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1、大型有限元分析软件——ANSYS的应用技巧第l8卷第3期安徽工程科技学院20o3年9月JournalofAnhuiUniversityofTeehnolo~andScienceV01.18.No.3Sep.,2003文章编号:1672—2477(2003)03—0018—04大型有限元分析软件——ANSYS的应用技巧王立涛(安徽工程科技学院机械工程系,安徽芜湖241000)摘要:ANSYS程序是一个功能强大的工程设计分析及优化软件包,它从工程化,实用化的角度出发,实现工程设计中的分析计算与分析仿真,其核心就是有限元分析技术.该软件的成功应用为工程中的力学问
2、题获得精确解提供了可靠的保证.通过在该环境中的实际操作和摸索,总结出ANSYS各分析过程中的一些操作规律,并结合图例对其中的关键技术问题进行了详细释义.关键'词:ANSYS;几何建模;网格划分;载荷步中图分类号:0241.82文献标识码:A引言ANSYS是由美国SASI公司的创始人JohnSwanson教授率领科技人员经多年研究,开发出的世界上颇有影响的大型通用有限元分析软件,它以先进的计算方法,计算技术以及良好的可靠性,开放性,广泛应用于国防,航空航天,汽车,船舶,机械加工,土木工程,生物医学,日用家电及相关科学研究的领域引.它除了具有强有力的结构分析功
3、能外,还针对一些特殊的领域,如断裂,屈曲以及电场,磁场,温度场,声学,流体场,流固耦合场等,提供了专门的算法与分析功能【3J.同时,ANSYS又是基于wIN】)C)WS平台开发的程序,具有十分友好的用户界面,从而使屏幕菜单操作更加灵活方便,因而受到国际工程界和学术界的普遍欢迎和重视.作者利用ANSYS对机械加工过程的静动态特性进行了分析计算,发现与其它有限元软件相比较,AN—SYS确实具有许多优点.由图1所示流程图可以看出,ANSYS的分析计算过程主要由3部分组成,即建立模型,加载求解及结果评价.这3个过程层次分明又环环相扣,具有强大的工程分析和数值计算能
4、力.建立模型J甲加载求解定义分析类型以及相应选项J加载Jl定义载荷步结果评价通用后处理图1A8分析计算的基本流程但是,在实际的应用中,作者发现任一环节的错误操作或遗漏都可能导致错误的结果,甚至退出计算.而且,即使掌握了它的使用性能,也还需要一些技巧,以保证软件能按照用户的思路运行.因此,本文就几个突出的要领问题进行阐述,希望能对使用ANSYS的同行有所帮助.1ANSYS建模技术1.1关键点操作在ANSYS中,关键点(Keypoints)是构造几何模型的基石,通过在当前激活的坐标系下建立一系列关键点,继而就可建立起用户所期望的"线,面,体"等各种形状的几何模
5、型.可以说,关键点在ANSYS操作过程中所起的作用是举足轻重的.在ANSYS中,关键点的设置方法很多,其中拷贝关键点是效果最为显收稿日期:2oo3—06—08作者简介:王立涛(1964一),男,辽宁法库人,副教授,博士第3期王立涛:大型有限元分析软件——ANSYS的应用技巧.19.着的操作,它可以提高几何建模的效率,减少工作时间.但由于该项操作涉及参数较多,现有ANSYS帮助文件及相关专着对此又无详尽的描述,给用户实际操作带来一定的困扰.为此,作者结合相关图例将我们摸索出的规律详述如下:在进行拷贝操作以前,须先建立一定数量(大于0)的基础关键点,然后就可通
6、过菜单(Mainmenu>Preprocessor>copy>Keypoints)或命令流(KGEN,ITIME,NP1,NP2,NINC,Dx,Dy,Dz,KINC)进行拷贝操作,但无论是菜单方式还是命令流方式,都要涉及如何选取ITIME等参数的问题,本文对其的释义为:"ITIME"表示经拷贝操作后坐标面内所拥有的关键点行数;"NP."表示被拷贝的起始关键点序号;"NP2"表示被拷贝的终止关键点序号;"NINC"表示拷贝关键点操作所采用的步长,=1就是将选关键点连续拷贝,=2就是将选关键点隔点拷贝,=3,4…隔二,三点等,依此类推;"D
7、x,Dy,Dz"表示经拷贝得到的关键点相对于基础关键点的位移量;"KINC''表示拷贝操作在坐标面内形成的各行间相应关键点序号差值,由于在AN—SYS中关键点序号是自动连续排列的,所以这个差值必须大于或等于被拷贝的关键点数.图2是ANSYS执行kgen,2,1,3,1,0,5,0,3和kgen,3,5,8,2,0,5,0,4操作后所显示的结果.1.2划分网格操作4561231315911???5678图2kgen命令的执行结果作为功能强大的有限元分析软件,ANSYS具有丰富的网格划分功能,提供了当前该领域最为齐全的单元类型和操作方法,能够解决大多工程设计分
8、析中的结构离散问题;又由于网格划分是有限元分析的瓶颈所在,所以其操
