面体单元；

.单元尺寸由ANSYS确定；

.单元属性为：类型为1，材料为1，实常数为1。

ANSYS网格划分中有许多不同的单元尺寸控制方式：“Smart Sizing”，总体（“Global）单元尺寸，指定线上的单元分割数及间距控制，给定关键点附近的单元尺寸控制，层网格划分——在壁面附近划分较密的网络（适合模拟CFD边界层及电磁分析中的集肤效应），网格细化——在特定区域细化网格。上述方法各有用途，一般一次使用1-2种控制方法。最高效的方法是智能网格划分——Smart Sizing。它考虑几何图形的曲率以及线与线的接近程度，一般将滚动条设定在4-8之间。

2、拖拉/扫掠（extrude/sweep）网格划分

（1）拖拉单元功能可由2D党员生成3D单元，其步骤如下：

1）定义适当的2D单元类型。

2）将所有要拖拉的面划分单元。

3）定义适当的3D单元类型。

4）设置3D单元属性、沿拖拉方向生成的单元数，设置是否删除2D单元，

GUL：Main Menu>Preprocessor>Op erate>Extrude/Sweep>…

5）执行拖拉操作，拖拉方向和拖拉距离可自行定义。

（2）扫描网格划分：在几何体上由面扫掠生成整个体的网格。扫掠网格划分不需要初始的2D网格，对导入的几何体划分单元非常有用。

GUL：Main Menu>Preprocessor> Mesh>-V olume-Sweep

1）拾取几何体。

2）选择几何体上的源面（不必已划分网格）。

3）选择目标面（目标面应与源面相对）。

3、控制网格密度

有限元法为数值近似计算方法。当网格越密集时，计算结果一般讲能收敛与精确解。

密网格在多数情况下可以获得更精确结果，但有时如果当前的网格密度的求解结果已经非常接近理论解，再次加密网格对计算精度提高意义不大。前文已提到过由

Smart-Sizing控制网格密度，另外的一个方法是关闭Smart-Sizing，并设置全局单元尺寸值（global element size）,设置单元尺寸大小可以覆盖任何缺省值。

GUL：Main Menu>Preprocessor> Mesh Tool>Global>set

有时，仅用全局单元尺寸控制来划分单元往往不能满足要求，ANSYS提供了在选定的线和关键点处控制局部网格密度的功能。

可以在特定的线上指定划分单元的数目，并且网格的密度可以沿线性变化。

（Mesh.lines>set）这种设置优先与其它设置。另外也可以在某些关键点处设置网格单元尺寸（Mesh Tool>Keypts>Set）,与此关键点相连的线如果未预先设置划分数的

话，也会被调整。

1．1．6 模型修正

清除网格意味着删除节点和单元，所以必须知道节点和单元与图元之间的关系：

单元----节点----体----面----线----点

GUL：Main Menu>Preprocessor> Mesh Tool

修正一个已经划分了的网格的模型步骤如下：

（1）清除要修正的模型的节点和单元。

（2）删除实体模型图元（由高阶到低阶）。

（3）创建新的实体模型，代替旧的实体模型。

（4）对新的实体模型划分网格。

1．2加载和求解

1．2．1加载

1、载荷分类

ANSYS中的载荷可分为:

(1)自由度DOF——定义结点的自由度(结构分析——位移、热分析——温度、电磁分析

——磁势等)。

(2)集中载荷——点载荷(结构分析——力矩、热分析——热导率、电磁分析——电磁电流

段)

(3)面载荷——作用在表面的分布载荷（结构分析——压力、热分析——热对流、电磁分

析——麦克斯韦尔表面等）

(4)体积载荷——作用在体积或场域内（热分析——体积膨胀、内生成热、电磁分析——

磁流密度）

2、加载

可在实体模型或FEA模型（节点和单元）上加载。

无论采用哪种加载方式，ANSYS求解前将载荷转化到有限元模型。加载到实体的载荷将自动转化到其所属的节点或单元上。

实体模型加载

GUI：Main Menu>Solution>-Apply

1）加面载

GUI：Main Menu>Solution>-Apply>Pressure>On lines

对话框中输入一个压力值即为均匀载荷，输入两个不同的值即为线性变化的压力，线性

变化的压力载荷沿起始关键点（1）变化到第二个关键点（2）；如果加载后斜率的方向相反，将两个压力数值颠倒即可。

2）加轴对称载荷

轴对称载荷可加到具有对称轴的3D结构上。

3D轴对称结构可用2D轴对称模型描述。

3）加约束

在关键点加位移约束

GUI：Main Menu>Solution>-Loads-Apply-Strutural-Displacement>On Keypoints+

在对话框中Expansion option可使相同的载荷加在位于两关键点连线的所有节点上。

在线和面上加位移约束

GUI：Main Menu>Solution>-Loads-Apply-Strutural-Displacement>On Lines或On Areas 3、校验载荷

1）通过Poltting画出载荷

GUI：Utility>Plotctrls>Symbols

2）通过Listing列表载荷

GUI：Utility Menu>List>Loads

4、将载荷转化到有限元模型上

求解初始化时，程序将几何体上的载荷自动转化到有限元模型上，若不求解，此种转化可点取下面菜单进行。

下面方式将载荷转化到节点或单元上，不进行求解。

GUI:Main Menu>Solution>-Loads-Operate

5、删除载荷

GUI:Main Menu>Solution>-Loads-Delecte

All Load Date 选项可同时删除模型中的所有载荷。

Individual entities by picking选项只删除模型选定的载荷。

6、选择求解器

求解器的功能是求解关于结构自由度的联立方程组，这个过程可能需要花费几秒钟（1000个自由度）到几个小时或者几天（100000~1000000自由度），计算时间也取决于计算机的速度。对于简单的问题，可能需要一、二次求解，对于复杂的瞬态或非线性分析，可能需要进行几十次、几百次甚至几千求解。

ANSYS提供了两个直接求解器：波前求解器、稀疏矩阵求解器，同时还提供了三个迭代求解器：PCG，JCG，ICCG。两个直接求解器和PCG求解器均可用于非线性问题。对于模态分析ANSYS提供有六种不同的特征值提取法。对于CFD及电磁问题，也设计有不同的快速求解器。针对不同的问题，可选择合适的求解器和求解法求解。

求解发生奇异时，直接求解器会发出“主对角值元”或“主元”太小或为负的警告或错误信息，在线性求解中，此种问题多是由于单元形状不好引起，在非线性求解时，除单元形态外，还会意味着求解发散。

PCG求解器不预先检验求解的奇异问题，在存在奇异的情况下，它仍可计算求解，直到完成所有的PCG迭代计算，并输出错误信息。

1．3．2 求解

1、结果文件

求解结果保存在数据库中并输出到结果文件

（Jobname.RST,Jobname.RTH,Jobname.RMG,or Jobname.RFl）

2、检查模型分析数据

在求解进行之前，应进行分析数据检查，包括如下内容：

——统一的单位

——单元类型和选项

——材料性质参数

——考虑惯性时应输入材料的密度

——热应力分析时应输入材料的热膨胀系数

——实参数（单元特性）

——单元实常数和材料类型的设置

——实体模型的质量特性（Preproessor>Operate>Calc Geom Items）

——模型中不应存在的缝隙

——壳单元的法向

——节点坐标系

——集中、体积载荷

——面力方向

——温度场的分布和范围

——热膨胀分析的参考温度（与ALPX材料特性协调）

3、进行求解

1）求解过程

（1）求解前保存数据库

（2）将Output窗口提到最前面观看求解信息

（3）Main Menu:Solution>-Solve-Current LS

2）求解过程中输出的信息

在求解过程中，应该将OUTPUT窗口提到最前面，ANSYS求解过程中的一系列都将显示在此窗口中，主要信息包括：

（1）模型的质量特性——模型质量是精确的，质心和质量矩的值有一定的误差。

（2）单元矩阵系数——当单元矩阵系数最大/最小值的比率>1 .0E8时，预示着模型中的材料性质、实常数或几何模型可能存在问题。当比值过高时，求解可能中

途退出。

（3）模型尺寸和老谋深算解统计

（4）汇总文件和大小

3）求解失败的原因

没有获得结果的原因往往是求解输入的模型不完整或存在错误，典型原因有：

（1）约束不够（通常出现的问题）。

（2）当模型中有非线性单元（如缝隙gaps、滑块sliders、铰hinges、索cables、、等），整体或部分结构出现“崩溃”或“松托”。

（3）材料性质参数有负值。

（4）未约束铰接结构，如两个水平方向运动的梁单元在竖直方向没有约束。

（5）屈曲——当应力刚化效应为负（压）时，在载荷作用下整个结构刚度弱化。如果刚度减小到零或更小时，求解存在奇异性，因为整个结构已发生屈曲。

1．4结果后处理

1．4．1结果后处理器

ANSYS的两个后处理器

1、通过后处理（即“POST”）只能观看整个模型在某一时刻的结果。

2、时间——历程后处理器（即“POST26”）可观看整个模型在不同时间段或子步历程上的

结果，常用于处理瞬态或动力分析结果。

1．4．2后处理使用的数据

求解阶段计算出来的基本数据（节点结果数据）和导出数据（单元结果数据）。表列出了各种分析的基本数据和导出数据。

基本数据和导出数据

1．4．3用POST1进行结果后处理

1、检查所有子步分析都收敛

2、进入POST1

命令：/POST1

GUI:Main menu>General Postproc

3、读取数据

依据载荷步和子步号或时间可读取出需要的载荷步和子步结果。然而弧长法例外，不能依据时间读取结果数据组。

命令：/POST1

GUI:Main menu>General Postproc>Read Results-Load step

另外，可以使用SUBSET或者APPEND命令来读取部分模型结果或者合并结果数据。

用SET命令可列出结果文件中有多少组解。通过INRES命令可以限制从结果文件读入数据库的数据量。可用ETABLE命令对选出的单元提取结果数据。

4、绘变形图

GUI:Main menu>General Postproccessor>Plot Results>Deformet Shape

5、变形动画

以动画方式模拟结构在静力作用下的变形过程。

GUI:Main menu>Plot Ctrls>Animate>Deformend Shape

6、列支反力

在任一方向，支反力总和必等于在此方向的载荷总和。

GUI:Main menu>General Postproccessor> List Results>reaction solution…

7、应力等值线及应力等值线动画

应力等值线方法可清晰描述一种结果在整个模型中的变化，可以快速确定模型中和危险区域。

GUI:Main menu>General Postproccessor>Plot Results>Contour Plot-Nodal Solution…

应力等值线动画

GUI:Main menu>Plot Ctrls>Animate>deformend Results

8、PowerGraphics的特点

1）快速重画，图形轮廓分明。

2）模型显示光滑，具有相片的真实感。

3）支持各种单元类型（lines,pipes,elbows,contect等单元）和几何实体（lines,areas,volumes 等）。

9、检查网格精度

有三种方法进行网格精度的检查：

。观察（visual inspection）

。误差估计

。将网格加密一倍，重新求解比较两者结果，但有些情况下这种做法不适用。

1）观察

（1）画出非平均（unaveraged）应力等值线，例如，画单元应力而不画节点应力。

（2）显示每个单元的应力。

（3）寻找单元应力变化大的区域，这些区域应进行网格加密。

2）误差估计

（1）误差估计定义

ANSYS通用后处理器包含网格离散误差估计。误差估计依据沿单元边界的应力或

热流的不连续性，是平均与未平均节点间的应力差值。

（2）适用条件

。线性静力结构分析及线性稳态热分析。

。大多数2D或3D实体或壳单元。

不符合以上条件的分析，或者使用PowerGraphics时，ANSYS自动关闭误差估计。

（如果进入后处理器后关闭PowerGraphics，则ANSYS将重新计算误差因子）。

可以手动关闭误差估计General Postprocessor>Options for Output，这对少数情况会

明显节省计算时间（尤其在热分析）。

关闭PowerGraphics，应力等值线可显示应力分布和最大最小值范围，这可表示误

差的大小。

（3）在ANSYS通用后处理器中，能够得到应力分析中的能量百分比误差，单元应力偏差，单元能量误差，应力上下限，以及热分析中能量百分比误差，单元热

流密度偏差，单元能量误差。

能量百分比误差

能量百分比误差是对所选择的单元的位移、应力、温度或热流密度的粗略估计。

这个值通常在10%以下，如果不选择其它单元，而只选择在节点上施加点载荷或

应力集中处的单元，误差值有时会达50%以上。

在绘制变形图时，百分比误差在图形右边的文本比“SEPC”表示，也可以在通用

后处理的List Results>PerCent Error菜单是列出。

应力偏差

画出所有单元的应力偏差图，可给出每个单元的应力误差值（平均应力和非平均应

力不同）。

GUI:Plot Results>Element Solu>Error Estimantion>Stress Deviation

要检验某个位置的网格离散应力误差，可以列出或绘出应力偏差。

某一单元的应力偏差是此单元上全部节点的六个应力分量值与此节点平均应力值

之差的最大值。

能量误差的单位是能量单位。

能量误差在通用后处理器的Plot Results>Element Solu>Error Estimation>Energy

Error(ENER)菜单是得到。

应力上下限

应力上下限可以帮助确定由于网格离散误差对模型应力最大值的影响。

显示或列出的应力上下限包括：估计上限——SNXB；估计下限——SMNB。

应力上下限并不是估计实际的最高和最小应力。对于有些情况，SMXB过于保守，

而有些情况比实际的还小。

应力上下限定义了一个“确信范围”。如果没有其它的确切论证，就不能认为实际

的最大应力低于SMXB。

使用P-方法

如果使用P-方法进行结构分析，可以依靠P单元自动调节单元多项式阶数，达到

收敛到设定的精度。对这种方法的相信程度，与使用经验有关。

3）应力平均

FEA的计算结果包括通过计算直接得到的初始量和导出量。在一节点处的DOF结果（UX，UY，TEMP等）是初始量，它们只是在每个节点计算出来的初始值。其它量（如应力应变）是由DOF结果通过单元计算导出而得到的。因此在给定节点处，可能存在不同的应力值。这是由此节点相连的不同单元计算而产生的。“节点结果”（nodal solution）画出的在节点处导出量的平均值，而“单元结果”（element solution）画出的是非平均量。

在多数情况下画出平均应力图，有时也要画出以下应力图：

（1）在弹性模量不同的材料交界处，大多数应力不连续（PowreGraphics 自动考虑到这一点关对此界面不进行平均处理）。

（2）在不同厚度的壳单元的交界处，大多数应力会不连续（PowreGraphics 自动考虑到这一点关对此界面不进行平均处理）。

（3）在壳单元的尖角处或连续处，某些应力分量不连续。

1．4．4 用时间—历史处理器（Post26）进行结果

使用POST26可以比较一个ANSYS变量对另一个变量的关系，例如可以用图形表示某一节点处的位移与对应的所加载荷的关系，或者某一节点处的应变与对应的TIME值之间的关系，典型的POST26的使用步骤如下：

1、检查结构是否收敛

根据输出文件（Jobname.OUT）检查是否在所有载荷步内分析都是收敛，也就是不能把设计决策建立在非收敛结果基础上。

2、若解都收敛，进入POST26

数据库内必须包含用于检查的模型数据，否则用RESUME命令（GUI：Utility Menu>File>Resume From）恢复。

3、定义在后处理期使用的变量

GUI：Main Menu>Time Hist Postproc>Define Variables

4、图形显示变量

GUI：Main Menu>Time Hist Postproc>Graph Variables

5、列表显示变量

GUI：Main Menu>Time Hist Postproc>List Variables或List Extremes

6、存储变量

存储变量是把结果文件的数据写进数据库，当用显示命令或POST26的数据运算命令时（或对应的GUI路径），程序将自动存储变量。下表列出存储变量的命令和GUI路径。

有时使用GUI：Main Menu>Time Hist Postproc>Store Date

7、POST26的其它功能

在POST26中还可以进行变量间的运算等。

1．4．5评价分析结果——识别无效的分析结果

1、结果验证

验证分析结果，在任何有限元分析中都是最重要的。

在开始任何分析之前，应该对分析的结果有粗略的估计。这些估计来至经验、试验、标准考题等。

2、了解所分析对象的一些基本行为

1）重力方向总是向下。

2）离心力方向总是向外的。

3）物体受热要膨胀。

4）没有一种材料能抵抗1 000 000psi的应力。

5）轴对称物体几乎没有为零碎的环向应力。

6）弯曲载荷造成的应力使一侧受压，另一侧受拉。

3、检查结果中计算出的几何项

在输出窗口中输出的质量特性，可能会提示在几何模型、材料属性或实常数方面存在的错误。

4、检验求解的变形、温度及应力

1）确认施加在模型上的载荷环境是合理的。

2）确认模型的运动行为与预期的相符——无刚体平动、无刚体转动、无裂缝。

3）确认位移和应力的分布与预期的相符。

5、检验整个或部分模型的反作用力或节点力。

ANSYS结构静力分析

1、1静力分析简介

1、1、1静力分析的定义

ANSYS程序中结构静力分析用来分析由于稳态外载荷引起的系统或部件的位移、应力、应变和力。静力分析很适合于求解惯性及阻尼的时间相关作用对结构响应的影响并不显著的问题。这种分析有很广泛的应用，如确定结构倒角处的应力集中程度，或预测结构中由温度引起的应力。

1、1、2结构应力分析中用到的单元，如表所示。

1、1、3线性与非线性静力分析

静力分析可分为线性静力分析和非线性静力分析。非线性静力分析允许有大变形、蠕变、应力刚化、接触单元、超弹性单元等。

1、2静力分析的基本步骤

ANSYS静力分析可分为三个步骤：1、前处理，建模；2、加载并求解；3、后处理，检查结果。

1、建立模型

（1）确定jobname，title，unit。

（2）进入PREP7处理器，定义单元类型、单元实常数、材料特性几何模型。

（3）做好静力分析，必须注意以下几点：

1）单元类型可以是线性的或非线性的结构单元

Command:ET

GUI:Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete

2）材料特性

杨氏模量EX必须定义；

若加惯性载荷，必须定义能求出质量的参数，如密度；

若加热载荷，就得定义膨胀系数（ALPX）；

材料特性可以是线性或非线性、各向同性或各向异性、不随温度变化或随温度

变化的。

Command:MP

GUI:Main Menu>Preprocesor>Material Props>-Constant-Isotropie/Orthotrpic （4）划分网格的两点说明

1）对应力、应变、变形等感兴趣的区域，单元应划分的密些。

2）如果分析中包含非线性因素，网格应分到能反映非线性因素影响的程度。

2、加载并求解

（1）进入求解器

Command:/SOLU

GUI:Main Menu>Solution

（2）定义分析类型和分析选项。ANSYS提供的关于静力分析的分析类型和分析选项如表，表中的每一选项都将在随后详细解释。

表分析类型和分析选项

1）新的分析或重启动(ANTYPE)

一般选新的分析，若进行上一次没有分析完的静力分析，比如要加其它载荷或重新分析一个未分析成功的非线性分析选用重新启动选项。

注意：重启动分析时Jobname.EMA T,Jobname,ESANT 和Jobname,DB文件必须可用，而且如果Jobname,RST可用，结果也将附在此文件中。

2）分析类型(ANTYPE)

选择静力分析

3）大变形影响（NLGEOM）

如果分析大变形，如细长杆受弯或大应变，如金属成形问题时，选择“ON“，大变形和大应变是非线性问题，缺省时为”OFF“。

4）应力刚化效应（SSTIF）

缺省时为“OFF”，当小变形分析，应力明显地增加或降低结构的刚度，如在垂直压力下的薄圆壳或大变形分析要求收敛时应选择“ON”。

5）预应力计算（PSTRES）

如果想在同一模型上进行预应力分析，选择“ON”。如预应力模态分析时选择“ON”。缺省时为“OFF”。

注意：应力刚化和PSTRES命令都是控制应力刚化矩阵的，因此在同一个分析中不能同时使用，如果同时使用了这两个命令，后一个将覆盖前一个。

6）牛顿-拉普森选项

这个选项仅用在非线性分析的场合，指定求解过程中正交阵更新的频率。

7）质量矩阵方程（LUMPM）

这个选项仅用在施加惯性载荷的情况。可以选缺省值（该缺省值根据不同的单元类型有所不同）或选择集中质量矩阵。对静力分析而言，质量矩阵方程并不给求解精度带来显著影响（假设网格划分的足够密）。但是在同一模型上进行预应力动力分析时，质量矩阵方程的选择是非常重要的。

8）方程求解器（EQSLV）

可以指定下列求解器中的一个：

Frontal Solvre(是线性分析的缺少求解器)

Jacobi Conjugate Gradient(JCG)Solver

JCG out-of-memory Solver

Inconditioned Conjugate Gradient (PCG)Solver

PCG Out-of-memory solver

Sparse(SPAR) Solver(对非线性分析，当SOL CONTROL显为OON时，是缺少求解

器)

Iterative (auto-select,for linear static/full transient structural or steaty-state/transient thermal analyses only)(recommended)

如选择迭代求解器（JCG，ICCG，PCG），可定义精度等级，1 级最快，5级精度最高。如果模型中含有PLANE2，SOLID92，SOLID95，SURF153，SURF154几种单元类型，选择迭代求解器将抑制Jobname,EMAT和Jobname,EROT文件的产生。（2）加载

惯性载荷独立于模型。除此之外，既可在实体上加载（关键点、线、面），也可在有限元模型上加载（节点、单元）。表列出了静力分析可用的载荷。

在分析过程中可以施加、删除载荷、或对载荷进行运算、列表。表列出了在结构分析中可用于加载的命令。当然，所有的载荷操作均可通过GUI方式实现。步骤是：①Solution菜单中选择载荷操作（施加，删除等）；

②选择载荷形式（位移、力等）；

③选择加载对象（关键点、线、节点等）。

例如：要在一条线上加位移载荷，可按如下GUI途经：

GUI:Main menu>Solution>-Loads-Apply>-Structural-Displacement>On lines

再如列出已有载荷，可沿如下GUI途径：

GUI：Utility Menu>List>Loads>Load type

表静力分析中加载的各种命令

ANSYS_使用经验

ANSYS 查询函数（Inquiry Function） 在ANSYS操作过程或条件语句中，常常需要知道有关模型的许多参数值，如选择集中的单元数、节点数，最大节点号等。此时，一般可通过*GET命令来获得这些参数。现在，对于此类问题，我们有了一个更为方便的选择，那就是查询函数— Inquiry Function。 Inquiry Function类似于ANSYS的 *GET 命令，它访问ANSYS数据库并返回要查询的数值，方便后续使用。ANSYS每执行一次查询函数，便查询一次数据库，并用查询值替代该查询函数。 假如你想获得当前所选择的单元数，并把它作为*DO循环的上界。传统的方法是使用*GET命令来获得所选择的单元数并把它赋给一个变量，则此变量可以作为*DO循环的上界来确定循环的次数 *get, ELMAX,elem,,count *do, I, 1, ELMAX … … *enddo 现在你可以使用查询函数来完成这件事，把查询函数直接放在*DO循环内，它就可以提供所选择的单元数*do, I, ELMIQR(0,13) … … *enddo 这里的ELMIQR并不是一个数组，而是一个查询函数，它返回的是现在所选择的单元数。括弧内的数是用来确定查询函数的返回值的。第一个数是用来标识你所想查询的特定实体（如单元、节点、线、面号等等），括弧内的第二个数是用来确定查询函数返回值的类型的（如选择状态、实体数量等）。 同本例一样，通常查询函数有两个变量，但也有一些查询函数只有一个变量，而有的却有三个变量。 查询函数的种类和数量很多，下面是一些常用、方便而快速快捷的查询函数 1 AREA—arinqr(areaid,key) areaid—查询的面，对于key=12,13,14可取为0； key—标识关于areaidr的返回信息 =1，选择状态 =12，定义的数目 =13，选择的数目 =14，定义的最大数 =-1，材料号 =-2，单元类型 =-3，实常数 =-4，节点数 =-6，单元数 … arinqr(areaid,key)的返回值 对于key=1 =0, areaid未定义 =-1，areaid未被选择 =1， areaid被选择 … 2 KEYPOINTS—kpinqr(kpid,key)

ansys Workbench15.0从入门到精通

第1章初识ANSYS Workbench 1.1 ANSYS Workbench 15.0 概述 经过多年的潜心开发，ANSYS公司在2002年发布ANSYS 7.0的同时正式推出了前后处理和软件集成环境ANSYS Workbench Environment（AWE）。到ANSYS 11.0版本发布时，已提升了ANSYS软件的易用性、集成性、客户化定制开发的方便性，深获客户喜爱。 Workbench在2014年发布的ANSYS 15.0版本中，在继承第一代Workbench的各种优势特征的基础上发生了革命性的变化，连同ANSYS 15.0版本可视为第二代Workbench（Workbench 2.0），其最大的变化是提供了全新的项目视图（Project Schematic View）功能，将整个仿真流程更加紧密地组合在一起，通过简单的拖曳操作即可完成复杂的多物理场分析流程。 Workbench所提供的CAD双向参数链接互动、项目数据自动更新机制、全面的参数管理、无缝集成的优化设计工具等，使ANSYS在仿真驱动产品设计（Simulation Driven Product Development）方面达到了前所未有的高度。 本节内容主要介绍ANSYS Workbench 15.0的相关软件知识，如果对其有所了解，可以 跳过本节的学习。 1.1.1 关于ANSYS Workbench 在ANSYS 15.0版本中，ANSYS对Workbench架构进行了全新设计，全新的项目视图（Project Schematic View）功能改变了用户使用Workbench仿真环境（Simulation）的方式。

ANSYS-分析基本步骤.doc

第一章 ANSYS 分析基本步骤 （黑小2） 本章目标（黑小3） 学习完本章后，学员应该能够初步掌握ANSYS 分析问题的基本操 作步骤.（揩小4） Lesson A. 分析过程 2-1. ANSYS 分析过程中的三个主要步骤. 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. 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. Lesson C. ANSYS 分析基本步骤训练 2-5. ANSYS 分析过程实例演练. Lesson A. 分析过程 ANSYS 分析采用的是有限元分析技术。在分析时，必须将实际问题的模型转化为有限元模型。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。 Objective Lesson Objectives

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) 分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现。主菜单中各部分的顺序基本上是按着常规问题分析顺序设置的。 1.建立有限元模型 2.施加载荷求解 3.查看结果 主菜单 2-2. ANSYS 分析步骤在GUI 中的体现. 1-1. ANSYS 分析过程中的三个主要步骤. Procedure 1. ..... 2. ..... 3. .....

ansys基本操作完整指南

第二章 ANSYS 入门21 21 图2-3 带孔平板模型 1．问题描述 难度级别：普通级别。 所需时间：一个小时或者更多（视ANSYS操作熟练程度而定）。 实例类型：ANSYS结构分析。 分析类型：线性静力分析。 单元类型：PLANE82 ANSYS功能示例：实体建模包括基本的建模操作，布尔运算和网格细化；施加均布载荷；显示变形后形状和应力等值线图、单元信息列表；基本的结果验证技巧。 ANSYS帮助文件：在ANSYS Structural Analysis Guide了解Structural Static Analysis分析知识，在ANSYS Elements Reference部分了解Plane82单元的详细资料。 2．建立有限元模型 1．建立工作目录并添加标题 以Interactive方式进入ANSYS，选择工作文件名为Plane、标题为plane。 2．创建实体模型 （1）创建矩形 通过定义原点、板宽和板高定义矩形，其操作如下： GUI：PreProcessor > Modeling > Create > Areas > Rectangle > By 2 Corners 弹出Rectangle by 2 corners对话框（如图2-4所示），如图2-4所示填写。WP X和WP Y 表示左下角点坐标。 命令：BLC4,0,0,200,100

第二章 有限元分析基础 22 图2-4 生成矩形 （2）生成圆面 首先在矩形面上生成圆，然后挖去生成圆孔。生成圆面得操作如下： GUI：PreProcessor > Modeling > Create > Areas > Circle > Solid Circle 弹出Solid Circular Area对话框（如图2-5所示），依图2-5输入 圆面几何参数。 图2-5 生成圆 命令：CYL4,100,50,20 下面通过布尔“减”操作生成圆孔，其操作如下： GUI：Processor > Modeling > Operate > Booleans > Subtract > Areas 先选择矩形面为Base Area，单击OK按钮，然后选择圆，单击OK按钮。布尔操作完毕 之后，实体模型如图2-6所示。

Hypermesh中ANSYS模板的基本操作

一、有限元模型（即“网格”）的组成 （1）网格 ①节点——提供“网格”的几何信息 ②材料——提供“网格”的材料特性参数 ③属性——提供“网格”的几何补充信息（例如：将薄板简化为二维网格（shell单元）时，需要对而二维网格（shell单元）补充薄板的“厚度信息”） 注：在hypermesh中“网格的几何补充信息”称为“属性（Property），并通过Property Collector完成属性的建立和管理；在Ansys中称作“实常数（Real Constans）”；在Hypermesh ANSYS模版中的Component Manager中也称为“实常数（Real Constans）”。 ④单元类型 小结：①②③④所提供的各种“网格”信息就创建出了“有限元网格模型”。 （2）当有限元模型带有边界条件时需要补充以下内容 ⑤载荷及边界条件 （3）做优化时需要补充以下内容 ⑥设计变量（Design Variable） ⑦响应(Response) 二、以上内容在Hypermesh中的创建步骤 步①：网格划分——即：完成“节点”的创建。 步②：在工具条中单击图标（Material Collector）打开“材料定义对话框”： 在对话框中自由指定材料名称，单击card image后面的输入框： 单击选择“Material”。单击“create/edit”，弹出“Meterial”卡片：

卡片中，DENS_FLAG为“密度”；EX_FLAG为“弹性模量”；NUXY_FLAG为“泊松比”，分别单击DENS_FLAG、EX_FLAG、NUXY_FLAG前边的，然后分别输入数值，如下所示： 注：中的数值“1”为ID号，默认即可，不用管它。 步③：在工具条中单击图标（Property Collector），弹出如下对话框： 输入Prop name，单击Type后边的输入框： 单击选择“单元种类”，如shell63单元属于shell（板壳）类单元，则选择SHELL即可。 单击Card image后边的输入框：