有限元基础及ANSYS应用讲稿(余春锦).ppt

示 例 三维等参元（SOLID45） 离心叶轮与轴流叶轮 示 例 三维等参元（SOLID45） 涡轮转子与齿轮 示 例 三维等参元（SOLID45） 功率分出轴、齿轮箱与锅炉导管 壳元（SHELL63） 壳元（SHELL63） 示 例 最大挠度 精确解 计算解 误差 （m） 0.001101 0.001109 0.7% 壳元（SHELL63） 四边固支的受压薄方壳 示 例 最大挠度 精确解 计算解 误差 （m） 2.595 2.548 1.8% 壳元（SHELL63） 四边固支的受压薄圆壳 示 例 壳元（SHELL63） 发动机机匣 示 例 壳元（SHELL63） 薄壳结构 示 例 壳元（SHELL63） 体单元与壳单元 ANSYS软件介绍与基本使用方法 4.1 ANSYS软件及求解器简介 4.2 有限元分析的基本步骤 4.2 ANSYS静力问题分析方法 4.3 ANSYS模态分析方法 4.5 ANSYS的培训教材与在线教学帮助 ANSYS软件求解功能 ANSYS软件及求解器简介 ANSYS/ FLOTRAN? ANSYS/ Emag? ANSYS/ Structural? ANSYS/ Multiphysics ANSYS/ LS-DYNA? ANSYS/ Mechanical? ANSYS/ LinearPlus? ANSYS/ Thermal? ANSYS软件求解功能 ANSYS软件及求解器简介 结构分析 结构分析用于确定结构的变形、应变、应力及反作用力等 热分析 热分析计算物体的稳态或瞬态温度分布，以及热量的获取或损失、热梯度、热通量等。 电磁分析 磁场分析用于计算磁场，电场分析 用于计算电阻或电容系统的电场. 典型的物理量有电流密度、电荷密度、电场及电阻热等。 流体分析 (CFD 流体分析用于确定流体的流动及热行为。 耦合场分析 - 多物理场 耦合场分析考虑两个或多个物理场之间的相互作用。 ANSYS软件求解器功能 ANSYS软件及求解器简介 求解器的功能是求解关于结构自由度的联立线性方程组——这个过程可能需要花费几分钟(1,000个自由度)到几个小时或者几天 (100,000 - 1,000,000 自由度)，基本上取决于你所用计算机的速度。对于简单分析，可能需要一、两次求解。对于复杂的瞬态或非线性分析，可能需要进行几十次、几百次、或者甚至几千次求解。 ANSYS提供了三个求解器用于一般求解：波前求解器（Frontal solver）和 PCG求解器（ PCG solver）（预条件共扼梯度, 或者 “Power求解器”）以及稀疏矩阵求解器（Sparse solver） 也可以使用，主要用于非线性问题。 ANSYS软件求解器功能 ANSYS软件及求解器简介 波前求解器 与 PCG求解器的比较 ANSYS软件求解器功能 ANSYS软件及求解器简介 波前求解器 与 Power求解器的比较 波前求解器经常发出“主对角值”或“主元”为小或负的警告或错误信息，指出求解发生奇异。任何一条信息都指出某个特定的自由度从你的约束中忽略掉。 Power求解器不检验求解的奇异问题。存在奇异的情况下，它仍可以计算求解，或者结果不收敛，但仍然进行所有的PCG迭代计算，并输出错误信息。 通常选用程序默认的波前求解器。 有限元分析的基本步骤 有限元分析的基本步骤 制订分析方案 选用分析工具 建立模型 施加载荷与约束 观察结果与评价 制订分析方案 有限元分析的基本步骤 制订分析方案是很重要的。一般考虑下列问题： 分析领域与分析目标 线性/非线性问题、静力/动力问题 几何模型对称性奇异 单元类型与网格密度 材料特性 载荷与约束 求解器 单位制（影响尺寸、实常数、材料特性和载荷等） 制订得分析方案好坏直接影响分析的精度和成本（人耗工时，计算机资源等），但通常情况下精度和成本是相互冲突，特别是分析较大规模和具有切割边界的模型时更为明显。 ANSYS软件分析中的具体步骤 有限元分析是对物理现象（几何和载荷工况）的模拟，是对真实情况的数值近似。通过对分析对象划分网格，求解有限个数值来近似模拟真实环境的无限个未知量。 ANSYS分析过程中包含三个主要的步骤： 1）创建有限元模型 创建或读入几何模型；定义材料属性；划分网格。 2）施加载荷并求解 施加载荷及载荷选项、设定约束条件；求解。