ANSYS小白一刻钟入门

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本文作为ANSYS教程系列的第一篇,任务是为对ANSYS完全不懂的新手简要介绍一下用ANSYS做有限元分析的基本流程和思路,消除对这种看似高大上的软件的心理排斥感——我了解到很多同学学习这款软件起步慢不是因为ANSYS难,而是难以迈过自己心里的那道坎,希望在阅读本文15min以内,轻松完成你的第一个有限元分析实例。

学习ANSYS之前需要了解的几个概念性问题

什么是有限元分析

回想一下用微积分求解x-y平面内曲线围成面积问题的解法,是不是对每个确定的dx段,有相对好求解的dy,而将尽可能小的dx求和,就成了对一定区域内的dx的积分,也就是求解出了想要的面积?

有限元法就是这个思路,即把复杂问题简化为若干足够小的单元内的简单问题求解。所以,有限元分析是一种近似求解方法——所有近似求解方法都需要人的判断,有限元软件不是计算器,不是输入数据就可以拿着结果直接用的懒人神器。

什么是单元、实体、模型。。。

有限元中的单元,相当于微积分中的dx,理论上单元越小求解结果越接近真实情况,实际上当单元太小,计算机的运算量太大,计算时间会很长而且会死机;

有限元中的模型,相当于微积分中在给定积分区域下对dx的积分,是dx的集合,是一个从外形上与真实结构一致,求解结果与真实情况相近的单元集合体;

有限元中的实体,相当于微积分中的那条曲线,是对真实结构的数字化再现,包括点、线、面、体,是一种可以看得到的实物,也是要分析求解的目标;

用GUI还是APDL

这是初学者往往会纠结的问题。

ANSYS在界面操作(GUI)方面较弱,尤其对英语信心不足的同学容易无从下手。命令流(APDL)则是ANSYS软件 实现参数化分析的撒手锏。最高效的方法就是以命令流为主,某些操作结合GUI操作,充分发挥二者的优势。

学习ANSYS的高效方法是什么

可以从10kN.com这里复制APDL实例,然后根据你要分析的实际情况修改一下,一般问题就可以解决了 O(∩_∩)O

 

ANSYS分析过程有那几个步骤

前处理

1.设置单元类型与属性、材料属性;

2.建立模型,划分网格;

加载与求解

3.根据真实情况,对模型施加荷载;

4.根据真实情况,对模型添加边界条件(施加约束);

5.对求解方法进行设置(选择求解器及相关参数);

后处理

6.查看计算结果,包括查看内力、应力、变形等。

所有的有限元分析软件,都必需以上六个步骤,在前处理和加载步骤中,一些子步骤的顺序可以颠倒,但这几项内容一个都不能少

做一个实例

说明:ANSYS中常用"!"作为某一行的注释,需要注意的是,一定是英文的!而不是中文的!哦

我们来练习一个非常简单的ANSYS实例,下面打开ANSYS软件,按照下面注释的顺序,一步一步把命令复制粘贴到软件中:

2015-05-02_072758

这里就是我们输入命令流的地方

/PREP7  !进入前处理

ET,1,solid45  !设定单元类型为45号单元,这里可以输入solid45,也可以是45

MPTEMP,,,,,,,,   !设定单元属性,这里我们不考虑温度

MPTEMP,1,0

MPDATA,EX,1,,3.45e4  !设置单元的弹性模量

MPDATA,PRXY,1,,0.3    !设置单元的泊松比

block,0,10,0,5,0,10      !建立模型实体

esize,1                        !设置单元大小

vmesh,all                   !网格划分

finish                       !前处理结束

/solu    !进入加载与求解阶段

sfa,4,,pres,100    !对实体顶部施加均布荷载

da,3,all,0            !对实体底部进行固结约束

solve                  !进行求解计算,我们先都采用默认设置

finish                !求解结束

/post1                 !进入后处理

plnsol,s,y             !查看Y方向应力

可能的疑问

单元类型是个什么东西?

单元类型描述分两个部分,如本例中的solid45,是实体单元45号——单元可以有beam(梁)、solid(实体)、shell(壳体)、link(杆件)等不同类型,在同一个类型中,也还有多种编号,如solid中就有常用的45、65等等

他们之间有什么区别呢?举例说明:

solid65可以设置实体内部的钢筋,也称作“混凝土单元”,而solid45中就没有这个功能,但越是简单的单元计算时间越短,所以对于实体钢构件或者不考虑内部普通钢筋的情况,通常可以用solid45单元

对于单元类型的更深入问题,我们在以后的教程中展开讨论。

建模时用什么单位和坐标系?

这方面内容,参考ANSYS教程的第二篇文章

施加荷载和约束的时候,我怎么知道施加到哪个平面上?

在显示编号和模型平移方面,GUI操作就显出优势了。

首先点开下面的菜单

2015-05-02_072004

2015-05-02_072158

通过菜单设置,可以方便地打开某种图形要素的编号,打开编号之后的界面效果:

2015-05-02_072210_副本

于是有了sfa,4,,pres,100

那么,底面的编号被挡上了,看不到怎么办?

没关系,有两个快捷键一定要会:

Ctrl+鼠标左键拖动——平移模型;

Ctrl+鼠标右键拖动——旋转模型;

怎么样,神奇吧?

如果遇到复杂模型,通过旋转也看不到怎么办?参考这篇文章:ANSYS实体编号看不见咋整?

那些命令是什么意思?

比如对于sfa,可以在命令区输入help,sfa查看说明文档。不过对于初学者来说呢,一口不要吃个胖子,先熟悉一下ANSYS分析的基本流程就好了,关于命令的解释,以后的教程中会更新的。

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说不定我这一生涓滴意念,侥幸汇成河,而且是一条大长河

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