有限元及其分析---第2章ansys基本操作(編輯修改稿)
2025-02-16 07:07 本頁面
【文章內容簡介】 節(jié)有可能使問題過于復雜而導致分析無法進行； 5）采用適當?shù)膯卧愋秃途W格密度，結構分析中盡量采用帶有中節(jié)點的單元類型（二次單元），非線性分析中優(yōu)先使用線性單元（沒有中節(jié)點的直邊單元），盡量不要采用退化單元類型。 1） 整體與局部坐標系 2） 坐標系的激活 3） 節(jié)點和單元坐標系 整體和局部坐標系用于幾何體的定位，而節(jié)點坐標系則用于定義節(jié)點自由度的方向。每個節(jié)點都有自己的節(jié)點坐標系，節(jié)點輸入數(shù)據(jù)（如約束自由度、載荷、主自由度、從自由度和約束方程）和時間歷程后處理（ POST26）中節(jié)點結果數(shù)據(jù)（如自由度解、節(jié)點載荷和反作用載荷）均是以節(jié)點坐標系方向表達。缺省情況下，它總是平行于總體笛卡兒坐標系（節(jié)點坐標系與定義節(jié)點的激活坐標系無關）。但在很多情況下需要改變節(jié)點坐標系，比如當需要施加徑向或者周向約束時，就需要將節(jié)點坐標系轉到柱坐標系下完成。 4） 顯示和結果坐標系 改變坐標系會影響圖形顯示的效果。除非很有必要，一般應將顯示坐標系設為總體笛卡兒坐標系。即使因為特殊的需要，切換成其它的坐標系，也應該在完成操作后馬上切換回來。 ANSYS計算的結果數(shù)據(jù)有位移、應力、應變和節(jié)點力等，這些數(shù)據(jù)在向數(shù)據(jù)庫和結果文件存儲時，有的是按節(jié)點坐標系，有的是按單元坐標系。而結果數(shù)據(jù)在列表、顯示和單元表數(shù)據(jù)存儲時，通常先被變換到激活的結果坐標系下，然后再輸出。默認情況下結果坐標系為整體直角坐標系。 5） 定義工作平面 工作平面是一個無限的平面，有原點、二維坐標系等等。在同一時刻只能定義一個工作平面（當通過移動和旋轉操作工作平面時，操作的結果產生新的工作平面，同時刪除已有的工作平面）。工作平面是與坐標系獨立存在的，除非打開了工作平面軌跡跟蹤。工作平面只是建模的輔助工具，在建立幾何模型時，體素（圓面、矩形面等）一般也只能在當前工作平面內創(chuàng)建。同時由于工作平面無限大，所以通常在布爾操作（分割）時比較有用。 在進入 ANSYS時，有一個缺省的工作平面，即總體笛卡兒坐標系的 XY平面。工作平面的 X、 Y軸分別取為總體笛卡兒坐標系的 X軸和 Y軸。 ? ? 用直接生成方法構造復雜的有限元模型很多時候既費時又費力，使用實體建模的方法就是要減輕這部分工作量，可以在構建幾何模型后通過控制單元形狀和大小讓 ANSYS自動生成由單元和節(jié)點構成的有限元模型。 ? 實體建模的一般步驟為： ? 自下而上和自上而下建立基本幾何實體； ? 運用布爾運算對所建立的幾何體進行加、減、并等運算； ? 對一些幾何實體可以通過拖拉和旋轉操作生成上一級實體； ? 通過移動和拷貝操作構造更復雜的實體。 ? 1） 自下而上建模 ? 2） 自上而下建模 ? 3） 布爾運算 ? 對布爾運算的參數(shù)進行設置 ? 交運算 ? 兩兩相交 ? 加運算 ? 減運算 ? 搭接 ? 分割 ? 粘接（或合并） 4） ANSYS與其他程序的接口 CAD軟件 文件類型 ANSYS輸入接口 CATIA and lower .model or .dlv CATIA CATIA .CATPart or .CATProduct CATIA V5 Pro/ENGINEER .prt Pro/E UG NX .prt UG Parasolid .x_t or .xmt_txt PARA Solid Edge .x_t or .xmt_txt PARA SolidWorks .x_t PARA UG NX .x_t or .xmt_txt PARA AutoCAD .sat SAT Mechanical Desktop .sat SAT SAT ACIS .sat SAT Solid Designer .sat SAT 對實體模型劃分網格 ? 用戶建模工作完成后，得到分析目標的幾何模型。接下來，就需要對幾何模型劃分網格，形成有限元單元、節(jié)點，從而得到有限元分析模型。有限元網格的劃分過程包括四個步驟： ? 定義有限元模型中的單元屬性； ? 目標網格選項控制； ? 對幾何模型劃分網格； ? 修改與優(yōu)化有限元網格。 ? 1. 網格類型 ? 在對模型劃分網格之前，甚至在建立模型之前，確定是采用自由（ free）網格還是采用映射（ mapped）網格進行分析十分重要。 ? 自由網格對于單元形狀沒有限制，并且對幾何模型沒有特定的要求。與自由網格相比，映射網格對其包含的單元形狀有限制，而且要求幾何模型必須滿足特定的規(guī)則。映射面網格只能包含四邊形或三角形單元；映射體網格只能包含六面體單元。通常情況下映射網格具有規(guī)則形狀、排列有規(guī)律的單元。如果想要得到這種網格類型，必須將幾何模型生成具有一系列相當規(guī)則的體或面才能對其采用映射網格進行網格劃分。因此如果確定選擇映射網格，需要從建立幾何模型開始就對模型進行比較詳盡的規(guī)劃，以使生成的模型滿足生成映射網格的規(guī)則要求。 ? 一般來說映射網格往往比自由網格得到的結果要更加精確，而且在求解時對 CPU和內存的需求也相對要低些。 ? 2. 定義單元屬性 ? 在生成節(jié)點和單元網格之前，必須定義合適的單元屬性。定義單元屬性的內容通常包括指定生成單元的單元類型，單元的實常數(shù)，單元采用的材料屬性，單元坐標系等，在前面的章節(jié)中已做了論述。 ? 在定義單元類型、實
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