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Ansys模型生成基礎(chǔ)教程

時(shí)間:2008-09-15 12:13:34 來源:
Ansys模型生成:
有限元分析的最終目地是數(shù)學(xué)地重現(xiàn)一個(gè)實(shí)際工程系統(tǒng)的行為。換言之,這分析必須是一個(gè)物理原型的準(zhǔn)確數(shù)學(xué)模型。
從廣義上,這模型包含所有的節(jié)點(diǎn),單元,材料特性,實(shí)常量,邊界條件,和用于描述這物理系統(tǒng)的其它特征。

Ansys模型生成有以下方法:
1,在Ansys創(chuàng)建一個(gè)實(shí)體模型。
2,直接生成。
3,輸入一個(gè)在CAD創(chuàng)建的模型。

Ansys模型生成的典型步驟:

1,計(jì)劃方案
在開始模型生成時(shí),將有意無意地做一些將怎樣對物理系統(tǒng)數(shù)學(xué)摹擬的決定:
分析目地是什麼?對物理系統(tǒng)的全部還是部分建模?模型包含多少細(xì)節(jié)?將用哪類單元?網(wǎng)格密度是多少?總之,要平衡好計(jì)算成本(CPU運(yùn)算時(shí)間等)和分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。計(jì)劃階段的決定將很大程度上影響分析的成敗。

2,確定分析目地,它依賴于教育程度,經(jīng)驗(yàn),專業(yè)判斷。

3,選擇模型類型,
線模型可用于2維或3維梁和管結(jié)構(gòu),也可做3維軸對稱殼結(jié)構(gòu)的2維模型。
通常用直接生成法產(chǎn)生模型。
2維實(shí)體模型用于薄的面結(jié)構(gòu)(面應(yīng)力),有恒定剖面的“無限長”結(jié)構(gòu)(面應(yīng)變),或軸對稱實(shí)體結(jié)構(gòu)。
3維殼模型用于3維薄殼結(jié)構(gòu)。
3維實(shí)體模型用于既無恒定剖面又不是軸對稱的實(shí)體結(jié)構(gòu)

4,選擇單元類型
線性單元(無中間節(jié)點(diǎn)),應(yīng)用時(shí)要避免蛻變單元形狀出現(xiàn)在關(guān)鍵區(qū)域。盡量避免用過度變形的線性單元
高級單元(有中間節(jié)點(diǎn)),對有蛻變單元形狀(2維三角形單元,3維四面體單元)的結(jié)構(gòu)分析,它會比線性單元產(chǎn)生更好的結(jié)果。

5,對結(jié)合不同單元的限制。
在直接結(jié)合不同單元時(shí),若它們有不同的自由度,則分析運(yùn)算時(shí)將不能在不同單元之間傳遞正確的力和力矩,因?yàn)樗鼈冊谙嘟惶幉幌嗳荨?br />兩個(gè)單元相兼容,它們必須有相同的自由度,相同數(shù)量和類型的位移自由度,旋轉(zhuǎn)自由度,而且,這些自由度必須沿相交處單元邊界上連續(xù)地相互疊合在一起。

6,充分利用對稱性。
許多物體具有對稱性,如重復(fù)對稱,鏡像對稱,軸對稱。利用對稱性可以大大地減小模型的尺寸減少運(yùn)算時(shí)間。
三維軸對稱結(jié)構(gòu)可以用等同的二維型式來代表。而二維軸對稱分析比等同的三維分析更準(zhǔn)確。
理論上一個(gè)完全軸對稱模型只能承受軸對稱載荷,然而在許多場合軸對稱結(jié)構(gòu)將承受非軸對稱載荷,這時(shí)就要用一種特殊單元,軸對稱諧單元如PLANE25, SHELL61, PLANE75, PLANE78, FLUID81, 和 PLANE83 。。

7,決定包含多少細(xì)節(jié)
在實(shí)體模型中不必要包含一些不重要的小細(xì)節(jié),因?yàn)樗鼈冎粫鼓P透鼜?fù)雜。但是在一些結(jié)構(gòu)中,象導(dǎo)角或孔等的小細(xì)節(jié)可能是最大應(yīng)力集中的地方,這時(shí)它們就很重要,這取決于分析目地,必須對結(jié)構(gòu)的預(yù)期行為有足夠的理解以做出決定。
通常,只有很少的小細(xì)節(jié)會破壞結(jié)構(gòu)的對稱性,常常可以忽略這些小細(xì)節(jié)或視它們?yōu)閷ΨQ以獲得較小的對稱性模型。這時(shí)必須在模型簡化和降底準(zhǔn)確性之間權(quán)衡。

8,確定適當(dāng)?shù)木W(wǎng)格密度
網(wǎng)格密度非常重要,過稀,結(jié)果的誤差太大,過密,又浪費(fèi)計(jì)算機(jī)資源,要經(jīng)過長的運(yùn)算時(shí)間。
可用以下一些技巧:
用適應(yīng)性網(wǎng)格adaptive meshing 來產(chǎn)生在可接受誤差泛圍內(nèi)的網(wǎng)格。
先用看起來合理的網(wǎng)格做一個(gè)分析,在關(guān)鍵區(qū)用兩倍的單元數(shù)重新分析,對比兩次結(jié)果,如果兩次結(jié)果非常接近,說明網(wǎng)格密度是恰當(dāng)?shù)模駝t需要細(xì)化網(wǎng)格。
如果只有模型的一部分需要較密的網(wǎng)格,可用子模型在關(guān)鍵區(qū)域劃分網(wǎng)格。

9,ANSYS座標(biāo)系1:
根椐不同用途有以下幾種座標(biāo)系:
1)總體和局部座標(biāo)系用來確定幾何元素在空間的位置。
2)顯示座標(biāo)系顯示或陳列出幾何元素。
3)節(jié)點(diǎn)座標(biāo)系定義每個(gè)節(jié)點(diǎn)自由度的方向和節(jié)點(diǎn)結(jié)果數(shù)據(jù)的定向。
4)單元座標(biāo)系用于材料特性和單元結(jié)果數(shù)據(jù)的定向。
5)結(jié)果座標(biāo)系用于轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)或單元結(jié)果數(shù)據(jù)到一特定座標(biāo)系陳列,顯示,或通用后處理操做(POST1)。

10,ANSYS座標(biāo)系2:
總體和局部座標(biāo)系:
總體座標(biāo)系可視為絕對參考系。ANSYS預(yù)置了三個(gè)總體座標(biāo)系:直角座標(biāo)系,柱座標(biāo)系,和球座標(biāo)系。它們有相同的原點(diǎn),都是右手定則。
它們可用座標(biāo)系(C.S.)號碼來鑒別:0代表直角座標(biāo)系,1代表柱座標(biāo)系,2代表球座標(biāo)系。
局部座標(biāo)系,在很多場合有必要建立自己的座標(biāo)系,這些用戶自定義座標(biāo)系即局部座標(biāo)系,它們可由以下方法產(chǎn)生:#p#分頁標(biāo)題#e#
· 通過總體座標(biāo)系定義局部座標(biāo)系.
命令: LOCAL
GUI: Utility Menu%26gt;WorkPlane%26gt;Local Coordinate Systems%26gt;Create Local CS%26gt; At Specified Loc
· 通過存在節(jié)點(diǎn)定義局部座標(biāo)系.
命令: CS
GUI: Utility Menu%26gt;WorkPlane%26gt;Local Coordinate Systems%26gt;Create Local CS%26gt; By 3 Nodes
· 通過存在關(guān)鍵點(diǎn)定義局部座標(biāo)系.
命令: CSKP
GUI: Utility Menu%26gt;WorkPlane%26gt;Local Coordinate Systems%26gt;Create Local CS%26gt; By 3 Keypoints
· 通過現(xiàn)時(shí)定義的工作平面的原點(diǎn)定義局部座標(biāo)系.
命令: CSWPLA
GUI: Utility Menu%26gt;WorkPlane%26gt;Local Coordinate Systems%26gt;Create Local CS%26gt; At WP Origin

在定義一個(gè)局部座標(biāo)系時(shí),它就成為激活的座標(biāo)系。可賦與它一個(gè)座標(biāo)系號碼,必須是11以上。在任何階段都可以生成或刪除局部座標(biāo)系。
刪除局部座標(biāo)系用以下方法:
命令: CSDELE
GUI: Utility Menu%26gt;WorkPlane%26gt;Local Coordinate Systems%26gt;Delete Local CS
觀查所有總體和局部座標(biāo)系用以下方法:
命令: CSLIST
GUI: Utility Menu%26gt;List%26gt;Other%26gt;Local Coord Sys

激活座標(biāo)系:
可以定義任意多的座標(biāo)系,然而在任何時(shí)侯只有一個(gè)是激活的。
最初系統(tǒng)默認(rèn)總體座標(biāo)系為激活的座標(biāo)系,每次定義局部座標(biāo)系時(shí),這新定義的座標(biāo)系自動成為激活的座標(biāo)系。
如果要激活以前定義的座標(biāo)系,可用以下方法:
命令: CSYS
GUI: Utility Menu%26gt;Change Active CS to%26gt;Global Cartesian
Utility Menu%26gt;Change Active CS to%26gt;Global Cylindrical
Utility Menu%26gt;Change Active CS to%26gt;Global Spherical
Utility Menu%26gt;Change Active CS to%26gt;Specified Coord Sys
Utility Menu%26gt;Change Active CS to%26gt;Working Plane

11,ANSYS座標(biāo)系3:
顯示座標(biāo)系:
可用以下方法改換顯示座標(biāo)系:
命令: DSYS
GUI: Utility Menu%26gt;WorkPlane%26gt;Change Display CS to%26gt;Global Cartesian
Utility Menu%26gt;WorkPlane%26gt;Change Display CS to%26gt;Global Cylindrical
Utility Menu%26gt;WorkPlane%26gt;Change Display CS to%26gt;Global Spherical
Utility Menu%26gt;WorkPlane%26gt;Change Display CS to%26gt;Specified Coord Sys
改換顯示座標(biāo)系將影響圖形顯示。除非要特殊效果,否則在進(jìn)行圖形顯示操作命令前(如NPLOT, EPLOT,等)必須重置顯示座標(biāo)系為C.S.0。而[KPLOT], [LPLOT], [APLOT], [VPLOT] 則不受DSYS影響