第2章
ANSYS实体建模
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型相对应的类型参考号组成的表称为单元类型表。在创建实际单元 时（直接创建单元或者划分网格），需要从单元类型表中为其分配 一个类型参考号以选择对应的单元类型生成有限元模型。
此处列出已经定义的单元类型
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单元编号名
单元类别
单元类型参考号
第2章 ANSYS实体建模 2.8.1 建模原则与方法选择
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1. 模型简化：建立有限元模型时，对于结构形式复杂，而对于要 分析的问题来讲又不是很关键的局部位置，在建立几何模型时 可以根据情况对其进行简化，以便降低建模的难度。 2. 建模方法选择
（1）直接生成方法必须直接确定每个结点的位置，以及每个单元 的大小、形状和连接关系，工作量大。直接生成法适用于小型 简单模型。缺点是改变网格和模型十分困难，易出错，当模型 复杂时，直接生成法叫人无法忍受。
新添加的两个单元类型：
PLANE42:4结点四边形单元
PLANE2：6结点三角形单元
注：beam:梁单元；Link:杆单元； Solid:实体单元；Pipe:管单元； Shell：壳单元
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许多单元有一些另外的选项（KEYOPTs），这些项用于控制单 元刚度矩阵的生成、单元的输出和单元坐标系的选择等。 KEYOPTs可以在定义单元类型时指定(对话框中的Options选项)。
第2章 ANSYS实体建模 2.2 指定作业名和分析标题
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该项工作与设定工作目录一样，不是进行一个ANSYS分析过程 必须的，但ANSYS推荐使用作业名和分析标题。
1.定义作业名
2. 作业名被用来识别ANSYS作业。当为某个分析定义了作业名 后，作业名就成为分析过程所产生的所有文件名的第一部分 （Jobname）。如果未指定作业名，所有文件的作业名默认为file。 在进入ANSYS软件后，可按下面的方式改变作业名 •Command方式：/FILNAME
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新建立的局部坐标系的 识别号，必须大于10
GUI方式:[Utility Menu] WorkPlane | Local Coordinate Systems | Create Local CS|At Specified Loc
右手法则
原点选取对话框
在指定位置创建局部坐标系对话框
2.6 定义单元实常数
单元实常数是依赖单元类型的单元特性，并不是所有的单元类 型都需要实常数，同一类型的不同单元可以有不同的实常数值。例 如二维梁单元BEAM3的实常数：面积(AREA)、惯性矩(IZZ)、高度 (HEIGHT)、剪切变形常数(SHERZ)、初始应变（ISTRAN）和单位 长度质量(ADDMAS)等。 对应于特定单元类型，每组实常数有一个参考号，与每组实常 数对应的参考号组成的表称为实常数表。在创建单元（直接创建单 元或者划分网格）时，可以为将要创建的单元分配实常数号。在分 配实常数号时，要注意实常数参考号和要创建单元的单元类型参考 号的对应性，这种对应性是由使用者自己保证的，否则在划分网格 时将会报错或出现不可预知的错误。
（2）实体＋网格建模法是先生成几何模型，再进行网格划分，相 对来说容易些，适用于庞大而复杂的模型，特别是三维实体模 型，它比直接生成法更加有效和通用，是一般建模的首选方法。 其优点是便于几何上的改进和单元类型的改变，容易实现有限 元模型的生成。
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3. 实体建模中几何模型的生成方法 •对于不太复杂的模型，可以直接ANSYS的实体建模工具完成。 [Main Menu]Preprocessor|Modeling •如果模型过于复杂，可以考虑在专用的CAD中建立几何模型，然 后通过ANSYS提供的接口导入模型。 导入方法：[Utility Menu]File|Import ANSYS支持的接口通常包括以下类型： IGES、CATIA、Pro/E、UG、SAT、PARA、IDEAS
第2章 2.5 定义单元类型
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ANSYS单元库中提供了超过150种的不同单元类型，每种单元类 型有一个特定的编号和一个标示单元类型的前缀，如BEAM4（4号梁 单元），PLANE82（82号板单元），SOLID95（95号实体单元）。 单元类型决定了单元的： （1）结点数和自由度；
2.8.2 坐标系
在不同的分析阶段，ANSYS将用到多种不同的坐标系。 • • 总体和局部坐标系：用来定位几何形状参数的空间位置； 显示坐标系：用于几何形状参数的列表和显示；
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•节点坐标系：定义每个节点的自由度方向和节点结果数据的方向； •单元坐标系：确定材料特性主轴和单元结果数据的方向； •结果坐标系：用来列表、显示结点或单元结果 1.总体坐标系 总体坐标系和局部坐标系是用来定位几何体。默认情况下，建 模操作时使用的坐标系是总体笛卡儿坐标系。但是很多情况下，采 用其它坐标表达形式往往会更加方便，比如旋转模型时需要用到柱 坐标表达形式。总体坐标系是一个绝对的参考系。ANSYS提供了3 种坐标表达形式：笛卡儿坐标、柱坐标和球坐标。所有这3种坐标 系都是右手法则，且有相同的原点，它们由其参考号识别：0－笛 卡儿坐标系；1－柱坐标系；2－球坐标系。 ANSYS引用坐标值总是采用固定的方式：X轴、Y轴和Z轴， 而不管实际激活的坐标形式，因此在不同的坐标系下，X轴、Y轴， Z轴代表的意义也不同：
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•笛卡儿坐标形式：X轴、Y轴、Z轴分别代表其原始意义； •柱坐标形式： X轴、Y轴、Z轴分别代表径向R、周向和周向Z； •球坐标形式： X轴、Y轴、Z轴分别代表分别代表R、 和 2.局部坐标系
在许多情况下由于特定的用途需要建立各种各样的局部坐标系。 其原点可能与总体坐标系有一定的偏移，其坐标轴也可能与总体坐 标系有一定的转角。它也有笛卡儿坐标、柱坐标和球坐标3种形式。 总体坐标系和局部坐标系也是构建其它坐标系（结点坐标系、单元 坐标系等）的基础。局部坐标系总是以总体坐标系为参照建立的， 而不是以当前激活的局部坐标系为参照。 （1）局部坐标系的创建 在指定位置定义局部坐标系:指定原点及X，Y，Z轴的旋转角 COMMAND方式：LOCAL
2.3 定义图形界面过滤参数
为了得到一个相对简洁的分析菜单，可以过滤掉与当前所要进行的 分析类型无关的选项和菜单项。 •Command方式：KEYW或/PMETH •GUI方式：[Main Menu]Preferences
第2章 ANSYS实体建模 2.4 ANSYS的单位制
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ANSYS软件并没有为分析指定系统单位，在结构分析中，可 以使用任何一套自封闭的单位制（所谓自封闭是指这些单位量纲之 间可以互相推导得出），只要保证输入的所有数据的单位都是正在 使用的同一套单位制里的单位即可。 ANSYS提供的/UNITS命令可以设定系统的单位制系统，但这 项设定只有当ANSYS与其它系统比如CAD系统交换数据时才可用 到（表示数据交换的比例关系），对于ANSYS本身的结果数据和 模型数据没有任何影响。例如：ANSYS系统中建立了实体模型 AXIS1，PROE中建立了实体AXIS2，ANSYS中设定的单位制系统 只影响将AXIS2转换到ANSYS中的效果，而不影响AXIS1。
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定义途径：
•Command:/R
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•[Main Menu]：Preprocessor|Real Constants|Add/Edit/Delete
2.7 定义材料属性
绝大多数单元类型都需要材料属性。根据应用的不同，材料属性可 以有如下几种： •线性或者非线性； •弹性（各向同性、正交异性）或非弹性；
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通过已有3个结点定义局部坐标系 Command方式：CS GUI方式： [Utility Menu] WorkPlane | Local Coordinate Systems | Create Local CS|By 3 Nodes 坐标系的确定方法如下： • 第1个选取的结点将成为坐标系的原点； • 第1个结点第2个结点的方向为X轴；
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可以将change jobname对话框中New log and error files复选框 选中。
2. 定义分析标题
ห้องสมุดไป่ตู้
•Command方式：/TITLE
•GUI方式：[Utility Menu]File|Change Title ANSYS将在所有的图形显示、所有求解输出中包含该标题。
•不随温度变化或者随温度变化；
像单元类型和单元实常数一样，每一组材料属性也有一个材料属性 参考号。与材料属性组对应的材料属性参考号表称为材料属性表。 在一个分析中，可能有多个材料属性组（对应模型中的多种材料）。
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在创建单元时可以使用相关命令通过材料属性参考号来为单元分配其 采用的材料属性组。
• 三个结点构成的平面为XY面，Y轴为此平面垂直于X轴方向，且 由第3个结点的位置确定Y轴的正向
•根据右手法则确定Z轴； 注：通过这种方式所创建的局部坐标系与结点选取顺序有关，
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Command方式：CSKP
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通过已有3个关键点定义局部坐标系
GUI方式： [Utility Menu] WorkPlane | Local Coordinate Systems | Create Local CS|By 3 Keypoints 此方式与By 3 nodes建立局部坐标系原理相同 在当前工作平面定义局部坐标系 Command方式：CSWPLA GUI方式： [Utility Menu] WorkPlane | Local Coordinate Systems | Create Local CS|At WP Origin 这种方式建立的局部坐标系的各个坐标轴和工作平面的各个轴重合， 只需指定使用何种类型坐标系即可。 （2）删除局部坐标系 Command方式：CSDELE GUI方式： [Utility Menu] WorkPlane | Local Coordinate Systems | Delete Local CS