Mechanical
ansys mechanical循环边界限制条件
ansys mechanical循环边界限制条件1. 引言1.1 介绍循环边界条件的概念循环边界条件是一种在有限元分析中经常遇到的特殊情况，它用于模拟一些循环加载或者周期性加载的情况。
在工程实践中，循环边界条件可以帮助工程师更好地理解结构在长期使用过程中的性能表现，从而做出更加准确的设计和分析。
循环边界条件的概念源自于实际工程中的实验数据，通过分析数据中的循环特性，工程师可以将这些特性应用到有限元模型中，以模拟结构在循环加载下的行为。
循环边界条件的应用范围非常广泛，包括但不限于汽车、航空航天、船舶、建筑结构等领域。
在ANSYS Mechanical中，循环边界条件可以通过设置周期性加载来模拟结构的循环性能，这对于进行疲劳寿命分析、振动分析等工作非常有效。
循环边界条件是一种非常重要且常用的边界条件，在工程实践中具有重要的应用价值。
通过对循环边界条件的深入研究和应用，工程师可以更好地预测结构在实际工作中的性能，从而指导工程设计和优化。
1.2 循环边界条件在ANSYS Mechanical中的应用循环边界条件在ANSYS Mechanical中的应用非常广泛。
在工程实践中，循环边界条件可以帮助工程师们更好地模拟各种循环问题，如涡轮机械、离心机、风力发电机等。
通过在ANSYS Mechanical中设置循环边界条件，可以准确地模拟出这些循环系统的特性，帮助工程师们更好地优化设计方案。
循环边界条件在ANSYS Mechanical中的应用不仅可以用于流体力学问题，还可以应用于结构力学、传热等多个领域。
在分析离心机时，可以通过设定循环边界条件来模拟叶轮叶片与流体之间的相互作用；在研究风力发电机时，可以利用循环边界条件来模拟风的循环流动对叶片的影响。
循环边界条件在ANSYS Mechanical中的应用为工程师们提供了一个强大的工具，可以更准确地模拟和分析各种循环系统的行为。
通过合理设置循环边界条件，工程师们可以更好地理解系统的工作原理，优化设计方案，并提高系统的性能和效率。
ANSYS Mechanical功能使用概述
DMP Scaling Comparison
80
R18.0 (MESH)
R18.0 (FREQ)
60
Linear Scaling
Solver Rating
•2.6 million DOF; sparse solver •Harmonic analysis w/ FULL method (128 frequency solutions) •Linux cluster; each compute node contains 2 Intel Xeon E5-2690v3 processors, 512GB RAM, SSD, SLES 11.4 •Mellanox FDR Infiniband
Uniform, Curvature, Proximity, or Curvature & Proximity 在体和面尺寸控制中可以设置去特征的尺 越局部越具有优先权，例如边尺寸优先权高于面尺寸控制，而面尺寸优先权高
于体尺寸控制
28
尺寸函数的应用
小的退刀槽
小圆角 两种方式： 1. 优先保证结构特征 2. 优先保证网格尺寸和质量
新的形状检查选项“Errors and Warnings”
17.2
18.0
17.2
18.0
22
警告单元
• 警告信息方便地提示了单元 质量问题
• 用户可以调整和重新划分网 格
网格质量警告的单元会被自动生成Named Selection
23
单元长度
• 对于显式动力学分析，增加了单元长度指标，以方便 确定时间步
orientations
10
可以选择几何体的显示/隐藏
11
部件高亮显示
03-ANSYS-Workbench--Mechanical-简介
• Component systems :建立、扩展分析 系统的各种应用程序。
• Custom Systems : 应用于耦合 (FSI, 热应力,等 )分析的预先定义好的模板。 用户也可以创建自己的预定义系统。
• Design Exploration : 参数管理和优化 工具
– 自动仿真环境，并可以方便与ANSYS的求解器技术进行结合使用。 – 以前称为simulation模块。
• Mechanical APDL Application
– 用户界面环境，主要通过命令流、自定义和脚本语言实现。 – 以前称为ANSYS PREP7/POST1接口。
1-5
简介
D. 启动 Mechanical
1-24
简介
. . . License许可文件
Training Manual
• 可用许可显示，激活和“use order” 可以使用向上/向下箭头指定。
– 0 = off, 1 = on – 许可文件的顺序代表授权许可使用的优先顺序。
• 当多个应用程序打开，Workbench用户可指定一个 单独的许可证，或所有打开的应用程序使用各自的许 可文件。
– 磁场:
• 执行三维静磁场分析。
– 形状优化:
• 使用拓扑优化技术显示可能发生体积减小的区域。
Training Manual
†注意，以上的可用功能由用户的ANSYS许可文件决定。并非所有列出的功能已涵盖在此入 门课程.
1-4
简介
… 产品构造
Training Manual
• Mechanical Application
Workbench – Mechanical Introduction 第一章 简介
CAE-ANSYS Mechanical(静力结构分析)
几何结构
• Mechanical 允许某部分的刚度特性被定义为“刚性”或者“柔性”。 – 刚体可以不用划分网格,而用一个质量单元代表，因此非常有效的解决求
解时间问题。
– 装配体中的零件仅用于传递载荷，可以视为刚体，从而减少求解时间和模
型。
6
质量点
•在模型中添加Point Mass来模拟结构中没有明确建模的部件: • 一个质量点可以应用在表面,边或点范围内。 • 它的位置可以通过下面任一种方法指定：
– 幅值和向量 – 幅值和分量方向 (总体或者局部坐标系) – 幅值和切向
25
载荷
• 热载荷：
x th
y th
z th
T
Tref
• 在结构分析中施加均匀温度。
• 在结构分析中，出现在“Loads”栏中。
• 必须给定一个参考温度（可以用于所有体上或
者独立的部分）。
环境中的参考温度（比如静力分析），应 用于所有体中。
座位给后背的推力。）
• 重力加速度:
• 选择重力作用下，力的方向。 • 数值自动设置到当前的单位制系统。 • 重力的方向可以在全局或者局部坐标系中定义。
• 旋转速度:
• 整个模型以给定的速率绕轴转动。 • 以分量或矢量的形式定义。 • 输入单位可以是弧度每秒（默认选项），也可是度每秒。
18
载荷
• 施加压力:
UX
UZ
•约束，不考虑实际的名称，也是以自由度的形式定义的。
•边界条件能加载在几何或者节点上（根据载荷类型定）。
– 边界条件直接加在节点上，将在本PPT的第二部分介绍。
•例如，在块体的Z面上施加一个无摩擦约束，表示它Z方向 上的自由度已被约束（其它自由度是无约束的）。
PCCAD V10与Mechanical比较
按国家标准自动分层及颜色
√
√
各类形式的国标符号标注
√
√
查找和替换
√
√
文字所见即所得编辑
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对象及文字分解
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图层管理
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剖面线编辑
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渐变色剖面线
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公差可视化查询
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中心线
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弧长标注
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√
录制脚本
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删除重线
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曲线阵列
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公式曲线
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√
参数化国标图库
√
√
命令记忆器
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×
向下生成明细表项
√
×
PCCAD V10专业版与Mechanical比较
PCCAD V10
Mechanical2010
软件兼容
支持DWG 2010格式
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支持DWG 2007及其低版本格式
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支持主流CAD命令
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支持TTF、SHX字体
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支持OLE对象
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支持三维实体
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支持渲染
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支持二次开放接口LISP/VBA
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层快速变换工具
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×
智能坐标标注
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×
提取图面文字
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×
提取表格数据
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×
批量图纸操作
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×
批量数据提取
√
×
复杂报表
√
×
多种格式的数据导入导出（TXT、Access、SQL Server、Oracle、Dbase、Excel等）
AutoCAD Mechanical 定制详解
具有自动链接作用，例如定义比例，属性名称设为 GEN-TITLE-SCA，在 创建表标栏时比例会自动链接用户设置的图纸比例，用户更改图纸比例
后，标题栏中比例也会随之更改。
2、 保存到模板的存放位置
属性定义对话框 编辑属性定义对话框
8
四、 用户自定义明细表 1、 绘制符合公司标准的明细表，如下图所示；
10
BOM 表列名称 序号 数量 名称 说明 标准 材料 MATERIAL 2 备注 供应商 零件描述 2 标准 2 质量 单价 尺寸 部件号 工程图管理器编号 过滤器 标识码 明细表名称 明细表路径 用户 1-用户 8
零பைடு நூலகம்件特性
ITEM QTY NAME DESCR STANDARD MATERIAL MATERIAL2 NOTE VENDOR DESCR2 STANDARD2 MASS PRICE DIM ASSY DMID FILTER USERID PLNAME PLPATH USER1-USER8
!GENTILE-INSERT !GENTILE-MAX !GENTILE-LL !GENTILE-RU !GENTILE-LU
标题栏插入点 图框的最大边界 内框的左下角点 内框的右上角点 内框的左上角点
6
3、保存到模板的存放位置
Windows Vista\7 默认存放位置：图 框 —— C:\Users\Public\Documents\Autodesk\ACADM 2011\ACADM\Gen\Dwg\Format 标题栏 —— C:\Users\Public\Documents\Autodesk\ACADM 2011\ACADM\Gen\Dwg\Title 明细表 —— C:\Users\Public\Documents\Autodesk\ACADM 2011\ACADM\Gen\Dwg\Msk 更改栏 —— C:\Users\Public\Documents\Autodesk\ACADM 2011\ACADM\Gen\Dwg\Revisionlist
ANSYS Mechanical 接触分析
基本概念
接触是状态改变 非线性。也就是说, 系统的刚度依赖于接触状态:
状态 = 开
状态 = 闭合和粘结
状态= 闭合和滑动
基本概念
接触是强非线性，因为随着接触状态的改变，接触表面的法向和切 向刚度都有显著的变化。 刚度方面大的突变通常会导致严重的收敛困难。
开接触
闭接触
F
u
基本概念
使接触分析复杂化的因素包括:
基本概念
接触分类
接触问题通常分为两类:
刚性体 -柔性体 和柔性体 -柔性体
刚性体 - 柔性体
一个或更多的接触表面看作刚性体(一个表面与其它表面相比, 刚度显 然要大得多)，许多金属成形问题可归为此类。 不计算刚性体内的应力
柔性体 - 柔性体
两个或所有的接触体都可变形(所有表面的刚度相近)，螺栓结合凸缘连 接就是柔性体 - 柔性体接触的例子。
接触刚度例子
对Normal Stiffness factors 为0.10, 1.0, 和10.0重复以上分析.
将接触算法 改为 Normal Lagrange进行进一步对比.
接触刚度例子
结论
刚度增加, 渗透减少，而最大压力增加，并且通常会有更多的迭代和 更长运行时间。 指定正确的法向刚度不是一个独立问题，它总是需在结果质量 (精度) 和耗费(运行时间)间寻找平衡。基于这个研究, 法向接触刚度因子为 1.0 是满意的。
SEQV
寻找 FKN 值, 超过此值, 结果 不发生显著的改变
7. 重复步骤 5和6, 直到达到所预期的收敛
FKN
接触刚度
作为一个例子, 对于一个轴上套环的过盈配合分析, FKN 是变 化的，等效von Mises应力的最大值被监控。
ANSYS Mechanical基础
作业 Supplement
WS2.1-16
May 5, 2009 Inventory #002594
WS2.1: Basics
. . . 作业 2.1 - 前处理
16. 在 Mechanical Wizard 中要求：
WS2.1: Basics
作业 2.1 - 报告
19. 创建一个HTML报告：
a. 首先选择需要放在报告中的绘图项，通过选择 对应的分支和绘图方式实现（这是你的选择）
b. 接着，从toolbar中插入一个 “Figure” c. 点击“Report Preview”生成报告
作业 Supplement
WS2.1: Basics
. . . 作业 2.1 - 结果
作业 Supplement
• 绘制模型的变形图，常在structural analysis（结构分析中）提供了真实变 形结果显示。检查变形的一般特性（方向和大小）可以避免建模步骤中的明 显错误。常常使用动态显示。
WS2.1-20
May 5, 2009 Inventory #002594
• Figures是独立的。你可以建立独立的图形，并可以查看它们的方向、放大 程度等，而不用考虑实际模型的方向或其它图形。
• 独立的分支可以包含多个Figures（图形）。
WS2.1-23
May 5, 2009 Inventory #002594
b.
c.
a.
WS2.1-22
May 5, 2009 Inventory #002594
WS2.1: Basics
关于机械的英语词汇
关于机械的英语词汇Mechanical Engineering Terms and Concepts.1. Basic Mechanical Components:Frame/Chassis: The main structural component that supports all other parts of the machine.Shafts: Cylindrical members that rotate to transmit torque or motion.Bearings: Devices that support shafts and allow them to rotate freely.Gears: Mechanical devices that transmit motion from one shaft to another, usually with a change in speed or direction.Pulleys: Wheels with grooves around their perimeter, used to transmit motion or change the direction of a force.Belts: Flexible loops used to transmit motion between pulleys.Chains and Sprockets: Similar to belts and pulleys, but use chains and sprockets for power transmission.2. Types of Machines:Engines: Convert fuel energy into mechanical energy. Types include internal combustion engines (diesel, gasoline), steam engines, and electric motors.Machines: Devices that convert one type of energy into mechanical energy. Examples include pumps, compressors, turbines, and conveyors.Robots: Automated machines that can perform tasks usually done by humans. They can be programmed to perform a wide range of tasks.3. Mechanical Properties:Strength: The ability of a material to resist failure under loads.Stiffness: The resistance of a material to deformation under loads.Durability: The ability of a material or component to maintain its properties over time and under repeated use.Fatigue: Weakening of a material due to repeated loading and unloading.4. Manufacturing Processes:Casting: Process of pouring molten metal into a mold to form a solid part.Forging: Shaping metal by hammering, pressing, or rolling it at high temperatures.Machining: Removing material from a workpiece usingtools such as lathes, milling machines, and drills.Welding: Joining two or more metal parts together by melting and fusing their edges.Assembly: The process of combining multiple components to form a complete machine or product.5. Design Considerations:Material Selection: Choosing the most suitable material for a particular application based on its mechanical properties, cost, and availability.Stress Analysis: Calculating the internal forces and moments acting on a component to ensure it can withstand the expected loads.Thermal Analysis: Studying the heat transfer and temperature distribution within a machine or component.Optimization: Modifying a design to achieve the bestpossible performance while considering constraints such as cost, weight, and reliability.6. Maintenance and Repair:Lubrication: Using lubricants to reduce friction and wear between moving parts.Inspection: Regularly examining machines and components to identify any potential issues or failures.Troubleshooting: Diagnosing and fixing problems with machines or components.Preventive Maintenance: Performing regular maintenance tasks to keep machines in good working condition and prevent future failures.In conclusion, mechanical engineering is a broad field that involves the design, analysis, manufacturing, and maintenance of machines and mechanical systems. It requires a deep understanding of fundamental principles such asmechanics, thermodynamics, and materials science. With the constant evolution of technology, mechanical engineers must stay up-to-date with new design techniques, manufacturing processes, and materials to create efficient and reliable machines that meet the demands of modern society.。
ANSYSMechanical在焊接仿真中的应用
ANSYSMechanical在焊接仿真中的应用ANSYSMechanical在焊接仿真中的应用1前言焊接作为现代制造业必不可少的工艺，在材料加工领域一直占有重要地位。
焊接是一个涉及到电弧物理、传热、冶金和力学等各学科的复杂过程，其涉及到的传热过程、金属的融化和凝固、冷却时的相变、焊接应力和变形等是企业制造部门和设计人员关心的重点问题。
焊接过程中产生的焊接应力和变形，不仅影响焊接结构的制造过程，而且还影响焊接结构的使用性能。
这些缺陷的产生主要是焊接时不合理的热过程引起的。
由于高能量的集中的瞬时热输入，在焊接过程中和焊后将产生相当大的残余应力和变形，影响结构的加工精度和尺寸的稳定性。
因此对于焊接温度场合应力场的定量分析、预测有重要意义。
传统的焊接温度场和应力测试依赖于设计人员的经验或基于统计基础的半经验公式，但此类方法带有明显的局限性，对于新工艺无法做到前瞻性的预测，从而导致实验成本急剧增加，因此针对焊接采用数值模拟的方式体现出了巨大优势。
ANSYS作为世界知名的通用结构分析软件，提供了完整的分析功能，完备的材料本构关系，为焊接仿真提供了技术保障。
文中以ANSYS为平台，阐述了焊接温度场仿真和热变形、应力仿真的基本理论和仿真流程，为企业设计人员提供了一定的参考。
2焊接数值模拟理论基础焊接问题中的温度场和应力变形等最终可以归结为求解微分方程组，对于该类方程求解的方式通常为两大类：解析法和数值法。
由于只有在做了大量简化假设，并且问题较为简单的情况下，才可能用解析法得到方程解，因此对于焊接问题的模拟通常采用数值方法。
在焊接分析中，常用的数值方法包括：差分法、有限元法、数值积分法、蒙特卡洛法。
差分法：差分法通过把微分方程转换为差分方程来进行求解。
对于规则的几何特性和均匀的材料特性问题，编程简单，收敛性好。
但该方法往往仅局限于规则的差分网格（正方形、矩形、三角形等），同时差分法只考虑节点的作用，而不考虑节点间单元的贡献，常常用来进行焊接热传导、氢扩散等问题的研究。