ANSYS-分析基本步骤.doc
第一章 ANSYS 分析基本步骤
（黑小2）
本章目标（黑小3）
学习完本章后，学员应该能够初步掌握ANSYS 分析问题的基本操
作步骤.（揩小4）
Lesson A. 分析过程
2-1. ANSYS 分析过程中的三个主要步骤.
2-2. ANSYS 分析步骤在GUI 中的体现. Lesson B. 文件管理
2-3. ANSYS 文件系统: a. ANSYS 在分析过程中怎样使用文件. b. ANSYS 使用的文件名称的格式.
c.
确定 ANSYS 默认的文件名.
2-4. ANSYS 的数据库: a.
ANSYS 数据库中存储的数据.
b. 数据库的存储操作.
c.
数据库的恢复操作.
d. 怎样通过存储及恢复数据库文件修改错误. Lesson C. ANSYS 分析基本步骤训练 2-5. ANSYS 分析过程实例演练.
Lesson A. 分析过程
ANSYS 分析采用的是有限元分析技术。在分析时，必须将实际问题的模型转化为有限元模型。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。
Objective
Lesson Objectives
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)
分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现。主菜单中各部分的顺序基本上是按着常规问题分析顺序设置的。
1.建立有限元模型
2.施加载荷求解
3.查看结果
主菜单
2-2. ANSYS 分析步骤在GUI 中的体现.
1-1. ANSYS 分析过程中的三个主要步骤.
Procedure
1. .....
2. .....
3. .....
1. 第一步创建有限元模型之主菜单体现主要部分：
定义单元类型
定义实常数定义材料建立实体模型等转变为有限元模型
建立有限元模型
2. 第二步施加荷载求解之主菜单体现主要部分：
定义分析类型施加约束与荷载定义载荷步求解
施加荷载求解
3. 第三步查看结果之主菜单体现主要部分：
读入结果显示图形结果显示列表结果
定义单元表
查看结果
Lesson B. 文件管理
ANSYS 文件及工作文件名：
ANSYS 在分析过程中需要读写文件。生成的文件有的是程序自动生成的（如
日志文件），有的是在使用者控制下生成的。
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 。使用时建立自己的工作文件名。
一些特殊的文件
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).
存储操作将ANSYS 数据库从内存中写入一个文件。数据库文件（以db 为扩展名）是数据库当前状态的一个备份。
2-4b. 存储数据库操作.
2-4a. ANSYS 数据库中存储的数据.
2-3a. ANSYS 怎样在分析中使用文件. 2-3b. ANSYS 使用的文件格式. 2-3c. 确定默认的ANSYS 文件名.
Definition
恢复操作将数据库文件中的数据读入内存中，在这个过程中，将首先清除目前内存中的数据，将之替换成数据库文件中的数据。
立即恢复名为Jobname.db 的文件.
Jobname 为在
ANSYS 启动对话框中设定的工作文件名.“Resume from ”读入给定文件名的数据库文件.但当前的工作文件名不变.
立即保存数据库到jobname.db 文件中.其中jobname 为工作文件名。
弹出一个对话框，允许将数据库存储到另外名字的文件上。(注意在
ANSYS 中，“Save as ”只将数据库拷贝到另外一个
文件名上，并不改变当前的工作文件名).
2-4d. 怎样利用存储和恢复数据库，从错误操作中恢复.
2-4c. 存储数据库操作.
关于文件操作及存储与恢复操作提请注意：
每个ANSYS 使用者最好建立自己的工作目录，因为ANSYS 分析过程
中生成的（尤其是自动生成的）大量文件，很多都存在该目录下. 每求解一个新问题使用不同的工作文件名. 在AYSYS 启动对话框中设
置工作文件名.
针对每个分析项目，设置单独的子目录.
您必须选择一个存储命令，将数据库保存到文件中.
建议在分析过程中，隔一段时间存储一次数据库文件，且取不同名. 在进行不清除后果的（例如划分网格）或会造成重大影响的（例如删除
操作）操作以前，最好先存储一下数据库文件.
如果在进行一个操作以前刚刚存储完数据库，您可以选择工具条中的
RESUME_DB ，进行 “undo ”。
Lesson C. ANSYS 分析基本步骤训练
为了增加学好ANSYS 的信心，为了掌握ANSYS 分析的基本步骤，依据下列循序渐进的求解指导，进行一个简支梁的静力分析。注意在此分析中采用的ANSYS 分析
步骤，以及几次将内存中的数据存到文件中的操作。
问题表述：
使用ANSYS 分析一个矩形截面简支梁。问题条件如图所示：
目标：
求解在力F 的作用下梁的内力与变形。
已知条件：
F ＝500 kN L ＝6 m
B ＝400 mm H ＝600 mm E ＝3×104 N/mm
2
2-5. ANSYS 分析过程实例演练
.
Exercise
分析过程：
1. 启动ANSYS.
a.开始> 程序> ANSYS*.* > Configure ANSYS Products
b.打开File Management窗口，在Working Directory输入或选择您的工作目录，如D:\张三
\梁分析，在Job Name栏输入或选择您的工作文件名，如beam.
c.选择Run.
！以交互模式进入ANSYS，工作文件名为beam.
！选择工作目录，命名或选择工作文件名.
2. 创建基本模型
！使用带有两个关键点的线模拟梁，梁的高度及横截面积将在单元的实常数中设置.
a. Main Menu: Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS...
b. 输入关键点编号1.
c. 输入x,y,z坐标0,0,0.
d. 选择Apply.
e. 输入关键点编号2.
f. 输入x,y,z坐标6,0,0 .
g. 选择OK.
！此时图形显示窗口出现所输入的两个关键点1和2.下面利用两点创建线.
h. Main Menu: Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Lines > Straight Line
！注意弹出的拾取菜单，以及输入窗口中的操作提示.
i. 用鼠标选取两个关键点1和2.
j. 在拾取菜单中选择OK.
3. 存储ANSYS数据库.
Toolbar: SA VE_DB
！工作目录中已保存了以工作名命名的数据库文件，可到工作目录中查查看！
！ANSYS数据库是当用户在建模求解时ANSYS保存在内存中的数据. 由于在ANSYS初始对话框中定义的工作文件名为beam，因此存储的数据库数据到了名为beam.db的数据库文件中. 经常存储数据库文件是必要的. 这样在进行了误操作后，可以恢复上次存储的数据库文件. 存储及恢复操作，可以点取工具条，也可以选择菜单：Utility Menu：File.
4. 设定分析模块.
a. Main Menu: Preferences
b. 选择Structural.
c. 选择OK.
！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.
！创建好几何模型以后，就要准备单元类型、实常数、材料属性，然后划分网格.
5. 设定单元类型相应选项.
！对于任何分析，您必须单元类型库中选择一个或几个适合您的分析的单元类型（对应于梁的是梁单元，对应于二维实体的是2D实体单元，对应三维实体的是3D实体单元，不能选错）. 单元类型决定了辅加的自由度（位移、转角、温度等）。许多单元还要设置一些单元的选项，诸如单元特性和假设，单元结果的打印输出选项等。对于本问题，只须选择BEAM3 并默认单元选项即可.
a. Main Menu: Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete
b. 选择Add . . .
c. 左边单元库列表中选择Beam.
d. 在右边单元列表中选择2D elastic 3 (BEAM3).
e. 选择OK 接受单元类型并关闭对话框.
f. 选择Close 关闭单元类型对话框.
6. 定义实常数.
！有些单元的几何特性，不能仅用其节点的位置充分表示出来，需要提供一些实常数来补充几何信息. 典型的实常数有壳单元的厚度，梁单元的横截面积等. 某些单元类型所需要的实常数，以实常数组的形式输入. 本例中用一条线表示梁显然不足以完全描述梁的性质，需要实常数来补充. （此外对于弹簧单元，弹性系数需作为实常数输入.）
a. Main Menu: Preprocessor > Real Constants
b. 选择Add . . .
c. 选择OK 定义BEAM3的实常数.
d. 选择Help 得到有关单元BEAM3的帮助.
e. 查阅单元描述.
f. File > Exit 退出帮助系统.
g. 在AREA框中输入0.4*0.6 （横截面积）.
h. 在IZZ框中输入0.4*(0.6**3)/12 （惯性矩）.
i. 在HEIGHT框中输入0.6 （梁的高度）.
j. 选择OK 定义实常数并关闭对话框.
k. 选择Close 关闭实常数对话框.
7. 定义材料属性.
！材料属性是与几何模型无关的本构属性，例如杨氏模量、密度等. 虽然材料属性并不与单
元类型联系在一起，但由于计算单元矩阵时需要材料属性，ANSYS为了用户使用方便，还是对每种单元类型列出了相应的材料类型. 根据不同的应用，材料属性可以是线性或非线性的. 与单元类型及实常数类似，一个分析中可以定多种材料. 每种材料设定一个材料编号（材料参考号）. 对于本问题，只须定义一种材料，这种材料只须定义一个材料属性—杨氏模量3.0e7 kPa＝3.0e4N/mm2.
a.Preprocessor > Material Props > Material Models
b. 选择右栏各向同性线弹性材料：
Strucrural > Liner > Elastic > Isotropic.
c. 在EX框中输入3e7（弹性模量）.
d. 选择OK 定义材料属性并关闭对话框.
8. 保存ANSYS数据库文件beamgeom.db.
！在划分网格以前，用一表示几何模型的文件名保存数据库文件。一旦需要返回重新划分网格时就很方便了，，因为此时需要恢复数据库文件。
a. Utility Menu: File > Save as
b. 输入文件名beamgeom.db.
c. 选择OK 保存文件并退出
对话框.
9. 对几何模型划分网格.
！必须将几何模型转化为有限元模型才能进行求解！
！必须为几何模型指定单元类型、材料类型、实常数类型！
a. Main Menu: Preprocessor > Meshing > MeshTool.
b. 选择Element Attributes下的Set按钮，在弹出窗口选择所需的单元类型、材料类型、实常数类型，选择OK.
c. 选Size Controls中Lines下的Set按钮，鼠标左键拾取代表梁的线，OK，在弹出对话框NDIV栏输入12，OK！
！此步意味着要将此梁划分成12个单元，共有13个节点. ！！！一定要注意此时并未进行划分单元，只是想划12个而已.
d. 击Mesh按钮.，鼠标左键拾取线，在拾取对话框中选择OK. ！此时才真正的划分了单元，即将几何模型转化为了有限元模型.
e. (可选) 在MeshTool对话框中选择Close.
10. 保存ANSYS数据库到文件beammesh.db.
！这次用表示已经划分网格后的文件名存储数据库.
a. Utility Menu: File > Save as
b. 输入文件名：beammesh.db.
c. 选择OK 保存文件并退出对话框.
11. 施加载荷及约束.
！您现在要施加载荷及约束，默认为一个新的、静力的分析，因此您不必设定分析类型及分析选项.
a. Main Menu: Solution > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Nodes
b. 拾取最左边的节点.
c. 在拾取菜单中选择OK.
d. 选择All DOF.
e. 选择OK. （如果不输入任何
值，位移约束默认为0）
！a~c为施加左端水平、竖直两
向线位移约束与转动位移约束.
f. Main Menu: Solution > Define Loads > Apply > Structural > Force/Moment > On Nodes
g. 拾取最右边的节点.
h. 在选取对话框中选择OK.
i. 选择FY.
j. 在V ALUE框中输入-500.
k. 选择OK.
！f~k为施加右端竖向集中荷载.
12. 保存数据库文件到beamload.db.
a. Utility Menu: File > Save as
b. 输入文件名beamload.db.
c. 选择OK保存文件并关闭对话框.
13. 进行求解.
！您将对一端固支，另一端施加向下力的悬壁梁问题进行求解。由于这个问题规模很小，使用任何求解器都能很快得到结果，这里使用默认的波前求解器进行求解.
a. Main Menu: Solution > Solve > Current LS
b. 查看状态窗口中的信息, 然后选择状态窗口File > Close
c. 选择OK开始计算.
d. 当出现“Solution is done!”提示后，选择OK关闭此窗口.
14. 进入通用后处理读取分析结果.
a. Main Menu: General Postproc > Read Results > First Set
！后处理用于通过图形或列表方式显示分析结果。通用后处理（POST1)用于观察指定载荷步的整个模型的结果.本问题只有一个载荷步。
15. 图形显示变形.
a. Main Menu: General Postproc > Plot Results > Deformed Shape
b. 在对话中选择deformed and undeformed.
c. 选择OK.
！梁变形前后的图形都将显示出来，以便进行对比.
注意由于力P对结构引起的右端的变形. 变形值在图形的左上角标记为“DMX”. 可以将此结果与手算的结果进行对比:
根据弹性梁理论: ya = (PL3)/(3EI) = 0.166667m.
两个结果一致.
16. (可选) 列出反作用力.
a. Main Menu: General Postproc > List Results > Reaction Solu
b. 选择OK 列出所有项目，并关闭对话框.
！可以列出所有的反作用力.
c. 看完结果后，选择File > Close 关闭窗口.
17 通过命令窗口输入命令定义数据表方式显示梁内力.
！在命令窗口定义数据表显示弯矩
etable , immoz , smisc , 6（回车）
etable , jmmoz , smisc , 12（回车）！定义单元弯矩数据表
plls , immoz , jmmoz（回车）！显示弯矩（正负定义与结构力学相反）
！在命令窗口定义数据表显示剪力
etable , imfory , smisc , 2（回车）
etable , jmfory , smisc , 8（回车）！定义单元剪力数据表
plls , imfory , jmfory（回车）！显示剪力
17. 退出ANSYS.
a. Toolbar: Quit
b. 选择Quit - No Save!
c. 选择OK.
！祝贺你已经用ANSYS进行了第一个有限元分析. ！只要认真对待，ANSYS不是很难的！
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