王新敏《ANSYS工程结构数值分析》-讲义

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1、前言现代工程科学技术发展要求人才具备完整的知识结构，即在工程实践、理论修养和计算能力方面有严格的高水平的训练，此三者缺一不可，否则在今后的竞争中就会十分被动。计算能力的提高当然有多种途径，应用大型商业通用程序是其中之一。当前大型商用程序如ANSYS、ADINA、SAP、NASTRAN、MARC、ABAQUS、ADAMS、I-DEAS等，而ANSYS功能强大，简便易学，是首选通用程序。她融结构、流体、电磁场、声场和热场分析于一体，应用于各种行业。当前最高版本10.0,推荐8.1版本。第1章ANSYS与结构分析1.1AN

2、SYS功能与软件结构1.2结构分析单元功能与特性1.3结构分析材料类型与特点1.4结构分析与结构建模1.5结构分析的基本过程1.1ANSYS功能与软件结构1.1.1软件技术特点⑴强大的建模能力⑵强大的求解能力⑶强大的非线性分析能力⑷强大的网格划分能力⑸良好的优化能力⑹多场及多场耦合分析能力⑺具有多种接口能力⑻强大的后处理能力⑼强大的二次开发能力⑽数据统一能力强⑾支持多种硬件平台和操作系统平台1.1ANSYS功能与软件结构1.1.2软件分析功能结构分析、热分析、流体分析、电磁场分析、耦合场分析等。结构分析有七种类型，功

3、能如下：⑴静力分析：用于求解静力载荷作用下结构的静态行为，可以考虑结构的线性和非线性特性。非线性特性如大变形、大应变、应力刚化、接触、塑性、超弹、蠕变等。⑵特征屈曲分析：用于计算线性屈曲荷载和屈曲模态。非线性屈曲分析和循环对称屈曲分析属于静力分析类型，不属于特征值屈曲分析类型。⑶模态分析：计算线性结构的固有频率和振型，可采用多种模态提取方法。可计算自然模态、预应力模态、阻尼复模态、循环模态等。1.1ANSYS功能与软件结构1.1.2软件分析功能⑷谐响应分析：确定线性结构在随时间正弦变化的载荷作用下的响应。⑸瞬态动力分

4、析：计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的响应，可以考虑与静态分析相同的结构非线性特性。可考虑非线性全瞬态和线性模态叠加法。⑹谱分析：模态分析的扩展，用于计算由于响应谱或PSD输入（随机振动）引起的结构应力和应变。可考虑单点谱和多点谱分析。⑺显式动力分析：ANSYS/LS-DYNA可用于计算高度非线性动力学和复杂的接触问题。除上述七种分析类型外，还可进行如下的特殊分析：断裂、复合材料、疲劳、P-方法等。1.1ANSYS功能与软件结构1.1.3处理器名称功能路径命令prep7建立几何模型，赋予材料属MainMenu>P

5、reprocessor/prep7性，分网与施加边界条件等solution加载、求解MainMenu>Solution/solupost1查看某个时刻的计算结果MainMenu>GeneralPostproc/post1post26查看时间历程上的计算结果MainMenu>TimeHistPostpro/post26opt优化设计MainMenu>DesignOpt/optpds概率设计MainMenu>ProbDesign/pdsaux2把二进制文件变为可读文件UtilityMenu>File>List>Ninar

6、y/aux2Filesaux12在热分析中计算辐射因子和MainMenu>RadiationOpt/aux12矩阵aux15从CAD或FEM程序中传递文MainMenu>File>Import/aux15件runstat估计计算时间、运行状态等MainMenu>Run-TimeStats/runst1.1ANSYS功能与软件结构1.1.4文件格式文件类型文件扩展名文件格式日志文件.log文本错误文件.err文本输出文件.out文本数据库文件.db二进制结果文件：结构与耦合场分析.rst热分析.rth二进制图形文件.g

7、rph文本三角化刚度矩阵文件.tri二进制单元刚度矩阵.emat二进制组集的整体刚度矩阵和质量矩阵.full二进制荷载步文件.snn文本1.1ANSYS功能与软件结构1.1.5输入方式ANSYS的输入方式常规可分为菜单方式、命令方式、宏方式、函数方式、文件方式等。从使用角度分为两大类，即GUI（GraphicalUserInterface）方式和命令流方式。GUI方式包括菜单、命令、函数其组合，即通过点选菜单或输入单个命令的方式。菜单方式是用鼠标在菜单上进行选取，通过对话框完成各种操作；命令方式是从命令行输入命令及命

8、令域的值，因ANSYS提供联想式命令提示；函数方式也是从命令行中输入，但仅输入命令本身，其命令域的值将通过对话框输入。GUI方式的特点是简单、易学，但对于复杂模型或实际模型的修改等比较麻烦。1.1ANSYS功能与软件结构1.1.5输入方式命令流方式是融GUI方式、APDL、UPFs、UIDL、MAC，甚至TCL/TK于一个文本文件中，可通过/i