ANSYS有限元分析典型步骤ppt课件
合集下载
《ANSYS教程》课件
2000年代
推出ANSYS Workbench，实 现多物理场耦合分析。
1970年代
ANSYS公司成立，开始开发有 限元分析（FEA）软件。
1990年代
扩展软件功能，增加流体动力 学、电磁场等分析模块。
2010年代
持续更新和优化，加强与CAD 软件的集成，提高计算效率和 精度。
软件应用领域
航空航天
2023
PART 07
后处理与可视化
REPORTING
结果查看与图表生成
结果查看
通过后处理，用户可以查看分析结果，如应力、应变、位移等。
图表生成
根据分析结果，可以生成各种类型的图表，如柱状图、曲线图、等值线图等，以便更直观地展示结果 。
可视化技术
云图显示
通过云图显示，可以清晰地展示模型 的应力、应变分布情况。
压力载荷等。
在设置边界条件和载荷 时，需要考虑实际工况 和模型简化情况，确保 分析的准确性和可靠性
。
求解和后处理
求解是ANSYS分析的核心步骤，通过求解可以得到模型在给定边界条件和 载荷下的响应。
ANSYS提供了多种求解器，如稀疏矩阵求解器、共轭梯度求解器等，可以 根据需要进行选择。
后处理是分析完成后对结果的查看和处理，ANSYS提供了丰富的后处理功 能，如云图显示、动画显示等。
VS
详细描述
非线性分析需要使用更复杂的模型和算法 ，以模拟结构的非线性行为。通过非线性 分析，可以更准确地预测结构的极限载荷 和失效模式，对于评估结构的可靠性和安 全性非常重要。
2023
PART 04
流体动力学分析
REPORTING
流体静力学分析
静力学分析用于研究流体在静 止或准静止状态下的压力、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
如位移量、应力应变量、温度量 • 得到其他重要信息
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。
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 Workbench详解教程PPT课件
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。
第4页/共71页
有限元法的分类
位移法：以节点位移为基本未知量； 力 法：以节点力为基本未知量； 混合法：一部分以节点位移为基本未知量， 一部分以节点力为基本未知量。
第5页/共71页
有限元法的基本思想
对弹性区域离散化
进行单元集成， 在节点上加外载荷力
三维实体的六面体（Hexahedron） 单元划分
第34页/共71页
4 选择分析类型
静力学分析(Static Analysis) ：
计算在固定不变的载荷作用下结构的响应，不考虑惯性和阻 尼的影响，如结构受随时间变化载荷的影响。
载荷——外部施加的作用力与压力； 稳态的惯性力（重力、离心力）； 强迫位移；
2021/6/22
36
第36页/共71页
5 设置边界条件
边界条件的设置包括载荷和约束的施加，都作用在几何实 体 上，通过节点和单元进行传递。
载荷和约束是在所选择的分析类型的分支（如模态分析、 热分析 等），以下以静力分析为例进行说明。
2021/6/22
37
第37页/共71页
设置边界条件
1、类型 选中结构树中的Static Structural，
击进行目标的选取。
2、框选
与单选的方法类似，只需选择Box Select，再在图形窗口 中按住
2021/6/22
左键、画矩形框进行选取。
21
第21页/共71页
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 选取一
，该目标即被隐藏。用户还可以在结构树中
ansys有限元分析
目录第一章模型概述 (1)1.1 模型简介 (1)1.2 材料特性 (1)1.3 受力分析 (2)第二章有限元分析 (3)2.1 使用软件 (3)2.2 基础操作准备 (3)2.3 静力学分析 (4)2.3.1 约束和受力 (4)2.3.2 结果分析 (5)2.4 模态分析 (7)第三章装配视图展示 (11)总结 (13)第一章模型概述1.1 模型简介本模型是完成锥齿轮减速机合箱加工工序——镗输出轴轴承孔工序的夹具模型。
该夹具是结合锥齿轮减速机加工工序进行设计完成的。
采用的是杠杆滑块夹具，原理图如图1.1所示，基本尺寸如图1.2所示。
图1.1 杠杆滑块夹具图1.2 夹具尺寸1.2 材料特性夹具采用材料为45号钢，材料特性如表1所示。
表1 材料特性1.3 受力分析当加工夹紧时，气缸的输出压力最大，因此对夹紧状态进行受力分析，因此在夹紧时计算的气缸输出力应满足夹紧条件。
该机构夹紧时的受力分析图如图1.3所示：图1.3 受力分析图由转矩平衡方程：，将带入算得：气缸的最大动力为：。
经过计算，F处的压强为1.05 MPa，W k 处的压强为2.7 MPa。
装配简图如图1.4所示。
图1.4 装配简图第二章有限元分析2.1 使用软件本次课程使用软件是ANSYS WORKBENCH，ANSYS WORKBENCH是美国ANSYS公司开发的一款融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。
ANSYS WORKBENCH和ANSYS MECHANICAL（常称之为ANSYS，或经典界面）都能满足基本有限元分析需求，前者是一个综合设计平台，封装了很多过程和软件，更易上手，后者更注重原理和求解器等等的选择，对结构、力学、有限元等理论知识要求更高。
结合模型难易程度，选择使用ANSYS WORKBENCH有限元分析软件对夹紧状态下的夹具进行了静力学分析和模态分析。
2.2 基础操作准备首先将solidworks所建夹具三维模型导出为x_t格式备用。
ANSYS 18.0有限元分析基础与实例教程课件第2章
M
By Circumscr Rad or > By Inscribed Rad or > By Side Length
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Volumes > Prism >
RPR4 Hexagonal or > Octagonal or > Pentagonal or > Septagonal or > Square
相交：是把相重叠的图元形成一个新的图 元。
图2-4 粘接操作
2.1.4 拖拉和旋转
布尔运算尽管很方便，但一般需耗 费较多的计算时间，所以在构造模型时 ，可以采用拖拉或者旋转的方法建模， 如图2-5所示。它往往可以节省很多计算 时间，提高效率。
2.1.5 移动和复制
一个复杂的面或体在模型中重复出 现时仅需构造一次。之后可以移动、旋 转或者复制到所需的地方，如图2-6所示 。会发现在方便之处生成几何体素再将 其移动到所需之处，往往比直接改变工 作平面生成所需体素更方便。图中黑色 区域表示原始图元，其余都是复制生成 。
CYL5
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Circle > By End Points
RPOLY
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Polygon > By Circumscr Rad or > By Inscribed Rad or > By Side Length
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Polygon >
ansys教程完整PPT教学课件
jobname.log
文本
结果文件
jobname.rxx
二进制
图形文件
jobname.grph 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).
OOPs!
Lines
Keypoints
第20页/共78页
2.布尔操作
1. ..... 2. ..... 3. .....
Procedure
要使用布尔操作: Main Menu: Preprocessor > -Modeling- Operate >
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.
+ 加载的操作更加容易 ,尤其是在图形中直接拾取时.
第24页/共78页
加载 (续)
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
第21页/共78页
四、加载、求解
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_
ANSYS有限元分析基本步骤优秀PPT
➢ 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。
December, 30， 2013
Dynamics - Release 5.5 （001174）
3
2.2 有限元模型的建立
• 建立有限元模型的步骤可以细分为以下几个流程：
➢ 1）指定工作文件名和标题名； ➢ 2）定义单元类型； ➢ 3）定义材料属性； ➢ 4）创建有限元模型。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
December, 30， 2013
Dynamics - Release 5.5 （001174）
9
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2-1所示。
December, 30， 2013
Dynamics - Release 5.5 （001174）
6
2.2 有限元模型的建立
• 创建标题名
➢ 标题名最直观的作用是用简洁的英文语句标示当前分析的某种 信息，如分析对象、分析工况、分析性质等。
➢ 建立或修改标题名的方法如下： • 命令：/TITLE • GUI: Utility Menu（实用菜单）】/【File】（文件）/【 Change Title】弹出【Change Title】对话框，在【 /[TITLE] Enter new title】输入栏中输入标题名 。
December, 30， 2013
Dynamics - Release 5.5 （001174）
3
2.2 有限元模型的建立
• 建立有限元模型的步骤可以细分为以下几个流程：
➢ 1）指定工作文件名和标题名； ➢ 2）定义单元类型； ➢ 3）定义材料属性； ➢ 4）创建有限元模型。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
December, 30， 2013
Dynamics - Release 5.5 （001174）
9
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2-1所示。
December, 30， 2013
Dynamics - Release 5.5 （001174）
6
2.2 有限元模型的建立
• 创建标题名
➢ 标题名最直观的作用是用简洁的英文语句标示当前分析的某种 信息，如分析对象、分析工况、分析性质等。
➢ 建立或修改标题名的方法如下： • 命令：/TITLE • GUI: Utility Menu（实用菜单）】/【File】（文件）/【 Change Title】弹出【Change Title】对话框，在【 /[TITLE] Enter new title】输入栏中输入标题名 。