有限元第三讲 ANSYS分析基础
有限元分析ANSYS简单入门教程
有限元分析ANSYS简单入门教程有限元分析（finite element analysis，简称FEA）是一种数值分析方法，广泛应用于工程设计、材料科学、地质工程、生物医学等领域。
ANSYS是一款领先的有限元分析软件，可以模拟各种复杂的结构和现象。
本文将介绍ANSYS的简单入门教程。
1.安装和启动ANSYS2. 创建新项目(Project)点击“New Project”，然后输入项目名称，选择目录和工作空间，并点击“OK”。
这样就创建了一个新的项目。
3. 建立几何模型（Geometry）在工作空间内，点击左上方的“Geometry”图标，然后选择“3D”或者“2D”，根据你的需要。
在几何模型界面中，可以使用不同的工具进行绘图，如“Line”、“Rectangle”等。
4. 定义材料（Material）在几何模型界面中，点击左下方的“Engineering Data”图标，然后选择“Add Material”。
在材料库中选择合适的材料，并输入必要的参数，如弹性模量、泊松比等。
5. 设置边界条件（Boundary Conditions）在几何模型界面中，点击左上方的“Analysis”图标，然后选择“New Analysis”并选择适合的类型。
然后，在右侧的“Boundary Conditions”面板中，设置边界条件，如约束和加载。
6. 网格划分（Meshing）在几何模型界面中，点击左上方的“Mesh”图标，然后选择“Add Mesh”来进行网格划分。
可以选择不同的网格类型和规模，并进行调整和优化。
7. 定义求解器（Solver）在工作空间内，点击左下方的“Physics”图标，然后选择“Add Physics”。
选择适合的求解器类型，并输入必要的参数。
8. 运行求解器（Run Solver）在工作空间内，点击左侧的“Solve”图标。
ANSYS会对模型进行求解，并会在界面上显示计算过程和结果。
ANSYS 18.0有限元分析基础与实例教程课件第3章
四边形网络（默认）
三角形网络
图3-4 四边形单元形状的退化
图3-5 默认单元尺寸
2. 选择自由或映射网格划分
单元形状（MSHAPE）和网格划分类型（MSHEKEY）的设置共同影
响网格的生成，表3-2列出了ANSYS程序支持的单元形状和网格划分
类型。
表3-2 ANSYS程序支持的单元形状和网格划分类型
4．在节点处定义不同的厚度 可以利用下列方式对壳单元在节点处定义不同的厚度：
命令：RTHICK。 GUI：Main Menu > Preprocessor > Real Constants > Thickness Func 。
下面用一个实例来详细说明该过程，该实例的模型为10×10的矩形 板，用0.5×0.5的方形SHELL63单元划分网格。现在ANSYS程序里输 入如下命令流：
Main Menu > Preprocessor > Meshing > Mesh Attributes > All Volumes（Picked Volumes）
2．分配默认属性 可以通过指向属性表的不同条目来分配默认的属性，在开始划分网格 时，ANSYS程序会自动将默认属性分配给模型。直接分配给模型的单 元属性将取代上述默认属性，而且，当清除实体模型图元的节点和单 元时，其默认的单元属性也将被删除。
1
自由网格和映射网格示意图如图3-1所示。 ELEMENTS
SEP 16 2004
1
12:44:54
ELEMENTS
SEP 16 2004 12:45:40
Y ZX
Y ZX
图3-1 自由网格和映射网格示意图
3.2 设定单元属性
在生成节点和单元网格之前，必须定义合适的单元属性，包括如
ansys有限元基础教程
ansys有限元基础教程ANSYS是一款常用的有限元分析软件，广泛应用于工程设计和科学研究领域。
本文将介绍ANSYS的有限元基础教程，帮助读者快速上手使用该软件。
首先，我们需要了解有限元分析的基本原理。
有限元分析是一种将复杂结构模型离散为大量小块（有限单元）的方法，通过求解每个小块的力学行为，最终得到整个结构的应力、位移等参数。
在ANSYS中，用户需要首先创建一个几何模型，然后将其划分为多个有限单元，并设置每个单元的材料属性、约束条件和载荷。
创建几何模型时，ANSYS提供了多种建模工具，如直线、弧线、曲面等。
用户可以通过这些工具创建出与实际结构相似的几何模型。
在模型创建完成后，我们需要划分为有限单元。
ANSYS提供了丰富的单元类型，如点单元、线单元、面单元和体单元等。
在划分单元时，用户需要根据问题的特点选择适合的单元类型。
接下来，我们需要设置材料属性、约束条件和载荷。
材料属性包括材料的弹性模量、泊松比等，用户需要在ANSYS中定义这些参数。
约束条件主要是结构的边界条件，如固支条件、约束位移等。
用户需要将这些约束条件设置好以便进行分析。
载荷包括静载荷和动载荷，用户需要根据实际情况设置相应的载荷。
在设置完模型、单元和边界条件后，我们可以进行有限元分析。
ANSYS提供了多种分析类型，如静力分析、热传导分析和模态分析等。
用户需要选择适当的分析类型，并设置相应的参数。
然后，ANSYS将自动进行计算，并给出结构的应力、位移等结果。
最后，用户还可以对计算结果进行后处理。
ANSYS提供了丰富的后处理工具，如绘制应力云图、绘制位移变形图等。
通过这些工具，用户可以直观地了解结构的受力情况和变形情况。
综上所述，ANSYS的有限元基础教程主要包括模型创建、单元划分、材料设定、约束条件设置、载荷设置、分析类型选择、计算求解和后处理等步骤。
通过学习这些基础知识，读者可以快速上手使用ANSYS进行有限元分析，为工程设计和科学研究提供有力的支持。
有限元基础与ANSYS软件第3章典型结构的ANSYS建模分析
/SOLU ANTYPE,STATIC OUTPR,BASIC,ALL D,1,ALL,0 D,5,ALL,0 F,6,FY,-1000 F,7,FY,-1000 F,8,FY,-1000 F,8,FX,1000 SOLVE FINISH /POST1 PLDISP,1 PRDISP PRNSOL,U,X PRNSOL,U,Y ETABLE,AXS,LS,1 ETABLE,AXF,SMISC,1 ETABLE,AXE,LEPEL,1 PLETAB,AXS PLETAB,AXF PLETAB,AXE FINISH
一、负载的定义
ANSYS中的负载可分为边界条件和实际外力两类，主要 有： 自由度约束，给定节点位移值；
集中力（力矩），作用于结构节点；
表面压力负载，分布于单元面上的分布力；等等。
结构的有限元模型建立后，开始声明各种负载。负载的 声明可在/prep7处理器和/solu处理器中进行，建议全部负载在 /solu处理器中声明。
M（力矩）
Comp X\Y\Z\XY\YZ\XZ X\Y\Z
X\Y\Z
PRNSOL, Item, Comp ！打印节点的解答(以节点为单位)
Item
U(位移)
S （应力）
Comp
X\Y\Z\COMP
COMP\PRIN\
可显示一般结构的2-D，3-D单元的分析结果！
对于一维的杆、梁等单元的结果的图形显示可用 ETABLE命令。
命令需位于SOLVE命令之前。 Item=ALL 所有结果，=NSOL，节点自由度结果，
=BASIC,系统默认（所包含的内容足以使用） FREQ为负载次数，=ALL时为最后负载 。
SOLVE 加完负载后，可执行该命令对题目进行求解。求解过程中
ansys有限元分析实用教程
ansys有限元分析实用教程ANSYS有限元分析是一种常用的工程分析方法，广泛应用于多个领域，包括机械工程、土木工程、航空航天工程等。
本文将介绍ANSYS有限元分析的实用教程。
首先，要进行ANSYS有限元分析，我们需要安装并打开ANSYS软件。
一般来说，ANSYS软件提供了一个图形用户界面，使得操作相对比较容易上手。
在打开软件之后，我们可以选择创建一个新的工作文件，然后选择适当的分析类型，例如结构分析、热传导分析等。
接下来，我们需要构建模型。
可以使用ANSYS提供的建模工具来创建不同的几何形状，例如线段、圆柱体、平面等。
在创建模型时，我们可以使用不同的几何参数和操作来精确地定义模型的形状。
对于复杂的模型，可以使用更高级的建模工具来导入外部CAD文件，并对其进行细化处理。
一旦模型构建完成，我们需要定义材料属性。
ANSYS允许用户选择不同的材料模型来描述结构材料的行为。
例如，可以选择线性弹性模型、塑性模型或复合材料模型等。
对于每种材料模型，我们需要输入相应的材料参数，例如杨氏模量、泊松比、屈服强度等。
然后，我们需要定义边界条件和荷载。
边界条件描述了模型在分析过程中的约束情况，例如固定约束、弹簧约束等。
荷载描述了外部施加在模型上的力、压力或温度。
在定义边界条件和荷载时，我们可以选择不同的约束类型和施加方式，以满足实际工程需求。
在所有必要的输入参数都定义完毕后，我们可以运行分析并获得结果。
ANSYS将自动生成一个有限元网格，并根据输入的参数和模型条件进行求解。
在求解过程中，ANSYS将计算模型的应力、应变、变形等结果，并将其显示在图形界面上。
此外，ANSYS还提供了更高级的结果后处理工具，可以进行更深入的结果分析和可视化。
最后，我们可以根据分析结果来优化模型设计。
通过修改材料参数、几何形状或边界条件，我们可以评估不同设计方案的性能，并选择最佳的设计方案。
ANSYS提供了一套完整的优化工具，使得优化过程变得更加高效和准确。
有限元分析ANSYS简单入门教程
10
3、实例练习
练习 -带孔矩形板(续)
交互操作
3. 设定分析模块. a. Main Menu: Preferences b. 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.
解释
3、实例练习
交互操作
6. 定义材料属性.
a. Preprocessor > Material Props > Constant- Isotropic
（各向同性）
b. 选择 OK to 定义材料 1.
c. 在EX框中输入2e5（弹 性模量）.
d.在PRXY框中输入0.3 （泊松比）.
f. 选择OK 定义材料属性 并关闭对话框.
-Modeling- Create > -Areas > Circle > -Solid Circle
f. 输入圆心坐标WP X值100， WP Y值50，半径Radius值 20.
g. 选择 OK.
h. Main Menu: Preprocessor >
-Modeling- Operate > Booleans- > Subtract > Areas
结果数据 - ANSYS计算的结果(位移、应力、应变、 温度等).
2、文件管理
ANSYS数据库 (续)
1-4b. 存储数据库操作. 存储操作将数据从内存以数据库文件（以db为扩展名） 写入硬盘，是数据库当前状态的一个备份.
ANSYS有限元全套学习资料第三章
•
P
PART 1: BALL Mat 1: Si3N4 Ceramic Real 1 Type 1: SOLID164
PART 2: PLATE Mat 2: Steel Real 2 Type 2: SOLID164
March 7, 2002 Inventory #001630 3-3
Part 定义
March 7, 2002 Inventory #001630 3-2
Part 定义
A. 什么是Part ?
•
Training Manual
Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0
一个 Part 是指具有相同的单元类型，实常数和材料号组合的一个单元集 . 可以说, Part 是模型中的一个特定部分. 每个 Part 具有一个给定的参 考号 Part ID, 用于在后续 ANSYS/LS-DYNA 命令中使用。 为了说明在有限元分析中如何定义 Part, 参考球与平板接触的问题。描 述如下, 模型由两个 part 组成: 一个是球，一个是平板。
•
例子：
March 7, 2002 Inventory #001630 3-4
Part 定义
C. 创建、列表和更新 Part
• • Parts 是通过EDPART命令来创建、列表和更新 菜单操作路径：
– Preprocessor > LS-DYNA Options > Parts Options
Training Manual
March 7, 2002 Inventory #001630 3-10
Part 定义
E. 选择 Part
• •
Training Manual
ANSYS有限元基础教程第三章答案
ANSYS有限元基础教程第三章答案1.填空题（1）ANSYS 11.0的操作方式可分为GUI方式和命令方式。
（2）主菜单（Main Menu）是使用GUI模式进行有限元分析的主要操作窗口，包含了ANSYS软件的主要功能：参数选择、预处理器、求解计算器或求解计算模块、通用后处理、时间历程后处理模块或称时间历程后处理器和优化设计模块等。
（3）可以对图形视窗中的模型进行缩放、移动和视角切换的工具栏是试图工具栏。
（4）工程领域常用的数据模拟方法有有限元法、边界元法、离散单元法和有限差分法等。
就广泛性而言，主要还是有限单元法。
2．判断题（1）ANSYS是一个通用的有限元分析软件，它具有多种多样的分析能力，包括简单的线性静态分析和复杂的非线性动态分析。
（√）（2）选择开始→程序→ANSYS 11.0→ANSYS Product Launcher命令可直接启动ANSYS 11.0程序。
（×）（3）ANSYS软件中常用到的有限单元有Link单元、Beam单元、Block单元和Plane单元等。
（√）（4）一个典型的ANSYS分析过程可分为以下6个步骤：定义参数、创建几何模型、划分网格、加载数据、求解计算和结果分析。
（√）第2章实体建模1.填空题（1）实体模型由点、线、面和体组合而成，这些基本的点、线、面和体在ANSYS软件中通常称为图元。
直接生成实体模型的方法主要有自底向上和自顶向下两种。
（2）建立实体模型时，关键点是最小的图元对象，关键点即为结构中一个点的坐标，点与点连接成线，也可直接组合成面及体。
（3）布尔运算就是对生成的实体模型进行诸如交、并、减等的逻辑运算处理。
这样就给用户快速生成复杂模型提供了极大的方便。
（4）将两个或多个图元连接以生成三个或更多新的图元的布尔运算叫做搭接运算。
2.判断题（1）选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Delete→Lines Only命令，可删除线及其上的关键点。
ANSYS有限元分析入门与应用指南
ANSYS有限元分析入门与应用指南第一章：ANSYS有限元分析概述ANSYS是一种常用于工程领域的有限元分析软件，主要用于对各种结构进行力学分析、流体动力学分析、热传导分析等。
本章将对ANSYS的基本原理、工作流程和应用领域进行介绍。
1.1 ANSYS的基本原理ANSYS基于有限元方法，将实际结构或系统离散为有限数量的单元，通过对单元进行各种物理特性的分析，最终得到整个结构的行为。
有限元方法是一种数值分析方法，可以有效解决传统方法难以处理的复杂问题。
1.2 ANSYS的工作流程ANSYS的工作流程包括几个关键步骤：前处理、求解和后处理。
前处理阶段主要负责模型的建立和单元网格的划分，求解阶段进行物理场的计算和求解，后处理阶段对结果进行可视化和分析。
1.3 ANSYS的应用领域ANSYS可应用于各个工程领域，如固体力学、流体力学、热传导、电磁场等。
在航空航天、汽车工程、建筑结构、电子设备等领域都有广泛的应用。
第二章：ANSYS建模与前处理在使用ANSYS进行有限元分析之前，需要对模型进行建模和前处理工作。
本章将介绍ANSYS建模的基本方法和前处理的必要步骤。
2.1 模型建立ANSYS提供了多种建模方法，包括几何建模、CAD导入、脚本编程等。
用户可以根据需要选择合适的建模方法，对模型进行几何设定。
2.2 材料定义和属性设置在进行有限元分析之前，需要为材料定义材料性质和属性。
ANSYS提供了多种材料模型，用户可以根据具体需求进行选择和设置。
2.3 网格划分网格划分是有限元分析中非常重要的一步，它决定了模型的离散精度和计算效果。
ANSYS提供了多种单元类型和划分算法，用户可以根据需要进行合理的网格划分。
第三章：ANSYS求解与后处理在进行前处理完成后，就可以进行有限元分析的求解和后处理了。
本章将介绍ANSYS的求解方法和后处理功能。
3.1 求解方法ANSYS提供了多种求解方法，如直接法、迭代法等。
根据模型的复杂程度和求解要求，用户可以选择合适的方法进行求解。
ANSYS有限元分析基本步骤
2.2 有限元模型的建立
图2-1
11
2.2 有限元模型的建立
• 单击Isotropic;弹出Linear Isotropic Properties for Material Number 1对话框;见图2-2..在EX输入栏中输入弹 性模量;在PRXY输入栏中输入泊松比..如图2-2所示..
第2章
有限元分析基本步骤
1
基本步骤
2.1 ANSYS有限元分析典型步骤 2.2 有限元模型的建立 2.3 加载和求解 2.4 结果后处理
2
2.1 ANSYS有限元分析典型步骤
• ANSYS有限元典型分析大致分为三大步骤：
➢ 1建立有限元模型； ➢ 2加载和求解； ➢ 3结果后处理和结果查看..
3
图2-2
12
2.2 有限元模型的建立
• 2.2.4 创建有限元模型
➢ ANSYS提供了两种方法来构建有限元模型;一种是首先创建或 导入实体模型;然后对实体模型进行网格划分;以生成有限元模型 ；另一种是直接利用单元和节点生成有限元模型..第二种方法非 常困难;在实际工作中是不实用也不常用..
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2.2 有限元模型的建立9来自2.2 有限元模型的建立
• 2.2.3 定义材料属性
➢ ANSYS中的所有分析都需要输入材料属性..例如;在进行结构分 析时;要输入材料的弹性模量和泊松比等..
➢ 定义材料属性的方法 • 单击Main Menu主菜单/Preprocessor前处理器/Material Props材料属性/Material Models材料模型;弹出Define Material Model Behavior定义材料模型对话框;单击右侧列表 框中的结构模型Structural/Linear线性/Elastic弹性/Isotropic 各向同性;表明要定义的材料是各向同性线弹性材料.. 如图21所示..
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3.3文件管理
3.3a. ANSYS怎样在分析中使用文件. 3.3b. ANSYS使用的文件格式. 3.3c. 确定默认的ANSYS文件名.
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ANSYS文件及工作文件名
Objectives
3.3a. ANSYS怎样在分析中使用文件. 3.3b. ANSYS使用的文件格式. 3.3c. 确定默认的ANSYS文件名.
总变形数据的获得
小结
利用ansys作有限元分析基本步骤： 1，设置文件名，标题，更改存储路径等。 2，选择计算时需要用到的优先选择模块。 3，设置单元模式。 4，设置材料属性。 5，建立（或者导入）分析模型。 6，赋予模型的材料属性，进行网格划分。 7，设置边界条件，施加载荷。 8，求解。 9，结果后处理。
8,施加载荷和边界条件
加载和施加约束后的模型
9，求解
10，求解后处理——查看结果
变形前后仿真图象对比
读取结果数据
所有节点计算结果 的显示
实例2：弹性力学平面问题的求解
和前面的杆件问题不同，这是一个平面问题。 图示为一个扳手，求其在工作时的受力分析。其中 大圆套固定，小圆套内侧受到一定的压力。
3.2.1.
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)
A1
YZX
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ANSYS的分析方法(续)
使用者可利用文本编辑软件编辑该文件，删除不必要 的命令，修正错误的命令，保留该文件以便日后参考 或重新分析。通常分析后的资料太大，保存不易，固 仅仅保存该命令文本文件即可。该文件不具有覆盖功 能，如该文件存在，再进入ANSYS时，会继续添加在 该文件之后，故每次进入ANSYS时，最好先删除该文 件。也可将修正后的LOG文件更改扩展名以避免混淆。
第三章 ANSYS分析基础
目录
3.1 初步接触ANSYS 3.2 ANSYS分析的基本步骤 3.3 文件管理 3.4 有限元模型的创建
3.1 初步接触ANSYS
3.1.1平面刚架静力分析
问题描述：如图3-1所示为一平面刚架，已知节点5沿x,y方 向固定，节点2沿着y方向固定，在节点4处受一个沿着y方 向的-1000N的力，在节点3处受一个沿y方向的－3000N的 力，试分析各个节点的位移。已知刚架的相关参数如下：横 截面积A＝0.0072m2；横截面高度H＝0.42m，惯性矩I＝ 0.0002108m4；弹性模量E＝2.06×1011N/m2，泊松比 u＝0.3。
该文件为ASCⅡ文件．记录使用者执行 每一条命令后的执行情况，不管该命令 正确与否，在交互模式下．输出窗口所 显示的内容就是该文件。
在非交互模式下，ANSYS执行完毕后便会有该文件产 生。
Database file(Jobname．db)
该文件为Binary文件，记录有限元系统 的资料，包括节点、元素，负载、解答 及任何其他有关数据。该文件必须用 SAVE的命令才能将最新的资料保存。或 是离开ANSYS程序时自动保存，如果该 文件已存在，则会用原有的文件用 Jobname.dbb名称保存。
Error file(jobname.err)
该文件为ASCII文件，记录执行命令时 所产生的错误信息，其中包含有限元模 块的不正确或错误的命令。在交互模式 下，错误的原因在输出窗口中可以看到， 但在非交互模式下程序的不正常中止， 就要靠此文件来检查错误所在，该文件 也不具覆盖功能。
Output file(Jobaame．out)
• 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.
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部分文件名称以及含义
Log file(jobname.log)
该文件为ASCII文件，记录使用者从进 入ANSYS至离开时所执行的任何正确与 错误的命令。
Ansys10.0操作界面
操作步骤：
1，设置工作路径，文件名称等
清除前面内容，重新开始新 的计算 改变文件名称 改变工作路径 改变标题
读入输出文件
改变文件名 改变标题
2、选择GUI操作模块，点 击preference
3，选中Structural和h-method
4，设置材料常数
——并非所有材料都需要设置材料 常数
Objective
3.2.2.
ANSYS分析步骤在GUI中的体现.
分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现.
1. 建立有限元模型 2. 施加载荷求解 3. 结果后处理
主菜单
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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，与典型 分析的顺序相同.
3.2 ANSYS分析的基本步骤
学习完基本操作步骤后，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。
3.2 分析步骤
3.2.1. ANSYS分析中三个主要的分析 步骤.
3.2.2. ANSYS分析步骤在GUI中的体 现.
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ANSYS的分析方法
Objective
5，设置材料属性
弹性模量 泊松比
各向同性
6，建立平面刚架节点和单元
——生成节点
分别输入节点坐标如下： 1（2，0，0） 2（6，0，0） 3（0，2，0） 4（4，2，0） 5（8，2，0） 得到如下节点
7，连接节点生成单元
显示系统单元编号
Utility Menu—plotCtrls-Numbering
1，选择计算模块，改变文件名，更改工作路径
2，选择单元类型
3，设置材料属性
4，建模（由底至顶建模， 由顶至底建模）
5，网格的划分
赋予模型材料属性
网格划分方式
选择area方式时的设置
几种网格划分的对比
6，添加约束，施加载荷
7，求解，观察结果 (沿X轴受压力）
单元受载分析
沿X，Y轴均受压力时的变形