ANSYS结构分析实例解析

典型的ANSYS 16.1结构分析过程包括以下三个步骤： 

1）创建有限元模型。包括指定工作文件名和工作标题、创建或读入几何模型、定义单元类型、定义单元实常数、定义材料属性及有限元网格划分。 

2）施加载荷进行求解。包括施加载荷、边界条件和进行求解计算。 

3）查看求解结果。包括结果的观察、分析和检验。 

下面对这三个分析步骤进行具体介绍。 

1.建立有限元模型 

（1）指定工作文件名和工作标题 

该项工作并不是必须要求的，但是在对多个工程问题进行分析时推荐使用工作文件名和工作标题。 

●定义工作文件名 

文件名是用来识别ANSYS作业的，通过为分析的工程指定文件名，可以确保文件不被覆盖。如果用户在分析开始没有定义工作文件名，则所有的文件名都被默认设置为file。ANSYS 16.1的工作文件名可以通过如下方式进行改写： 

进入ANSYS 16.1时，通过入口选项进行修改，参阅1.2.1节。 

进入ANSYS 16.1后，可以通过以下命令或菜单方式进行修改。 

Command：/FILNAM 

GUI：Utility Menu︱File︱Change Jobname 

●定义工作标题 

用下列命令或菜单方式定义工作标题： 

Command：/TITLE 

GUI：Utility Menu︱File︱Change Title 

（2）定义单元类型和单元关键字 

ANSYS 16.1提供了将近200种单元类型，每一种单元类型都有特定的编号和单元类型名，如PLANE182、SOLID90、SHELL208等；单元关键字定义了单元的不同特性，如轴对称、平面应力等，用户需根据需要选择相应的单元类型，并设置其关键字。 

用下列命令或菜单方式定义单元类型： 

Command：ET 

GUI：Main Menu︱Preprocessor︱Element Type︱Add/Edit/Delete 

用下列命令或菜单方式定义单元关键字： 

Command：KEYOPT 

GUI：Main Menu︱Preprocessor︱Element Type︱Add/Edit/Delete 

（3）定义单元实常数 

实常数指某一单元的补充几何特性，如单元的厚度、梁的横截面积和惯性矩等，指定了单元类型之后，应根据单元类型指定相应的实常数。 

用下列命令或菜单方式定义单元实常数： (www.xing528.com)

Command：R 

GUI：Main Menu︱Preprocessor︱Real Constants︱Add/Edit/Delete 

（4）定义材料属性 

在所有的分析中都要输入材料属性，材料属性根据分析问题的物理环境不同而不同。例如，在结构分析中必须输入材料的弹性模量、泊松比；在热结构耦合分析中必须输入材料的导热系数、线膨胀系数；如果在分析过程中需要考虑重力、惯性力，则必须输入材料的   密度。 

用下列命令或菜单方式定义材料属性： 

Command：MP、TB 

GUI：Main Menu︱Preprocessor︱Material Props 

ANSYS 16.1定义了100多种材料模型，用户只需要按照模型格式输入相关数据即可定义常用材料和某些特定材料的材料属性。除了磁场分析之外，在输入数据时用户不需要指定ANSYS所用的单位，但要注意所有输入量的单位必须保持统一。 

（5）创建几何模型 

ANSYS 16.1提供了下列生成模型的方法： 

●用ANSYS 16.1直接创建实体模型。 

●输入在计算机辅助设计系统创建的模型。 

采用实体建模有自底向上建模和自顶向下建模两种方法。所谓自底向上建模是指先定义关键点，然后利用关键点定义较高级的实体图元（即线、面和体）；而自顶向下建模是指生成体素，属于该体素的较低级图元会由ANSYS自动生成。在实体建模的过程中，这两种建模技术可以自由组合。 

（6）进行有限元网格划分 

有限元模型是将几何模型划分为有限个单元，单元间通过节点相连，在每个单元和节点上求解物理问题的近似解。网格划分方法参阅第2章相关内容。 

2.加载求解 

在有限元模型建立之后，可以运用SOLUTION处理器定义分析类型和分析选项，施加载荷，指定载荷步长，进行求解。具体步骤如下： 

（1）定义分析类型和分析选项 

ANSYS 16.1的分析类型包括：静态、瞬态、调谐、模态、谱分析、挠度和子结构分析等，用户可以根据需要解决的工程问题进行选择。 

（2）加载 

上文提过，ANSYS的载荷分为6大类：位移载荷、力或力矩、面载荷、体积载荷、惯性载荷、耦合场载荷，这些载荷大部分可以施加到几何模型上，包括关键点、线和面；也可以施加到有限元模型上，包括单元和节点。 

（3）指定载荷步选项 

载荷步选项的功能是对载荷步进行修改和控制，包括对子步数、步长和输出控制等。 

（4）求解初始化 

其主要功能是在ANSYS软件数据库中获得模型和载荷信息，进行计算求解，并将结果数据写入到结果文件（Jobname.RST、Jobname.RTH、Jobname.RMG或Jobname.RFL）和数据库中。 

3.查看求解结果 

程序计算完成之后，可以通过通用后处理器POST1和时间历程后处理器POST26查看求解结果。POST1用于查看整个模型或部分模型在某一时间步的计算结果，POST26用于查看模型的特定点在所有时间步内的计算结果。