第五章有限单元法(6-7-8).ppt

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1、§5.6ANSYS有限元程序简介一.有限元计算框图对于形状简单的单元建立节点量的平衡关系和能量关系方程式，然后将各单元方程集组成总体代数方程组，计入边界条件后可对方程求解。设置运行环境输入原始数据并计算单元量自动生成网格按节点循环至nN求单元刚阵按单元循环至求节点力求总刚度矩阵处理边界条件调用求解程序输出二.ANSYS程序架构前处理器（GeneralPreprocessor,/PREP7）求解处理器（SolutionProcessor,/SOLU）后处理器（GeneralPostprocessor,/POST

2、1或TimeDomainPostprocessor,/POST26）ANSYS构架分为两层：起始层（Beginlevel）处理层（ProcessorLevel）这两个层的关系主要是使用命令输入时，要通过起始层进入不同的处理器。处理器可视为解决问题步骤中的组合命令。处理器可分为：三.典型的ANSYS分析过程（三个主要的步骤）3.查看或进一步处理计算结果（后处理器）1）查看分析结果；2）检查结果是否正确；3）对结果作进一步处理计算。1.创建有限元模型（前处理器）1）创建或读入有限元模型；2）定义材料属性；3）划分

3、网格。2.施加载荷并求解（求解器）1）施加载荷及设定约束条件；2）求解。§5.7建模一.有限元模型的建立a.建模的方法b.坐标系统与工作平面c.实体建模1.建模方法（2）间接法（SolidModeling）适用于节点及单元数目较多的复杂几何外型机械结构系统。该方法通过点、线、面、体积，先建立实体模型，再进行网格划分，以完成有限元模型的建立。有限元模型的建立方法可分为：（1）直接法直接根据机械结构的几何外型建立节点和单元，因此直接法只适应于简单的机械结构系统。这里介绍间接法即实体建模—建立单向拉伸圆孔板模型（操

4、作）2.建立有限元模型(1)坐标系统及工作平面局部坐标系－局部笛卡儿坐标系－局部柱坐标系－局部球坐标系ANSYS中的坐标系有：总体坐标系－总体笛卡儿坐标系－总体柱坐标系－总体球坐标系工作平面坐标系(a)总体坐标系(b)局部坐标系模型的总体参考系；可以是笛卡尔(系号0),柱(1),或球(2)；例如总体笛卡尔坐标系下的位置(0,10,0)等同于总柱坐标系下的位置(10,90,0)在任意位置的用户自定义的坐标系，标识号码为11或更大。位置可以是:-工作平面的原点[CSWP]-在指定的坐标处[LOCAL]-已有关键点

5、处[CSKP]或节点处[CS]可以是笛卡尔、柱或球坐标系可以沿X,Y,Z轴旋转XYX11Y11X12Y12(c)工作平面坐标系是一个参考平面，类似于绘图板，可依用户需要移动；主要用于实体模型体素的定位和取向；可以利用工作平面通过拾取定义关键点；某些布尔操作和图形操作时也可作为辅助工具。(d)工作平面重新定位工作平面AlignWPwith>例如,AlignWPwithKeypoints提示你拾取三个关键点－一个是原点，一个定义X轴另一个定义X-Y平面将工作平面恢复到其缺省位置（在总体X－Y平面的原点）,点击Al

6、ignWPwith>GlobalCartesian.二.实体建模C.自底向上建模关键点坐标系线,面,体操作主题:A.定义B.自顶向下建模体素工作平面布尔运算1.生成实体的方法生成实体模型的两种方法:（上－下）或（下－上）(a）从上到下建模从生成体（或面）开始，并结合其它方法生成最终的形状。加用于产生最终形状的合并称为布尔运算(b）从下到上建模从建立关键点开始，可逐步建立线、面、体等可以选择最适合于生成模型形状的方法，还可以自由地综合利用这两种方法。当生成二维体素时，ANSYS定义一个面及其它所包含的线和关键点

7、。当生成三维体素时，ANSYS定义一个体及其所包含的面、线及关键点。如果低阶的图元连在高阶图元上，则低阶图元不能删除.提示:2.从上到下建模二维体素体素是前面定义的几何形状诸如圆、多边形和球二维体素包括矩形、圆、三角形和其它多边形3.从上到下建模三维体素三维体素包括块、圆柱、棱柱、球和锥体三.网格划分---控制网格密度§5.8算例--圆孔的应力集中缺省单元尺寸当第一次进入ANSYS进行自由和映射网格划分时，程序自动设置为缺省单元尺寸。缺省单元尺寸以下列量为基础：线上面的最小单元数和最大单元数每个单元的顶角最小

8、和最大的边界长度缺省单元尺寸的控制可以改变:MainMenu:Preprocessor>-Meshing-SizeCntrls>-ManualSize--Global-Other