AnsysWorkbench教程有限元.ppt

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AnsysWorkbench基礎(chǔ),三一重機(jī)研究院,主要內(nèi)容,一、有限元基本概念基本操作二、AnsysWorkbench軟件介紹有限元分析流程的操作,,,有限元基本概念,概念把一個原來是連續(xù)的物體劃分為有限個單元，這些單元通過有限個節(jié)點(diǎn)相互連接，承受與實(shí)際載荷等效的節(jié)點(diǎn)載荷，并根據(jù)力的平衡條件進(jìn)行分析，然后根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件把這些單元重新組合成能夠整體進(jìn)行綜合求解。有限元法的基本思想—離散化。節(jié)點(diǎn)單元載荷約束分析類型,,,AnsysWorkbench軟件介紹,運(yùn)行軟件操作界面簡介基本操作分析流程的各項(xiàng)操作,,,,,運(yùn)行軟件,方法一：直接雙擊桌面上的圖標(biāo)。方法二：單擊開始菜單，選擇程序命令；從Ansys程序組中選擇AnsysWorkbench程序。啟動該軟件后，出現(xiàn)一模塊選擇對話框。,操作界面介紹,菜單,常用的幾個菜單項(xiàng)為：—“File>Save”用來保存數(shù)據(jù)庫文件：.dsdb—“File>Clean”用來刪除數(shù)據(jù)庫中的網(wǎng)格或結(jié)果—“Edit>SelectAll”用來選取窗口中當(dāng)前的所有實(shí)體—“Units”用來改變單位—“Tools>options”用來定制或設(shè)置選項(xiàng),工具條,常用工具條圖形工具條,結(jié)構(gòu)樹,結(jié)構(gòu)樹包含幾何模型的信息和整個分析的相關(guān)過程。一般由Geometry、Connections、Mesh、分析類型和結(jié)果輸出項(xiàng)組成，分析類型里包括載荷和約束的設(shè)置。說明分支全部被定義說明輸入的數(shù)據(jù)不完整說明需要求解說明被抑制，不能被求解說明體或零件被隱藏,屬性窗口,屬性窗口提供了輸入數(shù)據(jù)的列表，會根據(jù)選取分支的不同自動改變。白色區(qū)域:顯示當(dāng)前輸入的數(shù)據(jù)?；疑珔^(qū)域:顯示信息數(shù)據(jù)，不能被編輯。黃色區(qū)域:未完成的信息輸入。,圖形窗口,模型和結(jié)果都將顯示在這個區(qū)域中，包括：GeometryWorksheetPrintPreviewReportPreview幾個可以互相切換的窗口。,向?qū)?作用：幫助用戶設(shè)置分析過程中的基本步驟，如選擇分析類型、定義材料屬性等基本分析步驟。顯示：可以通過菜單View中的Windows選項(xiàng)或常用工具條中的圖標(biāo)控制其顯示。,,,基本操作,創(chuàng)建、打開、保存文檔復(fù)制、剪切、粘貼圖形窗口的顯示視圖顯示結(jié)構(gòu)樹的顯示操作界面的顯示工具條的顯示選擇目標(biāo)顯示/隱藏旋轉(zhuǎn)、平移、縮放,,,,,,,,創(chuàng)建、打開、保存文檔,File菜單或者工具條的1、創(chuàng)建一個新文檔。選擇File—New命令。2、打開文檔。選擇File—Open命令。3、保存文檔。選擇File—Save或SaveAs命令，一般保存為.dsdb格式的文檔。編輯目標(biāo)用戶可以對給定的目標(biāo)進(jìn)行復(fù)制、粘貼、剪切等常規(guī)操作。使用Edit菜單中的各項(xiàng)命令。,視圖顯示,視圖的顯示主要在View菜單中進(jìn)行控制。1、圖形窗口ShadeExteriorandEdges：輪廓線顯示W(wǎng)ireframe：線框顯示Ruler：顯示標(biāo)尺Legend：顯示圖例Triad：顯示坐標(biāo)圖示,視圖顯示,2、結(jié)構(gòu)樹ExpandAll：展開結(jié)構(gòu)樹CollapseEnvironments：折疊結(jié)構(gòu)樹CollapseModels：折疊結(jié)構(gòu)樹中的Models項(xiàng)3、工具條NamedSelections：命名工具條UnitConversion：單位轉(zhuǎn)換工具4、操作界面Messages：Messages信息窗口SimulationWizard：向?qū)raphicsAnnotations:注釋SectionPlanes:截面信息窗口ResetLayout:重新安排界面,選擇目標(biāo),在Workbench中，目標(biāo)是指點(diǎn)、線、面、體。1、單選確定目標(biāo)為點(diǎn)、線、面、體的一種，點(diǎn)擊對應(yīng)的圖標(biāo)，單擊按鈕，選中SingleSelect，進(jìn)入選擇模式，利用鼠標(biāo)左鍵在模型上點(diǎn)擊進(jìn)行目標(biāo)的選取。2、框選與單選的方法類似，只需選擇BoxSelect，再在圖形窗口中按住左鍵、畫矩形框進(jìn)行選取。3、在結(jié)構(gòu)樹中的Geometry分支中進(jìn)行選擇。屏幕下方的狀態(tài)條中將顯示被選擇的目標(biāo)的信息。,顯示/隱藏目標(biāo),1、隱藏目標(biāo)在圖形窗口的模型上選擇一個目標(biāo)，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的選項(xiàng)里選擇，該目標(biāo)即被隱藏。用戶還可以在結(jié)構(gòu)樹中選取一個目標(biāo)，單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇來隱藏目標(biāo)。當(dāng)一個目標(biāo)被隱藏時，該目標(biāo)在結(jié)構(gòu)樹的顯示亮度會變暗。2、顯示目標(biāo)在圖形窗口中單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的選項(xiàng)里選擇GoTo—HiddenBodiesinTree，系統(tǒng)自動在結(jié)構(gòu)樹Geometry項(xiàng)中彈出被隱藏的目標(biāo)，以藍(lán)色加亮方式顯示，在結(jié)構(gòu)樹中選中該項(xiàng)，單擊右鍵，選擇顯示該目標(biāo)。,旋轉(zhuǎn)、平移、縮放,通過工具條的實(shí)現(xiàn)上述操作，也可以利用鼠標(biāo)和鍵盤相結(jié)合的方式進(jìn)行操作平移：Ctrl+鼠標(biāo)中鍵旋轉(zhuǎn)：鼠標(biāo)中鍵縮放：Shift+鼠標(biāo)中鍵,初步確定,分析流程操作,,分析類型：靜力分析、模態(tài)分析,單元類型：殼單元、實(shí)體單元,模型類型：零件、組件,,前處理,,建立、導(dǎo)入幾何模型,定義材料屬性,劃分網(wǎng)格,,求解,,施加載荷和約束,求解,,后處理,,查看結(jié)果得出結(jié)論,檢驗(yàn)結(jié)果的正確性,導(dǎo)入模型建立局部坐標(biāo)系定義材料屬性網(wǎng)格劃分施加載荷與約束求解后處理,,,,,,,,分析流程操作,導(dǎo)入模型,方法一：直接從所支持的CAD軟件系統(tǒng)進(jìn)入。方法二：從Simulation模型的FromFile…導(dǎo)入。,導(dǎo)入模型,本手冊對該步驟作出如下的規(guī)定：3、導(dǎo)入的文件為.stp格式的文件。4、導(dǎo)入模型時，路徑必須為英文路徑。,建立局部坐標(biāo)系,目的：便于施加載荷與約束A結(jié)構(gòu)樹中的操作1、在結(jié)構(gòu)樹中添加坐標(biāo)系分支選中結(jié)構(gòu)樹的Model，點(diǎn)擊右鍵，選取Insert-CoordinateSystems，便在該分支中插入了該項(xiàng)，展開該項(xiàng)出現(xiàn)GlobalCoordinateSystem，此為總體坐標(biāo)系。2、添加局部坐標(biāo)系選中上一步驟添加的CoordinateSystems，點(diǎn)擊右鍵，選取Insert-CoordianteSystem，便在該分支中插入了局部坐標(biāo)系項(xiàng)。,建立局部坐標(biāo)系,B屬性窗口中的設(shè)置3、定義原點(diǎn)在圖形窗口中，選取模型上的元素，在屬性窗口的originGeometry欄黃色區(qū)域出現(xiàn)ClicktoChange，點(diǎn)擊該處。4、定義坐標(biāo)軸在屬性窗口的PrincipalAxis中，設(shè)置Axis—所需坐標(biāo)軸DefineBy—GeometrySelection選取模型上的元素作為該坐標(biāo)軸，點(diǎn)擊屬性窗口中呈現(xiàn)黃色的ClicktoChange模型上便出現(xiàn)該坐標(biāo)軸，觀察該軸方向是否為所需方向，若不是，則,建立局部坐標(biāo)系,再次點(diǎn)擊ClicktoChange，在圖形窗口的左下方將出現(xiàn)圖標(biāo)，點(diǎn)擊該圖標(biāo)更改方向，然后單擊屬性窗口中的Apply按鈕。5、定義另一坐標(biāo)軸。在屬性窗口的OrientationAboutPrincipalAxis中，設(shè)置Axis為所需另一坐標(biāo)軸，其余操作與上一步定義坐標(biāo)軸的步驟一致。,定義材料屬性,1、打開SimulationWizard向?qū)?，選擇View菜單的Windows，選擇Windows中的SimulationWizard。2、在向?qū)е羞x擇VerifyMaterials，軟件自動對模型的所有組成零件自檢。3、自檢完成后，在屬性窗口的Definition的Materials下拉項(xiàng)中進(jìn)行材料的設(shè)置。NewMaterial：定義新材料。進(jìn)入該項(xiàng)后出現(xiàn)EngineeringData模塊，在該模塊中用戶可以自行輸入楊氏模量、泊松比、密度、熱膨脹系數(shù)等。Import：在材料列表中選擇材料。包括鋼材、混凝土、灰鑄鐵等。注：軟件默認(rèn)的材料是鋼材StructuralSteel，一般情況下不需要進(jìn)行材料的重新設(shè)置，采用默認(rèn)的即可。,網(wǎng)格控制,目的：實(shí)現(xiàn)幾何模型有限元模型的轉(zhuǎn)化原則：整體網(wǎng)格控制局部網(wǎng)格細(xì)化用戶需要權(quán)衡計算成本和網(wǎng)格劃分份數(shù)之間的矛盾。細(xì)密的網(wǎng)格可以使結(jié)果更精確，但是會增加計算時間和需要更大的存儲空間。由于有限元分析是依靠節(jié)點(diǎn)來傳遞載荷和約束，所以網(wǎng)格質(zhì)量的好壞直接影響到求解結(jié)果的準(zhǔn)確度，網(wǎng)格劃分是至關(guān)重要的前處理步驟之一。一般如果不對模型進(jìn)行網(wǎng)格控制，在求解開始時會自動生成系統(tǒng)默認(rèn)的網(wǎng)格。但此時的網(wǎng)格質(zhì)量一般無法滿足求解精度的要求，為獲得高質(zhì)量的網(wǎng)格，一般先從整體控制網(wǎng)格然后再對局部網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化。,,,網(wǎng)格控制,具體操作：選中結(jié)構(gòu)樹的Mesh項(xiàng)，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇Insert，彈出對網(wǎng)格進(jìn)行控制的各分項(xiàng)，一般只需設(shè)置網(wǎng)格的形式（Method）和單元的大?。⊿izing）。其余一些網(wǎng)格控制項(xiàng)的意義：ContactSizing—允許接觸面產(chǎn)生大小一致的單元；Refinement—細(xì)化網(wǎng)格MappedFaceMeshing—映射網(wǎng)格；PartRelevance—控制部件網(wǎng)格。,設(shè)置邊界條件,邊界條件的設(shè)置包括載荷和約束的施加，都作用在幾何實(shí)體上，通過節(jié)點(diǎn)和單元進(jìn)行傳遞。載荷和約束是在所選擇的分析類型的分支（如模態(tài)分析、熱分析等），本章以靜力分析為例進(jìn)行說明。,設(shè)置邊界條件,1、類型選中結(jié)構(gòu)樹中的StaticStructural，單擊鼠標(biāo)右鍵選取Insert，彈出各種載荷和約束。,設(shè)置邊界條件,2、載荷操作：（1）添加載荷項(xiàng)。選中結(jié)構(gòu)樹中的StaticStructural，單擊右鍵選取Insert，在彈出的選擇框中選取載荷類型。（2）設(shè)置載荷值和方向。選中上一步添加的載荷，在屬性窗口中進(jìn)行設(shè)置。,,設(shè)置邊界條件,載荷在屬性窗口中的設(shè)置：Geometry：選擇載荷施加位置DefineBy：載荷施加的方式分量方式（Components）矢量方式（Vector）。Components方式CoordinateSystem：選取坐標(biāo)系X、Y、ZComponent：X、Y、Z方向載荷大小,設(shè)置邊界條件,Vector方式Magnitude：載荷大小Direction：載荷方向。可以采用三種方式：a、垂直于平面，或沿柱面的軸線方向b、沿著直邊，或垂直于柱面邊緣c、兩點(diǎn)定義矢量如果矢量指向了相反的方向，用圖形窗口中的箭頭來調(diào)換，調(diào)整好以后，點(diǎn)擊Apply。3、約束約束的施加方式與載荷基本相同，選取幾何模型上的具體部位，施以適當(dāng)?shù)募s束即可。,求解,求解在結(jié)構(gòu)樹的Solution分支下進(jìn)行。（1）在Solution分支中添加結(jié)果輸出項(xiàng)。在靜力學(xué)分析中，一般選取Von-Mises、MaximumPrincipal（第一主應(yīng)力）MinimumPrincipal（第三主應(yīng)力）TotalDeformed（總體變形）為結(jié)果對象（2）點(diǎn)擊工具條中的Solve按鈕或選中Solution點(diǎn)擊右鍵選擇Solve便可進(jìn)行求解。,后處理,后處理主要進(jìn)行結(jié)果的查看和統(tǒng)計，是整個有限元分析至關(guān)重要的一步。1、顯示方式求解完成后，選中結(jié)果輸出項(xiàng)，在工具條中出現(xiàn)各種后處理工具。云圖顯示動畫顯示,后處理,（1）云圖顯示Geometry按鈕、Contours按鈕、Edges按鈕Geometry按鈕有四種可供選擇的形式:,后處理,在“SlicePlane”顯示模式下，切片的面可以被添加或者編輯。添加一個切片面：選擇圖標(biāo)，在屬性窗口中出現(xiàn)定義切片面的窗口，然后點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵選擇一起始點(diǎn)，然后按住鼠標(biāo)左鍵拖動選擇另一點(diǎn)，創(chuàng)建的路徑將定義切片面。編輯一個切片面：拖拽圖形窗口中切線的中點(diǎn)圖標(biāo)，可以動態(tài)顯示云圖。切片面定義窗口中，單擊切片面名稱然后單擊移走平面。,后處理,Contours按鈕該控制云圖顯示方法，共有四種可供選擇的方法：,后處理,Edges按鈕,后處理,最大最小值探測通過選擇“Maximum/Minimum”按鈕，在模型上顯示最大/最小值發(fā)生的位置；取消選擇“Maximum/Minimum”按鈕，“max/min”標(biāo)簽將被移走。通過選擇Probe工具按鈕，在模型上移動鼠標(biāo)，可以查詢模型上任意位置的結(jié)果。在模型上所需位置點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵可以添加一個注釋，選擇Label工具按鈕可刪除不想要的注釋。動畫控制動畫控制工具欄允許用戶去播放、暫停和停止播放動畫。可以改變動畫的幀數(shù)和速度，ExportVideoFile能將動畫保存為AVI格式。,后處理,多窗口顯示當(dāng)顯示多窗口時，單擊每個窗口，然后在Solution分支中選擇、所需觀察的應(yīng)力輸出項(xiàng)，在該窗口即顯示該應(yīng)力結(jié)果，使用多窗口顯示是很有用的,能同時觀察數(shù)個結(jié)果。,后處理,2、導(dǎo)出結(jié)果（1）輸出結(jié)果選中結(jié)構(gòu)樹中欲輸出的結(jié)果項(xiàng)，點(diǎn)擊右鍵選擇Export，出現(xiàn)一對話框提示用戶保存文件的類型：ExcelFile（.xls）、TextFile（.txt）。,后處理,（2）輸出報告AnsysWorkbench可以自動生成分析報告，用戶可以從工具欄中添加圖片和注釋。圖片和注釋可以添加在任何一個分支中。先選擇分支，點(diǎn)擊相應(yīng)的圖片和注釋工具按鈕。添加完圖片和注釋后，選擇ReportPreview產(chǎn)生HTML報告，添加的圖片和注釋都會在報告中出現(xiàn)。,后處理,,后處理,（3）保存報告為了防止被覆蓋，用戶需要對報告進(jìn)行保存。報告可以以HTML的形式通過多個渠道或內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器發(fā)表或者導(dǎo)入到Word或Powerpoint中。,謝謝!,