ANSYS AQWA基础培训 PPT
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AQWA培训ppt课件
2019/3/13
1-9
添加标题 典型 AQWA 模型
Moored Tanker
Semi Sub
2019/3/13
1-10
添加标题 典型 AQWA模型
Spar Transportation
2019/3/13
FPSO
Ship in channel 1-11
添加标题 ANSYS-to-AQWA 界面
• AQWA全局坐标系：
它是固定参考轴系（Fixed Reference Axes ）: 原点在静水线面上 X方向：从船尾到船头 Y方向：在船舶宽度方向上。 Z方向：船吃水高度方向 NOTE:节点数15000，水下势表面单元8000
W.L.
0
2019/3/13
z y x
1-17
添加标题理论 AQWA
ANSYS AQWA/ASAS 基础培训一
2019/3/13
1-1
添加标题 基础培训二
• 1、AQWA 模块介绍
• 2、AQWA理论介绍 • 3、AQWA-LINE建模
• 4、AGS界面介绍之一
2019/3/13 1-2
添加标题 引言
• 海洋工程浮体波浪载荷计算的发展经历了一个从二维方法 到三维方法 ：
2019/3/13
1-8
添加标题模块介绍 AQWA
• AQWA－DRIFT：具有随机波包括慢漂流的时域，还包括耦合缆索动 力学，理论基础是二阶力，时域非线性。可以分析随机波的结构运动 已经悬链线拉力的时域非线性程序 • AQWA－GS(GRAPHIC SUPERVISOR): 图形用户界面，封装了1至 5模块 • AQWA－WAVE：是 AQWA-LINE和ASAS间的联接程序。对于给定 的波方向，周期和频率，它读取压力和运动形式的结果，并且自动地 作为压力和加速度应用到ASAS /ANSYS有限元模型中
ansys aqwa
AQWA基本理论• 基本假设：–三维势流理论–理想流体，无旋，无粘性，不可压缩• 速度势能控制方程，拉普拉斯方程• 体边界条件：不渗透的条件，即结构速度和流体速度在法向上速度一样。
AQWA是一套集成模块，主要用于满足各种结构流体动力学特性评估相关分析需求，包括从桅、桁到EPSOs，从停泊系统到救生系统，从TLPs到半潜水系统，从渔船到大型船舶以及结构交互作用。
模块覆盖流体分析的全部范围，包含衍射/辐射（包括浅水效应）－AQWA-LINE；具有随机波的频域－AQWA-FER；具有随机波包括慢漂流的时域AQWA-DRIFT；具有宽大波的非线性时域－AQWA-NAUT；包括停泊线的静动稳定性－AQWA-LIBRIUM。
时域和频域模块还包括耦合缆索动力学。
最后所有的模块集成于强大的前后处理器AQWA－图形超级用户界面。
AQWA能够处理多达50个互联的结构，且能够考虑和流体的交互作用。
AQWA还可以作为浮动结构的完整流体和结构分析系统－AQWA-OFFSHORE，它结合了AQWA 和ASAS并有网格划分和结果显示功能。
重要特征·完全的集成系统·丰富的流体交互作用·多达50个互联的结构·AQWA 超级图形用户界面·灵活的建模功能·耦合缆索动力学·能够集成软件以施加外部载荷·超过20年的用户适用证明和验证·直接将结果传输到ASAS集成系统AQWA是一个由衍射/辐射(AQWA-LINE)），包含停泊线的初始静动稳定性(AQWA-LIBRIUM) ，具有不规则波的频域(AQWA-FER)，具有随机波包含慢漂流的时域（AQWA-DRIFT），具有不规则波的非线性时域（AQWA-NAUT）等模块构成的完整集成系统。
这些模块被封装在强大的AQWA图形用户界面。
另外一个可选择的集成模块－耦合缆索动力学是实用的频域和时域模块，也具有强大的AQWA图形用户界面。
水动力计算软件-AQWA-培训
r R R' ( x )2 ( y )2 ( x )2 ( y )2 ( z )2 ( x ) 2 ( y ) 2 ( z 2d ) 2
pv 表示积分的principal value; J0 是Bessel函数的第一项
• Spectral analysis of structure motion (wave frequency or/and drift frequency) and mooring tension in irregular waves
© 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
• 速度势能控制方程
2 0
(V )
• 体的边界条件
( Vs ).n 0
14
ANSYS, Inc. Proprietary
© 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
AQWA LINE理论
• 自由表面运动条件 D( z )
Dt 0 ( z ) .( z ) 0 t
© 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
20
ANSYS, Inc. Proprietary
AQWA LINE理论
在每个板格结构表面上的源强度（source strength）假设为常数，
通过体边界条件求解积分方程计算:
( x, y, z ) 1 1 G ( x, y, z; , , ) ( x, y , z ) ds n 2 4 s n
© 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
pv 表示积分的principal value; J0 是Bessel函数的第一项
• Spectral analysis of structure motion (wave frequency or/and drift frequency) and mooring tension in irregular waves
© 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
• 速度势能控制方程
2 0
(V )
• 体的边界条件
( Vs ).n 0
14
ANSYS, Inc. Proprietary
© 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
AQWA LINE理论
• 自由表面运动条件 D( z )
Dt 0 ( z ) .( z ) 0 t
© 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
20
ANSYS, Inc. Proprietary
AQWA LINE理论
在每个板格结构表面上的源强度（source strength）假设为常数，
通过体边界条件求解积分方程计算:
( x, y, z ) 1 1 G ( x, y, z; , , ) ( x, y , z ) ds n 2 4 s n
© 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
ANSYS基础培训PPT资料【优选版】
ANSYS基础培训PPT资料【优选版】一、引言ANSYS 作为一款功能强大的工程仿真软件，在众多领域都有着广泛的应用。
为了帮助大家更好地掌握 ANSYS 的基础知识，我们精心准备了这份基础培训 PPT 资料。
二、ANSYS 软件概述（一）ANSYS 是什么ANSYS 是一款集结构、热、流体、电磁、声学等多物理场于一体的大型通用有限元分析软件。
它能够帮助工程师和研究人员在产品设计阶段就对其性能进行准确的预测和优化，从而减少试验次数、缩短研发周期、降低成本。
（二）ANSYS 的主要功能模块1、结构分析模块用于分析各种结构在静态、动态、线性和非线性条件下的应力、应变和位移等。
2、热分析模块可以模拟传热过程，包括稳态和瞬态热分析，以及热结构耦合分析。
3、流体分析模块用于分析流体流动、压力分布、传热和传质等现象。
4、电磁分析模块包括静电场、静磁场、时变电磁场等分析功能。
（三）ANSYS 的工作流程1、前处理包括几何建模、定义材料属性、划分网格等。
2、求解设置求解类型、加载边界条件和载荷，然后进行求解计算。
3、后处理对求解结果进行可视化处理，如查看应力云图、位移云图等，并进行数据分析。
三、ANSYS 前处理（一）几何建模1、直接建模通过 ANSYS 自带的建模工具创建几何模型。
2、导入外部模型可以导入其他 CAD 软件创建的模型，如 SolidWorks、ProE 等。
（二）定义材料属性1、常见材料类型如金属、塑料、橡胶等，并设置相应的弹性模量、泊松比、密度等参数。
2、材料库ANSYS 提供了丰富的材料库，方便用户选择和使用。
（三）网格划分1、网格类型包括四面体网格、六面体网格、混合网格等。
2、网格控制可以设置网格尺寸、网格质量等参数，以保证计算精度和效率。
四、ANSYS 求解（一）加载边界条件1、位移边界条件指定某些节点的位移值。
2、力边界条件施加集中力或分布力。
3、热边界条件设定温度、热流密度等。
（二）选择求解器1、直接求解器适用于小型问题。
最新aqwa-training1-v5-chinese教学讲义ppt
CENTURY DYNAMICS
LIMITED
பைடு நூலகம்
AQWA Result (1) - Force & Response Curves
AQWA Training Course 10
CENTURY DYNAMICS
LIMITED
AQWA Result (2) - Pressure Contour
AQWA Training Course 11
AQWA pre and post processor; on-line analysis
AQWA WAVE -
Interface between hydrodynamic program and FE program to transfer wave loads from AQWA LINE to a FE model for structural strength analysis
CENTURY DYNAMICS
LIMITED
Typical AQWA Model (1) - Moored Tanker
AQWA Training Course 8
CENTURY DYNAMICS
LIMITED
Typical AQWA Model (2) - Semi Sub
AQWA Training Course 9
AQWA LIBRIUM -
Structure equilibrium position and force balance calculations; eigen mode and dynamic stability analysis
AQWA FER -
Spectral analysis of structure motion (wave frequency or/and drift frequency) and mooring tension in irregular waves
ANSYS基础培训PPT课件
• Spectrum -- 谱分析
• Eigen Buckling -- 特征值屈曲分析（线性）
• Substructural -- 子结构分析
• 。。。。。。
ANSYS基础培训
ANSYS非线性
• 材料非线性 • 几何非线性 • 单元ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ线性
ANSYS基础培训
几何非线性
• 大应变 • 大挠度 • 应力刚化 • 旋转软化
ANSYS基础培训
ANSYS文件结构
二进制文件
Jobname.db （数据库文件） Jobname.dbb （备份文件） Jobname.rst （结构分析结果文件） Jobname.rth （热分析结果文件） Jobname.rmg （电磁场分析结果文件） Jobname.rfl （流体分析结果文件） Jobname.tri （三角化刚度矩阵文件） Jobname.emat （单元矩阵文件） Jobname.esav （单元保存文件）
根据节点间位移协调关系。U11= U22，V11=V22 又根据各节点的平 衡条件有
{F}=[K]{δ}
ANSYS基础培训
有限元分析步骤
有限元法可分为几步： • 结构的离散化 • 选择位移模式 即假定位移是坐标的某种简单的函数这种函数称为位移模式或插值函数通 常选多项式作为位移模式一般来说，多项式的项数应等于单元的自由度数。
ANSYS基础培训
ANSYS文件结构（续）
文本文件 Jobname.log（命令日志文件） Jobname.err（错误及警告信息文件）
ANSYS6.0可以改变 Jobname Work directory
ANSYS基础培训
ANSYS内存管理
ANSYS基础培训
《ANSYS基础培训》ppt课件
2000，4
ANSYS常用单元介绍
Combin14 弹簧阻尼单元，可用于一维、二维、三维中的轴
向拉压和改变。 具有轴向拉压、改变才能。 单元选项：K1---线性、非线性求解选项； K2—1D自由度选项〔包括平动自由 度和转动自由度〕 K3----2D、3D自由度选项 〔包括平动自由度和转动自由度〕 实常数： K---弹簧刚度； CV1----阻尼系数； CV2---非线性阻尼系数。
2000，4
ANSYS常用单元介绍
PLANE42 2D构造实体单元。 可用于平面应力、平面应变、轴对称。有四个节点，每个
节点两个平动自由度。 具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形和大应变功能。 单元选项：K1—单元坐标系定义〔平行于总体坐标系或以IJ 边为基准〕；
根据节点间位移协调关系。U11= U22，V11=V22 又根据各节点的平衡条件有
{F}=[K]{δ}
2000，4
有限元分析步骤
有限元法可分为几步：
• 构造的离散化 • 选择位移形式 即假定位移是坐标的某种简单的函数这种函数称为位移 形式或插值函数通常选多项式作为位移形式一般来说， 多项式的项数应等于单元的自由度数。
2000，4
ANSYS文件构造件〕 Jobname.dbb 〔备份文件〕 Jobname.rst 〔构造分析结果文件〕 Jobname.rth 〔热分析结果文件〕 Jobname.rmg 〔电磁场分析结果文件〕 Jobname.rfl 〔流体分析结果文件〕 Jobname.tri 〔三角化刚度矩阵文件〕 Jobname.emat 〔单元矩阵文件〕 Jobname.esav 〔单元保存文件〕
2000，4
ANSYS文件构造〔续〕
文本文件 Jobname.log〔命令日志文件〕 Jobname.err〔错误及警告信息文件〕
ANSYS常用单元介绍
Combin14 弹簧阻尼单元，可用于一维、二维、三维中的轴
向拉压和改变。 具有轴向拉压、改变才能。 单元选项：K1---线性、非线性求解选项； K2—1D自由度选项〔包括平动自由 度和转动自由度〕 K3----2D、3D自由度选项 〔包括平动自由度和转动自由度〕 实常数： K---弹簧刚度； CV1----阻尼系数； CV2---非线性阻尼系数。
2000，4
ANSYS常用单元介绍
PLANE42 2D构造实体单元。 可用于平面应力、平面应变、轴对称。有四个节点，每个
节点两个平动自由度。 具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形和大应变功能。 单元选项：K1—单元坐标系定义〔平行于总体坐标系或以IJ 边为基准〕；
根据节点间位移协调关系。U11= U22，V11=V22 又根据各节点的平衡条件有
{F}=[K]{δ}
2000，4
有限元分析步骤
有限元法可分为几步：
• 构造的离散化 • 选择位移形式 即假定位移是坐标的某种简单的函数这种函数称为位移 形式或插值函数通常选多项式作为位移形式一般来说， 多项式的项数应等于单元的自由度数。
2000，4
ANSYS文件构造件〕 Jobname.dbb 〔备份文件〕 Jobname.rst 〔构造分析结果文件〕 Jobname.rth 〔热分析结果文件〕 Jobname.rmg 〔电磁场分析结果文件〕 Jobname.rfl 〔流体分析结果文件〕 Jobname.tri 〔三角化刚度矩阵文件〕 Jobname.emat 〔单元矩阵文件〕 Jobname.esav 〔单元保存文件〕
2000，4
ANSYS文件构造〔续〕
文本文件 Jobname.log〔命令日志文件〕 Jobname.err〔错误及警告信息文件〕
ansys基本操作PPT演示文稿
•3
2.1.2 ANSYS12.0界面介绍
ANSYS 的图形用户界面（GUI） 1）Utility Menu（实用菜单）
包括一些在整个分析过程中都有可能要用到的一些命令，比如文 件类命令、选取类命令以及图形控制和一些参数设置等等。 2）Standard Toolbar（标准工具条） 包括一些常用的命令按钮，这些按钮对应的命令都可以在实用菜 单中找到对应的菜单项。 3）Input Window（命令输入窗口） 该窗口为ANSYS命令的输入区域，可以直接输入ANSYS支持的命 令，以前所有输入过的命令以下拉列表的形式显示。
•20
4）建模时注意对模型作一些必要的简化，去掉一些不必要的细节。 如倒角等。过多的考虑细节有可能使问题过于复杂而导致分析无 法进行；
5）采用适当的单元类型和网格密度，结构分析中尽量采用带有中节 点的单元类型（二次单元），非线性分析中优先使用线性单元 （没有中节点的直边单元），尽量不要采用退化单元类型。
•11
2.2 建立模型
2.2.1 指定工作目录、作业名和分析标题 2.2.2 定义图形界面过滤参数 2.2.3 ANSYS的单位制
读者可以根据自己的需要由上面的量纲关系自行修改单位系统， 只要保证自封闭即可。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 交换数据时才可能用到（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。
•14
2.2.6 定义材料属性
绝大多数单元类型需要材料特性。根据应用的不同，材料特性可 以是线性或非线性的。
与单元类型、实常数一样，每一组材料特性有一个材料参考号。 与材料特性组对应的材料参考号表称为材料表。在一个分析中， 可能有多个材料特性组（对应的模型中有多种材料），ANSYS通 过独特的参考号来识别每个材料特性组。
2.1.2 ANSYS12.0界面介绍
ANSYS 的图形用户界面（GUI） 1）Utility Menu（实用菜单）
包括一些在整个分析过程中都有可能要用到的一些命令，比如文 件类命令、选取类命令以及图形控制和一些参数设置等等。 2）Standard Toolbar（标准工具条） 包括一些常用的命令按钮，这些按钮对应的命令都可以在实用菜 单中找到对应的菜单项。 3）Input Window（命令输入窗口） 该窗口为ANSYS命令的输入区域，可以直接输入ANSYS支持的命 令，以前所有输入过的命令以下拉列表的形式显示。
•20
4）建模时注意对模型作一些必要的简化，去掉一些不必要的细节。 如倒角等。过多的考虑细节有可能使问题过于复杂而导致分析无 法进行；
5）采用适当的单元类型和网格密度，结构分析中尽量采用带有中节 点的单元类型（二次单元），非线性分析中优先使用线性单元 （没有中节点的直边单元），尽量不要采用退化单元类型。
•11
2.2 建立模型
2.2.1 指定工作目录、作业名和分析标题 2.2.2 定义图形界面过滤参数 2.2.3 ANSYS的单位制
读者可以根据自己的需要由上面的量纲关系自行修改单位系统， 只要保证自封闭即可。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 交换数据时才可能用到（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。
•14
2.2.6 定义材料属性
绝大多数单元类型需要材料特性。根据应用的不同，材料特性可 以是线性或非线性的。
与单元类型、实常数一样，每一组材料特性有一个材料参考号。 与材料特性组对应的材料参考号表称为材料表。在一个分析中， 可能有多个材料特性组（对应的模型中有多种材料），ANSYS通 过独特的参考号来识别每个材料特性组。
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1-13
AG添S加后标处题理工具
Force & Response Curves
Shear Force & Bending Moment
大家好
1-ontour 船体周围浪的变化形式。
Pressure contour
大家好
Diffracted wave surface 势表面以下的压力变化
W.L.
0
大家好
z
y x
1-17
A添Q加W标A题理论
• AQWA风浪流方向说明：
➢ 在AQWA风浪流的方向指的是其传播方向 ➢ 风浪流方向角是指风浪流传播方向与x轴逆时针方向的夹角 ➢ 在AQWA中定义风浪流方向只需输入方向角度（度）即可
Y
Wave direction (or current, wind)
difference (dt) from the time when the wave crest is at the CoG of the structure to the time when the parameter reaches its peak value. (dt= Φ*T/360, where T is the wave period).
大家好
1-9
典型添A加QW标A题模型
Moored Tanker
Semi Sub
大家好
1-10
典型添A加Q标WA题模型
Spar Transportation
FP大S家O好
Ship in chan1n-1e1l
AN添SY加S标-to题-AQWA 界面
大家好
1-12
添A加GS标型题线网格生成
大家好
EXCEL
1-7
A添Q加W标A题模块介绍
• AQWA－LINE：计算波浪力及结构的响应计算的水静力学程序 用于3D绕射/散射分析可以计算分析时考虑2阶波浪力）
• AQWA－FER: 具有随机波的频域分析，还包括耦合缆索动力学分 析功能。水动力学包括的非线性项线性化。如多个波浪状况一起计 算的到统计结果。结构运动谱分析能力（波浪频率或是慢漂频率） 随机波情况下悬链线张力分析
➢ 剖面载荷和脉动压力精度不够，对海洋工程两者很重要
大家好
1-3
引添加言标题
• 解决两个问题：
✓ 三维浮体波浪载荷的计算：
➢ 与二维势流理论不同的是，此方法把平台结构作为一个整体，在平 台水下部分的表面上划分网格，根据三维源汇分布理论，采用面元 数值计算方法求解平台在波浪中受到的载荷。
➢ 波浪力考虑二阶波浪力 ➢ 而对横撑等小尺寸构件采用Morison方程计算
ANSYS AQWA/ASAS 基础培训一
ANSYS-CHINA EBU
大家好
1-1
基添加础标培题训二
• 1、AQWA 模块介绍 • 2、AQWA理论介绍 • 3、AQWA-LINE建模 • 4、AGS界面介绍之一
大家好
1-2
引添加言标题
• 海洋工程浮体波浪载荷计算的发展经历了一个从二维方法 到三维方法 ：
1-15
基添加础标培题训二
• 1、AQWA 模块介绍 • 2、AQWA理论介绍 • 3、AQWA-LINE介绍 • 4、AGS界面介绍之一
大家好
1-16
A添Q加W标A题理论
• AQWA全局坐标系：
➢ 它是固定参考轴系（Fixed Reference Axes ）: ➢ 原点在静水线面上 ➢ X方向：从船尾到船头 ➢ Y方向：在船舶宽度方向上。 ➢ Z方向：船吃水高度方向 NOTE:节点数15000，水下势表面单元8000
• AQWA－LIBRIUM：包括停泊线的静/动稳定性分析。定义平衡位置， 为AQWA, FER, DRIFT, NAUT输出平衡位置，初步的停泊设计。 可 以输出结构平衡位置已经回覆力(矩)倾覆力（矩),特征值模态以及动 态平衡分析，分析时候考虑风浪流联合作用。
大家好
1-8
A添Q加W标A题模块介绍
✓ 载荷加载到有限元模型中，实现浮体结构强度校核
大家好
1-4
A添Q加W标A题模块介绍
模块之间相互关系 LINE
波浪力
WAVE
LIBRIUM
FER
NAUT
DRIFT
通过wave传递波浪力
频域分析法
时域分析法
运动响应 大家好
ASAS
(FE model)
变形响应 1-5
A添Q加W标A题模块介绍
DAY1
FEMGV
AGS
ANSYS
LINE
WAVE
LIBRIUM
FER
NAUT
DRIFT
模块之间相互关系
大家好
ASAS
(FE model)
EXCEL
1-6
AQW添加A模标题块介绍流程
DAY2
FEMGV
AGS
ANSYS
LINE
WAVE
LIBRIUM
FER
NAUT
DRIFT
DAY3&DAY4
大家好
ASAS
(FE model)
• AQWA－DRIFT：具有随机波包括慢漂流的时域，还包括耦合缆索动 力学，理论基础是二阶力，时域非线性。可以分析随机波的结构运动 已经悬链线拉力的时域非线性程序
• AQWA－GS(GRAPHIC SUPERVISOR): 图形用户界面，封装了1至 5模块
• AQWA－WAVE：是 AQWA-LINE和ASAS间的联接程序。对于给定 的波方向，周期和频率，它读取压力和运动形式的结果，并且自动地 作为压力和加速度应用到ASAS /ANSYS有限元模型中
positive angle入射波波角
X axis
大家好
1-18
A添Q加W标A题理论
• AQWA输入文件中风浪流方向编辑规则
➢ 原点在静水线面上 ➢ 方向角度必须按照升序排列 ➢ 对于非对称结构可以输入-180至180度方向角 ➢ 对于关于x轴对称（symx）结构可以输入0至180度方向角 ➢ 对于同时关于x轴，y轴对称（symx和symy）结构可以输入0至90度方
✓ 二维切片理论优点：
➢ 可以实现得到船体剖面剪力、弯矩及湿表面的压力分布。 ➢ 更为重要的是，它可以对不同的波长、浪向和航速进行同样的计算，
应用频谱分析方法，还可以预报船舶在给定波谱下的运动，对摇荡 运动预报准确。
✓ 二维切片理论劣势：
➢ 平面势流理论，忽略浮体三维效应，海洋工程一般不满足细长体假 设
向角 ！NOTE:对称只对面单元有效对其他单元要建整体模型
y
v
q
大家好
1-19 x
A添Q加W标A题理论
• AQWA相位角（phase angle）
➢ 原点在静水线面上 ➢ 在AQWA中，相位角(Φ in degrees) 与时间差分的关系： (dt= Φ*T/360, T 是波浪周期). ➢ In AQWA, the (Φ in degrees) of a parameter defines the time