【正文】 入門 第 1 章 Introduction to ANSYS Part 1 Training Manual January 30, 2022 Inventory 001441 12 歡迎！ ? 歡迎參加 ANSYS入門培訓(xùn) ! ? 這部分培訓(xùn)課程包含了如何利用 ANSYS進(jìn)行靜力分析。 ? 這部分內(nèi)容針對新用戶和不常使用 ANSYS 的用戶，沒有考慮 ANSYS實(shí)際應(yīng)用 . ? 此外， ANSYS還提供針對不同專題的高級培訓(xùn)。請查閱 ANSYS主頁 : 的 “ Services‖. Introduction to ANSYS Part 1 Training Manual January 30, 2022 Inventory 001441 13 入門 培訓(xùn)目標(biāo) 教會學(xué)員下述基本能力 : ? ANSYS功能， ANSYS基本術(shù)語和 ANSYS圖形用戶界面 ? 如何進(jìn)行一個(gè)完整的 ANSYS分析 … 其中包含基本步驟 ? 建立或輸入一個(gè)實(shí)體模型并進(jìn)行單元?jiǎng)澐? ? 加載 ,求解和觀察結(jié)果 ? 利用一些高級工具 —邏輯運(yùn)算 ,APDL語言 ,批處理模式 ,滾動(dòng)工具條等。 Introduction to ANSYS Part 1 Training Manual January 30, 2022 Inventory 001441 14 入門 培訓(xùn)材料 ? 您手中的培訓(xùn)手冊是這一幻燈片的原樣拷貝本。 ? 練習(xí)題的一些描述和說明包含在練習(xí)附錄中 . ? 可以從教師那里拷貝練習(xí)文件（如果需要） . 有限元分析與 ANSYS 第 2 章 Introduction to ANSYS Part 1 Training Manual January 30, 2022 Inventory 001441 16 有限元分析與 ANSYS 概述 ? 在這一節(jié)，我們將在介紹有限單元分析同時(shí)給出 ANSYS功能的概述。 ? 標(biāo)題 : A. 什么是有限元分析 ？ B. 關(guān)于 ANSYS C. 關(guān)于 ANSYS公司 Introduction to ANSYS Part 1 Training Manual January 30, 2022 Inventory 001441 17 有限元分析與 ANSYS ? ? 有限元分析 是一種模擬設(shè)計(jì)荷載條件，并且確定在荷載條件下的設(shè)計(jì)響應(yīng)的方法。 ? 它是用被稱之為“單元”的離散的塊體來模擬設(shè)計(jì)。 – 每一個(gè)單元都有確定的方程來描述在一定荷載下的響應(yīng)。 – 模型中所有單元響應(yīng)的“和”給出了設(shè)計(jì)的總體響應(yīng)。 – 單元中未知量的個(gè)數(shù)是有限的，因此稱為“有限單元”。 Historical Note ? The finite element method of structural analysis was created by academic and industrial researchers during the 1950s and 1960s. ? The underlying theory is over 100 years old, and was the basis for penandpaper calculations in the evaluation of suspension bridges and steam boilers. Introduction to ANSYS Part 1 Training Manual January 30, 2022 Inventory 001441 18 有限元分析與 ANSYS ... 什么是有限元分析 ? ? 這種包含有限個(gè)未知量的有限單元模型，只能近似具有無限未知量的實(shí)際系統(tǒng)的響應(yīng)。 – 所以問題是： 怎樣才能達(dá)到最好的“近似”？ 實(shí)際系統(tǒng) 有限元模型 – 然而，對該問題還沒有一個(gè)容易的解決方案。這完全依賴于你所模擬的對象和模擬所采用的方式。但是，我們將盡力通過這次培訓(xùn)為你提供指南。 Introduction to ANSYS Part 1 Training Manual January 30, 2022 Inventory 001441 19 有限元分析與 ANSYS ... 什么是有限元分析 ? 為什么需要有限元分析 ？ ? 減少模型試驗(yàn)的數(shù)量 – 計(jì)算機(jī)模擬容許對大量的假設(shè)情況進(jìn)行快速有效的試驗(yàn)。 ? 模擬不適合在原型上試驗(yàn)的設(shè)計(jì)。 – 例如：器官移植，比如人造膝蓋。 ? 概要 : – 節(jié)省費(fèi)用 – 節(jié)省時(shí)間 … 縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間 ! – 創(chuàng)造出更可靠、高品質(zhì)的設(shè)計(jì) Introduction to ANSYS Part 1 Training Manual January 30, 2022 Inventory 001441 110 有限元分析與 ANSYS B. 關(guān)于 ANSYS ? ANSYS是一個(gè)完整的 FEA軟件包，它適合世界范圍各個(gè)工程領(lǐng)域的工程師們使用 : – 結(jié)構(gòu)分析 – 熱分析 – 流體分析，包括 CFD（ 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)） – 電 / 靜電場分析 – 電磁場分析 ? ANSYS在部分工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用如下： – 航空航天 – 汽車工業(yè) – 生物醫(yī)學(xué) – 橋梁、建筑 – 電子產(chǎn)品 – 重型機(jī)械 – 微機(jī)電系統(tǒng) – 運(yùn)動(dòng)器械 Introduction to ANSYS Part 1 Training Manual January 30, 2022 Inventory 001441 111 有限元分析與 ANSYS … 關(guān)于 ANSYS ? ANSYS/Multiphysics 是 ANSYS產(chǎn)品的“旗艦”，它包括所有工程學(xué)科的所有性能 ? ANSYS/Multiphysics有三個(gè)主要的組成產(chǎn)品 – ANSYS/Mechanical ANSYS/機(jī)械 結(jié)構(gòu)及熱 – ANSYS/Emag ANSYS電磁學(xué) – ANSYS/FLOTRAN ANSYS計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) ? 其它產(chǎn)品 : – ANSYS/LSDYNA 高度非線性結(jié)構(gòu)問題 – DesignSpace –CAD環(huán)境下，適合快速分析容易使用的設(shè)計(jì)和分析工具 – ANSYS/ProFEA –Pro/ENGINEER的 ANSYS 分析接口。 Introduction to ANSYS Part 1 Training Manual January 30, 2022 Inventory 001441 112 ANSYS/ Structural ANSYS/ Professional ANSYS/ ProFEA DesignSpace 有限元分析與 ANSYS … 關(guān)于 ANSYS ANSYS/ ED ANSYS/ University ANSYS/ PrepPost ANSYS/ Multiphysics ANSYS/ FLOTRAN ANSYS/ Emag ANSYS/ LSDYNA ANSYS/ Mechanical Introduction to ANSYS Part 1 Training Manual January 30, 2022 Inventory 001441 113 超彈密封 有限元分析與 ANSYS 關(guān)于 ANSYS 結(jié)構(gòu)分析 ? 結(jié)構(gòu)分析用于確定變形、應(yīng)變、應(yīng)力及反力。 ? 靜力分析 –用于靜態(tài)荷載 . –可以考慮結(jié)構(gòu)的線性及非線性行為，例如：大變形、大應(yīng)變、應(yīng)力剛化、接觸、塑性、超彈及蠕變等 . Introduction to ANSYS Part 1 Training Manual January 30, 2022 Inventory 001441 114 有限元分析與 ANSYS 關(guān)于 ANSYS … 結(jié)構(gòu)分析 ? 動(dòng)力分析 – 包括質(zhì)量和阻尼效應(yīng)。 – 模態(tài)分析，用于計(jì)算固有頻率和振型。 – 諧響應(yīng)分析，用于確定結(jié)構(gòu)對正弦變化的已知幅值和頻率載荷的響應(yīng)。 – 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，用于確定結(jié)構(gòu)對隨時(shí)間任意變化載荷的響應(yīng)，可以考慮與靜力分析相同的結(jié)構(gòu)非線性行為。 ? 其它結(jié)構(gòu)功能 – 譜分析 – 隨機(jī)振動(dòng) – 特征值屈曲 – 子區(qū)模型 Introduction to ANSYS Part 1 Training Manual January 30, 2022 Inventory 001441 115 有限元分析與 ANSYS 關(guān)于 ANSYS … 結(jié)構(gòu)分析 ? 用 ANSYS/LSDYNA進(jìn)行顯示動(dòng)力分析 – 模擬以慣性力為主的大變形分析。 – 用于模擬沖擊、碰撞、快速成形等。 Introduction to ANSYS Part 1 Training Manual January 30, 2022 Inventory 001441 116 有限元分析與 ANSYS 關(guān)于 ANSYS 熱分析 ? 熱分析用于確定物體中的溫度分布。熱分析考慮的物理量是：熱量的獲取和損失、熱梯度、熱通量。 ? 可模擬三種熱傳遞方式：熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射。 ? 穩(wěn)態(tài)分析 – 忽略時(shí)間效應(yīng) ? 瞬態(tài)分析 – 確定以時(shí)間為函數(shù)的溫度值等。 – 可模擬相變（熔化及凝固） Introduction to ANSYS Part 1 Training Manual January 30, 2022 Inventory 001441 117 有限元分析與 ANSYS 關(guān)于 ANSYS 電磁分析 ? 電磁分析用于計(jì)算電磁裝置中的磁場 ? 靜態(tài)磁場及低頻電磁場分析 – 模擬由直流電源，低頻交流電或低頻瞬時(shí)信號引起的磁場。 – 例如：螺線管制動(dòng)器、電動(dòng)機(jī)、變壓器 – 磁場分析中考慮的物理量是：磁通量密度、磁場密度、磁力和磁力矩、阻抗、電感、渦流、能耗及磁通量泄漏等。 Introduction to ANSYS Part 1 Training Manual January 30, 2022 Inventory 001441 118 有限元分析與 ANSYS 關(guān)于 ANSYS 電磁分析 ? 高頻電磁場分析 – 模擬電磁波的傳播裝置 – 例如：微波及 RF無源組件、波導(dǎo)、同軸連接器。 – 電磁場分析中考慮的物理量是： S參數(shù)、 Q因子、反射波損耗、電介質(zhì)及傳導(dǎo)損耗 同軸電纜中的電場 (EFSUM) Introduction to ANSYS Part 1 Training Manual January 30, 2022 Inventory 001441 119 有限元分析與 ANSYS 關(guān)于 ANSYS … 電磁分析 ? 靜電學(xué) – 計(jì)算由電壓或電荷激發(fā)引起的電場。 – 例如：高壓裝置，微機(jī)電系統(tǒng)（ MEMS）， 傳輸線。 – 典型的物理量是：電場強(qiáng)度和電容。 ? 電流傳導(dǎo) – 計(jì)算在一定電壓下的導(dǎo)體的電流 ? 電路耦合 – 電磁裝置與電路的耦合 Introduction to ANSYS Part 1 Training Manual January 30, 2022 Inventory 001441 120 有限元分析與 ANSYS 關(guān)于 ANSYS … 電磁分析 ? 電磁分析類型 : – 靜態(tài)磁場分析用于計(jì)算由直流電 (DC)或永磁體產(chǎn)生的磁場。 – 交變磁場分析用于計(jì)算由交流電 (AC)產(chǎn)生的磁場 – 瞬態(tài)磁場分析用于計(jì)算隨時(shí)間變化的磁場。