ANSYS 分析基本步骤

经典ANSYS的分析完整步骤,学习ansys必须认真看下!

第一章 ANSYS 分析基本步骤

（黑小2）

本章目标（黑小3）

学习完本章后，学员应该能够初步掌握ANSYS分析问题的基本操

Objective

作步骤.（揩小4）

2-1. ANSYS分析过程中的三个主要步骤.

Lesson Objectives

2-2. ANSYS分析步骤在GUI中的体现. 2-3. ANSYS 文件系统:

a. ANSYS 在分析过程中怎样使用文件. b. ANSYS 使用的文件名称的格式. c.

确定 ANSYS 默认的文件名.

2-4. ANSYS的数据库:

a.

ANSYS数据库中存储的数据.

b. 数据库的存储操作. c.

数据库的恢复操作.

d. 怎样通过存储及恢复数据库文件修改错误. 2-5. ANSYS分析过程实例演练.

Lesson A. 分析过程

ANSYS分析采用的是有限元分析技术。在分析时，必须将实际问题的模型转化为有限元模型。有限元分析(FEA) 是对物理现象（几何及载荷工况）的模拟，是对真实情况的数值近似。通过划分单元，求解有限个数值来近似模拟真实环境的无限个未知量。

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1-1. ANSYS分析过程中的三个主要步骤.

Procedure

1.

– 创建或读入几何模型. – 定义材料属性.

– 划分单元 (节点及单元).

2.

– 施加载荷及载荷选项. – 求解

.

3. – 查看分析结果.

– 检验结果. (分析是否正确)

2-2. ANSYS分析步骤在GUI中的体现.

分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现。主菜单中各部分的顺序基本上是按着常规问题分析顺序设置的。

主菜单

1.建立有限元模型2.施加载荷求解3.查看结果

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1. 第一步创建有限元模型之主菜单体现主要部分：

定义单元类型

建立有限元模型

定义实常数定义材料建立实体模型等转变为有限元模型

2. 第二步施加荷载求解之主菜单体现主要部分：

施加荷载求解

定义分析类型施加约束与荷载定义载荷步求解

3. 第三步查看结果之主菜单体现主要部分：

查看结果

读入结果显示图形结果显示列表结果

定义单元表

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Lesson B. 文件管理

2-3a. ANSYS怎样在分析中使用文件. 2-3b. ANSYS使用的文件格式. 2-3c. 确定默认的ANSYS文件名.

ANSYS文件及工作文件名：

ANSYS在分析过程中需要读写文件。生成的文件有的是程序自动生成的（如

日志文件），有的是在使用者控制下生成的。

jobname.ext, 其中 jobname ext 是由

ANSYS定义的扩展名，用于区分文件的用途和类型。

默认的工作文件名是 file。使用时建立自己的工作文件名。

一些特殊的文件

2-4a. ANSYS数据库中存储的数据.

ANSYS保存在内存中的数据。数据库既存储输入的数据，也存储结果数据:

Definition

输入数据 - 必须输入的信息 (模型尺寸、材料属性、载荷等). 结果数据 - ANSYS计算的数值 (位移、应力、应变、温度等).

2-4b. 存储数据库操作.

ANSYSdb为扩展名）是数据库当前状态的一个备份。

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2-4c. 存储数据库操作.

恢复操作将数据库文件中的数据读入内存中，在这个过程中，将首先清除目前内存中的数据，将之替换成数据库文件中的数据。

2-4d. 怎样利用存储和恢复数据库，从错误操作中恢复.

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关于文件操作及存储与恢复操作提请注意：

每个ANSYS使用者最好建立自己的工作目录，因为ANSYS分析过程

中生成的（尤其是自动生成的）大量文件，很多都存在该目录下. 每求解一个新问题使用不同的工作文件名. 在AYSYS启动对话框中设

置工作文件名.

针对每个分析项目，设置单独的子目录.

您必须选择一个存储命令，将数据库保存到文件中.

建议在分析过程中，隔一段时间存储一次数据库文件，且取不同名. 在进行不清除后果的（例如划分网格）或会造成重大影响的（例如删除

操作）操作以前，最好先存储一下数据库文件.

如果在进行一个操作以前刚刚存储完数据库，您可以选择工具条中的

RESUME_DB，进行 “undo”。

Lesson C. ANSYS分析基本步骤训练

2-5. ANSYS分析过程实例演练

.

为了增加学好ANSYS的信心，为了掌握ANSYS分析的基本步骤，依据下列循序渐进的求解指导，进行一个简支梁的静力分析。注意在此分析中采用的ANSYS分析

Exercise

步骤，以及几次将内存中的数据存到文件中的操作。

使用ANSYS分析一个矩形截面简支梁。问题条件如图所示：

目标：

求解在力F的作用下梁的内力与变形。

已知条件：

F＝500 kN L＝6 m

B＝400 mm H＝600 mm E＝3×104 N/mm

2

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分析过程：

1. 启动 ANSYS.

a. 开始 > 程序 > ANSYS*.* > Configure ANSYS Products

b. 打开File Management窗口，在Working Directory如D:\张三

\Job Name栏输入或选择您的工作文件名，如beam. c. 选择Run.

！以交互模式迚入ANSYS，工作文件名为beam. ！选择工作目录，命名或选择工作文件名.

2. 创建基本模型

！使用带有两个关键点的线模拟梁，梁的高度及横截面积将在单元的实常数中设置.

a.

Main Menu: Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS...

b. 输入关键点编号 1. c.

输入x,y,z坐标

0,0,0.

d. 选择 Apply. e. f.

输入关键点编号 2. 输入x,y,z坐标

6,0,0 .

g. 选择 OK.

！此时图形显示窗口出现所输入的两个关键点1和2.下面利用两点创建线.

h. Main Menu: Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Lines > Straight Line

！注意弹出的拾取菜单，以及输入窗口中的操作提示.

i. j.

用鼠标选取两个关键点1和2. 在拾取菜单中选择OK.

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3. 存储ANSYS数据库. Toolbar: SAVE_DB

！工作目录中已保存了以工作名命名的数据库文件，可到工作目录中查查看！

！ANSYS数据库是当用户在建模求解时ANSYS保存在内存中的数据. 由于在ANSYS初始对话框中定义的工作文件名为beam，因此存储的数据库数据到了名为beam.db的数据库文件中. 经常存储数据库文件是必要的. 这样在迚行了误操作后，可以恢复上次存储的数据库文件. 存储及恢复操作，可以点取工具条，也可以选择菜单：Utility Menu：File.

4. 设定分析模块. a.

Main Menu: Preferences

b. 选择 Structural. c. 选择 OK.

！使用“Preferences” 对话框选择分析模块，以便于对菜单迚行过滤. 如果不迚行选择，所有的分析模块的菜单都将显示出来. 例如这里选择了结构模块，那么所有热、电磁、流体的菜单将都被过滤掉，使菜单更简洁明了.

！创建好几何模型以后，就要准备单元类型、实常数、材料属性，然后划分网格.

5. 设定单元类型相应选项.

！对于任何分析，您必须单元类型库中选择一个或几个适合您的分析的单元类型（对应于梁的是梁单元，对应于二维实体的是2D实体单元，对应三维实体的是3D实体单元，不能选错）. 单元类型决定了辅加的自由度（位移、转角、温度等）。许多单元还要设置一些单元的选项，诸如单元特性和假设，单元结果的打印输出选项等。对于本问题，只须选择 BEAM3 并默认单元选项即可.

a.

Main Menu: Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete

b. 选择

Add . . .

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c. 左边单元库列表中选择 Beam.

d. 在右边单元列表中选择 2D elastic 3 (BEAM3). e. f.

6. 定义实常数.

选择 OK 接受单元类型并关闭对话框. 选择 Close 关闭单元类型对话框.

！有些单元的几何特性，不能仅用其节点的位置充分表示出来，需要提供一些实常数来补充几何信息. 典型的实常数有壳单元的厚度，梁单元的横截面积等. 某些单元类型所需要的实常数，以实常数组的形式输入. 本例中用一条线表示梁显然不足以完全描述梁的性质，需要实常数来补充. （此外对于弹簧单元，弹性系数需作为实常数输入.）

a.

Main Menu: Preprocessor > Real Constants

b. 选择 Add . . . c.

选择 OK 定义BEAM3的实常数.

d. 选择 Help 得到有关单元 BEAM3的帮助. e. f.

查阅单元描述.

File > Exit 退出帮助系统.

g. 在AREA框中输入 0.4*0.6 （横截面积）. h. 在IZZ框中输入 0.4*(0.6**3)/12 （惯性矩）. i.

在HEIGHT框中输入 0.6 （梁的高度）.

j.

选择 OK 定义实常数并关闭对话框.

k. 选择 Close 关闭实常数对话框.

7. 定义材料属性.

！材料属性是与几何模型无关的本构属性，例如杨氏模量、密度等. 虽然材料属性并不与单

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元类型联系在一起，但由于计算单元矩阵时需要材料属性，ANSYS为了用户使用方便，还是对每种单元类型列出了相应的材料类型. 根据不同的应用，材料属性可以是线性或非线性的. 与单元类型及实常数类似，一个分析中可以定多种材料. 每种材料设定一个材料编号（材料参考号）. 对于本问题，只须定义一种材料，这种材料只须定义一个材料属性—杨氏模量 3.0e7 kPa＝3.0e4N/mm2.

a.

Preprocessor > Material Props > Material Models

b. 选择右栏各向同性线弹性材料： Strucrural > Liner > Elastic > Isotropic. c.

在EX框中输入3e7（弹性模量）.

d. 选择OK 定义材料属性并关闭对话框.

8. 保存ANSYS数据库文件 beamgeom.db.

！在划分网格以前，用一表示几何模型的文件名保存数据库文件。一旦需要返回重新划分网格时就很方便了，，因为此时需要恢复数据库文件。

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a.

Utility Menu: File > Save as

b. 输入文件名 beamgeom.db. c.

选择 OK 保存文件并退出

对话框.

9. 对几何模型划分网格.

！必须将几何模型转化为有限元模型才能迚行求解！ ！必须为几何模型指定单元类型、材料类型、实常数类型！

a.

Main Menu: Preprocessor > Meshing > MeshTool.

b. 选择Element Attributes下的Set按钮，在弹出窗口选择所需的单元类型、材料类型、实常数类型，选择OK. c.

选Size Controls中Lines下的Set按钮，鼠标左键拾取代表

梁的线，OK，在弹出对话框NDIV栏输入12，OK！

！此步意味着要将此梁划分成12个单元，共有13个节点. ！！！一定要注意此时并未迚行划分单元，只是想划12个而已.

d. 击Mesh按钮.，鼠标左键拾取线，在拾取对话框中选择 OK.

！此时才真正的划分了单元，即将几何模型转化为了有限元模型.

e.

(可选) 在MeshTool对话框中选择

Close.

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10. 保存ANSYS数据库到文件 beammesh.db.

！这次用表示已经划分网格后的文件名存储数据库.

a.

Utility Menu: File > Save as

b. 输入文件名： beammesh.db. c.

11. 施加载荷及约束.

选择 OK 保存文件并退出对话框.

！您现在要施加载荷及约束，默认为一个新的、静力的分析，因此您不必设定分析类型及分析选项.

a.

Main Menu: Solution > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Nodes

b. 拾取最左边的节点. c.

在拾取菜单中选择 OK.

d. 选择All DOF.

e. 选择 OK. （如果不输入任何值，位移约束默认为0）

！a~c为施加左端水平、竖直两向线位移约束与转动位移约束.

f.

Main Menu: Solution > Define Loads > Apply > Structural > Force/Moment > On Nodes

g. 拾取最右边的节点. h. 在选取对话框中选择OK. i. j.

选择 FY.

在VALUE框中输入-500.

k. 选择 OK.

！f~k为施加右端竖向集中荷载.

12. 保存数据库文件到 beamload.db. a.

Utility Menu: File > Save as

b. 输入文件名 beamload.db. c.

选择OK保存文件并关闭对话框

.

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13. 进行求解.

！您将对一端固支，另一端施加向下力的悬壁梁问题迚行求解。由于这个问题规模很小，使用任何求解器都能很快得到结果，这里使用默认的波前求解器迚行求解.

a.

Main Menu: Solution > Solve > Current LS

b. 查看状态窗口中的信息, 然后选择状态窗口 File > Close c.

选择 OK开始计算

.

d. 当出现 “Solution is done!” 提示后，选择OK关闭此窗口.

14. 进入通用后处理读取分析结果. a.

Main Menu: General Postproc > Read Results > First Set

！后处理用于通过图形或列表方式显示分析结果。通用后处理（POST1)用于观察指定载荷步的整个模型的结果.本问题只有一个载荷步。

15. 图形显示变形. a.

Main Menu: General Postproc > Plot Results > Deformed Shape

b. 在对话中选择 deformed and undeformed. c.

选择

OK.

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！梁变形前后的图形都将显示出来，以便迚行对比.

注意由于力P对结构引起的右端的变形. 变形值在图形的左上角标记为 “DMX”. 将此结果与手算的结果迚行对比:

根据弹性梁理论: ya = (PL3)/(3EI) = 0.166667m. 两个结果一致.

16. (可选) 列出反作用力. a.

Main Menu: General Postproc > List Results > Reaction Solu

b. 选择 OK 列出所有项目，并关闭对话框.

！可以列出所有的反作用力.

可以

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c.

17 通过命令窗口输入命令定义数据表方式显示梁内力.

看完结果后，选择File > Close 关闭窗口.

！在命令窗口定义数据表显示弯矩

etable , immoz , smisc , 6（回车）

etable , jmmoz , smisc , 12（回车） ！定义单元弯矩数据表

plls , immoz , jmmoz（回车） ！显示弯矩（正负定义与结构力学相反）

！在命令窗口定义数据表显示剪力

etable , imfory , smisc , 2（回车）

etable , jmfory , smisc , 8（回车） ！定义单元剪力数据表 plls , imfory , jmfory（回车） ！显示剪力

17. 退出ANSYS. a.

Toolbar: Quit

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b. 选择Quit - No Save! c.

选择 OK.

！祝贺你已经用ANSYS进行了第一个有限元分析. ！只要认真对待，ANSYS不是很难的！

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/oa3e.html