有限元分析课件之ANSYS单元类型(本科生讲解).
第五章ANSYS概述 有限元法基本原理及应用课件

5.2 ANSYS的界面介绍
对话框式数据输入的基本形式
【OK】:表示确定对话框中的输入并退出对话框。 【Apply】:表示确定对话框中输入但不退出该对话框。 【Reset】:表示重新设置对话框中的内容,将其恢复到ANSYS默认值。 【Cancel】:表示不执行对话框中的设置同时退出该对话框。 【Pick All】:表示全选图形窗口中的相关实体。 【Help】:表示不明白执行操作的含义,单击该按钮可以获取相应的帮助信息。
电磁场分析与压电分析
电磁场分析 电磁场分析中考虑的物理量是磁通量密度、磁场密度、 磁力、磁力矩、阻抗、电感、涡流、能耗及磁通量泄露等,可分为 以下几类: (1)静磁场分析 (2)交变磁场分析 (3)瞬态磁场分析 (4)电场分析 (5)高频电磁场分析 压电分析
用于分析二维或三维结构对AC(交流)、DC(直流)或任意随时间 变化的电流或机械载荷的响应。这种分析类型可用于换热器、振荡器、 谐振器、麦克风等部件及其它电子设备的结构动态性能分析。可分为 四种类型: (1)静态分析 (2)模态分析 (3)谐响应分析 (4)瞬态分析
Customization Preferences:用 户管理选项卡
设置完成后单击【Run】按钮,即可启动ANSYS
5.3 ANSYS设置与使用
退出ANSYS软件
ANSYS提供了三种方法退出ANSYS程序,分别是: (1)从通用菜单退出:执行Utility Menu→File→Exit; (2)从命令窗口输入命令:/EXIT; (3)从工具条退出,如下图
• 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。
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有限元分析——课程PPT课件

文档仅供参考,如有不当之处,请联系本人改正。
1.2 ANSYS10.0简介
1.2.1 ANSYS 10.0发展过程 ANSYS 公 司 成 立 于 1970 年 , 是 美 国 匹 兹 堡 大 学
John Swanson 博士创建,是目前世界CAE行业最大公 司。 1.2.2 ANSYS10.0 创新之处 1.2.3 ANSYS 10.0 使用环境
文档仅供参考,如有不当之处,请联系本人改正。
1.1.2 有限元常用术语
➢ 1.单元,有限元模型中每一个小的块体称为一个单元。 一个有限元程序提供的单元种类越多,该程序功能就 越强大。ANSYS提供一百余种单元类型。
➢ 2.节点,用于确定单元形状、表述单元特征及连接相 邻单元的点。有限元模型中的最小构成元素。
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。
文档仅供参考,如有不当之处,请联系本人改正。
3. 热分析 ●稳态、瞬态温度场分析 ●热传导、热对流、热辐射分析 ●相变分析 ●材料性质、边界条件随温度变化
4. 电磁分析 ●静磁场分析-计算直流电(DC)或永磁体产生的磁场 ●交变磁场分析- 计算由于交流电(AC)产生的磁场 ●瞬态磁场分析-计算随时间随机变化的电流或外界 引起的磁场 ●电场分析-用于计算电阻或电容系统的电场. 典型的 物理量有电流密度、电荷密度、电场及电阻热等。 ●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。
ANSYS有限元入门PPT教案

• 默认的工作文件名是 file.
第46页4/6共49页
ANSYS文件及工作文件名(续)
• 数据库文件
一些特殊的文件 jobname.db
二进制
• Log 文件
jobname.log
文本
• 结果文件 (例如:结构)
jobname.rxx jobname.rst
二进制
• 图形文件
jobname.grph
第39页3/9共49页
3.3 分析过程
40
第40页/共49页
有限元分析
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。
Ansys-Workbench详解教程ppt课件

ppt课件.
33
网格控制
具体操作:选中结构树的Mesh项,点击鼠标右键,选择Insert,弹出 对网格进行控制的各分项,一般只需设置网格的形式(Method)和单元的 大小(Sizing)。
其余一些网格控制项的意义:
Refinement—细化网格 Mapped Face Meshing—映射网格;
定义
真实系统
ppt课件.
有限元模型
4
节点和单元
载荷
节点: 空间中的坐标位置,具有一定自由度和 存在相互物理作用。
单元: 一组节点自由度间相互作用的数值、矩阵 描述(称为刚度或系数矩阵)。单元有线、面或实 体以及二维或三维的单元等种类。
约束
有限元模型由一些简单形状的单元组成,单元之间通过 节点连接,并承受一定载荷。
与单选的方法类似,只需选择Box Select,再在图形窗口中按住 左键、画矩形框进行选取。 3、在结构树中的Geometry分支中进行选择。
屏幕下方的状态条中将显示被选择的目标的信息。
ppt课件.
22
显示/隐藏目标
1、隐藏目标
在图形窗口的模型上选择一个目标,单击鼠标右键,在弹出的选
项里选择
,该目标即被隐藏。用户还可以在结构树中选取一
操作界面的显示 工具条的显示 选择目标 显示/隐藏 旋转、平移、缩放
ppt课件.
18
创建、打开、保存文档
File菜单或者工具条的 1、创建一个新文档。选择File—New命令。 2、 打开文档。选择File—Open命令。 3、保存文档。选择File—Save或Save As命令,
一般保存为.dsdb格式的文档。
ANSYS单元讲解(全)

把收集到得ANSYS单元类型向大家交流下。
Mass21是由6个自由度的点元素,x,y,z三个方向的线位移以及绕x,y,z轴的旋转位移。
每个自由度的质量和惯性矩分别定义。
Link1可用于各种工程应用中。
根据应用的不用,可以把此元素看成桁架,连杆,弹簧,等。
这个2维杆元素是一个单轴拉压元素,在每个节点都有两个自由度。
X,y,方向。
铰接,没有弯矩。
Link8可用于不同工程中的杆。
可用作模拟构架,下垂电缆,连杆,弹簧等。
3维杆元素是单轴拉压元素。
每个点有3个自由度。
X,y,z方向。
作为铰接结构,没有弯矩。
具有塑性,徐变,膨胀,应力强化和大变形的特性。
Link10 3维杆元素,具有双线性劲度矩阵的特性,单向轴拉(或压)元素。
对于单向轴拉,如果元素变成受压,则硬度就消失了。
此特性可用于静力钢缆中,当整个钢缆模拟成一个元素时。
当需要静力元素能力但静力元素又不是初始输入时,也可用于动力分析中。
该元素是shell41的线形式,keyopt(1)=2,’cloth’选项。
如果分析的目的是为了研究元素的运动,(没有静定元素),可用与其相似但不能松弛的元素(如link8和pipe59)代替。
当最终的结构是一个拉紧的结构的时候,Link10也不能用作静定集中分析中。
但是由于最终局于一点的结果松弛条件也是有可能的。
在这种情况下,要用其他的元素或在link10中使用‘显示动力’技术。
Link10每个节点有3个自由度,x,y,z方向。
在拉(或压)中都没有抗弯能力,但是可以通过在每个link10元素上叠加一个小面积的量元素来实现。
具有应力强化和大变形能力。
Link11用于模拟水压圆筒以及其他经受大旋转的结构。
此元素为单轴拉压元素,每个节点有3个自由度。
X,y,z方向。
没有弯扭荷载。
Link180可用于不同的工程中。
可用来模拟构架,连杆,弹簧,等。
此3维杆元素是单轴拉压元素,每个节点有3个自由度。
X,y,z方向。
作为胶接结构,不考虑弯矩。
ANSYS基础培训PPT课件

培训手册
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
培训手册
• 流动准则 • 屈服准则 • 强化准则
材料非线性
单元非线性
• 接触 – 点----点 – 点----线 – 点----面 – 面----面 – 刚----柔 – 柔----柔
{σ}=[D][B]{δ}e
{σ}—单元内任一点的应力矩阵
[D]—与单元材料有关的弹性矩阵
利用变分原理,建立作用于单元上的节点力和位
移之间的关系式
{F}e=[K]e{δ}e
培训手册
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
实体几何模型载荷
培训手册
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
优点 缺点
改变网格不影响载荷 涉及到的加载实体少
生成的单元在当前激活的单元座标下,节 点为总体直角座标,因此实体与有限元模 型可能有不同座标系统和载荷方向 实体载荷在凝聚分析中不方便,因载荷加 在主自由度上施加关键点约束较繁锁 不能显示所有实体载荷
简例(续)
培训手册
CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN
下面以小变形弹性静力问题为例,加以详细介绍。 几何方程:eij=1/2(ui,j+uj,i) 物理方程:sij=aijklekl 平衡方程:sij,j+fi=0 边界条件:
位移已知边界条件 ui=ui (在边界Гu上位移已知) 外力已知边界条件 sij,j+pi=0(在边界Гp上外力已知)
ANSYS单元类型(详细)

Mass21是由6个自由度的点元素,x,y,z三个方向的线位移以及绕x,y,z轴的旋转位移。
每个自由度的质量和惯性矩分别定义。
Link1可用于各种工程应用中。
根据应用的不用,可以把此元素看成桁架,连杆,弹簧,等。
这个2维杆元素是一个单轴拉压元素,在每个节点都有两个自由度。
X,y,方向。
铰接,没有弯矩。
Link8可用于不同工程中的杆。
可用作模拟构架,下垂电缆,连杆,弹簧等。
3维杆元素是单轴拉压元素。
每个点有3个自由度。
X,y,z方向。
作为铰接结构,没有弯矩。
具有塑性,徐变,膨胀,应力强化和大变形的特性。
Link10 3维杆元素,具有双线性劲度矩阵的特性,单向轴拉(或压)元素。
对于单向轴拉,如果元素变成受压,则硬度就消失了。
此特性可用于静力钢缆中,当整个钢缆模拟成一个元素时。
当需要静力元素能力但静力元素又不是初始输入时,也可用于动力分析中。
该元素是shell41的线形式,keyopt(1)=2,’cloth’选项。
如果分析的目的是为了研究元素的运动,(没有静定元素),可用与其相似但不能松弛的元素(如link8和pipe59)代替。
当最终的结构是一个拉紧的结构的时候,Link10也不能用作静定集中分析中。
但是由于最终局于一点的结果松弛条件也是有可能的。
在这种情况下,要用其他的元素或在link10中使用‘显示动力’技术。
Link10每个节点有3个自由度,x,y,z方向。
在拉(或压)中都没有抗弯能力,但是可以通过在每个link10元素上叠加一个小面积的量元素来实现。
具有应力强化和大变形能力。
Link11用于模拟水压圆筒以及其他经受大旋转的结构。
此元素为单轴拉压元素,每个节点有3个自由度。
X,y,z方向。
没有弯扭荷载。
Link180可用于不同的工程中。
可用来模拟构架,连杆,弹簧,等。
此3维杆元素是单轴拉压元素,每个节点有3个自由度。
X,y,z方向。
作为胶接结构,不考虑弯矩。
具有塑性,徐变,旋转,大变形,大应变能力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
机电工程学院
华北科技学院
左边是LINK单元在桁架上的应用,右边是BEAM单元在梁上的应用
机电工程学院
华北科技学院
机电工程学院
华北科技学院
机电工程学院
华北科技学院
面单元
几何形状为面型的结构,可用于以下单元模拟 1.SHELL单元:主要用于薄板或曲面结构的模拟,壳单元分析应用的 基本原则是每块面板的主尺寸不低于其厚度的10倍
机电工程学院
华北科技学院
单元阶次直接影响到单元形函数的阶次,一般说来,形函数阶次越高 ,计算结果越精确;因而,同线性单元相比,采用高阶的单元类型可 以得到相对较好的计算结果。 线性单元、二次单元和P单元的使用,需注意以下问题: 单元阶次的选择需要在计算精度和计算规模间综合衡量; 对于模型中,有曲边或曲面存在时,通常推荐使用高阶单元,因为线 性单元的严重扭曲变形可能引起计算精度下降,更高阶的单元对这种 扭曲变形不敏感,此时使用高阶单元以获得较高的全面精度; 对于非线性问题,高阶单元并不比线性单元更有效; 单元阶次对求解的精度影响,相对平面单元和三维实体单元之间简化 的差别来说,影响要小得多,因而使用线性单元的场合比较多。
机电工程学院
华北科技学院
3 单元类型的选择方法
单元类型选择概述
1、ANSYS的单元库提供了100多种单元类型,单元类型选择的工作就是 将单元的选择范围缩小到少数几个单元上; 2、在选择单元时,首先应该遵循的原则是要能正确的计算模型,根据模 型的几何形状选定单元的大类,如线状结构只能用“LINK Beam Pipe 和Combin”这类单元去模拟;面状结构则只能用“Plane、Shell”这 类单元去模拟; 3、其次应当根据分析问题的性质选择单元类型,如确定为2D的Beam单 元后,应当根据分析问题是弹性的还是塑性确定为“Beam3”或 “Beam4”等 4、在选择时,应当考虑到模型精度与模型计算量之间的取舍问题,例如 高阶与线性之间的选择
机电工程学院
华北科技学院
2 单元介绍
1 点单元
其特点是几何形状为点状,可用以下单元模拟: MASS单元:主要用于动力学分析质量块结构的模拟;
机电工程学院
华北科技学院
2 线单元
几何形状为线性的结构,可用以下单元进行模拟: 1、LINK单元:用于桁架、螺栓、螺杆等连接件的模拟; 2、Beam单元:用于梁、螺栓、螺杆、连接件等的模拟 3、Pipe单元:用于管道、管件等结构的模拟; 4、Combin单元:用于弹簧,细长构件等的模拟。
机电工程学院
华北科技学院
2. PLANE单元(平面单元):用于总体直角坐标系下X-Y平面内结构 的平面应力、平面应变、轴对称问题
机电工程学院
华北科技学院
应用的一些注意事项
适用于Z方向上的几何尺寸远远小于X和Y方向上尺寸的情况(例如薄 板); 适用于Z方向上的几何尺寸远远大于X和Y方向上尺寸的情况(例如船 闸);
solid45,solid185可以归为第一类,他们都是六面体单元,都可以退化 为四面体和棱柱体,单元的主要功能基本相同,(SOLID185还可以用于
不可压缩超弹性材料)。
Solid92, solid187可以归为第二类,他们都是带中间节点的四面体单 元,单元的主要功能基本相同。
机电工程学院
华北科技学院
机电工程学院
华北科技学院
4 一些常见问题
1.该选杆单元(Link)还是梁单元(Beam)
这个比较容易理解。杆单元只能承受沿着杆件方向的拉力或者压力, 杆单元不能承受弯矩,这是杆单元的基本特点。 梁单元则既可以承受拉,压,还可以承受弯矩。如果你的结构中要承 受弯矩,肯定不能选杆单元。
对于梁单元,常用的有beam3,beam4,beam188这三种,他们的区别 在于: 1)beam3是2D的梁单元,只能解决2维的问题。
2)beam4是3D的梁单元,可以解决3维的空间梁问题。
3)beam188是3D梁单元,可以根据需要自定义梁的截面形状。
机电工程学院
华北科技学院
2.对于薄壁结构,是选实体单元还是壳单元
?
对于薄壁结构,最好是选用shell单元,shell单元可以减少计算量 ,如果选实体单元,薄壁结构承受弯矩的时候,如果在厚度方向 的单元层数太少,有时候计算结果误差比较大,反而不如shell单 元计算准确。 实际工程中常用的shell单元有shell63,shell93。shell63是四节 点的shell单元(可以退化为三角形),shell93是带中间节点的四边 形shell单元(可以退化为三角形),shell93单元由于带有中间节点, 计算精度比shell63更高,但是由于节点数目比shell63多,计算量 会增大。对于一般的问题,选用shell63就足够了。
1 线性单元:对于结构分析问题,单元内的位移数值按线性变化,因 而每个单元内的应力状态是保持不变的
2 二次单元:对于结构分析问题,单元内的位移数值按二次函数变化 ,因而每个单元内的应力状态是线性变化的 3 P单元:对于结构分析问题,单元内的位移数值按二阶到八阶函数 变化,而且具有求解收敛自动控制功能,自动确定各位置上应采用的 函数阶数
所有的载荷均作用在XY平面内; 仅允许XY平面内的运动;
机电工程学院
华北科技学院
机电工程学院
华北科技学院
机电工程学院
华北科技学院
体单元
几何形状为体型的结构,可用以下单元模拟 1.SOLID单元:主要用于三维实体结构的模拟
机电工程学院
华北科技学院
机电工程学院
பைடு நூலகம்
华北科技学院
实体单元的选择 实体单元类型比较多,实体单元也是实际工程中使用最多的单元 类型。常用的实体单元类型有solid45, solid92,solid185,solid187这 几种,一般将其分为两类。
华北科技学院
ANSYS单元类型详解
1
单元分类 单元介绍 单元类型的选择方法
机电工程学院
2
3
华北科技学院
1 单元分类
按形状分类
1
点单元:MASS
2
线单元:LINK、BEAM、COMBIN
面单元:PLANE、SHELL 体单元:SOLID
机电工程学院
3
4
华北科技学院
按单元阶次分类