第2章 ANSYS有限元分析典型步骤[1]

ansys有限元分析实用教程2篇第一篇：ansys有限元分析实用教程（上）有限元分析是一种广泛应用的数值分析方法，可用于模拟和分析各种结构和系统的受力、变形及其他物理行为。

在ansys软件平台下，有限元分析功能十分强大，能够对各种工程问题进行有效的分析和解决。

本文将介绍ansys有限元分析的基础操作和实用技巧。

一、建立模型在进行有限元分析前，首先需要建立准确的模型。

在ansys中，可以通过多种方式进行几何建模，包括手工绘制、导入CAD文件、复制现有模型等。

为了确保模型的准确性，需要注意以下几个方面：1.确定模型的几何形状，包括尺寸、几何特征等。

2.选择适当的单元类型，不同形状的单元适用于不同的工程问题。

3.注意建模过程中的单位一致性，确保模型的尺寸和材料参数等单位一致。

4.检查模型建立后的性质，包括质量、连接性和几何适应性等。

二、设置材料参数和加载条件建立模型后，需要设置材料的弹性参数和加载条件。

在ansys中，可以设置各种材料属性，包括弹性模量、泊松比、密度等。

此外，还需要设置加载条件，包括加速度、力、位移等。

在设置过程中，需要注意以下几个方面：1.根据实际情况选择材料参数和加载条件。

2.确保材料参数和加载条件设置正确。

3.考虑到不同工况下的加载条件，进行多组加载条件的设置。

三、网格划分网格划分是有限元分析中的关键步骤，它将模型分割成许多小单元进行计算。

在ansys中，可以通过手动划分、自动划分或导入外部网格等方式进行网格划分。

在进行网格划分时，需要注意以下几个方面：1.选择适当的单元类型和网格密度，确保模型计算结果的准确性。

2.考虑网格划分的效率和计算量，采用合理的网格划分策略。

3.对于复杂模型，可以采用自适应网格技术，提高计算效率和计算精度。

四、求解模型建立模型、设置材料参数和加载条件、网格划分之后，即可进行模型求解。

在ansys中，可以进行静态分析、动态分析、热分析、流体分析等多种分析类型。

ANSYS使用手册第1章开始使用ANSYS1.1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。

在ANSYS分析指南手册中有关于它开展不同工程应用领域分析的具体过程。

本章下面几节中描述了对绝大多数分析皆适用的一般步骤。

一个典型的ANSYS分析过程可分为三个步骤：●建立模型●加载并求解●查看分析结果1.2建立模型与其他分析步骤相比，建立有限元模型需要花费ANSYS用户更多时间。

首先必须指定作业名和分析标题，然后使用PREP7前处理器定义单元类型、单元实常数、材料特性和几何模型。

1.2.1 指定作业名和分析标题该项工作不是强制要求的，但ANSYS推荐使用作业名和分析标题。

1.2.1.1定义作业名作业名是用来识别ANSYS作业。

当为某项分析定义了作业名，作业名就成为分析过程中产生的所有文件名的第一部分（文件名）。

（这些文件的扩展名是文件类型的标识，如.DB）通过为每一次分析给定作业名，可确保文件不被覆盖。

如果没有指定作业名，所有文件的文件名均为FILE或file（取决于所使用的操作系统）。

可按下面方法改变作业名。

●进入ANSYS程序时通过入口选项修改作业名。

可通过启动器或ANSYS执行命令。

详见ANSYS 操作指南。

●进入ANSYS程序后，可通过如下方法实现：命令行方式：/FILENAMEGUI：Utility Menu>File>Change Jobname/FILENAME命令仅在Begin level（开始级)才有效，即使在入口选项中给定了作业名，ANSYS 仍允许改变作业名。

然而该作业名仅适用于使用/FILNAME后打开的文件。

使用/FILNAME命令前打开的文件，如记录文件Jobname.LOG、出错文件Jobname.ERR等仍然是原来的作业名。

1.2.1.2 定义分析标题/TITLE命令(Utility Menu>File>Change Title)可用来定义分析标题。

ANSYS结构有限元分析流程下面将介绍ANSYS结构有限元分析的流程，包括前处理、求解和后处理三个主要步骤。

1. 前处理（Preprocessing）:首先，需要将结构的几何形状导入到ANSYS中，并对其进行几何建模和网格划分。

几何建模可以使用ANSYS自带的几何建模工具，也可以导入CAD套件的几何模型。

然后，对结构进行网格划分，将其划分为有限元网格。

ANSYS提供了多种不同类型的有限元单元，可以根据具体情况选择合适的单元类型，并进行适当的划分。

在划分网格之后，还需要定义边界条件和加载条件。

边界条件包括约束和支撑条件，用于限制结构的自由度。

加载条件包括施加在结构上的载荷和其它外部作用，如压力、温度等。

这些边界条件和加载条件可以通过ANSYS界面设置或者通过命令的方式输入。

2. 求解（Solving）:在设置好边界条件和加载条件之后，可以进行求解。

ANSYS使用有限元法将结构离散成许多小的有限元素，并通过求解线性或非线性方程组来预测结构的响应。

求解过程中需要选择求解方法、步长等参数，并可以通过迭代求解来稳定计算过程。

在求解过程中，可以观察结构的应力、应变、变形、位移等结果，并进行后处理分析。

ANSYS提供的针对不同目的的分析工具，如静力学分析、动力学分析、热力学分析等，可以根据需要选择相应的分析类型。

3. 后处理（Postprocessing）:求解完成后，可以对计算结果进行后处理和分析。

ANSYS提供了多种后处理工具，用于可视化计算结果、绘制结构的应力、应变、变形等图形，并进行数据分析等。

可以根据需要导出计算结果，用于生成工程报告、论文等。

此外，在分析过程中还可以根据需要进行参数化分析、优化设计等。

参数化分析可以通过改变结构的几何形状、材料性质等参数，来研究这些参数对结构响应的影响。

优化设计可以根据指定的优化目标和约束条件，通过反复分析和优化，得到满足要求的最优结构。

总的来说，ANSYS结构有限元分析流程包括前处理、求解和后处理三个主要步骤。

一个典型的ANSYS分析过程可分为以下6个步骤：1定义参数2创建几何模型3划分网格4加载数据5求解6结果分析1定义参数1.1指定工程名和分析标题启动ANSYS软件，选择Jobname命令选择Title菜单命令1.2定义单位(2) 设置计算类型ANSYS Main Menu: Preference→Material Props →Material Models →Structural →OK(3) 定义分析类型ANSYS Main Menu: Preprocessor →Loads →Analysis Type →New Analysis→STATIC →OK1.3定义单元类型选择Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete命令单击[Options]按钮，在[Element behavior]下拉列表中选择[Plane strs w/thk]选项，单击确定1.4定义单元常数在ANSYS程序主界面中选择Main Menu→Preprocessor→Real Constants→Add/Edit/Delete命令单击[Add]按钮，进行下一个[Choose Element Type]对话框1.5定义材料参数在ANSYS程序主界面，选择Main Menu→Preprocessor→Material Props→Material Models命令(1)选择对话框右侧Structural→Linear→Elastic→Isotropic命令，并单击[Isotropic]选项，接着弹出如下所示[Linear Isotropic Properties for Material Number 1]对话框。

在[EX]文本框中输入弹性模量“200000”，在[PRXY]文本框中输入泊松比“0.3”，单击OK2创建几何模型在ANSYS程序主界面，选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Creat→Areas→Rectangle →By 2Corners命令选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Creat→Areas→Circle→Solid Circle命令3网格划分(之前一定要进行材料的定义和分配)选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→Arears Circle命令选择Main Menu→Preprocessor→Meshing→Mesh→Areas→Free命令，弹出实体选择对话框，单击[Pick All]按钮，得到如下所示网格4加载数据(1)选择Main Menu→Preprocessor→Loads→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→On Lines命令，出现如下所示对话框，选择约束[ALL DOF]选项，并设置[Displacement value]为0，单击OK。

第2章ANSYS有限元分析典型步骤ANSYS有限元分析通常包括以下典型步骤：1. 建立几何模型：首先，需要根据实际情况建立一个准确的物体几何模型。

可以使用ANSYS的建模工具，如DesignModeler或SpaceClaim 等，或者根据实际测量数据导入几何模型。

2.定义材料属性：对于每个组件或部件，需要定义其材料属性。

这包括材料的弹性模量、泊松比、密度等。

可以根据实际材料性能值，或通过实验测量获得的数据进行定义。

3. 网格划分：在进行有限元分析之前，需要将几何模型划分为离散的小单元，也就是网格。

网格的划分可以使用ANSYS的网格划分工具，如Meshing或Tetrahedron等。

网格的质量对分析结果影响很大，因此需要注意网格的尺寸和形状。

4.边界条件的定义：在有限元分析中，需要定义加载条件和边界条件。

加载条件包括模型所受到的力或压力，边界条件包括模型的约束条件。

根据实际情况，可以在加载面上应用力或压力，并在其他面上施加约束条件，如固定、自由、对称等。

5.约束和加载条件的应用：在ANSYS中，可以通过指定加载和约束条件来模拟实际问题的工作条件。

可以使用ANSYS的加载和约束工具来定义这些条件，并将其应用于相应的面或区域。

6.求解计算：在有限元分析中，需要对模型进行数值求解以获得结果。

ANSYS提供了强大的求解器，可以对各种非线性和线性问题进行求解。

可以选择适当的求解方法和参数，并启动求解计算。

7.结果分析：一旦求解过程完成，可以对分析结果进行分析和解释。

ANSYS提供了丰富的后处理工具，可以显示网格变形、应力和应变分布、位移和振动模式等相关结果。

根据需要，可以导出结果并使用其他软件进一步分析。

8.结果验证和优化：根据结果分析，可以对模型和分析设置进行验证和优化。

结果验证通常是与实验数据进行比较，以确定模型的准确性。

优化可以是调整材料属性、几何形状或边界条件等，以提高模型性能。

9.报告和展示：最后，需要编写分析报告，并通过图形和表格等方式展示分析结果。

第2章ANSYS有限元分析基本步骤ANSYS有限元分析是一种常用的工程分析方法，可以用于解决各种结构力学问题。

本文将对ANSYS有限元分析的基本步骤进行详细介绍。

1.确定分析目标：在进行有限元分析之前，首先需要明确分析的目标和要求。

包括确定所要分析的结构或零件的几何形状、材料特性、受力情况等。

2.建立有限元模型：建立有限元模型是有限元分析的关键步骤之一、在ANSYS软件中，可以通过几何建模功能来定义结构的几何形状和尺寸。

然后，根据要分析的问题类型，选择适当的单元类型，并使用网格划分功能将结构分割成适当大小的单元。

3.定义材料特性：在进行有限元分析之前，需要定义结构的材料特性。

包括弹性模量、泊松比、密度等。

可以根据实际情况输入已知的材料特性值，也可以通过实验或理论计算来获得。

4.定义边界条件：边界条件是有限元分析中的重要概念，它用于描述结构在系统中的限制条件。

在ANSYS中，可以通过节点约束和节点载荷来定义边界条件。

常见的边界条件包括固定边界条件、力载荷和位移约束。

5.生成网格：当有限元模型、材料特性和边界条件都定义好之后，可以使用ANSYS软件中的划分工具生成有限元网格。

生成网格的目的是将结构分割成适当大小和形状的单元，以便进行数值计算。

6.设置分析类型：在进行有限元分析之前，需要选择适当的分析类型。

根据具体问题的要求，可以选择其中的静态分析、动态分析、热分析等多种分析类型。

7.执行分析计算：当有限元模型、材料特性、边界条件和网格都设置好之后，可以执行分析计算。

ANSYS软件会根据设置的分析类型和边界条件进行数值计算，并给出相应的结果。

8.结果分析与后处理：分析计算完成后，可以进行结果的分析和后处理。

ANSYS软件提供了丰富的后处理功能，可以对应力、位移、变形、应变等结果进行可视化和分析。

9.结果验证和优化设计：完成有限元分析后，需要对结果进行验证和评估。

与实际情况进行对比，确定结果的可靠性和准确性。

第一章实体建模第一节基本知识建模在ANSYS 系统中包括广义与狭义两层含义，广义模型包括实体模型和在载荷与边界条件下的有限元模型，狭义则仅仅指建立的实体模型与有限元模型。

建模的最终目的是获得正确的有限元网格模型，保证网格具有合理的单元形状，单元大小密度分布合理，以便施加边界条件和载荷，保证变形后仍具有合理的单元形状，场量分布描述清晰等。

一、实体造型简介1．建立实体模型的两种途径①利用ANSYS 自带的实体建模功能创建实体建模：②利用ANSYS 与其他软件接口导入其他二维或三维软件所建立的实体模型。

2．实体建模的三种方式(1) 自底向上的实体建模由建立最低图元对象的点到最高图元对象的体，即先定义实体各顶点的关键点，再通过关键点连成线，然后由线组合成面，最后由面组合成体。

(2) 自顶向下的实体建模直接建立最高图元对象，其对应的较低图元面、线和关键点同时被创建。

(3) 混合法自底向上和自顶向下的实体建模可根据个人习惯采用混合法建模，但应该考虑要获得什么样的有限元模型，即在网格划分时采用自由网格划分或映射网格划分。

自由网格划分时，实体模型的建立比较1e 单，只要所有的面或体能接合成一体就可以：映射网格划分时，平面结构一定要四边形或三边形的面相接而成。

二、ANSYS 的坐标系ANSYS 为用户提供了以下几种坐标系，每种都有其特定的用途。

①全局坐标系与局部坐标系：用于定位几何对象(如节点、关键点等)的空间位置。

②显示坐标系：定义了列出或显示几何对象的系统。

③节点坐标系：定义每个节点的自由度方向和节点结果数据的方向。

④单元坐标系：确定材料特性主轴和单元结果数据的方向。

1．全局坐标系全局坐标系和局部坐标系是用来定位几何体。

在默认状态下，建模操作时使用的坐标系是全局坐标系即笛卡尔坐标系。

总体坐标系是一个绝对的参考系。

ANSYS 提供了4种全局坐标系：笛卡尔坐标系、柱坐标系、球坐标系、Y- 柱坐标系。

4种全局坐标系有相同的原点，且遵循右手定则，它们的坐标系识别号分别为：0是笛卡尔坐标系(cartesian), 1是柱坐标系(Cyliadrical) , 2 是球坐标系(Spherical)，5 是Y-柱坐标系(Y-aylindrical)，如图2-1 所示。

ANSYS教程第 1 章前言1.1 ANSYS简介ANSYS是一种广泛的商业套装工程分析软件。

所谓工程分析软件，主要是在机械结构系统受到外力负载所出现的反应，例如应力、位移、温度等，根据该反应可知道机械结构系统受到外力负载后的状态，进而判断是否符合设计要求。

一般机械结构系统的几何结构相当复杂，受的负载也相当多，理论分析往往无法进行。

想要解答，必须先简化结构，采用数值模拟方法分析。

由于计算机行业的发展，相应的软件也应运而生，ANSYS软件在工程上应用相当广泛，在机械、电机、土木、电子及航空等领域的使用，都能达到某种程度的可信度，颇获各界好评。

使用该软件，能够降低设计成本，缩短设计时间。

到80年代初期，国际上较大型的面向工程的有限元通用软件主要有：ANSYS, NASTRAN, ASKA, ADINA, SAP等。

以ANSYS为代表的工程数值模拟软件，是一个多用途的有限元法分析软件，它从1971年的2.0版本与今天的5.7版本已有很大的不同，起初它仅提供结构线性分析和热分析，现在可用来求结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题的解答。

它包含了前置处理、解题程序以及后置处理，将有限元分析、计算机图形学和优化技术相结合，已成为现代工程学问题必不可少的有力工具。

1.2 ANSYS软件主要功能ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元软件，可广泛的用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、生物医学、水利、日用家电等一般工业及科学研究。

该软件提供了不断改进的功能清单，具体包括：结构高度非线性分析、电磁分析、计算流体力学分析、设计优化、接触分析、自适应网格划分及利用ANSYS参数设计语言扩展宏命令功能。

1.3 本教材内容•讲述如何利用ANSYS进行静力或稳态分析。

•面向的读者：针对不熟悉ANSYS实际应用的新用户或不常使用ANSYS 的用户。

讲授基本内容:•ANSYS功能，ANSYS基本术语和ANSYS图形用户界面。

ANSYS有限元分析
应用ANSYS软件对3D打印机的滑块进行有限元分析。

一、建立三维实体模型
在Pro/E中建立滑块的三维实体模型，如图1-1所示。

再通过Pro/E 与ANSYS软件的无缝连接，将滑块的三维实体模型导入ANSYS软件中进行有限元强度分析。

图1-1 三维实体模型
二、划分网格
利用ANSYS软件自带的网格划分工具对导入的模型进行自由网格划分，结果如图1-2所示，共划分单元13137，节点22927。

图1-2 有限元模型
三、施加载荷与约束
分别在滑块内圆柱面的上下部分施加侧向作用力，并对滑块与平台的接触面施加位移约束。

四、求解并分析结果
利用ANSYS软件的求解器模块solve对滑块的有限元模型求解，得到滑块的变形云图和应力云图，如图1-3、1-4所示。

由图可知，滑块的最大变形量和最大应力值都极小，满足强度要求，故设计合理。

图1-3 变形云图
图1-4 应力云图。