李辉煌ansys教程Chap01

ANSYS学习教程简介ANSYS是一款全球领先的工程仿真软件，在各个领域的设计和分析中广泛应用。

本教程旨在帮助初学者快速入门ANSYS，并提供学习和使用该软件的基本知识和技巧。

安装与配置下载安装首先，你需要从ANSYS官方网站下载软件的安装包。

在下载过程中，请确保选择与你的操作系统兼容的版本。

安装包下载完毕后，双击运行安装程序，并按照提示进行安装。

系统要求在安装ANSYS之前，你需要查看官方网站上的系统要求，以确保你的计算机满足相关配置要求。

通常包括操作系统版本、处理器类型和速度、内存容量以及图形处理器要求等。

激活许可安装完成后，你需要激活软件的许可证。

可以在安装时选择在线激活或离线激活。

在线激活需要连接互联网，并填写许可证详细信息。

离线激活需要将许可证文件发送给ANSYS客户支持团队进行处理。

ANSYS界面介绍主界面启动ANSYS后，你会看到主界面。

主界面由多个工具栏、菜单栏和视窗区域组成。

工具栏和菜单栏提供了各种功能和命令，而视窗区域用于显示模型、网格、结果等内容。

工作区在ANSYS中，你可以创建多个工作区，每个工作区可以包含一个或多个项目。

工作区类似于一个工作空间，你可以在其中进行模型建立、分析和后处理等操作。

工作流ANSYS提供了强大的工作流功能，帮助你完成从模型建立到结果分析的整个过程。

工作流通常包括几个主要步骤，例如几何建模、网格生成、加载和边界条件设定、求解和后处理等。

建立模型几何建模在ANSYS中，你可以使用多种方法建立几何模型。

例如，你可以通过绘图工具创建几何图形，也可以导入和修剪现有模型。

无论你采用何种方法，你都需要确保几何模型的完整性和正确性。

材料定义在进行分析之前，你需要定义材料的物理属性。

ANSYS提供了大量的材料模型和库，你可以选择合适的材料并为其分配材料属性。

材料属性通常包括密度、弹性模量、泊松比等。

网格生成在进行分析之前，你需要为模型生成网格。

ANSYS提供了多种网格生成算法和方法，可以根据模型的几何特性和分析需求生成不同类型的网格。

Chapter 3 2D Simulations 1 Chapter 32D Simulations3.1 Step-by-Step: T riangular Plate3.2 Step-by-Step: Threaded Bolt-and-Nut3.3 More Details3.4 More Exercise: Spur Gears3.5 More Exercise: Filleted Bar3.6 ReviewSection 3.1 T riangular PlateProblem Description•The plate is made of steel and designed to withstand a tensile force of 20,000 N on eachof its three side faces.•We are concerned about the deformations and the stresses.Techniques/Concepts•Project Schematic•Concepts>Surface From Sketches•Analysis T ype (2D)•Plane Stress Problems•Generate 2D Mesh•2D Solid Elements•<Relevance Center> and<Relevance>•Loads>Pressure•Weak Springs•Solution>T otal Deformation•Solution>Equivalent Stress•T ools>Symmetry•Coordinate SystemSection 3.2Threaded Bolt-and-Nut Problem Description[1] Bolt.[2] Nut.[3] Plates.[4] Sectionview.17 mm [1] The 2Dsimulationmodel.[6] Frictionlesssupport.The plane of symmetry The axis of symmetryTechniques/Concepts•Hide/Show Sketches •Display Model/Plane•Add Material/Frozen •Axisymmetric Problems •Contact/T arget •Frictional Contacts •Edge Sizing•Loads>Force •Supports>Frictionless Support •Solution>Normal Stress •Radial/Axial/Hoop Stresses •Nonlinear SimulationsSection 3.3More DetailsPlane-Stress Problems•Plane stress condition:Z =0, ZY =0, ZX =0•The Hook's law becomesX = X EY E Y = Y E XE Z = X EYEXY=XY G , YZ =0, ZX =0•A problem may assume the plane-stress condition if its thickness direction is not restrained and thus free to expand or contract.XXYXYXYXYXYXY ZYStress state at a point of a zero thickness plate, subject to in-planeforces.Plane-Strain Problems[2] Strain state at a point of a plane-strain structure.XYZYXXYXYXY •Plane strain condition:Z =0, ZX =0, ZY =0•The Hook's law becomesX =E(1+ )(1 2 )(1 ) X + YY =E(1+ )(1 2 )(1 ) Y + XZ =E(1+ )(1 2 ) X+ Y XY =G XY , YZ =0, ZX =0•A problem may assume the plane-strain condition if its Z -direction is restrained from expansion or contraction, all cross-sections perpendicular to the Z -direction have the same geometry, and allenvironment conditions are in the XY plane.RRZZRZRZRRZZRZRZ[1] Strainstate at apoint of aaxisymmetricstructure.[2] Stressstate at apoint of aaxisymmetricstructure.Axisymmetric Problems•If the geometry, supports, andloading of a structure areaxisymmetric about the Z-axis,then all response quantities areindependent of coordinate.•In such a case,R =0,Z=0R =0,Z=0•both and are generally not zero. They are termed hoopstress and hoop strain respectively.Mechanical GUI•Pull-down Menusand T oolbar s •Outline of ProjectT ree •Details View •Geometry •Graph•T abular Data •Status Bar •SeparatorsProject Tree• A project tree may contain one or more simulation models.• A simulation model may contain one or more <Environment> branches, along with otherobjects. Default name for the <Environment>branch is the name of the analysis system.•An <Environment> branch contains <Analysis Settings>, environment conditions, and a<Solution> branch.• A <Solution> branch contains <Solution Information> and several results objects.Unit Systems [1] Built-in unit systems.[2] Unit system for current project.[3] Default project unit system.[4] Checked unit systems won't be available in the pull-down menu.[5] These, along with the SI, are consistent unit systems. •Consistent versus Inconsistent Unit Systems.•Built-in versus User-De fined Unit Systems.•Project Unit System.•Length Unit in <DesignModeler>.•Unit System in <Mechanical>.•Internal Consistent Unit System.Environment ConditionsResults ObjectsView Results [1] Click to turn on/off the label of maximum/minimum.[2] Click to turn on/off the probe.[4] Y ou may select the scale of deformation.[5] Y ou can control how the contour displays. [6] Some results can display with vectors.[3] Label.Section 3.4Spur GearsProblem Description [2] And the bending stress here.[1] What we are concerned most is the contact stress here.Techniques/Concepts•Copy bodies (T ranslate)•Contacts•Frictionless•Symmetric (Contact/T arget)•Adjust to T ouch •Loads>Moment•T rue Scale100 100 100 50R 1550 kN 50 kNSection 3.5Filleted BarProblem Description[2] The bar has a thickness of 10 mm.[1] The bar is made of steel.Part A. Stress DiscontinuityDisplacement field iscontinuous over theentire body.[2] Original calculated stresses (unaveraged) are not continuous across element boundaries, i.e., stress at boundaryhas multiple values.[4] By default, stresses are averaged on the nodes, and the stress field is recalculated. That way, the stress field is continuous over the body.Part B. Structural Error•For an element, strain energies calculated using averaged stresses and unaveraged stresses respectively are different. The difference between these two energy values is called <Structural Error> of the element.•The finer the mesh, the smaller the structural error. Thus, the structural error can be used as an indicator of mesh adequacy.Part C. Finite Element Convergence0.07790.07800.07810.07820.07830.07840.07850.07860.078702000400060008000100001200014000D i s p l a c e m e n t (m m )Number of Nodes[1] Quadrilateralelement.[2] T riang ular element.[3] Increasing nodes.Part D. Stress Concentration[1] T o accuratelyevaluate the concentrated stress, finer mesh is needed, particularly around thecorner.[2] Stress concentration.Part E. Stress SigularityThe stress in this zero-radius fillet is theoreticallyinfinite.•Stress singularity is not limited to sharp corners.•Any locations that have stress of infinity are called singularpoints.•Besides a concave fillet of zero radius, a point of concentratedforces is also a singular point.。

ANSYS 基本分析过程指南目录第 1 章开始使用 ANSYS完成典型的 ANSYS 分析建立模型第2章加载载荷概述什么是载荷载荷步、子步和平衡迭代跟踪中时间的作用阶跃载荷与坡道载荷如何加载如何指定载荷步选项创建多载荷步文件定义接头固定处预拉伸第 3 章求解什么是求解选择求解器使用波前求解器使用稀疏阵直接解法求解器使用雅可比共轭梯度法求解器（JCG）使用不完全乔列斯基共轭梯度法求解器（ICCG）使用预条件共轭梯度法求解器（PCG）使用代数多栅求解器（AMG）使用分布式求解器(DDS)自动迭代（快速）求解器选项在某些类型结构分析使用特殊求解控制使用 PGR 文件存储后处理数据获得解答求解多载荷步中断正在运行的作业重新启动一个分析实施部分求解步估计运行时间和文件大小111 2323 23 24 25 26 27 6877 788584 84 85 86 86 86 86 87 8888 89 92 9697 100 100 111 113奇异解第 4 章 后处理概述什么是后处理 结果文件后处理可用的数据类型第5章 概述将数据结果读入数据库 在 POST1 中观察结果在 POST1 中使用 PGR 文件 POST1 的其他后处理内容第 6 章 时间历程后处理器（POST26）时间历程变量观察器 进入时间历程处理器定义变量处理变量并进行计算 数据的输入 数据的输出 变量的评价通用后处理器(POST1)114116116 117 117118118 118 127 152 160174174 176 177 179 181 183 184 187 190 190 190 194 195POST26 后处理器的其它功能 第 7 章选择和组件 什么是选择 选择实体为有意义的后处理选择 将几何项目组集成部件与组件第 8 章 图形使用入门概述交互式图形与“外部”图形 标识图形设备名(UNIX 系统)指定图形显示设备的类型(WINDOWS 系统)198198 198 198 201与系统相关的图形信息产生图形显示多重绘图技术第 9 章通用图形规范概述用 GUI 控制显示多个 ANSYS 窗口，叠加显示改变观察角、缩放及平移控制各种文本和符号图形规范杂项3D 输入设备支持第 10 章增强型图形图形显示的两种方法POWERGRAPHICS 的特性何时用 POWERGRAPHICS激活和关闭 POWERGRAPHICS怎样使用 POWERGRAPHICS希望从 POWERGRAPHICS 绘图中做什么第 11 章创建几何显示用 GUI 显示几何体创建实体模型实体的显示改变几何显示的说明第 12 章创建几何模型结果显示利用 GUI 来显示几何模型结果创建结果的几何显示改变 POST1 结果显示规范Q-SLICE 技术等值面技术控制粒子流或带电粒子的轨迹显示202 205 207210210 210 210 211 214 217 218219219 219 219 220 220 220223223 223 224233233 233 235 238 238 239第 13 章生成图形240使用 GUI 生成及控制图图形显示动作改变图形显示指定第 14 章注释注释概述二维注释为 ANSYS 模型生成注释三维注释三维查询注释240 240 241245245 245 246 246 247第 15 章动动画概述画248248248248249249250251在 ANSYS 中生成动画显示使用基本的动画命令使用单步动画宏离线捕捉动画显示图形序列独立的动画程序WINDOWS 环境中的动画第 16 章外部图形253外部图形概述生成中性图形文件DISPLAY 程序观察及转换中性图形文件获得硬拷贝图形第 17 章报告生成器启动报告生成器抓取图象捕捉动画获得数据表格获取列表生成报告253 254 255 258259259 260 260 261 264 264报告生成器的默认设置第 18 章 CMAP 程序CMAP 概述作为独立程序启动 CMAP在 ANSYS 内部使用 CMAP 用户化彩色图第 19 章文件和文件管理267 269269 269 271 271274文件管理概述更改缺省文件名将输出送到屏幕、文件或屏幕及文件文本文件及二进制文件将自己的文件读入 ANSYS 程序在 ANSYS 程序中写自己的 ANSYS 文件分配不同的文件名观察二进制文件内容（AXU2）在结果文件上的操作（AUX3）其它文件管理命令第 20 章内存管理与配置内存管理基本概念怎样及何时进行内存管理配置文件274274 275 275 278 279 280280 280280 282282 282 283 286第1章开始使用 ANSYS完成典型的 ANSYS 分析ANSYS 软件具有多种有限元分析的能力，包括从简单线性静态分析到复杂的非线性瞬态动力学分析。