ANSYS结构分析教程：从入门到进阶

"ANSYS概述 1.1 ANSYS简介 ANSYS是一款广泛应用的商业化工程分析软件，主要用于研究机械结构在受力情况下的响应，如应力、位移和温度等。它通过模拟这些响应来评估结构在受载荷后的性能，帮助设计师判断其是否满足设计要求。由于实际工程中的结构通常十分复杂，传统的理论分析难以处理，因此ANSYS这类数值模拟工具就显得尤为重要。自1971年首个版本以来，ANSYS不断发展，从最初仅支持结构线性和热分析，扩展到如今能处理结构、流体、电力、电磁场及碰撞等多种问题的综合分析软件。其强大的功能和广泛的应用领域，使其在众多行业中得到了高度评价，降低了设计成本并缩短了设计周期。 1.2 ANSYS软件主要功能 ANSYS软件涵盖了结构、热、流体、电磁和声学等多个领域的分析功能。它不仅适用于核能、铁路、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军事、电子、土木工程、生物医学、水利、家用电器等行业，还被广泛应用于科学研究。软件的功能包括： - 结构分析：计算静态和动态的结构响应，包括线性与非线性分析，考虑材料的弹性、塑性、蠕变、疲劳等特性。 - 热分析：研究热传导、对流和辐射，预测温度分布和热变形。 - 流体动力学分析：通过CFD（Computational Fluid Dynamics）进行流体流动、传热和燃烧分析。 - 电磁场分析：涉及电路、磁路、电磁波传播、电磁兼容性等，适用于电力系统、通信设备、传感器设计等。 - 声学分析：分析噪声和振动问题，适用于产品声学性能的优化。 2ANSYS的基本使用 2.1 ANSYS环境简介 ANSYS提供了一个集成的工作环境，用户可以通过交互式界面输入命令，执行分析任务。 2.2 有限元法的基本构架 有限元法是ANSYS的核心，它将复杂问题划分为许多小的单元，通过对每个单元的简单数学模型求解，组合成整个问题的解决方案。 2.3 ANSYS架构及命令 ANSYS基于命令驱动，用户可以通过键盘输入或图形用户界面（GUI）操作。命令可以是预定义的或用户自定义的，用于建模、加载、求解和后处理。 2.4 典型的分析过程 分析过程通常包括模型构建、网格划分、加载定义、求解和结果后处理五个阶段。 2.5 ANSYS文件及工作文件名 工作文件（.mdb）存储所有模型信息，而输出文件（.out或.lst）记录了求解过程和结果。 2.6 图形控制 ANSYS提供丰富的图形控制功能，如视图操作、颜色设定、数据显示等，便于用户查看和理解模型和结果。 3有限元模型的建立 3.1 建模方法 ANSYS支持多种建模方式，包括几何建模、导入CAD模型和直接通过节点和元素定义模型。 3.2 坐标系统及工作平面 用户可以设置不同的坐标系统（CSYS）和工作平面（KSN），以适应不同问题的需求。 3.3 节点定义 节点是有限元模型的基本元素，用于定义元素的连接点。 3.4 元素的定义 元素是构成模型的几何单元，对应于物理问题的局部区域，有多种类型，如梁、壳、实体等。 3.5 负载定义 负载包括外力、约束、初始条件等，用于描述问题的边界条件。 3.6 求解 ANSYS内部的解题程序会根据用户定义的参数进行求解。 3.7 用POST1进行结果后处理 POST1模块用于处理和显示分析结果，包括应力、位移、温度等数据的图形化展示和计算。 4实体模型的建立 4.1 实体模型简介 实体模型适用于三维复杂结构的建模，更接近实物形状。 4.2 实体模型的建立方法 实体建模可通过拉伸、旋转、布尔运算等操作创建。 4.3 群组命令介绍 群组命令允许用户将多个实体或元素组织在一起，方便管理和操作。 总结，ANSYS作为一款强大的工程分析软件，它的功能强大且全面，不仅覆盖了多种物理现象的模拟，而且提供了直观易用的用户界面。通过学习和掌握ANSYS，工程师可以更高效地进行设计验证和优化，解决复杂工程问题。"