第08讲-ansys制定分析方案 专题分析
ANSYS分析基本步骤
ANSYS分析基本步骤1.定义几何模型：这是进行ANSYS分析的第一步。
在这一阶段，用户需要使用CAD软件等工具定义待分析的几何模型。
然后，将几何模型导入到ANSYS中，并对其进行修整以适应分析需求。
ANSYS提供了多种导入格式，如STEP、IGES等。
2.设定边界条件：边界条件是指在模型周围施加的限制条件，用于模拟实际情况。
在ANSYS分析中，边界条件包括约束条件和加载条件。
约束条件用于固定模型中的一些部分，以模拟固定或支撑结构。
加载条件用于施加外力或外部温度等，以模拟实际工作条件。
用户需要根据实际情况在模型上设定合适的边界条件。
3.网格划分：为了将连续物体离散化为离散单元，需要对模型进行网格划分。
网格划分将模型划分为多个小单元，每个单元在分析过程中代表一个基本力学单元。
网格划分的质量对分析结果的准确性和计算速度有很大影响。
因此，在进行网格划分时，需要考虑网格密度、元素类型、单元尺寸等因素。
4.设置材料属性：在进行力学分析时，需要设置材料的力学性能。
这些属性包括弹性模量、泊松比、屈服强度等。
材料属性的正确设置对于分析结果的准确性非常重要。
ANSYS提供了多种材料模型和性能数据，用户可以根据实际需要选择合适的材料属性。
5.定义分析类型：在ANSYS中，有多种分析类型可供选择，如静态分析、瞬态分析、模态分析等。
用户需要根据分析的目的和要求选择合适的分析类型。
例如，静态分析用于计算结构在静力作用下的响应，瞬态分析用于计算结构在时间变化条件下的响应，模态分析用于计算结构的模态振动特性等。
6.运行分析：在设置完以上参数后，可以运行分析了。
ANSYS会根据用户的设置进行计算，并生成相应的分析结果。
在分析过程中，用户可以监控计算进度和收敛情况，以确保分析的准确性和稳定性。
7.结果评估和后处理：在分析计算完成后，可以对分析结果进行评估和后处理。
ANSYS提供了丰富的后处理功能，包括结果显示、工程图表生成、报告编写等。
学会使用ANSYS进行工程仿真分析
学会使用ANSYS进行工程仿真分析第一章：ANSYS工程仿真分析的基础知识ANSYS是目前世界上广泛使用的一种工程仿真分析软件，它可以用于各种不同领域的工程分析和设计。
熟练掌握ANSYS的使用方法对于工程师来说至关重要。
本章将介绍ANSYS的基础知识，包括软件的安装和启动、用户界面的介绍以及基本操作方法等。
首先，安装ANSYS软件是使用它的前提。
用户可以从ANSYS 官方网站上下载安装文件，并按照安装向导的步骤进行安装。
安装完成后，可以通过点击桌面上的图标来启动ANSYS。
启动后，会出现ANSYS的用户界面。
用户界面通常由菜单栏、工具栏、主窗口和命令窗口等组成。
菜单栏上包含了各种功能的菜单，用户可以通过点击菜单来选择所需的功能。
工具栏上则包含了一些常用的工具按钮，可以方便地进行操作。
主窗口用于显示分析结果和编辑模型等。
命令窗口则用于输入命令进行操作，这在一些高级功能中会用到。
在进行工程仿真分析之前，需要先创建一个模型。
ANSYS提供了多种建模工具，例如几何建模工具和计算网格生成工具等。
可以根据需要选择合适的建模工具，并按照提示进行操作。
在建模完成后，可以对模型进行网格生成，即将模型划分为小块，并计算各个小块上的分析参数。
第二章：结构分析结构分析是ANSYS中的一个重要模块，用于对各种结构件进行强度、刚度和模态等分析。
本章将介绍ANSYS中常用的结构分析方法和技巧。
在进行结构分析之前，需要先定义结构的边界条件和加载条件。
边界条件包括约束条件和支撑条件等，而加载条件则包括外力和内力等。
用户可以通过ANSYS提供的工具来定义这些条件，并将其应用于模型中。
在进行结构分析时，可以选择合适的分析方法。
ANSYS提供了多种分析方法，例如静力分析、动力分析和模态分析等。
用户可以根据具体的分析要求选择合适的方法，并设置相应的分析参数。
在进行结构分析时，还可以使用ANSYS的后处理功能来查看分析结果。
后处理功能可以用于绘制应力云图、位移云图和动力响应曲线等。
ANSYS分析报告
ANSYS分析报告引言：1.问题描述：在这个分析中，我们将研究一个承重结构的稳定性。
该结构由一根钢杆和两个支撑点组成，其中一端支撑固定，另一端加有外部力。
我们的目标是确定结构在受力情况下的位移和应力分布，并评估结构的稳定性。
2.建模与加载条件：我们使用ANSYS软件对该结构进行三维建模，并为其设置了适当的边界条件和加载条件。
钢杆的材料参数和几何尺寸通过实验测定获得。
加载条件设为一端受到垂直向下的力，同时另一端固定。
我们采用静态结构分析模块进行分析。
3.结果与分析：经过ANSYS分析，我们获得了结构的位移和应力分布情况。
在受力情况下，钢杆的位移主要集中在受力一侧，而另一侧的位移较小。
应力分布也呈现相似的趋势，受力一侧的应力较大，而另一侧的应力较小。
这是由于外部力对结构的影响导致结构发生变形。
4.结构稳定性评估：在评估结构的稳定性时，我们对结构进行了稳定性分析。
通过计算结构的临界载荷，我们可以确定结构在受力情况下的稳定性。
根据计算结果，结构的临界载荷大于所施加的外部力，说明结构是稳定的，不会发生失稳现象。
5.敏感性分析：为了进一步评估结构的性能，我们进行了敏感性分析。
通过改变结构的材料参数和几何尺寸，我们得到了不同条件下结构的位移和应力分布。
根据敏感性分析结果，我们发现结构的位移和应力对材料的弹性模量和截面尺寸非常敏感。
较高的弹性模量和更大的截面尺寸会使结构更加稳定。
结论：通过ANSYS软件进行的分析，我们得到了结构在受力情况下的位移和应力分布，并评估了结构的稳定性。
我们发现外部力对结构的位移和应力分布有明显的影响，但结构仍然保持稳定。
此外，结构的性能对材料参数和几何尺寸非常敏感。
综合分析结果，我们可以优化结构设计，以提高结构的稳定性和性能。
以上是对ANSYS分析报告的一个简单写作示例，可以根据实际情况进行适当调整和修改。
ANSYS模态分析教程及实例讲解
ANSYS模态分析教程及实例讲解ANSYS是一款常用的有限元分析软件，可以用于执行结构分析、热分析、流体分析等多种工程分析。
模态分析是其中的一项重要功能，用于计算和分析结构的固有振动特性，包括固有频率、振型和振动模态，可以帮助工程师了解和优化结构的动态响应。
以下是一份ANSYS模态分析教程及实例讲解，包含了基本步骤和常用命令，帮助读者快速上手模态分析。
1.创建模型：首先需要创建模型，在ANSYS界面中构建出待分析的结构模型，包括几何形状、材料属性和边界条件等。
可以使用ANSYS的建模工具，也可以导入外部CAD模型。
2.网格划分：在模型创建完毕后，需要进行网格划分，将结构划分为小的单元，使用ANSYS的网格划分功能生成有限元网格。
网格划分的细腻程度会影响分析结果的准确性和计算时间，需要根据分析需要进行合理选择。
3.设置材料属性：在模型和网格创建完毕后，需要设置材料属性，包括弹性模量、密度和材料类型等。
可以通过ANSYS的材料库选择已有的材料属性，也可以自定义材料属性。
4.定义边界条件：在模型、网格和材料属性设置完毕后，需要定义结构的边界条件，包括约束和加载条件。
约束条件是指结构受限的自由度，例如固定支撑或限制位移；加载条件是指施加到结构上的载荷，例如重力或外部力。
5.运行模态分析：完成前面几个步骤后，就可以执行模态分析了。
在ANSYS中，可以使用MODAL命令来进行模态分析。
MODAL命令需要指定求解器和控制选项，例如求解的模态数量、频率范围和收敛准则等。
6.分析结果：模态分析完成后，ANSYS会输出结构的振动特性，包括固有频率、振型和振动模态。
可以使用POST命令查看和分析分析结果，例如绘制振动模态或振动模态的频率响应。
下面是一个实际的案例，将使用ANSYS执行模态分析并分析分析结果。
案例：矩形板的模态分析1.创建模型：在ANSYS界面中创建一个矩形板结构模型，包括矩形板的几何形状和材料属性等。
ANSYS模态分析教程及实例讲解解析
ANSYS模态分析教程及实例讲解解析ANSYS是一个广泛应用于工程领域的有限元分析软件，可以用于各种结构的模态分析，包括机械结构、建筑结构、航空航天结构等。
模态分析是通过计算结构的固有频率和振动模态，用于评估结构的动力特性和振动响应。
以下是一个ANSYS模态分析的教程及实例讲解解析。
一、教程：ANSYS模态分析步骤步骤1：建立模型首先，需要使用设计软件绘制或导入一个几何模型。
然后，在ANSYS中选择适当的单元类型和材料属性，并创建适当的网格。
确保模型的几何形状和尺寸准确无误。
步骤2：约束条件在进行模态分析之前，需要定义适当的约束条件。
这些条件包括固定支持的边界条件、约束点的约束类型、约束方向等。
约束条件的选择应该与实际情况相符。
步骤3：施加载荷根据实际情况，在模型上施加适当的载荷。
这些载荷可以是静态载荷、动态载荷或谐振载荷，具体取决于所要分析的问题。
步骤4：设置分析类型在ANSYS中，可以选择多种不同的分析类型，包括静态分析、模态分析、动态响应分析等。
在进行模态分析时，需要选择模态分析类型，并设置相应的参数。
步骤5：运行分析设置好分析类型和参数后，可以运行分析。
ANSYS将计算结构的固有频率和振动模态。
运行时间取决于模型的大小和复杂性。
步骤6：结果分析完成分析后，可以查看和分析计算结果。
ANSYS将生成包括固有频率、振动模态形态、振动模态形状等在内的结果信息。
可以使用不同的后处理技术，如模态形态分析、频谱分析等，对结果进行更详细的分析。
二、实例讲解：ANSYS模态分析以下是一个机械结构的ANSYS模态分析的实例讲解：实例：机械结构的模态分析1.建立模型：使用设计软件绘制机械结构模型，并导入ANSYS。
2.约束条件：根据实际情况，将结构的一些部分设置为固定支持的边界条件。
3.施加载荷：根据实际应用，施加恰当的静态载荷。
4.设置分析类型：在ANSYS中选择模态分析类型，并设置相应的参数，如求解方法、迭代次数等。
学习如何使用Ansys进行工程模拟与分析的教程
学习如何使用Ansys进行工程模拟与分析的教程Ansys是一款强大的工程模拟与分析软件，被广泛应用于航空航天、汽车工程、建筑结构、电子设备等领域。
本教程将介绍Ansys的基本使用方法和常见的工程模拟与分析步骤，帮助读者快速上手并进行有效的工程模拟与分析。
第一步：安装和启动Ansys安装Ansys软件需要一定的时间和技术支持，可以联系Ansys官方网站或认证的Ansys代理商获取详细的安装流程。
安装完成后，双击Ansys的桌面图标即可启动软件。
第二步：创建新工程在Ansys的启动界面点击“新建工程”按钮或选择菜单中的“文件->新建工程”来创建新工程。
根据具体的工程需求，选择适合的分析类型，例如结构分析、流体分析、热传导分析等。
第三步：几何建模在Ansys中进行工程模拟与分析前，需要先进行几何建模。
Ansys提供了多种建模方法，包括直接建模、参数化建模和导入外部几何模型等。
根据具体的需求选择合适的建模方法，并进行几何模型的创建和编辑。
第四步：网格划分在几何建模完成后，需要对几何模型进行网格划分。
网格划分是工程模拟与分析的基础，合适的网格划分能够提高计算效率和结果的准确性。
Ansys提供了自动网格划分和手动网格划分两种方法，根据需要选择合适的方法，并进行网格划分。
第五步：设置物理特性和边界条件在进行工程模拟与分析前，需要设置物理特性和边界条件。
物理特性包括材料参数、初始条件和加载条件等；边界条件包括约束条件和加载条件等。
根据具体的分析目的和工程需求，设置合适的物理特性和边界条件。
第六步：选择求解器和求解设置Ansys提供了多种求解器和求解设置，根据具体的分析类型选择合适的求解器和求解设置。
在进行求解器和求解设置时，需要注意选择合适的计算资源、求解方法和收敛准则，以提高求解效率和结果准确性。
第七步：运行分析在完成前面的准备工作后，可以点击Ansys界面中的“运行”按钮或选择菜单中的“分析->运行”来运行分析。
ansys仿真分析演示版.ppt
.,
21
定义属性
为实体模型指定属性
1. 定义所有需要的单元类型,材料, 和实常数.
2. 然后使用 网格工具的“单元属 性” 菜单条 (Preprocessor > MeshTool):
对所有体 (或所有面)一次划分网格, 将优越于 一个一个地划分网格.
通过指定所有线上的份数决定单元的尺寸, 它可以考虑线的曲率, 孔洞的接近程度和其 它特征, 以及单元阶次.
智能网格划分的缺省设置是关闭, 在自由网 格划分时建议采用智能网格划分。 它对映射 网格划分没有影响
.,
28
网格划分
线尺寸
.,
26
网格控制
如图所示为采用不同的 SmartSize尺寸级别进行四 面体网格划分的例子.
高级的 SmartSize 控制, 如 网格扩张和过渡系数在 SMRT 命令 (或
Preprocessor > -Meshing-
Size Cntrls > -SmartSizeAdv Opts...)中提供.
4、梁单元建模时应当注意 截面方位 节点偏移 自由度的
释放
合
5、板单元：不同厚度的板单元连接时注意网格的结点是否重
定义单元属性
在实体模型上直接指定属性将不考虑缺省属性
模型中有多种单元类型， 实常数 和 材料 , 就必须确保给每一
种单元指定了合适的属性
划分网格前对每一个类型的实体分配正确的单元属性
部分常用单元
选择实体类型后按 SET键.
利用ANSYS进行工程分析PPT教案
会计学
1
1 CAE简介
➢CAE（Computer Aided Engineering ，计算机辅助工程）,指 用计算机辅助求解分析复杂工程和产品的结构力学性能，以 及优化结构性能等。
CAE
有限元法 (FEM)
ANSYS, Abaqus, fluent
有限差分法 (FDM)
FLAC2D
定解调件
结构离散化
求解控制方程 KA=F边界元法 (BEM)牛牛文档分享2 ANSYS简介
➢功能：
• 建立计算模型或者输入结构、产品、组件或系统的CAD 模型； • 应用施加载荷或者其他设计条件； • 研究产品的物理响应，比如应力水平、温度分布或者电磁 场等； • 对产品进行优化设计，以降低产品的费用； • 做数值模拟实验。
问题描述：
有两块厚度均为0.02mm的无限长平板1和2，受下图约束。 平板初始温度为20℃，求将其加热到800 ℃时平板内部的应➢ 平面应变问题； ➢ 建模：选择两平板的横截面建立几何模型； ➢ 单元：PLANE13热-结构耦合单元。 ➢ 材料：线弹性。连杆随机加载疲劳分析牛牛文档分享（2）结构动力学分析
➢ 结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。 ➢ 与静力分析不同，动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻 尼和惯性的影响。 ➢ ANSYS可进行的结构动力学分析类型包括：瞬态动力学分析、模态 分析、谐波 程序的声学功能用来研究在含有流体的介质中声波的传播，或分 析浸在流体中的固体结构的动态特性。 ➢这些功能可用来确定音响话筒的频率响应，研究音乐大厅的声场 强度分布，或预测水对振动船体的阻尼效应。
பைடு நூலகம்主动声纳探测牛牛文档分享（9）多物理场耦合分析
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May,25,2005
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8-23
选择求解器（续）
• GUI方式：Main Menu>Solution>Analysis Options
选择求解器 选择迭代精度：默认下， 对称矩阵静态分析的精度 为1.0E-8，非对称静态分 析的精度为1.0E-9，大多 数情况下采用1.0E-5就可 以了。这种精度设置仅在 迭代求解器中使用，直接 法不用设置。
May,25,2005
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二、分类
非线性最重要的特征：随着荷载的变化，结构的刚度在发生变化。 根据非线性的原因，可分为三类：
• 状态非线性（接触）
许多普通结构的表现出一种与状态相关的非线性行为。ANSYS程序中单元 的激活与杀死选项用来给这种状态的变化建模。
•
•
May,25,2005
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稀疏矩阵直接求解器
•
稀疏矩阵直接求解器采用直接消元法对矩阵进行求解，是一个适应性极广的 求解器，尤其对于病态矩阵，如单元形状不好的矩阵（如接触改变了网格拓 扑结构时），用该求解器能克服迭代法不能求解的困难。 在静力分析、瞬态分析中应用较广，也可以用于线性问题、非线性问题。 稳定性好，求解速度快，但需要较多的内存。
模态分析:
简单模态振型和频率可以忽略细节因素而使用相对较粗糙的单元网格进行分析计 算。
May,25,2005
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选择分析类型
• 分析类型通常遵循以下原则： 结构分析 实体的运动、压力、接触 热分析 热、高温及温度变化。 流体分析： 气体或液体的运动，或包容的气体/流体 耦合场： 上述分析的任意组合
• •
May,25,2005
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预置条件共轭梯度求解器
• • 属于迭代求解方法。 通常用于求解实体单元、壳单元底结构分析，速度快，模型越大，速度优势越明 显，并且所需的硬盘空间越小。 该求解器能够稳定求解外加约束方程的问题。 用于非线性分析中，能够在荷载步之间修改求解精度，特别有用。 Power求解器不检验求解的奇异问题。存在奇异的情况下（如模型约束不够，出 现刚体位移），它仍可以计算求解，或者结果不收敛，但仍然进行所有的PCG迭 代计算，并输出错误信息。 内存开销太大。
静态分析瞬 态分析
May,25,2005
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8-28
第八讲 专题分析之：几何非线性分析
May,25,2005
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8-29
一、概念
• 分析的结构体系是在线性还是非线性状态下工作？线性求解能满足我 的需要吗？如果不能，必须考虑哪种非线性特性？
Definition
许多情况和物理现象都要求进行非线性计算。 • 随着荷载的变化，结构的刚度在发生变化。
桥梁结构仿真分析
湖南大学土木学院
2005年6月
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May,25,2005
8-1
第八讲: 制定分析方案、专题分析
May,25,2005
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8-2
内容及目标
学习完本讲后，能够使用ANSYS解决一般工程结构的力学问题。
Part A. ANSYS解决问题的类型 Part B. 制定分析方案 Part C. 选择求解器 专题分析：几何非线性分析 专题分析：屈曲分析 专题分析：模态分析 专题分析：地震时程分析
May,25,2005
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8-10
选择结构分析
• 选择结构分析，接下来的问题是： – 线性还是非线性分析？ – 静力还是动力分析？ 要回答这些问题，先要知道物体承受什么样的激励（载荷），因为下述 三种类型的力决定了它的响应： – 静力（刚度） – 惯性力（质量） – 阻尼力
•
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8-3
PART A: 解决问题的类型
May,25,2005
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解决问题的类型
• ANSYS作为大型通用有限元分析程序，涉及的领域非常广。其中 与土木结构分析有关的分析类型如下：
静力分析 （线性、非线性） 模态分析 谐振分析 瞬态分析 谱分析 特征值分析 子结构
稀疏矩阵直 接求解器 雅可比共轭 梯度求解器
稳定性好 、速度快 单场问题 （热、磁 、声）时 速度更快 多场问题 速度快、 迭代法中 稳定性好 速度极快
≤ 10～50万
中
高
≥ 5～100万
中
低
不完全乔列 斯基共轭梯 度求解器 预置条件共 轭梯度求解 器
≥ 5～100万
高
低
多物理场
5～100万
高
低
结构线性实 体和壳单元
May,25,2005
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使用求解控制器对话框
• • 求解器控制对话框有5个按钮开关，每一个包括一系列的相关的求解控制。 GUI：Main Menu>Solution>Analysis Type>Sol’n Controls
基本分 析选项
瞬态动 力选项
分析选项
非线性 选项
高级非线性 选项
May,25,2005
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分析目的
准则
分析目的直接决定分析近似模型的确定。分析目的就是回答如下的问题：
利用FEA研究结构哪些方面的问题？想得到什么样的一个结果？
结构分析:
. . . .
要想得到极高精度的应力结果，必须保证影响精度的任何结构部位有理想 的单 元网格，不对几何形状进行细节上的简化。应力收敛应当得到保证，而任何位置 所作的任何简化都可能引起明显误差。 在忽略细节的情况下，使用相对较粗糙的单元网格计算转角和法向应力。 复杂的模型要求具有较好的均匀单元网格，并允许忽略细节因素。
. . . . . . .
-
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8-18
PART C: 选择求解器
May,25,2005
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8-19
求解
•
ANSYS通过读取有限元模型及其上的荷载信息，来建立联立方程，然后 使用不同的求解器，求解计算结果。 求解结果存放在Jobname.DB、Jobname.RST、Jobname.OUT中，以 便后处理或者查看。 作为一个使用者而言，主要任务是建立模型，在程序求解完成后分析结果 ，程序自动完成大部分的求解设置及求解任务。不仅如此，求解还涉及到 了较深入的理论知识。但理解求解过程及ANSYS的处理方法可以正确地 设置求解选项、同时特别有助于找到求解失败的原因。
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Part B: 制定分析方案
May,25,2005
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制定分析方案
制订分析方案是很重要的。一般考虑下列问题： A. 哪一种分析类型？ B. 模拟什么？ C. 采用哪一种单元类型？ 制订得分析方案好坏直接影响分析的精度和成本（人耗工时 ，计算机资源等），但通常情况下精度和成本是相互冲突，特别是 分析较大规模和具有复杂边界的模型时更为明显。一个糟糕的分析 方案可能导致分析资源紧张和分析方式受得限制。
•
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建模的考虑
• 建模的决策： – 应该考虑多少细节？ – 是否应用对称性？ – 模型中是否有应力奇异点？ • 选用那种类型的单元？ 线单元 壳单元 X－Y平面单元 平面应力或应变单元 轴对称单元 谐单元 实体单元 专用单元 线性单元/高阶单元/P单元 四边形单元/三角形单元，块单元/四面体单元
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8-11
线性 / 非线性分析
分析的结构体系是在线性还是非线性状态下工作？线性求解能满足分 析的需要吗？如果不能，必须考虑哪种非线性特性？ 一般情形下线性分析可以满足实际工程的需要，但是许多情况和物理 现象都要求进行非线性分析。
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线性 / 非线性分析
线性与非线性分析的区别 • 线性分析假设忽略荷载对结构刚度变化的影响。典型的特征是： – 小变形 – 弹性范围内的应变和应力 – 没有诸如两物体接触或分离时的刚度突变。
应力
弹性模量 (EX)
应变
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线性 / 非线性分析
• • 如果加载引起结构刚度的显著变化，必须进行非线性分析。 引起结构刚度显著变化的典型因素有：多种原因引起的，其中主要有以下 三个方面的因素：
•
选择求解器的菜单(需要打开完整菜单)： GUI：Main Menu>Solution>Analysis Option
May,25,2005
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选择求解器（续）
• ANSYS提供5个求解器： 1. 波前求解器（Frontal solver） 2. 稀疏矩阵直接求解器（Sparse solver） 3. 雅可比共轭梯度求解器 4. 预置条件共轭梯度求解器（ PCG solver） 5. 不完全乔列斯基共轭梯度求解器 • • • 前两种为直接求解器，适用于自由度在5万或50万以内的求解器； 后3种为迭代求解器，能够处理自由度在5万～100万以上的大模型。 程序默认的求解器类型为波前直接求解器，关闭SOLCONTROL时，程序采 用稀疏矩阵直接求解器。
May,25,2005
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静力 / 动力分析
• • 如果施加的荷载随时间快速变化，则惯性力和阻尼力通常是重要的。 因此可以通过载荷是否是时间相关来选择是静力还是动力分析。 – 如果在相对较长的时间内载荷是一个常数，请选择静态分析。 – 否则，选择动态分析。 总之，如果激励频率小于结构最低阶固有频率的1/3，则可以进行静力 分析。