准则
方面:
– 载荷数值 (包括输出的反力) 基于360度转角的3-D结构。
– 在右图中�轴对称模型中的 载荷是3-D结构均布面力载 荷的总量。
Axis of symmetry
3-D 结构
2-D 有限元模型
Total Force = 2pr = 47,124 lb.
()
加载约束载荷
1. .....
2. ..... 在关键点加载位移约束:
• 关键点�Keypoints� • 线�Lines� • 面�Areas� • 体�Volumes�
提示: 如果低阶的图元连在高阶图元上�则低阶图元不能删除.
Areas
I’ll just change this line
Volumes Areas Lines
Keypoints
OOPs!
Lines Keypoints
由几何模型创建有限元模型的过程叫作网格划分
几何实体模型
Meshing
有限元模型
ANSYS
Objective
3-3. 四类实体模型图元, 以及它们之间的层次关系.
(即使想从CAD模型中传输实体模型�也应该知道如何使用ANSYS建模工具修改传入的 模型.)
下图示意四类图元.
Keypoints Lines
9. 优化设计及设计灵敏度分析 ●单一物理场优化
●耦合场优化
10.二次开发功能 ●参数设计语言
●用户可编程特性
●用户自定义界面语言
●外部命令
11. ANSYS土木工程专用包 ANSYS的土木工程专用包ANSYS/CivilFEM用来研究 钢结构、钢筋混凝土及岩土结构的特性�如房屋建筑、 桥梁、大坝、硐室与隧道、地下建筑物等的受力、变 形、稳定性及地震响应等情况�从力学计算、组合分 析及规范验算与设计提出了全面的解决方案�为建筑 及岩土工程师提供了功能强大且方便易用的分析手段。
Objective
4-1. 列表和分类载荷
ANSYS中的载荷可分为:
• 自由度DOF - 定义节点的自由度� DOF � 值 (结构分析_位移、热 分析_ 温度、电磁分析_磁势等)
• 集中载荷 - 点载荷 (结构分析_力、热分析_ 热导率、电磁分析_
magnetic current segments) • 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
菜单的排列�按照由前到后 、由简单到复杂的顺序�与 典型分析的顺序相同.
()
ANSYS
数据库文件 Log 文件 结果文件 图形文件
一些特殊的文件
jobname.db jobname.log jobname.rxx jobname.grph
二进制 文本 二进制 二进制
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).
2.布尔操作
1. .....
要使用布尔操作:
2. .....
3. .....
Main Menu: Preprocessor > -Modeling- Operate >
Procedure
选择一种布尔操作 (例如� Add)
选择图形类型. 将弹出 选取菜 单 (见下页) 提示选择图形进行 布尔操作.
●高频电磁场分析�用于微波及RF无源组件�波导、 雷达系统、同轴连接器等分析。
5. 流体动力学分析 ● 定常/非定常分析 ●层流/湍流分析 ●自由对流/强迫对流/混合对流分析 ●可压缩流/不可压缩流分析 ●亚音速/跨音速/超音速流动分析 ●任意拉格郎日�欧拉分析�ALE� ●多组份流动分析�多达6组份� ●牛顿流与非牛顿流体分析
在几何模型或FE模型上加载�点载荷、分布载荷、体载荷、函数载 荷
可扩展的标准梁截面形状库
1. 实体模型及有限元模型
现今几乎所有的有限元分析模型都用实体模型建模. 类似于CAD�ANSYS以数学的方式表达结构的几何形状� 用于在里面填充节点和单元�还可以在几何模型边界上
方便地施加载荷. 但是� 几何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�节点或单元上�进行求解.
拾取 Line
说明�压力数值为正表示其方向指向表面
输入一个 压力值即为 均布载荷, 两个数值 定义 坡度压力
500 L3
500 L3
1000 L3
()
加载面力载荷�续�
500 VALI = 500
1000 VALI = 500 VALJ = 1000
坡度压力载荷沿起始关键点(I) 线性变化到第二个关键点 (J)。
2�模态分析 - 计算线性结构的自振频率及振形. 谱分 析 是模态分析的扩展�用于计算由于随机振动引 起的结构应力和应变 (也叫作 响应谱或 PSD).
3�谐响应分析 - 确定线性结构对随时间按正弦曲线 变化的载荷的响应.
4�瞬态动力学分析 - 确定结构对随时间任意变化的 载荷的响应. 可以考虑与静力分析相同的结构非线 性行为.
输入
显示提示信息�输入 ANSYS命令�所有输入 的命令将在此窗口显示 。
主菜单
包含ANSYS的主要功能 �分为前处理、求解、 后处理等。
输出
显示软件的文本输出。 通常在其他窗口后面� 需要查看时可提到前面 。
应用菜单 包含例如文件管理、选 择、显示控制、参数设 置等功能.
工具条 将常用的命令制成工具 条�方便调用.
ANSYS
Objective
1-1. 启动ANSYS软件.
要启动ANSYS: 开始> 程序 > ANSYS 12.1 >Mechnical APDL Product Launcher
ANSYS( )
当显示出这六个窗 口后�就可以使用 ANSYS了.
ANSYS
Objective
1-2. ANSYS GUI中六个窗口的总体功能●内 Nhomakorabea和外流分析
●共轭传热及热辐射边界
●分布阻尼和风扇模型
●移动壁面及自由界面分析
6. 声学分析 ●定常分析 ●模态分析 ●动力响应分析
7. 压电分析 ●稳态、瞬态分析 ●模态分析 ●谐响应分析
8. 多场耦合分析 ●热�结构 ● 磁�热 ●磁�结构 ●流体�热 ●流体�结构 ●热�电 ●电�磁�热�流体�结构
图形 显示由ANSYS创建或传 递到ANSYS的图形.
实体建模
参数化建模
体素库及布尔运算
拖拉、旋转、拷贝、蒙皮、倒角等
多种自动网格划分工具�自动进行单元形态、求解精度检查及修正
自由/映射网格划分、智能网格划分、自适应网格划分 ·· 复杂几何体Sweep映射网格生成 ·· 六面体向四面体自动过渡网格�金字塔形 边界层网格划分
如果加载后坡度的方向相反, 将 两个压力数值颠倒即可。
500
VALI = 1000 VALJ = 500
()
加载轴对称载荷
轴对称载荷可加载到具有对称轴的3-D 结构上。 3-D 轴对称结构可用一2-D 轴对称模型描述。
对称轴
3-D 结构
轴对称模型
10” 直径
5” 半径
()
加载 轴对称载荷, 注意以下
3. .....
procedure
Main Menu: Solution > -Loads- Apply -StructuralDisplacement > On Keypoints +
拾取 keypoints
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
()
无论采取何种加载方式,ANSYS求解前都将载荷转化到有限元模型.因此 , 加载到实体的载荷将自动转化到 其所属的节点或单元上。
沿线均布的压力
实体模型
加载到实 体的载荷 自动转化 到其所属 的节点或 单元上
均布压力转化到以线为边界 的各单元上
FEA 模型
()
加载面力载荷
Main Menu: Solution > -Loads- Apply > Pressure > On Lines
可在实体模型或 FEA 模型 (节点和单元) 上加载.
沿线均布的压力
沿单元边界均布的压力
实体模型 在关键点加集中力
在关键点处 约束
FEA 模型 在节点加集中力
在节点处约束
()
直接在实体模型加载的优点:
Guidelines
+ 几何模型加载独立于有限元网格. 重新划分网格或局部网格修改不影 响载荷.
+ 加载的操作更加容易 ,尤其是在图形中直接拾取时.
ANSYS程序自身有着较为强大三维建模能力�仅靠 ANSYS的GUI(图形界面)就可建立各种复杂的几何模型� 此外�ANSYS还提供较为灵活的图形接口及数据接口。 因而�利用这些功能�可以实现不同分析软件之间的模 型转换。
1. 结构分析 1� 静力分析 - 用于静态载荷. 可以考虑结构的线性及 非线性行为。 ● 线性结构静力分析 ● 非线性结构静力分析 ♦ 几何非线性�大变形、大应变、应力强化、旋 转软化 ♦ 材料非线性�塑性、粘弹性、粘塑性、超弹性、 多线性弹性、蠕变、肿胀等 ♦ 接触非线性�面面/点面/点点接触、柔体/柔体 刚体接触、热接触 ♦ 单元非线性�死/活单元、钢筋混凝土单元、非 线性阻尼/弹簧元、预紧力单元等
5�谱分析 6�随机振动分析等 7�特征屈曲分析 - 用于计算线性屈曲载荷并确定屈
曲模态形状. (结合瞬态动力学分析可以实现非线性 屈曲分析.) 8�专项分析: 断裂分析, 复合材料分析�疲劳分析