ANSYS有限元分析软件介绍
大型有限元分析软件ANSYS的特点
大型有限元分析软件ANSYS的特点王友海 颜慧军 胡长胜 ANSY S程序是美国ANSY S公司研制的大型有限元分析(FE A)软件,自1970年John S wans on博士洞察到计算机模拟工程应该商品化,创建了AN2 SY S公司以来,ANSY S程序已发展成为全球范围一个多用途的设计分析软件。
ANSY S程序是一个功能强大的设计分析及优化软件包。
与其它有限元分析软件如S AP或NAS2 TRAN等相比,它有以下特点:(1)ANSY S是完全的WI NDOWS程序,从而使应用更加方便;(2)产品系列由一整套可扩展的、灵活集成的各模块组成,因而能满足各行各业的工程需要;(3)它不仅可以进行线性分析,还可以进行各类非线性分析;(4)它是一个综合的多物理场耦合分析软件,用户不但可用其进行诸如结构、热、流体流动、电磁等的单独研究,还可以进行这些分析的相互影响研究,例如:热—结构耦合,磁—结构耦合以及电—磁—流体—热耦合等。
本文将以ANSY S/Structural (结构)模块为例,详细研究该软件的功能及特点。
1 结构静、动力分析111 结构静力分析ANSY S程序中结构静力分析,用来求解外载荷引起的位移、应力、和力。
静力分析适合于求解惯性及阻尼的时间相关作用对结构响应的影响不显著的问题。
ANSY S程序中静力分析同样能包括非线性,如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触面等。
有关非线性内容后面将详细叙述。
112 结构动力分析结构动力分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。
ANSY S程序可以求解下列类型的动力分析问题:瞬态动力、模态、谐波响应及随机振动。
11211 瞬态分析瞬态分析(也称时间—历程分析)用于确定结构承受随时间变化载荷时的动力响应。
ANSY S求解瞬态动力问题有三种方法:全瞬态动力分析方法,凝聚法和模态叠加法。
11212 模态分析图1 皮带轮模态分析(虚线表示未变形形态)当需要结构的自然频率时,模态分析是很有用的(图1)。
ansys 介绍
如图6-14所示，菜单路径 Utility Menu > File > Import，其下的子菜单是 分别导入IGES文件、 CATIA文件、CATIA V5 文件、Pro/E文件、UG文 件、SAT文件、PARA文件 和CIF文件。
图6-14 导入几何文件
如图所示，菜单路径Utility Menu > File > Export，其下用 于输出IGES Version 5.1文件。
第1章 ANSYS软件简介
1.1 ANSYS概述
1.2 ANSYS启动、退出与GUI环境
1.3 ANSYS常用菜单与对话框操作 1.4 ANSYS文件操作 1.5 ANSYS的坐标系与工作平面 1.6 ANSYS标准有限元分析过程
1.1 ANSYS概述
ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场和耦 合场分析于一体的大型通用有限元分析软件。它能与多数 CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/E、UG及 AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。
文件操作菜单
一、新分析相关文件及其操作
在进行新分析时，选择菜单路径Utility Menu > File， 利用其下的子菜单项进行相关文件操作： Clear & Start New：清除数据库并开始新分析。 Change Jobname：定义新的工作文件名。 Change Directory：定义新的工作路径。 Change Title：定义新的分析标题。 Resume Jobname.db：恢复当前工作文件名的 Jobname.db数据库文件。 Resume from：恢复用户选定某个数据文件，一般工作 名不是Jobname.db时使用。
标准的ANSYS有限元分析过程一般包括以下四个步骤： 1．ANSYS分析的开始准备工作 2．建立模型 3．施加载荷并求解 4．查看分析结果
学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化
学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化Chapter 1: Introduction to Ansys WorkbenchAnsys Workbench是一款广泛应用于工程领域的有限元分析和结构优化软件。
它的功能强大，能够帮助工程师在设计过程中进行力学性能预测、应力分析以及结构优化等工作。
本章节将介绍Ansys Workbench的基本概念和工作流程。
1.1 Ansys Workbench的概述Ansys Workbench是由Ansys公司开发的一套工程分析软件，主要用于有限元分析和结构优化。
它集成了各种各样的工具和模块，使得用户可以在一个平台上进行多种分析任务，如结构分析、热分析、电磁分析等。
1.2 Ansys Workbench的工作流程Ansys Workbench的工作流程通常包括几个基本步骤：（1）几何建模：通过Ansys的几何建模功能，用户可以创建出需要分析的结构的几何模型。
（2）加载和边界条件：在这一步骤中，用户需要为结构定义外部加载和边界条件，如施加的力、约束和材料特性等。
（3）网格生成：网格生成是有限元分析的一个关键步骤。
在这一步骤中，Ansys Workbench会将几何模型离散化为有限元网格，以便进行分析计算。
（4）材料属性和模型：用户需要为分析定义合适的材料属性，如弹性模量、泊松比等。
此外，用户还可以选择适合的分析模型，如静力学、动力学等。
（5）求解器设置：在这一步骤中，用户需要选择适当的求解器和设置求解参数，以便进行分析计算。
（6）结果后处理：在完成分析计算后，用户可以对计算结果进行后处理，如产生应力、位移和变形等结果图表。
Chapter 2: Finite Element Analysis with Ansys Workbench本章将介绍如何使用Ansys Workbench进行有限元分析。
我们将通过一个简单的示例，演示有限元分析的基本步骤和方法。
大型通用有限元分析软件ANSYS简介精.doc
第 24卷第 3期辽宁石油化工大学学报 Vol. 24 No. 3 2004年 9月JOURNAL OF L IAON IN G UN IV ERSIT Y OF PETROL EUM &CHEMICAL TECHNOLO GY Sep. 2004文章编号 :1672-6952(2004 03-0094-05大型通用有限元分析软件 ANS YS 简介高兴军 , 赵恒华 3(辽宁石油化工大学机械工程学院 , 辽宁抚顺 113001摘要 : ANSYS 软件具有建模简单、快速、方便的特点 , 因而成为大型通用有限元程序的代表对有限元作了一个总体的介绍 , 并着重介绍了 ANSYS 软件 , 简要地叙述了 ANSYS的分析功能 , , ANSYS 软件的确是工程应用分析的有效工具。
,密超高速的机械加工的应力分析有着一定的帮助。
关键词 :有限元 ; ANSYS ;中图分类号 :TH123; :AFinite Element Analyse Software ANSYSG AO Xing -jun , ZHAO Heng -hua 3(School of Mechanical Engineering , L iaoning U niversity of Pet roleum&Chemical Technology ,Fushun L iaoning 113001, P. R. ChinaReceived 19December 2003; revised 20M arch 2004; accepted 1J une 2004Abstract : Because the software of ANSYS has the characteristics such as model buildin g simply , fast and conveniently , it becomes the representative of large universal finite element procedure. A general introduction of the finite element , mainly to the use of ANSYS ,was given. In addition , the main characters of ANSYS and its primarily functions of analysis were introduced. By giving a detailed operating instruction of a s pace bracket , it demonstrates its a pplication in mechanics analyzing. From its structure and function , the software of ANSYS is really an efficient tool in engineering and it plays an important role in statics and dynamics , doing a great help to the machining stress analysis of ultra -high speed and ultra -precise being studied.K ey w ords : Finite element ; ANSYS ; Stress analysis3Corresponding author. Tel. :+86-413-6689739; fax :+86-413-6689032; e -mail :zhh@ln pu. edu. cn有限元法是一种采用电子计算机求解复杂工程结构的非常有效的数值方法 , 是将所研究的工程系统转化成一个结构近似的有限元系统 , 该系统由节点及单元组合而成 , 以取代原有的工程系统。
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与ABAQUS软件介绍及对比
ANSYS与ABAQUS软件介绍及对比1.功能和应用领域：ANSYS是一款强大的通用有限元分析软件，包括结构、热力学、流体力学等多个领域，能够模拟各种复杂的物理现象。
它具有灵活的建模能力，可以进行静力学、热分析、模态分析、优化等多种分析，并且易于与其他软件集成。
ANSYS在航空航天、能源、汽车、电子等众多领域具有广泛的应用。
ABAQUS是由达索系统公司开发的有限元分析软件，主要用于结构和材料领域的分析。
它提供了丰富的分析类型，包括静力学、动力学、热分析、流体-结构耦合等。
ABAQUS具有强大的非线性分析能力，适用于复杂的材料行为和结构变形的仿真。
它在航空航天、汽车、能源等领域得到了广泛应用。
2.用户界面和建模：ANSYS提供了直观友好的用户界面，可以通过命令行或图形界面进行交互。
它具有丰富的建模和网格划分工具，能够快速创建几何模型并生成高质量的网格。
ANSYS还提供了强大的后处理工具，可以对计算结果进行可视化和分析。
ABAQUS的用户界面相对较为复杂，需要通过命令行或者Python脚本进行操作。
它的建模功能相对较少，对于复杂的几何模型需要使用其他软件进行前处理。
ABAQUS的后处理能力强大，可以进行详细的结果分析和可视化。
3.材料模型和求解算法：ANSYS提供了丰富的材料模型，包括线性弹性、非线性弹性、塑性、损伤等多种模型。
它使用有限元方法进行求解，可以选择不同的求解算法和求解器，如直接法、迭代法等。
ANSYS的求解速度较快，特别适用于大规模模型和复杂加载条件。
ABAQUS同样提供了多种材料模型，包括线性和非线性模型。
它使用显式和隐式求解算法，具有较好的稳定性和精度。
ABAQUS在非线性分析和大变形问题上有较好的表现，但对于大规模模型的求解速度相对较慢。
4.支持和学习资源：ANSYS和ABAQUS都拥有庞大的用户群体和丰富的学习资源。
两者均提供了官方文档、教程、培训等支持服务，用户可以从官方网站获取相关资料。
基于ANSYS的有限元分析
基于ANSYS的有限元分析有限元大作业基于ansys的有限元分析班级：学号：姓名：指导老师：完成日期：ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计（CAD，computer Aided design）软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo,NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等。
是融结构、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。
在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。
ANSYS功能强大，操作简单方便，现在已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年的FEA评比中都名列第一。
目前，中国100多所理工院校采用ANSYS 软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。
2D Bracket问题描述:We will model the bracket as a solid 8 node plane stress element.1.Geometry: The thickness of the bracket is 3.125 mm2.Material: steel with modulus of elasticity E=200 GPa.3.Boundary conditions: The bracket is fixed at its left edge.4.Loading: The bracket is loaded uniformly along its top surface. Theload is 2625 N/m.5.Objective: a.Plot deformed shapeb.Determine the principal stress and the von Mises stress. (Use the stress plots to determine these)c.Remodel the bracket without the fillet at the corner or change the fillet radius to 0.012 and 0.006m, and see howd.principal stress and von Mises stress change.一，建立模型1设置工作平面在ansys主菜单里找到workplane>wp settings,输入如下参数。
有限元分析软件及应用
有限元分析软件及应用有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种工程力学的数值计算方法，用于模拟和分析材料或结构在力学、热学、流体力学等领域的行为。
有限元分析软件是用于进行有限元分析的工具，提供了对复杂问题进行建模、求解和分析的功能。
下面将介绍几种常用的有限元分析软件及其应用。
1. ANSYS：ANSYS是全球领先的有限元分析软件之一，适用于多个领域，如结构力学、流体力学、电磁场等。
在结构分析方面，ANSYS可以进行静力学、动力学、疲劳分析等，可应用于航空、汽车、能源、医疗等行业。
2. ABAQUS：ABAQUS是另一个广泛使用的有限元分析软件，适用于结构、热、流体、电磁等多个领域的分析。
ABAQUS提供了丰富的元件模型和边界条件，可以进行复杂结构的非线性、瞬态、热源等分析，广泛应用于航空航天、汽车、能源等领域。
3. MSC Nastran：MSC Nastran是一款专业的有限元分析软件，主要用于结构和动力学分析。
它提供了丰富的分析和模拟工具，可进行静力学、动力学、疲劳分析等。
MSC Nastran广泛应用于航空、汽车、船舶等领域，具有较高的准确性和可靠性。
4. LS-DYNA：LS-DYNA是一款用于求解非线性动力学问题的有限元分析软件。
它可以进行结构和流体的动态响应分析，主要应用于汽车碰撞、爆炸、冲击等领域。
LS-DYNA具有强大的求解能力和灵活性，可以模拟复杂的物理现象和材料性能。
除了上述几个常用的有限元分析软件外，还有许多其他软件也具有广泛的应用。
有限元分析在实际工程中有着广泛的应用，下面以汽车结构分析为例进行介绍。
汽车结构分析是有限元分析的一个重要应用领域。
有限元分析软件可以帮助工程师对汽车的结构进行模拟和分析，评估其在碰撞、强度、刚度等方面的性能。
首先，工程师可以使用有限元分析软件对汽车的结构进行建模。
软件提供了各种几何建模工具，可以根据汽车的三维CAD数据进行建模，或者使用简化的二维平面模型。
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应力 应变 位移 自由度 平均应力 等高线（图） 变形后/未变形的形状 结果摘要 辐射矩阵 建模 划分网格 属性 载荷步
ANSYS软件界面及菜单
输出窗口
工具条菜单图 标
主菜单
命令窗口图标
应用菜单
缩写工具条菜单
显示/隐藏图 标
Contact Manager Icon
输入行
Reset picking
绘图区
布和面分布； 体载荷（Body load）：包括体积载荷和场载荷； 惯性载荷（Inertia loads）：由模型惯性而引起的载荷，主要应用
在结构分析中； 其他类型载荷：包括耦合场载荷（Coupled-field loads）、初应力
载荷等。
ANSYS软件分析步骤
7、求解—ANSYS程序中有几种解联立方程系统的方法
行业专用
★ AAutoReaGas ★ AUTODYN ★ POLYFLOW ★ Icepak ★ Airpak ★ DTM
ANSYS有限元分析软件介绍
结构分析：确定结构的变形、应变、应力及反作用力等。 热 分 析：计算物体的稳态或瞬态温度分布，以及热量的获
取或损失、热梯度、热通量等。
电磁分析:用于计算磁场，包括静磁场、交变磁场、瞬态磁
三维体素包括块、圆柱、棱柱、球和锥
坐标系统及工作平面
ANSYS中的坐标系有：
总体坐标系
－ 总体笛卡尔坐标系 － 总体柱坐标系 － 总体球坐标系
局部坐标系
－ 局部笛卡尔坐标系 － 局部柱坐标系 － 局部球坐标系
工作平面坐标系
工作平面设置
Utility Menu: WorkPlane >
工作平面控制
3D
SHELL28，SHELL41，SHELL43，SHELL63，SHELL93，
SHELL150，SHELL181
PIPE16，PIPE17，PIPE18，PIPE20，PIPE59，PIPE60
ANSYS软件分析步骤
2、定义单元实常数
单元实常数是依赖单元类型的特性，如梁单元的横截面特性。例如 2D梁单元BEAM3的实常数是面积（AREA）、惯性矩（IZZ）、高度 （HEIGHT）、剪切变形常数（SHEARZ）、初始应变（ISTRN）和 附加的单位长度质量（ADDMAS）。并不是所有的单元类型都需要 实常数，同类型的不同单元可以有不同的实常数值。
ANSYS软件建模及网格划分 1 网格划分工具是网格控制的一种快捷方式
打开网格划分工具:
2
Main Menu: Preprocessor > MeshTool
3 1 单元属性控制
2 智能网格划分控制 3 尺寸控制 4 指定单元形状 5 自由网格划分或映射网格划分 6 执行网格划分 7 清除网格 8 局部细划
移动工作平面 的选项
有关坐标系统的 选项
坐标系统与工作平面关系：
工作平面
工作平面 — 是一个可以移动的二维参考平面，用于定位和确定体
素的方向。
缺省时，工作平面的原点与总体坐标系的原点重合，但可以将它移动 或旋转到任意想要的位置 通过显示栅格，可以将工作平面作为绘图板
WY
X1 X2
Y2 Y1
WY WX
解法
正向直接解法(直 接消除法)
稀疏矩阵直接解 法
雅可比共轭梯度 法
典型应用场合
要求稳定性（非线性分析）或内 存受限制时
要求稳定性和求解速度（非线性 分析）；线性分析时迭代法收敛 很慢时（尤其对病态矩阵，如形
状不好的单元）
在单场问题（如热，磁，声，多 物理问题）中求解速度很重要时
模型尺寸
低于50000自由度
优先设置… 前处理 通用后处理 时间历程后处理 ANSYS 参 数 化 设 计 语 言在两条线的过渡生成线 任意形状 圆柱体 棱柱体 圆锥形 球形 多边形
ANSYS软件常用命令
Stress Strain Displacement DOF Von Mises(Stress) Contour Deformed/Undeformed sRheaspuelts Summary Radiation Matrix Modeling Meshing Attribute LS (Load Step)
ANSYS软件分析步骤
4、创建几何模型
1. 建立模型的方法 ANSYS程序为用户提供了下列生成几何模型以及有限元模型的方法： 在ANSYS中创建几何模型，即实体建模； 导入在其它CAD系统创建的模型，直接生成。
对于实体建模，需要描述模型的几何边界，以便生成有限元模型前 建立对单元大小和形状的控制，然后让ANSYS自动生成所有的节点和 单元。与之对比，直接生成方法必须直接确定每个节点的位置，以及 每个单元的大小、形状和连接关系。采用命令流方式往往更便于实现 有限元模型的直接生成。
流体分析产品
★ FLUENT ★ CFX ★ FLUENT V5
结构分析产品 ★ Mechanical ★ Explicit STR ★ Rigid Dynamics ★ Fatigue Module ★ LS-DYNA
电磁分析产品 ★ EMAG ★ ANSOFT
模型处理产品
★ AI*Environment ★ BladeModeler ★ DesignModeler ★ MeshMorpher ★ Meshing ★ Tgrid ★ ICEM CFD ★ ICEM CFD Cart3D
有限元分析软件
ANSYS软件介绍 ANSYS软件常用命令 ANSYS软件界面及菜单 ANSYS的单位制 ANSYS的文件管理 ANSYS软件建模及网格划分 ANSYS软件分析步骤
ANSYS软件家族产品
特色产品
★ Workbench ★ Multiphysics ★ DesignSpace ★ DesignXplorer ★ FSI ★ HPC
2. 坐标系
1）整体与局部坐标系 2）坐标系的激活 3）节点和单元坐标系 4）显示和结果坐标系
ANSYS软件分析步骤
5、对实体模型划分网格
用户建模工作完成后，得到分析目标的几何模型。接下来，就需要对 几何模型划分网格，形成有限元单元、节点，从而得到有限元分析模 型。有限元网格的划分过程包括四个步骤： 定义有限元模型中的单元属性； 目标网格选项控制； 对几何模型划分网格； 修改与优化有限元网格。
下面介绍间接法即实体建模。
建模
Main Menu: Preprocessor > -Modeling- Create >
选择以“＋”结尾的菜单，将弹 出拾取菜单 (见下页），提示通 过拾取方式创建体素. 选择By Dimensions ... 将弹出对 话框，提示输入体素的坐标.
对话框示例
二维体素包括矩形、圆、三角形和其它多边形
WX WP (X,Y)
布尔操作
1. .....
要使用布尔操作:
2. .....
3. .....
Main Menu: Preprocessor > -Modeling- Operate >
Procedure
选择一种布尔操作 (例如： Add)
选择图形类型. 将弹出 选取菜单 , 提示选择图形 进行布尔操作.
• 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Байду номын сангаас件名是 file.
一些特殊的文件
数据库文件
jobname.db
二进制
Log 文件
jobname.log
ANSYS软件分析步骤
3、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。 定义材料属性时应当注意以下几点：一般情况下杨氏模量（EX）必须 定义；若加惯性载荷，必须定义能求出质量的参数，如密度；若模型 中存在热载荷，需定义膨胀系数（ALPX）。
ANSYS软件界面及菜单
1. 建立有限元模型
主菜单（Main Menu）
2. 施加载荷求解
3. 查看结果
实用菜单（Utility Menu）
文件 选择 列表 显示 显示控制 工作平面 参数
宏 菜单控制 帮助
ANSYS的单位制
ANSYS所有的单位是自己统一的。 常用单位如下表：
ANSYS的文件管理
ANSYS软件分析步骤
6、施加负载
对于不同的分析类型，所施加的载荷形式有所不同，可以归结为6类： DOF约束（DOF constraint）：用于对模型自由度做出限定，用于
确定边界条件； 力（Force）：施加在有限元模型节点上的集中载荷； 表面载荷（Surface load）：施加在单元上的分布载荷，包括线分
这个看起来复杂的模型，实
际上是一个方块与一个空心
WZ WYWX
的球进行求交（intersect）
布尔操作的结果.
ANSYS软件建模及网格划分
网格划分主要包括以下四个步骤: 1. 定义单元属性 (材料属性、单元类型、实常数). 2. 设定网格尺寸控制 (控制网格密度). 3. 网格划分以前保存数据库. 4. 执行网格划分.
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ANSYS软件分析步骤
1、定义单元类型
结构点单元 结构线单元
梁单元
MASS21
2D
LINK1
3D
LINK8，LINK10，LINK180