材料工程计算机软件应用第5章材料设计软件及应用1、ANSYS主要功能与模块2、主要功能简介3、主要模块简介4、典型分析过程5、ANSYS的分析方法5、ANSYS的分析方法6、ANSYS文件及工作文件名7、启动ANSYS8、前处理9、加载、求解10、后处理11、ANSYS补充说明4.节点坐标系nodecs：所有的力及其他方向的与节点相关的载荷都是在节点坐标系下进行的，例如力的方向等只与节点坐标系相关节点坐标系上可以输入力和力矩；位移约束；耦合及约束过程5.单元坐标系elementcs：即材料坐标系，例如弹性模量在材料为各向异性时每一方向将不同，此时则根据单元坐标系输入不同方向的E6.结果坐标系：结果的输出形式位移，支反力，力矩等都是与结果坐标系相关的，结果坐标系即当前激活坐标系，同节点坐标系一样，二者可以是任何一种当前激活坐标系二、CAD模型建模原则应考虑多少细节：如倒角和孔处，对分析无用时可忽略，但对分析目标有用，而且此处将会出现最大应力则不能忽略是否具有对称性：包括轴，旋转，平面或镜面，重复或平移对称等。但下列因素必须对称-----几何形状；材料属性；载荷工况。此时可取一部分分析，而后叠加即可应力奇异：指在有限元模型中那些应力值无限大的点处，如点载荷的集中力和力矩作用处；孤立的约束点；尖角处等。建模时最好避免之三、网格划分器自由式free：对复杂的拓扑结构无限制，形状不定映射式mapped：拓扑结构有限制，只适用规则的体形状，如四，六面体等，可通过globalset进行密度设置扫略sweep：适用于柱体形状，同mapped一样可控制密度Smartsize：智能尺寸是根据几何模型的形状，确定网格密度，适于free划分，可通过滑杆确定网格密度网格划分原则网格划分的单元形状四方和六方的没有可比性Sweep扫略网格须上下面即对应面完全一致能用mapped,sweep划分网格最好先用之，不行再用自由式free网格划分最好按线，面，体的顺序分配单元属性千万不能分配错误面尽量用四边形的网格，体尽量用六面体的网格关心应力结果的区域须进行详细网格划分仅关心位移结果的地方网格可以粗糙些四、ANSYS求解器类型用于求解表征结构自由度的线性方程组直接消去求解器波前求解器：最稳定，速度慢，小内存时用sparse求解器：速度快，非线性最适合迭代求解器PCG：预条件共轭梯度求解器ICCG：不完全的乔里斯基共轭梯度求解器JCG：雅可比共轭梯度求解器位置在求解器/solu中的求解选项analysisoptions，包括求解精度公差更改五、如何加快计算速度在大规模结构计算中，计算速度是一个非常重要的问题，下面就如何提高计算速度作一些建议：充分利用ANSYSMAP分网和SWEEP分网技术，尽可能获得六面体网格，这一方面减小解题规模，另一方面提高计算精度在生成四面体网格时，用四面体单元而不要用退化的四面体单元。比如95号单元有20节点，可以退化为10节点四面体单元，而92号单元为10节点单元，在此情况下用92号单元将优于95号单元选择正确的求解器。对大规模问题，建议采用PCG法。此法比波前法计算速度要快10倍以上（前提是您的计算机内存较大）。对于工程问题，可将ANSYS缺省的求解精度从1E-8改为1E-4或1E-5即可六、Animate菜单Modeshape：变形模态系列Deformedshape：结构变形动画Deformedresult：结构变形等值线Overtime：随时间变化的变形等值线动画Overresult：某一子步范围结果的顺序等值线动画Q-slicecontours：变形等值线切片云图动画Q-slicevectors：变形等值线切片云图动画Isosurfaces：变形等势面云图动画Particeflow：粒子流动或带电粒子运动的动画系列ANSYS动力学分析是用来确定惯性力和阻尼力不可忽略时的系统动力学特性，研究固有频率，振动，减振及瞬态特性动力学控制方程：[M]{U’’}+[C]{U’}+[K]{U}={f(t)}其中UU’U’’为节点位移，速度，加速度[M]为质量矩阵[C]为阻尼矩阵[K]为刚度矩阵模态分析即f(t)=0的解谐响应分析的f(t),u(t)都为谐函数，如xsinωt瞬态动力学的f(t)为时间历程载荷13、动力学建模原则ΔT即两个时间点间的时间增量，它决定求解的精确度，必须采用相应的值才能得到分析现象。通常在每个循环子步中，ΔT至少有20个时刻点应是足够的即ΔT=1/20(f)f是所关心的最高响应频率，而施加阶梯载荷时，为紧紧跟随载荷的阶跃变化，ΔT也许要小到和1/180f相近接触分析中ΔT=1/30(fc)fc为接