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Ansys模型生成基礎教程

時間: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學地重現一個實際工程系統的行為。換言之,這分析必須是一個物理原型的準確數學模型。
從廣義上,這模型包含所有的節點,單元,材料特性,實常量,邊界條件,和用于描述這物理系統的其它特征。

Ansys模型生成有以下方法:
1,在Ansys創建一個實體模型。
2,直接生成。
3,輸入一個在CAD創建的模型。

Ansys模型生成的典型步驟:

1,計劃方案
在開始模型生成時,將有意無意地做一些將怎樣對物理系統數學摹擬的決定:
分析目地是什麼?對物理系統的全部還是部分建模?模型包含多少細節?將用哪類單元?網格密度是多少?總之,要平衡好計算成本(CPU運算時間等)和分析結果的準確性。計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,經驗,專業判斷。

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

4,選擇單元類型
線性單元(無中間節點),應用時要避免蛻變單元形狀出現在關鍵區域。盡量避免用過度變形的線性單元
高級單元(有中間節點),對有蛻變單元形狀(2維三角形單元,3維四面體單元)的結構分析,它會比線性單元產生更好的結果。

5,對結合不同單元的限制。
在直接結合不同單元時,若它們有不同的自由度,則分析運算時將不能在不同單元之間傳遞正確的力和力矩,因為它們在相交處不相容。
兩個單元相兼容,它們必須有相同的自由度,相同數量和類型的位移自由度,旋轉自由度,而且,這些自由度必須沿相交處單元邊界上連續地相互疊合在一起。

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算時間。
三維軸對稱結構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確。
理論上一個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構將承受非軸對稱載荷,這時就要用一種特殊單元,軸對稱諧單元如PLANE25, SHELL61, PLANE75, PLANE78, FLUID81, 和 PLANE83 。。

7,決定包含多少細節
在實體模型中不必要包含一些不重要的小細節,因為它們只會使模型更復雜。但是在一些結構中,象導角或孔等的小細節可能是最大應力集中的地方,這時它們就很重要,這取決于分析目地,必須對結構的預期行為有足夠的理解以做出決定。
通常,只有很少的小細節會破壞結構的對稱性,常常可以忽略這些小細節或視它們為對稱以獲得較小的對稱性模型。這時必須在模型簡化和降底準確性之間權衡。

8,確定適當的網格密度
網格密度非常重要,過稀,結果的誤差太大,過密,又浪費計算機資源,要經過長的運算時間。
可用以下一些技巧:
用適應性網格adaptive meshing 來產生在可接受誤差泛圍內的網格。
先用看起來合理的網格做一個分析,在關鍵區用兩倍的單元數重新分析,對比兩次結果,如果兩次結果非常接近,說明網格密度是恰當的,否則需要細化網格。
如果只有模型的一部分需要較密的網格,可用子模型在關鍵區域劃分網格。

9,ANSYS座標系1:
根椐不同用途有以下幾種座標系:
1)總體和局部座標系用來確定幾何元素在空間的位置。
2)顯示座標系顯示或陳列出幾何元素。
3)節點座標系定義每個節點自由度的方向和節點結果數據的定向。
4)單元座標系用于材料特性和單元結果數據的定向。
5)結果座標系用于轉換節點或單元結果數據到一特定座標系陳列,顯示,或通用后處理操做(POST1)。

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

在定義一個局部座標系時,它就成為激活的座標系。可賦與它一個座標系號碼,必須是11以上。在任何階段都可以生成或刪除局部座標系。
刪除局部座標系用以下方法:
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系用以下方法:
命令: CSLIST
GUI: Utility Menu%26gt;List%26gt;Other%26gt;Local Coord Sys

激活座標系:
可以定義任意多的座標系,然而在任何時侯只有一個是激活的。
最初系統默認總體座標系為激活的座標系,每次定義局部座標系時,這新定義的座標系自動成為激活的座標系。
如果要激活以前定義的座標系,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座標系3:
顯示座標系:
可用以下方法改換顯示座標系:
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
改換顯示座標系將影響圖形顯示。除非要特殊效果,否則在進行圖形顯示操作命令前(如NPLOT, EPLOT,等)必須重置顯示座標系為C.S.0。而[KPLOT], [LPLOT], [APLOT], [VPLOT] 則不受DSYS影響