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第2章 ANSYS分析基本过程
用户可以使用ANSYS软件进行不同类型的分析。从简单的线性、静态分析,到复杂的非线性、瞬态分析、耦合分析,无论什么类型的分析,ANSYS都有基本固定的分析流程。ANSYS软件具有多种有限元分析的能力,一个典型的ANSYS分析过程可分为以下三个步骤:
(1)创建有限元模型。包括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。包括施加载荷及边界条件;求解;
(3)查看结果。包括查看分析结果;检验分析是否正确。
分析问题
有限单元法是对物理现象的模拟,是对真实情况的数值分析。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。
问题描述
在针对某个问题开始一个分析时,首先需要了解待求解对象的结构特点,包括形状、边界条件、工况载荷特点;初步建立物理力学模型,包括形状的简化、构件间连接的简化、支承的简化、材料的简化、截面特性的简化、载荷的分析等。
确定问题的范围
对于不同的分析问题,ANSYS所用的主菜单不尽相同。所以,需要在分析开始时选定分析内容的范畴,以便ANSYS显示出与其相对应的菜单选项。
使用鼠标选择Main Menu|Preferences菜单,弹出优先级设置对话框,然后根据求解问题的类型选择合适的分析类型。
建立有限元模型
用户可以通过以下4种途径创建ANSYS模型。
在ANSYS环境中创建实体模型,然后划分有限元网格。
在其他CAD软件(如SolidWorks,Pro/E,UG等)中创建实体模型,然后导入到ANSYS系统中,经过修正后划分有限元网格。
在ANSYS环境中直接创建节点和单元。
在其他软件中创建有限元模型,然后将节点和单元数据导入ANSYS。
定义材料属性数据
与单元类型一样,每一组材料特性都有一个材料编号,与材料特性组对应的材料编号表称为材料表。在一个分析中,可以有多个材料特性组,相应的模型中有多种材料,ANSYS通过独特的编号来识别每个材料特性组。
选择Main Menu|Preprocessor|Material Props|Material Models菜单,,在此对话框中,根据学科领域将材料的特性分为结构特性、热特性、计算流体特性、电磁特性、声学特性、流体特性、压电体特性等类别。
创建实体模型
建立几何模型是整个前处理过程中时间花费较多的一个环节。ANSYS的前处理器PREP7提供了功能强大的几何实体建模功能,这些功能被系统地放置在Main Menu|Preprocessor|Modeling下面的多级菜单中,这些菜单包括:
Create:建立关键点,直线,平面,几何体等几何图形及复杂模型。
Operate:对各种几何模型对象进行拉伸、缩放以及布尔操作。
Move/Modify:对几何模型进行平移、修改操作。
Copy:对几何模型进行复制操作。
Reflect:基于XY、YZ、ZX平面对称镜像复制几何模型。
对实体模型进行网格划分
在几何模型建立完成后,需要划分网格以形成有限元模型。在界面操作中,网格划分很简单,只需选择Main Menu|Preprocessor|Meshing|Mesh Tool菜单,弹出网格划分对话框,根据需要在该对话框上选择合适的选项,单击Mesh按钮,即可以完成网格划分。