ANSYS基础4-建立有限元模型2010
ANSYS有限元分析法
ANSYS中如何处理奇异性方法在有限元分析中(FEA)中，必须适当地简化实体,我们很少分析包含所有细节的实体。
由于计算条件限制了模型的规模，权宜之下，通常简化螺纹孔、倒角、安装凸台和其它一些并不重要的部分。
因为简化一些无关紧要的细节能使分析求解尽可能地高效，减少占用的ＲＡＭ、硬盘空间和ＣＰＵ时间。
但问题是，随着倒角和其它一些细节被简化，在它们邻近区域内计算出的应力值可能不准确。
比如用一个尖角代替倒角，尖角处产生奇异，导致该处有无限大的应力集中因子。
虽然奇异并不防碍ＡＮＳＹＳ在该处的应力计算，但计算的结果却不能反映真实应力，由于单元密度的疏密不同，计算的结果可能比实际值过高或过低。
虽然计算的应力值是不准确的，若位移值仍然是好的，且奇异产生的区域并不特别重要，该应力值则可以忽略，分析员可以放心的关注模型的其他部分。
有时，一些模型细节明显可以被简化，有时细节刚开始并不显得重要，但后来结果分析显示该细节是至关重要的，这也是应力分析学科的一个特点。
分析员必须运用他们的经验和直觉来判断设计细节的相关性能，确定它们能否被简化而不产生错误的结果。
我发现经验能使分析员的直觉灵敏，尽管如此，但仍可能出错，有时分析员并不能掌握细节的重要性，当他检查结果时才发现，简化了的细节其实是非常重要的。
象这样的情况，我们有几种选择方案。
一种是在模型中添加该细节重新计算，该方法适应于具有简单边界条件和相对比较简单的几何实体，并且重新分析所需要的时间也不太多。
如果第一次计算需要７０个小时，且任务紧迫，那么修改并重新计算整个模型并非是很好的方式，此时应该应用已有的结果来得出精确的应力。
完成该任务的方法之一是子模型法，在包含细节的相关区域建立子模型来计算精确的应力。
在ＡＮＳＹＳ在线文档中可获得子模型法，分析向导的“高级分析技术”章节中包含了ＡＮＳＹＳ可以完成的各种类型子模型例子，包括“shell-shell”、“shell-solid”和“solid-solid”。
MASTA培训手册 - 在ANSYS Classic中建立要导入的有限元模型
MASTA培训手册:在ANSYS Classic中建立要导入的有限元模型MASTA 5.4版商业机密目录1. 建立壳体模型并获取MASTA所需的文件 (1)1.1 内容 (1)1.2 导入几何模型并划分网格 (2)1.3 边界条件 (10)1.4 建立轴承处凝聚节点 (12)1.5 获取节点位置文件 (16)1.6 获取刚度矩阵文件 (17)1.7 导入从MASTA中得到的壳体载荷 (20)2. 建立一个轴模型并获取MASTA所需的文件 (25)2.1 导入几何模型并划分网格 (26)2.2 边界条件 (29)2.3 建立凝聚节点 (30)2.4 获取刚度矩阵 (39)2.5 导入从MASTA得到的位移 (40)3. 创建一个柔性齿圈的有限元模型 (42)3.1 内容 (42)3.2 箱体接地 (43)3.3 创建连接节点 (44)3.4 创建啮合节点 (45)3.5 假设 (48)4. 包括重力 (49)1.建立壳体模型并获取MASTA所需的文件1.1内容《MASTA 培训手册—有限元部件导入》说明了如何导入齿轮传动系统壳体的缩聚刚度到MASTA中来评价壳体的柔性对传动系统内部零件的影响。
在本章中我们论述创建一个壳体有限元模型的方法，在ANSYS Classic (ANSYS APDL)中准备获取节点坐标信息和对应于轴承节点位置缩聚刚度矩阵的模型。
1.2导入几何模型并划分网格在本节我们简单讨论在ANSYS中如何导入几何模型并自动划分网格。
对以上内容熟悉的用户可能想自己导入模型并分网，可以跳过本部分直接到B.3节。
导入几何模型ANSYS随许可证而定，支持导入多种格式，iges, step, proE等。
为了导入MASTA，在ANSYS中建立模型时，关于使用哪种类型的文件，没有特别的要求，因为MASTA只考虑由网格产生的缩聚的刚度和质量。
在本例中我们将导入iges格式文件，其它格式的导入过程是类似的。
ansys有限元分析实用教程2篇
ansys有限元分析实用教程2篇第一篇：ansys有限元分析实用教程（上）有限元分析是一种广泛应用的数值分析方法，可用于模拟和分析各种结构和系统的受力、变形及其他物理行为。
在ansys软件平台下，有限元分析功能十分强大，能够对各种工程问题进行有效的分析和解决。
本文将介绍ansys有限元分析的基础操作和实用技巧。
一、建立模型在进行有限元分析前，首先需要建立准确的模型。
在ansys中，可以通过多种方式进行几何建模，包括手工绘制、导入CAD文件、复制现有模型等。
为了确保模型的准确性，需要注意以下几个方面：1.确定模型的几何形状，包括尺寸、几何特征等。
2.选择适当的单元类型，不同形状的单元适用于不同的工程问题。
3.注意建模过程中的单位一致性，确保模型的尺寸和材料参数等单位一致。
4.检查模型建立后的性质，包括质量、连接性和几何适应性等。
二、设置材料参数和加载条件建立模型后，需要设置材料的弹性参数和加载条件。
在ansys中，可以设置各种材料属性，包括弹性模量、泊松比、密度等。
此外，还需要设置加载条件，包括加速度、力、位移等。
在设置过程中，需要注意以下几个方面：1.根据实际情况选择材料参数和加载条件。
2.确保材料参数和加载条件设置正确。
3.考虑到不同工况下的加载条件，进行多组加载条件的设置。
三、网格划分网格划分是有限元分析中的关键步骤，它将模型分割成许多小单元进行计算。
在ansys中，可以通过手动划分、自动划分或导入外部网格等方式进行网格划分。
在进行网格划分时，需要注意以下几个方面：1.选择适当的单元类型和网格密度，确保模型计算结果的准确性。
2.考虑网格划分的效率和计算量，采用合理的网格划分策略。
3.对于复杂模型，可以采用自适应网格技术，提高计算效率和计算精度。
四、求解模型建立模型、设置材料参数和加载条件、网格划分之后，即可进行模型求解。
在ansys中，可以进行静态分析、动态分析、热分析、流体分析等多种分析类型。
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。
12.ANSYS/DesignSpace：该模块是ANSYS的低端产品， 适用与设计工程师在产品概念设计初期对产品进行基 本分析，以检验设计的合理性。其分析功能包括：线 性静力分析、模态分析、基本热分析、基本热力耦合 分析、拓扑优化。其他功能有：CAD模型读取器、自 动生成分析报告、自动生成ANSYS数据库文件、自动 生成ANSYS分析模板。产品详细分类： DesignSpace for MDT DesignSpace for SolidWorks Standalone DesignSpace ： （ 支 持 的 CAD 模 型 有 ： Pro/E 、 UG 、 SAT、Parasoild）
文档仅供参考，如有不当之处，请联系本人改正。
8. ANSYS/ED：该模块是一个功能完整的设计模拟程序， 它拥有ANSYS隐式产品的全部功能，只是解题规模受 到了限制（目前节点数1000）。该软件可独立运行， 是理想的培训教学软件。
9. ANSYS/LS-DYNA：该程序是一个显示求解软件，可 解决高度非线性结构动力问题。该程序可模拟板料成 形、碰撞分析、涉及大变形的冲击、非线性材料性能 以及多物体接触分析，它可以加入第一类软件包中运 行，也可以单独运行。
有限元分析的基本步骤如下： • 建立求解域并将其离散化有限单元，即将连续问题分
解成节点和单元等个体问题； • 假设代表单元物理行为的形函数，即假设代表单元解
的近似连续函数； • 建立单元方程； • 构造单元整体刚度矩阵； • 施加边界条件、初始条件和载荷； • 求解线性或非线性的微分方程组，得到节点求解结果；
文档仅供参考，如有不当之处，请联系本人改正。
6. 声学分析 ●定常分析 ●模态分析 ●动力响应分析
ANSYS基本使用
.. . . .
节点 单元
ANSYS BASIC TRAINING
有限元原理简介
1.2 有限元法的基本构架
有限元的基本构成：
节点（Node）：就是考虑工程系统中的一个点的坐标位置，构成 有限元系统的基本对象。具有其物理意义的自由度，该自由度即为结 构系统受到外力后的反应。 单元（Element）：单元由节点与节点相连而成，单元的组合由各 节点相互连接。不同特性的工程系统，可选用不同类型的单元， ANSYS提供了一百多种单元，故使用时必须慎重选择单元类型。 自由度（Degree Of Freedom）：上面提到节点具有某种程度的自 由度，以表示工程系统受到外力后的反应结果。要知道节点的自由度 数，请查看ANSYS自带的帮助文档（Help/Element Refrence），那里 有每种单元类型的详尽介绍。
1 .1 ANSYS简介
ANSYS是大型通用商业化的工程分析软件。 所谓工程分析软件，主要是模拟机械结构系统受到 外力负载所出现的响应，如应力、位移、温度等， 根据该响应可知道机械结构系统受到外力负载后的 状态，进而判断是否符合设计要求。
ANSYS BASIC TRAINING
有限元法与CAE
表面效应 SURF153， SURF154
COMBIN14
ANSYS BASIC TRAINING
ANSYS基础培训计划
第一次课主要内容：
ANSYS和有限元原理简介 ANSYS的基本使用 实体建模 练习：
一个简单的加载、求解后处理过程
ANSYS BASIC TRAINING
ANSYS的基本使用
节点和单元
信息是通过单元之间的公共节点传递的。
ansys分析的基本步骤
在求解之前，对模型进行仔细检查，确保其完整性、正确性和有效性。
开始求解
运行求解器，进行计算求解。
求解监视
在求解过程中，监视求解的进展情况，确保其正常进行。
结果存储
将求解结果存储在指定的目录中，以便后续处理和分析。
结果后处理
结果查看
在后处理模块中查看求解结果，如位移、应 力、应变等。
结果优化
06
结论
分析结果总结
1 2
模型建立与简化
通过ANSYS软件，我们成功地建立了分析模型， 并进行了必要的简化，以减少计算量并提高分析 效率。
边界条件与载荷设置
根据实际工况，我们为模型施加了准确的边界条 件和载荷，确保了分析的准确性。
3
求解与后处理
通过合理的求解设置，我们得到了满意的分析结 果，并对结果进行了有效的后处理，以便于理解 和使用。
对未来工作的建议
模型优化
建议在未来的分析中进一步优化 模型，例如通过更精细的网格划 分来提高分析精度。
参数研究
建议进行参数研究，以了解各参 数对分析结果的影响，从而为优 化设计提供更多依据。
与其他软件的比较
为了验证分析结果的可靠性，建 议将ANSYS的分析结果与其他知 名CAE软件的结果进行比较。
载荷施加
在模型的相应位置施加载荷，并设置合适的 载荷值和方向。
约束施加
在模型的相应位置施加约束，限制不必要的 自由度。
求解和后处理
求解器选择
根据实际问题的性质和规模，选择合适的求解器，如静力求解器、 模态求解器、瞬态求解器等。
求解参数设置
设置合适的求解参数，如迭代次数、收敛准则等。
后处理
查看分析结果，如应力、应变、位移等，并进行结果分析和评估。
有限元ansya分析钢筋混凝土步骤
分析过程（1）首先建立有限元模型，这里我们选用ANSYS软件自带的专门针对混凝土的单元类型Solid 65，进入ANSYS主菜单Preprocessor->Element Type->Add/Edit/Delete，选择添加Solid 65号混凝土单元。
(2) 点击Element types窗口中的Options，设定Stress relax after cracking为Include，即考虑混凝土开裂后的应力软化行为，这样在很多时候都可以提高计算的收敛效率。
(3) 下面我们要通过实参数来设置Solid 65单元中的配筋情况。
进入ANSYS主菜单Preprocessor-> Real Constants->Add/Edit/Delete，添加实参数类型1与Solid 65单元相关，输入钢筋的材料属性为2号材料，但不输入钢筋面积，即这类实参数是素混凝土的配筋情况。
(4) 再添加第二个实参数，输入X方向配筋为0.05，即X方向的体积配筋率为5%。
(5) 下面输入混凝土的材料属性。
混凝土的材料属性比较复杂，其力学属性部分一般由以下3部分组成：基本属性，包括弹性模量和泊松比；本构关系，定义等效应力应变行为；破坏准则，定义开裂强度和压碎强度。
下面分别介绍如下。
(6) 首先进入ANSYS主菜单Preprocessor-> Material Props-> Material Models，在Define Material Model Behavior 窗口中选择Structural-> Linear -> Elastic-> Isotropic，输入弹性模量和泊松比分别为30e9和0.2(7) 下面输入混凝土的等效应力应变关系，这里我们选择von Mises屈服面，该屈服面对于二维受力的混凝土而言精度还是可以接受的。
在Define Material Model Behavior 窗口中选择Structural-> Nonlinear-> Inelastic-> Rate Independent-> Isotropic Hardening Plasticity-> Mises Plasticity-> Multilinear，输入混凝土的等效应力应变曲线如下图所示。
ansys esol命令求应变时程曲线
ANSYS是目前工程领域中应用十分广泛的有限元分析软件，它的ESOL命令能够用来求解应变时程曲线。
在工程实践中，我们经常需要了解材料在受力作用下的应变变化情况，而应变时程曲线正是能够很好地反映材料应变随时间的变化规律。
本文将重点介绍ANSYS中ESOL命令的应变时程曲线求解方法，希望能够对工程技术人员提供一些参考和帮助。
一、ESOL命令概述1. ESOL命令是ANSYS中用于求解非线性动态分析问题的一种命令。
它能够对结构在受力作用下的动态响应进行分析，包括应变、应力等参数的变化情况。
2. ESOL命令主要包括了动态显式分析、动态隐式分析、多步动态分析等功能，能够满足不同分析需求。
3. 在实际工程应用中，ESOL命令可以结合材料的本构模型、加载条件等参数，对结构在复杂受力情况下的应变时程曲线进行求解，为工程设计提供重要参考。
二、应变时程曲线的意义1. 应变时程曲线是指材料在受力作用下，应变随时间的变化曲线。
它能够直观地反映材料的变形和破坏情况，是工程分析和设计中重要的参考依据之一。
2. 通过应变时程曲线，我们可以了解材料在受力作用下的变形情况，判断结构的安全性和稳定性，为工程实践提供重要的依据。
3. 应变时程曲线还能够为材料性能参数的确定提供数据支持，对于新材料的应用和开发有着重要的意义。
三、ESOL命令求应变时程曲线的方法1. 在ANSYS中，使用ESOL命令求解应变时程曲线的方法通常包括以下几个步骤：（1）建立有限元模型。
首先需要根据实际工程情况，建立相应的有限元模型，包括结构几何形状、材料属性、边界条件等。
（2）设置加载条件。
根据实际受力情况，设置加载条件，包括动态载荷、静载荷等。
（3）定义材料参数。
根据材料的本构模型，定义材料参数，如弹性模量、泊松比等。
（4）求解应变时程曲线。
通过ESOL命令，进行应变时程曲线的求解和分析，得到材料在受力作用下的应变变化情况。
2. 在实际应用中，需要根据具体的工程情况和分析要求，灵活选择ESOL命令的参数设置和求解方法，以获得准确、可靠的分析结果。
- 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)。
第7章 建立有限元模型
…单元属性
• 注意：
– 设置想要分析学科的选项 (Main Menu > Preferences) ，这样将只显示所选学 科的单元类型。 – 应在分析学科的选择阶段尽早决定单元类型，因为GUI方式中菜单的过滤依 赖于当前自由度设置。例如，如果选择结构单元类型，则热荷载选项成为灰 色，或根本不出现。
网格化
实体模型 FEA 模型
第7章 建立有限元模型
单元属性
• 网格划分有三个步骤：
– 定义单元属性 – 指定网格控制 – 生成网格
•
单元属性是网格划分前必须指定的有限元模型的特性，包括：
– 单元类型 – 实常数 – 材料性质
第7章 建立有限元模型
…单元属性
单元类型 • 单元类型是一个重要选项，它决定如下单元特性：
建立有限元模型
第7章
第7章 建立有限元模型
概述
• 本章目的是讨论单元网格属性及ANSYS中各种建立网格的方法，最后将 讨论如何直接输入有限元模型。ANSYS中不用实体模型求解，而是用有 限元模型求解。
第7章 建立有限元模型
…概述
• 网格划分是用节点、单元填充实体模型，建立有限元模型的过程。
– 请记住，有限元求解时需要有限元模型，而不是实体模型。实体模型不参与 有限元求解。
第7章 建立有限元模型
…单元属性
•
平面应力 假设Z轴方向应力等于零。
– 用于Z方向尺寸远小于X、Y方向尺寸的模 型。 – Z方向应变不等于零。 – 可选择不同厚度 (Z 方向)。 – 用于分析诸如只受面内荷载的平板，承受 压力或离心力的薄板等结构。
Y Z X
第7章 建立有限元模型
…单元属性
•
平面应变 沿Z方向应变等于零。
第7章 建立有限元模型
…单元属性
• 三维实体单元：
– 用于几何属性，材料属性，荷载或分析要求考虑细节，而无法采用更简单的 单元进行建模的结构。 – 也用于从三维CAD系统转化而来的几何模型，而这些几何模型转化成二维模 型或壳体会花费大量的时间和精力。
第7章 建立有限元模型
…单元属性
单元阶次 • 单元阶次是指单元形函数的多项式阶次。 • 什么是形函数?
– 自由度(DOF)设置。 例如，热单元类型有一个自由度： TEMP，而一个结构 单元可能有六个自由度：UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ. – 单元形状 – 六面体，四面体，四边形，三角形等。 – 维数 -- 2-D (只有X-Y 平面), 或 3-D。 – 假设的位移形函数 – 线性及二次函数。
•
• • •
•
• •
二次单元 二次单元内的位移是二次变化 的，因此，单元内应力是线性 变化的。 二次单元在描述曲线或曲面边 界时比线性单元更精确。但对 单元扭曲变形反映不明显。 如果想得到高精度的应力，应 采用二次单元。 一般情况下，与线性单元相比， 所用单元个数较少，自由度较 少，结果较好。
第7章 建立有限元模型
多个单元线性近似（ 结果较好）
二次近似（结果好）
第7章 建立有限元模型
…单元属性
• • 一旦选择了单元类型，就选择了相应单元类型的形函数，所以选择单元 类型之前，应查看相关单元的形函数信息。 典型的，线性单元只有角节点，而二次单元还有中间节点。
第7章 建立有限元模型
…单元属性
•
线性单元 线性单元内部位移按线性变化， 因此（大多数）单元内应力是 不变的。 线性单元对单元扭曲变形很敏 感。 如果只想得到名义上的应力时， 可以采用线性单元。 在应力梯度大的地方，应该划 分大量的单元。
– 梁 单元用于模拟螺栓，薄壁管，C- 截面构件，角钢，细长薄壁构件（只考 虑膜应力和弯曲应力）。 – 杆 单元用于模拟弹簧，螺杆，预应力螺栓和珩架。 – 弹簧 单元用于模拟弹簧，螺杆或细长构件，或用等效刚度替代复杂结构。
第7章 建立有限元模型
…单元属性
• 壳单元：
– 用来模拟平面或曲面。 – 厚度和大小取决于实际应用，一般，壳单元用于主尺寸不小于10倍厚度的结 构。
– 用于Z方向尺寸远大于X、Y方向尺寸的模型。 – Z方向应力不等于零。 – 用于等截面细长结构，例如梁。 Z Y X
第7章 建立有限元模型
…单元属性
•
轴对称 假定三维模型及其荷载是由二维模型绕Y轴旋
转 360°生成的。
– – – – – 对称轴必须与整体坐标Y轴重合。 不允许有负的 X 坐标。 Y 方向是轴向，X方向是径向，Z与Z- 轴同向。 轴向位移为零，轴向应力和应变非常明显。 用于压力容器，直管道，轴等。
第7章 建立有限元模型
…单元属性
• 二维实体单元：
– – – – 用于模拟实体的截面。 必须在整体直角坐标系 X-Y 平面内建立模型。 所有荷载作用在 X-Y 平面内，其响应（位移）也在 X-Y 平面内。 单元特性可能是下边的一种： • 平面应力 • 平面应变 • 广义平面应变 • 轴对称 • 轴对称简谐 Y Z X
…单元属性
网格密度
• • • 有限单元法的基本原则是：单元数（网格密度）越多，所得的解越逼近真实值。 然而，随单元数目增加，求解时间和所需计算机资源急剧增加。 有限元分析的目标，决定下边的滑键应该如何移动。
第7章 建立有限元模型
…单元属性
• 定义单元类型:
– Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete • [Add]添加新单元类型 • 选择想要的类型 (比如 SOLID92) 并按 OK • [Options] 指定附加单元选项。 – 或使用 ET 命令： • et,1,solid92
– 形函数是指给出单元内结果形态的数值函数。因为FEA的解答只是节点自由 度值，需要通过形函数用节点自由度的值来描述单元内任一点的值。 – 形函数根据给定的单元特性给出。 – 每一个单元的形函数反映单元真实特性的程度，直接影响求解精度，这一点 将在下边说明。
第7章 建立有限元模型
…单元属性
线性近似 (结果差） 自由度按二次分布 真实曲线
•
ANSYS 有一个超过150种单元的单元库供用户选择，稍后将介绍如何选 取单元类型，现在请看如何定义单元类型。
第7章 建立有限元模型
…单元属性
单元种类 • ANSYS 提供了许多不同种类的单元。经常采用的单元有：
– – – – 线单元 壳 二维实体 三维实体
第7章 建立有限元模型
…单元属性
• 线单元：