概要通用有限元程序ANSYS及应用.ppt

July 30, 1999 有限元基础及ANSYS界面简介 (一) 1.1 结构分析有限元法基础（续） 有限元法产生的历史： ■ 1943，数学家 Courant 用三角域内分片连续函数 结合最小势能原理解St. Venant扭转问题 ■ 1960，力学家Clough等首次提出 Finite Element 概念，并正确求解了平面弹性问题 ■ 1960以后，对经典的里兹(Ritz)法、伽辽金法 (Galerkin)进行了推广，特别是后者，采用加权 余量的方式确定单元特性，使得在无物理守恒定 律或变分泛函的情况下仍然可以使用有限元法 1.1 结构分析有限元法基础（续） 结构分析有限元法典型步骤 ■ 根据问题的物理特性确定基本的未知变量、解题类别； ■ 在累计系统总能量时，将问题的求解区域分割成便于计 算的子区域 — 划分单元； ■ 在子区域中假设基本物理场的分布形式，使计算求解成 为可能 — 选择单元类型（即位移模式）； ■ 计算每个子区域的能量 — 形成单元刚度矩阵； ■ 累计系统的总能量 — 组装总刚度矩阵； ■ 施加边界约束和外载荷 — 建立离散体系的代数方程； ■ 求解代数方程 — 得到基本未知变量（位移）数值结果； ■ 由节点位移解求单元内的应变、应力； 1.2 常见的结构分析通用有限元程序 ■ 1990前，SAP4、5（线性），ADINA（非线性分析）； ■ 目前，MSC/NASTRAN 系列（PATRAN、DYTRAN等） — 基于美国 NASA 计划； ABAQUS — 据称具有最强大的非线性求解功能； MARC — 据称最适于求解耦合场问题（热力耦合）， 已被 MSC 公司收购； ADINA — for Windows 版 1.3 ANSYS 程序的发展及功能简介 ■ 第一个通过 ISO9001 质量体系认证的分析设类软件； ■ 首个在我国压力容器标准化技术委员会认证的分析软件； 程序分析功能： ■ 结构分析 ■ 热分析 ■ 高度非线性瞬态动力分析（LS－DYNAN） ■ 流体静力学和动力学分析（FLOTRAN） ■ 电磁场分析 ■ 声学分析 ■ 压电分析 ■ 多场耦合分析 ■ 设计灵敏度及优化分析 2. 图形用户界面（GUI）简介 图形用户界面的六个分区 ■ Utility Menu — 通用菜单 ■ 快捷工具栏 ■ 显示隐藏对话框 ■ Main Menu — 主菜单 ■ Tool Bar — 工具条 ■ Input Window — 输入窗口 ■ Graphics Window — 图形窗口 ■ Output Window — 输出窗口 ■ 状态栏 其中，1、4、6是最常用的。通常，主菜单是需要顺序操作的；而通用菜单则为非顺序操作，即：可以在任意时刻、任意状态下实施其中的某些命令。 启动 ANSYS 后出现以下窗口 主菜单交互操作 主菜单交互操作 (续) 主菜单交互操作 (续) 应用菜单交互操作（之二） ANSYS 的帮助系统 ANSYS 的帮助系统(续) 输入窗口交互操作 ANSYS的帮助系统包括所有ANSYS命令解释及所有的GUI解释，还包括ANSYS系统分析指南. 帮助系统可以通过下列三种方式进入: 3. 在任何对话框中选取 Help。 2. 在ANSYS程序组中选取 Help System Windows NT: Start Programs ANSYS 55 1. 在应用菜单中选取 带矩形框的项目为 超连接. 选取此超连接将得到更详细的帮助. [注意: 当ANSYS提示你输入信息时，输入窗口的颜色会发生改变.] 在输入窗口输入任何信息以前，请先确认光标在窗口内闪动，否则，请在窗口内文字输入框按一下鼠标左键。在输入完信息以后，请按回车键执行. 文字输入框 例如: 闪动的光标 提示信息 1. 有限元法理论及结构分析通用程序简介 1.1 结构分析有限元法基础 1.2 常见的结构分析通用有限元程序 1.3 ANSYS 软件的发展及功能简介 2. ANSYS 图形用户界面简介 2.1 通用菜单 2.2 主菜单 2.3 工具条 2.4 输入窗口 2.5 图形窗口 2.6 输出窗口 3. 直接生成法建模过程 3.1 方案规划 3.2 创建属性列表 3.3 定义节点及单元 4. 实体建模的基本过程 4.1 坐标系和工作平面的设定 4.2 图元及基本图元的生成 4.3 图元的修改 4.4 实体建模的基本途径 4.5 布尔运算 5. 网格划分 5.1 分网要点 5.2 模型修改 6. 基